基于ARM的太陽能手機(jī)無線充電器的應(yīng)用研究

摘 要：如今智能手機(jī)得到了普遍運用，但是手機(jī)在大電流快速充完電后，如沒有及時斷電，會損害電池壽命。文章設(shè)計了以ARM為基礎(chǔ)的太陽能手機(jī)無線充電器。文章重點論述了這方面的相關(guān)研究內(nèi)容;探討了擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析。最后闡釋了文章的相關(guān)研究創(chuàng)新點。

關(guān)鍵詞：ARM;太陽能;手機(jī)無線充電器

智能手機(jī)已經(jīng)變成了生活必備品，耗電量顯著增多。便攜式設(shè)備在進(jìn)行充電的過程中，兩端分別連接交流電源與便攜式電子設(shè)備電池。它的有效充電時間非常短暫，拔插頻繁、易于損壞接頭，戶外不存在交流電源時不能充電，要隨身攜帶數(shù)據(jù)線和充電器。

1 研究背景、目的及意義

太陽能具有極其豐富的儲量，經(jīng)濟(jì)性、普遍性性好，屬于無污染的清潔能源，在能源利用方面的優(yōu)勢非常顯著。國內(nèi)擁有豐富的太陽能資源，應(yīng)該充分地利用好這種資源。人們可以把充電板放在走廊上、桌凳上、床頭柜上，極大地便利了用戶的使用。本研究項目的核心是太陽能電池板與單片機(jī)，設(shè)計利用STM32控制的手機(jī)太陽能充電器，利用電路把太陽能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電，為手機(jī)充電。當(dāng)然，在電池充好電后，該系統(tǒng)具備了自動停止充電的相關(guān)功能，可以提供常規(guī)性的直流電源。和以往的充電器比較，太陽能充電器越來越多地發(fā)揮著自己的優(yōu)勢。

2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

智能手機(jī)加載了不少新的功能，變成了人們工作和生活中的必備通訊工具，然而鋰電池不具備較強(qiáng)的續(xù)航能力，移動電源的攜帶、使用非常不方便。于是無線充電就隨之出現(xiàn)了，被廣泛地運用在手機(jī)行業(yè)中。如無線充電工作原理QI標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟無線充電，在金達(dá)電子早期的科技發(fā)展中，均形成了自己的解決方案。WPC聯(lián)盟為了破解兼容性問題，頒布了QI標(biāo)準(zhǔn)，世界主要手機(jī)生產(chǎn)商均加入了該WPC聯(lián)盟，并采取了QI標(biāo)準(zhǔn)，為無線充電的穩(wěn)步發(fā)展夯實了基礎(chǔ)，創(chuàng)設(shè)的發(fā)展空間非常廣闊。據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)Gartner的相關(guān)統(tǒng)計，無線充電市場的主要發(fā)展趨勢，是世界范圍內(nèi)該市場的容量會大于1000億美元。手機(jī)行業(yè)是其關(guān)鍵市場，主流廠商持續(xù)地推出自己的無線充電手機(jī)。比如，三星，HTC，谷歌等均已發(fā)布了與QI標(biāo)準(zhǔn)相符合的無線充電手機(jī)，其他手機(jī)廠商也在持續(xù)跟進(jìn)。2014年，蘋果公司與摩托羅拉公司是移動通信領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，它們發(fā)布的Applewatch產(chǎn)品與MOTO360均采取了無線充電的相關(guān)方案。

3 研究內(nèi)容

本項目的主要研究內(nèi)容如下所示：第一是把握STM32在手機(jī)太陽能無線充電中的極端重要性和手機(jī)無線電充電活動的基本特征。而且，要分析手機(jī)充電的具體模式與方式，設(shè)計出太陽能充電器系統(tǒng)的相關(guān)框架圖。第二，研究手機(jī)電池的性能與功能。從需求分析出發(fā)，設(shè)計出整體性的系統(tǒng)優(yōu)化方案，選擇主要器件的具體選型，讓系統(tǒng)滿足相關(guān)需求性能的指標(biāo)。第三，按照系統(tǒng)需求與總體性的方案設(shè)計，詳細(xì)地設(shè)計各個模塊的相關(guān)電路。設(shè)計的穩(wěn)壓電路具有較高精度，配置了充電模塊與電流檢測模塊等。第四，實施模塊化軟件設(shè)計的相關(guān)策略，設(shè)計出符合要求的軟件系統(tǒng)。設(shè)計主程序模塊能夠有效地調(diào)用相關(guān)功能模塊的函數(shù)，以實現(xiàn)系統(tǒng)的相關(guān)功能。

4 研究方法、技術(shù)路線和可行性分析

首先，要采取恰當(dāng)?shù)难芯糠椒?。第一是設(shè)計相應(yīng)的系統(tǒng)硬件平臺。分析手機(jī)電池對充電電流、電壓的性能、功能需求和，選擇主要器件的具體型號。重點是選用恰當(dāng)?shù)碾娏鳈z測芯片、主控芯片，而且要計算、測量和分析充電電流與充電電壓，搭建性能良好的硬件系統(tǒng)，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。第二是做好嵌入式系統(tǒng)與相應(yīng)的軟件開發(fā)工作。設(shè)計軟件的全部流程與架構(gòu)，它涵蓋了如何控制充電電流與充電電壓，液晶初始化，選擇和設(shè)計恰當(dāng)?shù)某潆姺绞?、模式、電流、電壓與電池充放電控制是設(shè)計整個系統(tǒng)的核心內(nèi)容。第三是采取相應(yīng)的電腦仿真手機(jī)無線充電過程。設(shè)計差異化的充電電流與充電電壓，便于廣大用戶進(jìn)行選擇合適可用的充電方式。第四是開展樣機(jī)實驗。在手機(jī)上對充電器實施充電測試，測試能不能滿足它的實際需求。

其次，要運用技術(shù)路線與實驗方案，在研究和開發(fā)本項目的過程中，應(yīng)該采取“應(yīng)用驗證+理論研究+樣機(jī)研制+技術(shù)探討”的思路。

再次，開展可行性分析。本課題組相關(guān)成員長時間進(jìn)行深入調(diào)研，承擔(dān)了與之相應(yīng)的預(yù)研活動;形成了清晰、可行性較強(qiáng)、可靠的研究思路。項目主持人始終在輔導(dǎo)學(xué)生參加相關(guān)的電子競賽，進(jìn)行單片機(jī)課程的專業(yè)教學(xué)工作。指導(dǎo)學(xué)生開展畢設(shè)的經(jīng)驗非常豐富，善于開發(fā)單片機(jī)項目、電路設(shè)計與編程調(diào)試等。主持人陸續(xù)發(fā)表了單片機(jī)方面諸多論文，形成了良好的課題研究。所以，完全能夠?qū)崿F(xiàn)本項目的相關(guān)科研目標(biāo)。

5 本項目創(chuàng)新點及特色

第一，全方位采取了觸摸屏技術(shù)、多任務(wù)調(diào)度、液晶顯示、ARM嵌入式科技等技術(shù)，設(shè)計了“太陽能電池+ARM”的充電理念。它會在較大程度上促進(jìn)國內(nèi)太陽能手機(jī)無線充電技術(shù)的發(fā)展。第二，這個項目將以后的研究工作輔以可靠的可擴(kuò)展性，為更好地開發(fā)太陽能無線充電技術(shù)夯實基礎(chǔ)。第三，手機(jī)已經(jīng)變成了最主要的一種通信設(shè)備，使用數(shù)目龐大，運用綠色能源與無線充電方式，是綠色消費的重要特征之一，應(yīng)用價值非常之大。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙承智，邵昕宇.太陽能無線充電器的設(shè)計[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（22）：45-47.

[2]趙澤百.基于單片機(jī)的太陽能無線充電器設(shè)計[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（17）：23-24.

作者簡介：謝恩，男，漢族，江西景德鎮(zhèn)人，碩士，講師，研究方向：電子、通信。