基于單片機(jī)的智能充電器設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-免費(fèi)閱讀
【正文】 感謝宿舍中的張?zhí)煜?、燕松、范少波、王玉熙等同學(xué)，使我能在團(tuán)結(jié)和睦、友好互助的氣氛中度過四年學(xué)習(xí)時(shí)光。經(jīng)過調(diào)試該模塊能正常工作。課題研究了TL494控制的開關(guān)電源電路，STM32單片機(jī)控制的數(shù)據(jù)采集和控制電路，Qt開發(fā)平臺(tái)上設(shè)計(jì)的UI界面。在電壓未達(dá)到該數(shù)值時(shí)，該數(shù)據(jù)都會(huì)通信給上位機(jī)，通過比對電壓與SOC值表，從而確定SOC值，并在UI界面中顯示出來。，通過波形能明顯的看書，整個(gè)電路能將家用的220V交流電通過變壓、整流、濾波、降壓后輸出穩(wěn)定的18V直流電。著重介紹了單片機(jī)程序設(shè)計(jì)思路、上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)思路和上下位機(jī)的通信機(jī)制。 程序邏輯流程圖發(fā)送數(shù)據(jù)emit signalshow TempValue()tab_datadealthism_protocolCharger(主工程)tab_serialtab_chargerm_execprotocolslotshow TempValue(Qstring)signalshow TempValue(msg)ConnectConnectsignalGainTempValue(void)Updata(emit信號(hào))ConnectslotGain TempValue() 程序邏輯流程圖 UI界面上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)將串口通信工程、充電器工程、溫度數(shù)據(jù)處理工程提升后，運(yùn)行后的軟件界面如下三圖所示。輸入/輸出模式外設(shè)功能I/O口備注DTH11采集溫濕度數(shù)據(jù)PA8電壓檢測模塊采集電壓PA9輸出Led顯示系統(tǒng)狀態(tài)PE8BEEP報(bào)警PB5DTH11發(fā)送溫度數(shù)據(jù)PA8電壓檢測模塊發(fā)送電壓數(shù)據(jù)PA95V1路繼電器控制充電開關(guān)PE105V其他串口PA910外設(shè)INIT API備注DTH11void DHT11_InInit(void)/void DHT11_OutInit(void)void DHT11_Test(void)Ledvoid LED_Init(void)LED_REDBEEPvoid BEEP_Init(void)BEEPADCvoid adc__Init(void)ADC_ConvertedValue[4] SystemInit()GetData()Value maxVYBeepOff、RelayOffBeepOn、RelayOnNValue minVYBeepOn、RelayOn 邏輯流程圖 電壓、溫度數(shù)據(jù)采集單片機(jī)采用ADC資源進(jìn)行采集電壓。、C++代碼編輯器、qmake開發(fā)工具鏈等開發(fā)工具。硬件電路包含了單片機(jī)電路、電源電路、電壓采集電路、溫度采集電路、報(bào)警電路。 電壓檢測模塊原理圖 電壓檢測模塊實(shí)物 電壓、剩余電量、ADC值關(guān)系表電壓剩余容量ADC值0%17605%178410%179415%181320%182325%182830%183335%183840%184845%185350%186255%187260%188765%190270%191775%193280%195185%198190%200595%2025100%2064本設(shè)計(jì)需要采集溫度數(shù)據(jù)為報(bào)警電路提供判斷依據(jù)。其內(nèi)部的組成電路有基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路、振蕩電路、間歇期調(diào)整電路、兩個(gè)誤差放大器、脈寬調(diào)制比較器以及輸出電路等。整個(gè)充電電源電路包含了變壓電路、整流電路、濾波電路、TL494脈寬調(diào)制電路和DCDC電路，具體介紹如下。本設(shè)計(jì)采用的是STM32F103VBT6芯片，STM32具有性能高、成本低、功耗低等特點(diǎn)。上述兩種方案進(jìn)行比較后，第一種串口通信方式比較合適本設(shè)計(jì)。在PC機(jī)與單片機(jī)通信中常通過有線的串口進(jìn)行通信。以單體鋰電池為例，單體鋰電池的剩余容量和電壓有對應(yīng)關(guān)系。 SOC估算方法 SOC估算方法的選擇(1) 方案一 內(nèi)阻法：用阻抗儀檢測電池組的直流電阻。 磷酸鐵鋰電池本身的電化學(xué)特性決定了在其充電時(shí)，正極中的鋰離子通過聚合物隔膜移動(dòng)到負(fù)極，鋰離子從Fe04層面間遷移出來，經(jīng)過電解液進(jìn)入負(fù)極C附近與C復(fù)合，且發(fā)Fe2+/Fe3+的氧化反應(yīng)，為平衡電荷，電子從外電路到達(dá)負(fù)極，電池負(fù)極顯然無法吸收所有的電子，且隨著充電過程的進(jìn)行符合還原的效率下降，當(dāng)負(fù)極電子飽和時(shí)仍然有一些鋰離子，這將導(dǎo)致電池電壓再度上升，造成二次過充，破壞了負(fù)極材料又降低其使用壽命，甚至?xí)l(fā)安全問題[24]。開關(guān)電源的設(shè)計(jì)指標(biāo)是為了符合本電池組的充電參數(shù)，具體如下: 1)輸入電壓:AC 220V 2)輸出電壓:DC + 3)，最大電流2A，最小電流1A 4)電網(wǎng)頻率:(5060)HZ 5)輸出精度:2% 6)輸出功率:19W(額定) 7)電源效率:期望值為80%充電方法依據(jù)的是電池的充電特性[23]，本設(shè)計(jì)針對的是鋰電池，所以要對鋰電池的充電特性做研究，鋰電池的充電特性分析和充電方案具體選擇如下文。使用該方案設(shè)計(jì)的電源電路輸出的電壓較為穩(wěn)定并且波紋震蕩相對較小，但是缺點(diǎn)比較明顯，如能選擇的電壓范圍比較窄，中間浪費(fèi)的電能多。其中A/D轉(zhuǎn)換器將轉(zhuǎn)換后的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)以完成數(shù)據(jù)的處理。電源電路是由降壓電路、整流線路、濾波電路和電壓升降控制電路組成，該模塊為電池組提供了充電電源。第二章介紹了總體設(shè)計(jì)框架，進(jìn)行了電源類型、充電方法、SOC估算方法和通信方式方案的比較和選擇。與此同時(shí)由于各種電池的充放電特性有區(qū)別，再加上實(shí)驗(yàn)資源缺乏，具體的解決方案不完善，好多設(shè)計(jì)都存在充電效率低下的狀況。硬件設(shè)計(jì)部分是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，能實(shí)現(xiàn)電池組的電壓、溫度、電流的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，電池剩余容量的估算等功能。該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)的檢測和顯示電池組的當(dāng)前各類數(shù)據(jù)，在充電過程中，即時(shí)的通過單片機(jī)處理，然后優(yōu)化充電方案，能有效的避免出現(xiàn)充電短路等問題。王曄和馬齋愛拜[15]將AT89C5MAX189光耦6N137和LM7805聯(lián)系在一起設(shè)計(jì)了鋰電池智能充電器系統(tǒng)。在電動(dòng)自行車領(lǐng)域，隨著輕捷、體積小的鋰電子電池組代替原來笨重的鉛蓄電池，該領(lǐng)域內(nèi)對智能的鋰電池充電器需求更多。他們所設(shè)計(jì)的動(dòng)力電池充電系統(tǒng)，在充電過程中能智能的顯示電池組的充電狀態(tài)，包括電池組內(nèi)的電壓、電流、溫度。本設(shè)計(jì)采用的方案是用TL494芯片和單片機(jī) STM32F103組合，并用Qt開發(fā)控制軟件的整體方案。在三星手機(jī)出現(xiàn)爆炸事件發(fā)生后，人們對鋰電池的安全性越來越重視，尤其是充電過程中，鋰電池安全更為重要。、目的及意義隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鋰電池對于人們生活的影響越來越大。鋰電池具有儲(chǔ)能密度高，壽命長等優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)前社會(huì)應(yīng)用范圍極廣[1]。所以鋰電池的風(fēng)險(xiǎn)管理越來越重要[5]。TL494芯片作為充電電源的主控芯片，能滿足電動(dòng)自行車鋰電池組的充電需求。此外整套系統(tǒng)還能用PC機(jī)控制。如今在我國，隨著單片機(jī)、傳感器等技術(shù)的快速發(fā)展，智能的鋰電池充電器充電和控制技術(shù)也在迅速發(fā)展[13]。他們所設(shè)計(jì)的充電系統(tǒng)能先檢測電池組的SOC，如果電池SOC過低，便能夠預(yù)先低電流充電，在電池剩余容量在一定的SOC方位內(nèi)
研究報(bào)告相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1