【文章內(nèi)容簡介】 碼器和鎖存器、高阻抗斬波器、穩(wěn)定的比較器，256R電阻T型網(wǎng)絡和樹狀電子開關以及逐次逼近寄存器。輸出具有TTL三態(tài)鎖存緩沖器，可直接接到單片機數(shù)據(jù)總線上；通過適當?shù)耐饨与娐?，ADC0809可對0～5V的雙極性模擬信號進行轉換[16]。D7～D0： 8位數(shù)字量輸出引腳；INT0～INT7：8路模擬量輸入引腳；VCC：+5V工作電壓；GND：地；REF（+）：參考電壓正端；REF（）：參考電壓負端；START：A/D轉換啟動信號輸入端；ALE：地址鎖存允許信號輸入端；EOC：轉換結束信號輸出引腳，開始轉換時為低電平，當轉換結束時為高電平；OE：輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器；CLK：時鐘信號輸入端。A、B、C：地址輸入線，經(jīng)譯碼后可選通INT0～INT7八通道中的一個通道進行轉換。ADC0809與AT89C51接口電路設計：由于ADC0809片內(nèi)無時鐘，可利用AT89C51提供的地址鎖存允許信號ALE經(jīng)D觸發(fā)器二分頻后獲得，ALE腳的頻率是AT89C51時鐘頻率的1/6。單片機時鐘頻率采用6MHz，則ALE腳的輸出頻率為1MHz，再二分頻后為500KHz，恰好符合ADC0809對時鐘頻率的要求。地址譯碼引腳A、B、C分別與地址總線的低三位A0、AA2相連，以選通IN0～IN7中的一個通路。，在啟動A/D轉換時，由于ALE和START連在一起，因此ADC0809在鎖存通道地址的同時，啟動并進行轉換。，、START和OE之間有如下關系：。在工作過程中ADC0809處于隨時選通的狀態(tài)。本設計采用的是查詢方式的接法。 ADC0809與AT89C51的接口電路 8155A接口電路由于單片機I/O口有限，所以采用8155芯片擴展89C51單片機的I/O口，用8155芯片管理鍵盤和顯示電路。8155內(nèi)部RAM用于控制參數(shù)的存儲，PA、PB口用于發(fā)光二極管示，PC口用于鍵盤輸入。 8155引腳圖8155采用40腳雙列直插式封裝，單一＋5V電源。帶有RAM和定時器的并行口8155的引腳功能：RESET：復位信號線，高電平有效，在該輸入端加一脈沖寬度為600ns 的高電平信號，就可使8155可靠復位，復位時三個輸入/輸出口預置為輸入方式。CE：片選端，8155為低電平有效，8156為高電平有效，當8155上加上一個低電平時，芯片被選中，可以與單片機交換信息。AD0～AD7：三態(tài)地址/數(shù)據(jù)總線，在ALE 的下降沿把8位地址鎖存于內(nèi)部地址鎖存器，地址可代RAM或輸入/輸出用，由IO/M信號的極性而定，8位數(shù)據(jù)的流向取決于RD或WR信號的狀態(tài)。ALE：地址鎖存器啟用信號線，高電平有效，其下降沿把AD0～AD7上的地址，片選信號、IO/M信號鎖存起來。IO/M：IO和RAM選擇信號線，高電平造反輸入/輸出，該線低電平選擇存儲器。RD：讀信號線，低電平有效，當片選信號與RD有效時，開啟AD0～AD7緩沖器，如果IO/M為低電平，則RAM的內(nèi)容讀至AD0～AD7，如果IO/M為高電平，則選中的輸入/輸出口的內(nèi)容讀到AD0～AD7。WR：寫信號線，低電平有效，當片選信號和WR信號有效時，AD0～AD7上的數(shù)據(jù)將根據(jù)IO/M極性寫入RAM或I/O口[17]。PA0～PA7：輸入/輸出口A的信號線，通用8位輸入/輸出口，輸入/輸出的方向通過對命令/狀態(tài)寄存器的編程來選擇。PB0～PB7：輸入/輸出口B的信號線，通用8位輸入/輸出口，輸入/輸出的方向通過對命令/狀態(tài)寄存器的編程來選擇。PC0～PC5：輸入/輸出口C的信號線，6位可編程輸入/輸出口，也可用作A和B口的控制信號線，通過對命令/狀態(tài)寄存器編程來選擇。INT：定時/計數(shù)器輸入信號線，定時/計數(shù)器的時鐘由此線輸入。TOUT：定時/計數(shù)器的輸出信號線，輸出信號為方波還是脈沖則由定時/計數(shù)器的工作方式而定。VCC：電源線，接＋５V直流電源。VSS：接地線，接到公用地線上。 顯示及按鍵電路 LED顯示電路在數(shù)字系統(tǒng)中，經(jīng)常要用到字符顯示器。目前，最常用字符顯示器為發(fā)光二極管LED字符顯示器。LED顯示器是由發(fā)光二極管顯示字段組成的顯示器件。這種顯示塊有共陰極和共陽極兩種。通常七段LED顯示塊中有八個發(fā)光二極管，故也有人叫做八段顯示器。其中七個發(fā)光二極管構成七筆字形“8”，一個發(fā)光二極管構成小數(shù)點。LED顯示方式有動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種。因為動態(tài)顯示電路能大大節(jié)省硬件開銷，又因為要顯示的位數(shù)比較多，所以本設計采用的是動態(tài)顯示方式。設計通過8155控制7位LED共陽極動態(tài)顯示。其中2位顯示蓄電池的充電電流，顯示精確到1A，3位顯示蓄電池的充電電壓。2位顯示PWM輸出百分比，顯示精確到1。8155提供兩個8為輸出口，PB輸出段選碼，PA口輸出位選碼。BIC8718為8位集成驅動芯片。 按鍵及其接口因為按鍵數(shù)量較少，I/O口占用較少，采用獨立式按鍵。獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結構簡單，每個按鍵占用一根I/O口線。按鍵輸入采用低電平有效，上拉電阻保證了按鍵斷開時，I/O口線有確定的高電平。，其主要設定PWM波的輸出寬度。設計采用獨立式按鍵，工作形式為中斷掃描方式。8155 PC0口為“UP”鍵，PC1口為“DOWN”鍵， PC2口為“OK”鍵?！癠P”鍵每按下一次PWM輸出百分比就加一，同時LED將會顯示相應的參數(shù)值?！癉OWN”鍵每按下一次PWM輸出百分比就減一?！癘K”鍵按下后，表示參數(shù)設定完畢，系統(tǒng)按照相應的設定值工作。如果設定值工作一段時間，不能滿足充電的基本要求系統(tǒng)將推出中斷返回主程序。（7個） LED動態(tài)顯示及鍵盤接口電路 驅動電路 MOSFET驅動電路設計驅動電路功能是將控制電路送來的PWM波變成能直接驅動MOSFET的電壓信號。 MOSFET驅動電路具體分析如下：在驅動電路和它的前置電路(即控制電路)之間運用光耦進行隔離，以減充電主電路對控制電路的干擾。驅動電路的主干采用推挽式電路，以降低驅動電路的靜態(tài)功并提高驅動能力，驅動更加穩(wěn)定。推挽式電路由兩個處于開關工作狀態(tài)的三極管Q3，、Q5組成，電路工作的任何時間內(nèi)，兩個三極管處于一個導通另一個關斷狀態(tài)。要使MOSFET導通時，三極管Q3，導通，為柵極提供通向高電位的通路，柵源間Vgs電壓大到使MOSFET穩(wěn)定導通。要使MOSFET關斷時，三極管Q5導通，提供柵極通向低電位的通路，柵源間電壓Vgs小到使MOSFET穩(wěn)定關斷。自舉電容C，負端接MOSFET源極，正端接驅動電路的12V電源，電源和自舉電容正端之間放一個二極管D3，使電流只能從12V電源流向自舉電容而不能反向流動。當MOSFET處于關閉的狀態(tài)時，續(xù)流二極管Dl起作用，，和自舉電容串聯(lián)的電容充電限流電阻R7阻值很小，較大的電流使自舉電容很快充足電,其兩端電位差達到12V左右。當MOSFET處于由斷到通的瞬時，三極管Q3開始導通，提供自舉電容正端和柵極的通路，自舉電容兩端的電壓加在柵源極之間，對MOSFET柵極供電，使MOSFET導通。MOSFET一旦導通，源極電壓升高到幾十伏，使自舉電容負端電位值也升高到同樣大小。由于自舉電容容值較大，且自舉電容對MOSFET柵極放電電流較小，因此自舉電容兩端電壓保持12V幾乎不變，于是，自舉電容的正端電位保持比源極電壓大12V，這就使柵源極之間電壓為12V，因而MOSFET穩(wěn)定導通。自舉電容正端電位在幾十伏以上，大于12V電壓值，這時，+12V電源和自舉電容正端存在的二極管幾使自舉電容不會對+l2V電源放電。D3選快速恢復型的，以縮短在其反向恢復前自舉電容對+12V電源的放電時間。 在本設計中，主回路上的MOSFET1的柵源極分別連接驅動電路的f1，f2端，而卸荷電路上的MOSFET2的柵源極分別連接f2，f3端。當MOSFET1處于關斷狀態(tài)時，f2，因此MOSFET2是導通的。當MOSFET1處于導通狀態(tài)時，f2，f3兩端電壓是負的，因此MOSFET2此時是關斷的。這樣就行成了兩個MOS管工作在一個關斷另一個導通的狀態(tài)。 控制電路控制電路用來產(chǎn)生PWM波，我們采用TL494來實現(xiàn)。TL494是美國德州儀器公司生產(chǎn)的一種電壓驅動型脈寬調(diào)制控制集成電路，主要應用在各種開關電源中。TL494價格低廉、易購得，和分立單元系統(tǒng)相比，在一個芯片內(nèi)，同時解決了電流和電壓調(diào)節(jié)器，脈寬調(diào)制，最大電流限制。芯片內(nèi)還設有附加監(jiān)控保護功能，使得它可獲得更優(yōu)良的工作性能，提高了抗干擾能力和可靠性，系統(tǒng)結構更簡潔，縮小了空間。由TL49單片機組成的充電控制回路，構成閉環(huán)控制系統(tǒng)。 用TL494實現(xiàn)PWM輸出TL494回路控制原理如下：TL494內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生的鋸齒波送到PWM比較器的反相輸入端，脈沖調(diào)寬電壓AD574檢測到電池電壓、電流參數(shù)經(jīng)處理做出判斷，確定當前的充電階段，經(jīng)D/A轉換器輸出電壓信號送到比較器的同相輸入端DTC，TL494內(nèi)部PWM比較器比較后輸出一定寬度的脈沖波。當調(diào)寬電壓變化時，TL494輸出的脈沖寬度也隨之改變，從而改變MOSFET的導通時間，達到調(diào)節(jié)、穩(wěn)定輸出電流的目的，使電池充電電流值與設定值保持一致，形成閉環(huán)回路控制。本次設計只采用一組PWM輸出，故TL494采用單端輸出方式。單端輸出時TL494的Ql和Q2并在一起輸出PWM波。 單端輸出連接圖檢測到的電池電流轉換為0～5V的電信號，通過簡單濾波電路進行平滑、去除雜波干擾后的CURRENT送給TL494的誤差放大器I的IN+同相輸入端。設定輸入信號是由TL494的+5V基準電壓源經(jīng)一精密多圈電位器分壓，由電位器滑動端通過濾波電路接入TL494的誤差放大器I的IN反相輸入端。反饋信號和設定信號通過TL494的誤差放大器后進行比較放大，進而輸出占空比較低的PWM波，防止過充電。在本控制器中只用到了TL494的誤差放大器I，故將誤差放大器II的2IN+(16腳)接地、2IN(15腳)接高電平。 TL494連接圖 檢測電路檢測電路包括充電電壓檢測、充電電流檢測。 電壓檢測電壓檢測電路的設計主要考慮的問題有：在正常充電的過程中，要使單片機檢測U，需以某種途徑把U的變化映射到O至5V的范圍內(nèi)；在測量中，需要用低壓器件去測量高電壓、強電流模擬量，如果模擬量與數(shù)字量之間沒有電氣隔離，那么，高電壓、強電流很容易串入低壓器件，并將其燒毀。本次設計采用精密電阻進行比例衰減，把輸入電壓量程范圍轉化為AD轉換器的量程范圍，然后經(jīng)RC濾波，再送給AD轉換器測量。線性光耦可以較好的實現(xiàn)輸入側和輸出側之間的隔離，且輸出跟隨輸入變化，%。： 電壓采樣電路 電流檢測通過霍爾傳感器來檢測蓄電池的充電電流值的大小。 充電流采樣電路 霍爾電流傳感器的選型因為充電電路中最大的充電電流為50A，選擇了HNC100US型霍爾傳感器。：事項參數(shù)額定輸入電流（A）100測量電流范圍（A）0～200額定輸出電流（A）50轉換率1:2000電源電壓（V）12V、+12V電流消耗（mA）20 霍爾傳感器技術指標 充電電路設計風力充電拓撲結構：風機充電總體結構圖。，充電控制器U、V、W接的三相輸出整流部分采用簡單的不可控三相整流，開關管選擇驅動簡單、驅動功率小、開關速度快且工作頻率高的電力MOSFTE。風機充電控制部分工作過程如下：正常充電情況下兩個MOS管交替導通和關斷給蓄電池充電，當外界風速過大時蓄電池充電電流可能過大，這時CPU就會調(diào)整主充電電路上的MOSFET1的導通時間，從而調(diào)節(jié)充電電流，這樣防止蓄電池因大電流充電縮短壽命。蓄電池不能吸收的電能將通過MOSFET2導通在卸荷電阻上，從而保護蓄電池，即失速保護。 充電電路圖極性電容C1起濾波作用。當MSOFET1導通時電路通過L1給C2充電，當MOSFET1關斷時C2通過L2給蓄電池充電。LL2是平滑電流用的。4 軟件設計 程序流程圖包括主程序流程圖、A/D轉換子程序流程圖、控制子程序、UP、DOWN子程序、鍵盤中斷子程序流程圖、顯示子程序流程圖等。