基于ARM的太阳能手机无线充电器的应用研究
来源:用户上传
作者:谢恩
摘 要：如今智能手机得到了普遍运用，但是手机在大电流快速充完电后，如没有及时断电，会损害电池寿命。文章设计了以ARM为基础的太阳能手机无线充电器。文章重点论述了这方面的相关研究内容;探讨了拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析。最后阐释了文章的相关研究创新点。
关键词：ARM;太阳能;手机无线充电器
智能手机已经变成了生活必备品，耗电量显著增多。便携式设备在进行充电的过程中，两端分别连接交流电源与便携式电子设备电池。它的有效充电时间非常短暂，拔插频繁、易于损坏接头，户外不存在交流电源时不能充电，要随身携带数据线和充电器。
1 研究背景、目的及意义
太阳能具有极其丰富的储量，经济性、普遍性性好，属于无污染的清洁能源，在能源利用方面的优势非常显著。国内拥有丰富的太阳能资源，应该充分地利用好这种资源。人们可以把充电板放在走廊上、桌凳上、床头柜上，极大地便利了用户的使用。本研究项目的核心是太阳能电池板与单片机，设计利用STM32控制的手机太阳能充电器，利用電路把太阳能转换成稳定的直流电，为手机充电。当然，在电池充好电后，该系统具备了自动停止充电的相关功能，可以提供常规性的直流电源。和以往的充电器比较，太阳能充电器越来越多地发挥着自己的优势。
2 国内外研究现状
智能手机加载了不少新的功能，变成了人们工作和生活中的必备通讯工具，然而锂电池不具备较强的续航能力，移动电源的携带、使用非常不方便。于是无线充电就随之出现了，被广泛地运用在手机行业中。如无线充电工作原理QI标准和产业联盟无线充电，在金达电子早期的科技发展中，均形成了自己的解决方案。WPC联盟为了破解兼容性问题，颁布了QI标准，世界主要手机生产商均加入了该WPC联盟，并采取了QI标准，为无线充电的稳步发展夯实了基础，创设的发展空间非常广阔。据权威机构Gartner的相关统计，无线充电市场的主要发展趋势，是世界范围内该市场的容量会大于1000亿美元。手机行业是其关键市场，主流厂商持续地推出自己的无线充电手机。比如，三星，HTC，谷歌等均已发布了与QI标准相符合的无线充电手机，其他手机厂商也在持续跟进。2014年，苹果公司与摩托罗拉公司是移动通信领域的领导者，它们发布的Applewatch产品与MOTO360均采取了无线充电的相关方案。
3 研究内容
本项目的主要研究内容如下所示：第一是把握STM32在手机太阳能无线充电中的极端重要性和手机无线电充电活动的基本特征。而且，要分析手机充电的具体模式与方式，设计出太阳能充电器系统的相关框架图。第二，研究手机电池的性能与功能。从需求分析出发，设计出整体性的系统优化方案，选择主要器件的具体选型，让系统满足相关需求性能的指标。第三，按照系统需求与总体性的方案设计，详细地设计各个模块的相关电路。设计的稳压电路具有较高精度，配置了充电模块与电流检测模块等。第四，实施模块化软件设计的相关策略，设计出符合要求的软件系统。设计主程序模块能够有效地调用相关功能模块的函数，以实现系统的相关功能。
4 研究方法、技术路线和可行性分析
首先，要采取恰当的研究方法。第一是设计相应的系统硬件平台。分析手机电池对充电电流、电压的性能、功能需求和，选择主要器件的具体型号。重点是选用恰当的电流检测芯片、主控芯片，而且要计算、测量和分析充电电流与充电电压，搭建性能良好的硬件系统，对其结构进行优化。第二是做好嵌入式系统与相应的软件开发工作。设计软件的全部流程与架构，它涵盖了如何控制充电电流与充电电压，液晶初始化，选择和设计恰当的充电方式、模式、电流、电压与电池充放电控制是设计整个系统的核心内容。第三是采取相应的电脑仿真手机无线充电过程。设计差异化的充电电流与充电电压，便于广大用户进行选择合适可用的充电方式。第四是开展样机实验。在手机上对充电器实施充电测试，测试能不能满足它的实际需求。
其次，要运用技术路线与实验方案，在研究和开发本项目的过程中，应该采取“应用验证+理论研究+样机研制+技术探讨”的思路。
再次，开展可行性分析。本课题组相关成员长时间进行深入调研，承担了与之相应的预研活动;形成了清晰、可行性较强、可靠的研究思路。项目主持人始终在辅导学生参加相关的电子竞赛，进行单片机课程的专业教学工作。指导学生开展毕设的经验非常丰富，善于开发单片机项目、电路设计与编程调试等。主持人陆续发表了单片机方面诸多论文，形成了良好的课题研究。所以，完全能够实现本项目的相关科研目标。
5 本项目创新点及特色
第一，全方位采取了触摸屏技术、多任务调度、液晶显示、ARM嵌入式科技等技术，设计了“太阳能电池+ARM”的充电理念。它会在较大程度上促进国内太阳能手机无线充电技术的发展。第二，这个项目将以后的研究工作辅以可靠的可扩展性，为更好地开发太阳能无线充电技术夯实基础。第三，手机已经变成了最主要的一种通信设备，使用数目庞大，运用绿色能源与无线充电方式，是绿色消费的重要特征之一，应用价值非常之大。
参考文献：
[1]赵承智，邵昕宇.太阳能无线充电器的设计[J].电子技术与软件工程，2014（22）：45-47.
[2]赵泽百.基于单片机的太阳能无线充电器设计[J].电子技术与软件工程，2017（17）：23-24.
作者简介：谢恩，男，汉族，江西景德镇人，硕士，讲师，研究方向：电子、通信。
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