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太陽能充電無線鼠標設計
相對于傳統(tǒng)的有線鼠標，沒有束縛的無線鼠標成為了越來越多人買鼠標的選擇，更加簡便的操控為用戶帶來舒適的體驗。也隨著能源問題和環(huán)境問題日漸引起人們的重視，使用太陽能作為電源供電沒有污染之余覆蓋率高，在我們?nèi)粘Ｉ钪?，基本都處在太陽的照射下，這就提供了源源不斷的能源。
本文以太陽能電池板作為內(nèi)部供能，將鋰電池作為內(nèi)部儲能元件，對鋰電池可以反復充電使用，減少了更換電池的費用以及遺棄之后會出現(xiàn)的重金屬污染，并以最簡方式進行設計將太陽能充電技術(shù)、電量顯示、過充保護以集成在無線鼠標上，從而很好的利用了太陽能，設計方向符合現(xiàn)在倡導的節(jié)能理念。
一、無線鼠標硬件電路設計
太陽能無線充電的硬件電路由太陽能電池板、電源管理電路、鋰電池、穩(wěn)壓電路、鼠標和基于單片機控制的顯示電路組成，如圖1所示。
（一）太陽能板選擇：選用5V2W的單晶硅太陽能PET電池板。工作電流為400MA，這么大的工作電流能保證即使在光照不是很充足的情況下依然會有比較不錯的充電效果。
（二）鋰電池選擇：電池部分采用4.2V1000MAH的鋰電池，大容量提供穩(wěn)定的續(xù)航能力，通過升壓電路可以輸出穩(wěn)定的電壓給控制芯片和顯示屏使用。鋰電池又是可以循環(huán)利用的，符合使用綠色能源，減少廢棄電池污染的理念。
（三）電源管理芯片的選擇：電源管理電路的芯片采用TP4056。TP4056是一款完整的單節(jié)鋰離子電池采用的恒定電壓線性充電器。
其底部帶有散熱片的SOP8封裝與較少的外部元件數(shù)目使得TP4056成為便攜式應用的理想選擇，同時TP4056還可以適合USB電源和適配電源工作。由于采用了內(nèi)部PMOSFET架構(gòu)，加上防倒沖電路，所以不需要外部隔離二極管。熱反饋可對充電電流進行自動調(diào)節(jié)，以便在大功率操作或者高溫環(huán)境下對芯片加以限制。充電電壓固定在4.2V，而充電電流可通過一個電阻器進行外部設置。
（四）穩(wěn)壓電路的選擇：穩(wěn)壓電路采用5V穩(wěn)壓模塊電路，這樣可以使電池提供低電壓穩(wěn)壓到5V后輸出給單片機和顯示屏工作。同時一部分電源經(jīng)過AMS1117穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓后，輸出1.5V的電源給鼠標使用。
（五）單片機的選擇：在太陽能充電無線鼠標的設計中，采用STC12C5204AD芯片作為微控制器。STC12C5204AD是一款低功耗高性能的芯片，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的51單片機，功能強大，易于開發(fā)且資源豐富。
STC12C5204AD單片機管腳如圖2所示。其中20腳是電源管腳，接到穩(wěn)壓電路輸出的5V電壓，10腳是接地管腳。1腳是復位管腳，用于系統(tǒng)復位功能。4腳和5腳是外接晶振管腳，用來驅(qū)動單片機和顯示屏工作。8腳和9腳是定時器中斷管腳，本設計用這兩個管腳來檢測電源管理芯片的電平狀態(tài)，以判斷系統(tǒng)是否正在充電或者是充滿電了。11～15管腳是AD轉(zhuǎn)換管腳，這里用這5個I/O口來控制顯示屏顯示系統(tǒng)處于什么樣的狀。
（六）顯示屏的選擇：顯示屏選用66×102像素點陣的ST7585。ST7585具有體積小，便于驅(qū)動的優(yōu)勢，ST7585是一個用于圖形點陣液晶顯示的LCD。它包含66×102個像素和常用的驅(qū)動電路。該芯片直接連接到處理器，只需要5個I/O口控制。
ST7585第一管腳是接地管腳，2腳和3腳都是電源管腳，分別可以接5V和3.3V電壓驅(qū)動顯示屏，本設計采用的是5V電壓供電，所以把2腳接到電路中去，3腳放空，5腳是顯示屏復位管腳，上升沿工作，用于顯示屏初始化，6腳SCL管腳和9腳SDA管腳構(gòu)成I2C總線接口，7腳和8腳是顯示屏的讀寫管腳。本設計用單片機P11～P15管腳來控制顯示屏工作，顯示電池電量以及充電狀態(tài)。
（七）鼠標的選擇：電腦外設發(fā)展到現(xiàn)在，大多都往著無線、節(jié)能和更有效率的方向發(fā)展。鼠標的靈敏度也越來越高，功能也更加的多樣化，有長時間不使用會自動進入睡眠模式和手動調(diào)節(jié)合適的DPI這些功能?？紤]到現(xiàn)在市面上的無線鼠標技術(shù)已經(jīng)相當成熟，本著簡化設計難度，減少開發(fā)時間的原因考慮，本方案采用了市面上方便購買的使用單節(jié)干電池供電的無線鼠標成品，通過改造其電源部分，為鼠標加上可以進行太陽能充電的功能。
二、太陽能充電鼠標單片機的軟件設計
單片機的軟件程序設計主要完成以下工作。
（一）初始化：系統(tǒng)啟動之后，開始初始化，初始化內(nèi)容包括：（1）定時器的初始化，開啟中斷標志，定時器0工作方式為方式1，方便準確檢測電源管理芯片的電平狀態(tài)，以判斷系統(tǒng)是否正在充電或者是充滿電。（2）串口初始化，波特率設置為晶振頻率11.0592M，方便用來驅(qū)動單片機和顯示屏工作。
（二）通過檢測電源管理芯片判斷太陽能板是否給鋰電池充電：當輸入電壓大于電源低電壓檢測閥值和芯片使能輸入端接高電平時，TP4056開始對電池充電，CHRG管腳輸出低電平，表示充電正在進行。
（1）如果電池電壓低于3V，充電芯片用小電流對電池進行預充電。（2）當電池電壓超過3V時，充電芯片采用恒流模式對電池充電，充電電流由PROG管腳和GND管腳之間的電阻RPROG確定。（3）當電池電壓接近4.2V時，充電電流逐漸減小，芯片進入恒壓充電模式。當充電電流減小到充電結(jié)束閥值時，充電周期結(jié)束，CHRG端輸出高阻態(tài)，STDBY端輸出低電位。
（三）實時檢測當前電池的電量：當單片機通過串口與ST7585進行通信，結(jié)合定時中斷對電池電壓的采樣，會在ST7585上顯示當前0-100%的電量值。從而再次檢測電源管理芯片判斷太陽能板是否給鋰電池充電，如此循環(huán)下去，實現(xiàn)太陽能給無線鼠標的鋰電池充電。
總結(jié)
通過總體設計，硬件設計、軟件設計和軟硬件測試，最終完成了基于太陽能充電無線鼠標的設計，針對太陽能是一種新型的綠色能源，其廣泛存在于生活中的每個角落，利用太陽能作為鼠標充電電源以代替干電池供電，具有環(huán)保節(jié)能的意義。
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