基于ARM的太陽能手機無線充電器的應用研究

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

關鍵詞：ARM;太陽能;手機無線充電器

智能手機已經變成了生活必備品，耗電量顯著增多。便攜式設備在進行充電的過程中，兩端分別連接交流電源與便攜式電子設備電池。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，要隨身攜帶數據線和充電器。

1 研究背景、目的及意義

太陽能具有極其豐富的儲量，經濟性、普遍性性好，屬于無污染的清潔能源，在能源利用方面的優勢非常顯著。國內擁有豐富的太陽能資源，應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，設計利用STM32控制的手機太陽能充電器，利用電路把太陽能轉換成穩定的直流電，為手機充電。當然，在電池充好電后，該系統具備了自動停止充電的相關功能，可以提供常規性的直流電源。和以往的充電器比較，太陽能充電器越來越多地發揮著自己的優勢。

2 國內外研究現狀

智能手機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的續航能力，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了，被廣泛地運用在手機行業中。如無線充電工作原理QI標準和產業聯盟無線充電，在金達電子早期的科技發展中，均形成了自己的解決方案。WPC聯盟為了破解兼容性問題，頒布了QI標準，世界主要手機生產商均加入了該WPC聯盟，并采取了QI標準，為無線充電的穩步發展夯實了基礎，創設的發展空間非常廣闊。據權威機構Gartner的相關統計，無線充電市場的主要發展趨勢，是世界范圍內該市場的容量會大于1000億美元。手機行業是其關鍵市場，主流廠商持續地推出自己的無線充電手機。比如，三星，HTC，谷歌等均已發布了與QI標準相符合的無線充電手機，其他手機廠商也在持續跟進。2014年，蘋果公司與摩托羅拉公司是移動通信領域的領導者，它們發布的Applewatch產品與MOTO360均采取了無線充電的相關方案。

3 研究內容

本項目的主要研究內容如下所示：第一是把握STM32在手機太陽能無線充電中的極端重要性和手機無線電充電活動的基本特征。而且，要分析手機充電的具體模式與方式，設計出太陽能充電器系統的相關框架圖。第二，研究手機電池的性能與功能。從需求分析出發，設計出整體性的系統優化方案，選擇主要器件的具體選型，讓系統滿足相關需求性能的指標。第三，按照系統需求與總體性的方案設計，詳細地設計各個模塊的相關電路。設計的穩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，實施模塊化軟件設計的相關策略，設計出符合要求的軟件系統。設計主程序模塊能夠有效地調用相關功能模塊的函數，以實現系統的相關功能。

4 研究方法、技術路線和可行性分析

首先，要采取恰當的研究方法。第一是設計相應的系統硬件平臺。分析手機電池對充電電流、電壓的性能、功能需求和，選擇主要器件的具體型號。重點是選用恰當的電流檢測芯片、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，對其結構進行優化。第二是做好嵌入式系統與相應的軟件開發工作。設計軟件的全部流程與架構，它涵蓋了如何控制充電電流與充電電壓，液晶初始化，選擇和設計恰當的充電方式、模式、電流、電壓與電池充放電控制是設計整個系統的核心內容。第三是采取相應的電腦仿真手機無線充電過程。設計差異化的充電電流與充電電壓，便于廣大用戶進行選擇合適可用的充電方式。第四是開展樣機實驗。在手機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，要運用技術路線與實驗方案，在研究和開發本項目的過程中，應該采取“應用驗證+理論研究+樣機研制+技術探討”的思路。

再次，開展可行性分析。本課題組相關成員長時間進行深入調研，承擔了與之相應的預研活動;形成了清晰、可行性較強、可靠的研究思路。項目主持人始終在輔導學生參加相關的電子競賽，進行單片機課程的專業教學工作。指導學生開展畢設的經驗非常豐富，善于開發單片機項目、電路設計與編程調試等。主持人陸續發表了單片機方面諸多論文，形成了良好的課題研究。所以，完全能夠實現本項目的相關科研目標。

5 本項目創新點及特色

第一，全方位采取了觸摸屏技術、多任務調度、液晶顯示、ARM嵌入式科技等技術，設計了“太陽能電池+ARM”的充電理念。它會在較大程度上促進國內太陽能手機無線充電技術的發展。第二，這個項目將以后的研究工作輔以可靠的可擴展性，為更好地開發太陽能無線充電技術夯實基礎。第三，手機已經變成了最主要的一種通信設備，使用數目龐大，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，應用價值非常之大。

參考文獻：

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

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

作者簡介：謝恩，男，漢族，江西景德鎮人，碩士，講師，研究方向：電子、通信。