【文章內(nèi)容簡介】 般取決于準確輸出的數(shù)字信號的位數(shù)，準確輸出的數(shù)字信號的位數(shù)越多，則表示其分辨輸入信號的能力越強，性能也就越好。在這里，我選擇了24位的高精度串行A/D轉(zhuǎn)換器CS5522。CS5522是Cirrus Logic公司生產(chǎn)的24位高精度串行A/D轉(zhuǎn)換器，其引腳排列如圖24所示。它含有多通道的多路編程增益放大器，數(shù)字濾波器以及片內(nèi)系統(tǒng)校準和自校準標準電路。CS5522內(nèi)含通道選擇寄存器、配置寄存器和增益寄存器。通過單片機對CS5522寄存器的讀寫控制，可以實現(xiàn)多通道、高精度的A/D轉(zhuǎn)換。CS5522的主要性能如下[6]:(1) 24位A/D轉(zhuǎn)換精度；BVXOUTSD0DGNDVD+SCLKVREF+VREFA1N2+A1N2A1XINCSSD1CPDA0A1N1A1N1+VA+GND圖24 CS5522引腳排列及說明(2) 低輸入電流(100pA)，內(nèi)帶一個斬波放大器；(3) 2個差分輸入模擬通道，每個通道都可以進行自校準和系統(tǒng)校準；(4) 單/雙極性緩沖輸入，量程有25mv、55mv、100mv、1v、5v等；(5) 有單片機通信的三線接口或四線接口；(6) 低功耗：。需要注意的是，在A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)結(jié)束后，需要先寫8個1給A/D，使其返回到命令狀態(tài)，再用24個脈沖讀出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，如果先寫8個0給A/D，則A/D轉(zhuǎn)換器不是返回命令狀態(tài)而是繼續(xù)進行A/D轉(zhuǎn)換。其讀寫操作時序如圖所示。 溫度傳感器PT100PT100溫度傳感器具有抗振動、穩(wěn)定性好、準確度高、耐高壓等優(yōu)點。 鉑熱電阻的線性較好，在0~100攝氏度之間變化時。鉑熱電阻阻值與溫度關系為：（1） 200℃＜t＜0℃時，RPt100=100*[1+At+B*t2+C*t3*(t100)] ；（2） 0℃≤t≤850℃時，RPt100=100*[1+At+B*t2] ；其中，A = ；B = ；C = ?？梢奝t100在常溫0~100攝氏度之間變化時線性度非常好，其阻值表達式可近似簡化為：RPt=100（1+At），當溫度變化1攝氏度。 3 幾種常見電池介紹及基本參數(shù)特性 幾種常見電池現(xiàn)代消費類電器主要使用如下四種電池：? 密封鉛酸電池 (SLA)? 鋰電池(LiIon) ? 鎳鎘電池 (NiCd)? 鎳氫電池(NiMH)在正確選擇電池和充電算法時需要了解這些電池的背景知識。密封鉛酸電池(SLA) 密封鉛酸電池主要用于成本比空間和重量更重要的場合，如UPS和報警系統(tǒng)的備份電池。電池以恒定電壓進行充電，輔以電流限制以避免在充電過程的初期電池過熱。只要電池單元電壓不超過生產(chǎn)商的規(guī)定( )，SLA電池可以無限制地充電。鋰電池 (LiIon) 和一般的電池相比，鋰電池具有最高的能量/ 重量比和能量/ 體積比。鋰電池以恒定電壓進行充電，同時必須要有電流限制以避免在充電過程的初期電池過熱。當充電電流下降到生產(chǎn)商設定的最小電流時就要停止充電。過充電將造成電池損壞，甚至爆炸。鋰離子電池可以分成兩大類：不可充電型和可充電型，最大特點是比能量高。比能量指的是單位重量或單位體積的能量，用Wh/Kg或Wh/L表示。鎳鎘電池(NiCd) NiCd電池目前使用得很普遍。它的優(yōu)點是相對便宜，易于使用；缺點是自放電率比較高。典型的NiCd電池可以充電1000 次。失效機理主要是極性反轉(zhuǎn)。在電池包里第一個被完全放電的單元會發(fā)生反轉(zhuǎn)。為了防止損壞電池包，需要不間斷地監(jiān)控電壓。 就必須停機。NiCd電池以恒定電流的方式進行充電。鎳氫電池(NiMH) 在輕重量的手持設備中如手機、手持攝象機等等，鎳氫電池是使用最廣的。這種電池的容量比NiCd的大。由于過充電會造成NiMH電池的失效，在充電過程中進行精確地測量以在合適的時間停止是非常重要的。和NiCd電池一樣，極性反轉(zhuǎn)時電池也會損壞。NiMH電池的自放電率大概為20%/月。和NiCd電池一樣，NiMH電池也為恒定電流充電。 鋰離子電池基本參數(shù)特性[7] 參數(shù)特性如下：（1）高能量密度鋰電子電池的能量密度可以達到360Wh/L,158Wh/Kg,是NICD及NIMH電池的兩倍以上。（2）高工作電壓。（3）高負載特性一般鋰電子電池的最大連續(xù)放電電流可達2CmA。（4）放電特性穩(wěn)定即使在電池壽命接近終止時，光宇鋰離子電池仍保持著良好的放電穩(wěn)定性。（5）快速充電特性鋰離子電池可接受的最大充電電流可達1CmA，而且恒流充電時間可達50分鐘以上。（6）長循環(huán)壽命重復使用次數(shù)多，循環(huán)充電特性好，可以重復500~1000次充放電。鋰離子電池的這些特點促進了便攜式產(chǎn)品向更小更輕的方向發(fā)展，使得選用單節(jié)鋰離子電池供電的產(chǎn)品也越來越多。 鋰離子電池的優(yōu)缺點 鋰離子電池很少發(fā)生結(jié)晶化的反應，這種反應是產(chǎn)生記憶效應的原理。但是，鋰離子電池在多次充放電之后仍會性能下降，原因是非常復雜的。最主要的是正負材料的變化，從分子角度看，正負極能容納鋰離子的空穴會塌陷，這樣就會堵塞，影響電流的充放；從化學角度來看，正負極材料的鈍化，會產(chǎn)生一些穩(wěn)定的化合物，這樣也會也會影響性能。從物理角度看上，由于充放電過程中難免會有一些摩擦，碰撞，這樣會使外部材料慢慢流失，甚至脫落。這三方面的原因都會使鋰離子電池在充放電過程中參加導電的鋰離子丟失。過度的充放電，都會對造成電池的損害或降低使用壽命。過度的放電可能會導致負極碳過度釋放出鋰離子而使其片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷，過度的充電則可能會把太多的鋰離子硬塞進負極碳結(jié)構(gòu)里面去，從而使其中一些鋰離子再也沒辦法釋放出來。所以鋰離子電池通常會配有充放電的控制電路的，來實現(xiàn)智能的充電控制，以減少對電池的損害，延長使用壽命。鋰離子電池一般都帶有管理芯片和充電控制芯片。其中管理芯片中有一系列的寄存器，存有容量、溫度、ID、充電狀態(tài)、放電次數(shù)等數(shù)值。這些數(shù)值在使用中都會逐漸變化。電池的智能化充電過程就是通過充電控制芯片的作用來實現(xiàn)的。鋰離子電池的充電過程具體分為兩個階段，一是恒流快充階段（電池指示燈呈黃色時），二是恒壓電流遞減階段（電池指示燈呈綠色閃爍）。開始充電時，電池的電壓以較大的斜率升壓，當?shù)竭_電池的標準電壓之后，在控制芯片的控制下轉(zhuǎn)入恒壓充電狀態(tài)，此過程中電壓變化不大，電流在逐漸減小，當充電電流幾乎降到零時，可認為電池電量已滿，停止充電[8]。電量統(tǒng)計芯片通過記錄放電曲線（電壓、電流、時間）可以抽樣計算出電池的電量。而鋰離子電池在多次使用后，放電曲線是會改變的，如果芯片一直沒有機會再次讀出完整的一個放電曲線，其計算出來的電量也就是不準確的。所以我們需要深充放來校準電池的芯片。鋰離子電池的缺點是非常害怕過充，所以對充電器要求比較高，而且必須要有保護電路。鋰離子電池一般要求的充電方式是恒流恒壓，為了有效的利用電池容量，還需要將鋰離子電池充電調(diào)到最大電壓值，但是過壓充電可能會對成電池造成損壞，這就對充電器要求有很高的充電控制精度。另外，電壓過低的電池充電時還需要進行預充，所以充電器要帶有熱保護和時間保護功能，為電池進行必要的充電保護。由此可見，要大力推廣使用鋰離子電池，智能高效的充電器設計就成為必然選擇。4 硬件電路的設計 硬件電路的總體設計思路對充電器原理、AT89S52單片機的功能特點有了了解和掌握，并對各種元器件和電路圖進行分析和比較后，開始進入硬件電路的設計。智能充電器總體設計框圖如圖41所示:蜂鳴報警器充電狀態(tài)指示AT89S52單片機充電控制電路光耦隔離電路電壓轉(zhuǎn)換電路電源圖41 智能充電器總體設計框圖各模塊主要功能單片機模塊：實現(xiàn)智能化控制，如電壓電流控制,自動斷電,報警提示等。充電過程控制模塊:實現(xiàn)對充電過程的控制。電壓轉(zhuǎn)換及光耦隔離模塊：利用三端穩(wěn)壓集成電路LM7805將輸入電壓轉(zhuǎn)換為5v電壓，該電壓送至充電控制電路之前需經(jīng)過光耦