【文章內(nèi)容簡介】 得出的 Ah 是不同的 。 實(shí)踐中，電池容量被定義為：用設(shè)定的電流把電池放電至設(shè)定的電壓所給出的電量。也可以說電池容量是：用設(shè)定的電流把電池放電至設(shè)定的電壓所經(jīng)歷的時(shí)間和這個(gè)電流的乘積 。 上述所謂設(shè)定的電壓是指終止電壓（單位 V）。終止電壓可以簡單的理解為：放電時(shí)電池電壓下降到不至于造成損壞的最低限度值。終止電壓值不是固定不變的，它隨著放電電流的增大而降低。 電池的充電方法常用的有三種： （ 1） 脈沖充電：既簡單又經(jīng)濟(jì)的方法。變 壓器次級輸出的低壓交流整流脈動成直流（不濾波）對電池充電．此方法充電電流較大，充電速度快，缺點(diǎn)是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動時(shí)，充電電流也隨之波動．容易發(fā)生因充電電流大，電池溫升高，電解質(zhì)損失大，從而導(dǎo)致電池?fù)p壞的情況，所以這種方法 對 免維護(hù)密封鉛酸蓄電池很少采用。 （ 2） 恒流充電：為了防止電池內(nèi)溫升太高及電解液的損失太大，充電電流調(diào)得比較小，需要充電的時(shí)間較長，另一方面，充電時(shí)間太長，就會發(fā)生過充，為了防止因過充而損壞電池，需另設(shè)過充檢測或定時(shí)電路。 (3)恒壓充電：理論和實(shí)踐均證明，當(dāng)充電電壓低于充電電壓上限（對 12V電池而言，此值 為 ?? ）時(shí)恒壓充電是安全的，即使充電時(shí)間很長，也無危險(xiǎn)，如果需要，電池還可以工作在浮充狀態(tài)。市電中斷平凡發(fā)生的情況是很少的，應(yīng)急燈對電池充電的速度要求不高。考慮上述因素本設(shè)計(jì)充電電壓取 ，略低于工程實(shí)用經(jīng)驗(yàn)值 。大多數(shù)應(yīng)急燈均長期接在市電電源上，電池處于后備充電狀態(tài)，故選用恒壓充電方式。簡單，安全。電路采用恒定電壓對后備電池充電，不會發(fā)生過度充電的問題。 5 硬件功能電路分析與設(shè)計(jì) 按照應(yīng)急燈實(shí)際工作中的作用，硬件電路 如附錄 1 所示， 可分 為主要的幾個(gè)部分。以 AT89C2051 單片機(jī) 作為 整個(gè)電路 的 核心控制單元， 通過它 控制其他模塊來完成各種復(fù)雜的操作。利用 LED 作為該電路應(yīng)急燈光源，能節(jié)約能源、延長燈具壽命、提高照明質(zhì)量。市電檢測電路和光控電路用來檢測應(yīng)急場所市電的狀態(tài)和應(yīng)急場所光線的的強(qiáng)弱，來判斷是否需要接通應(yīng)急燈。電源電路采用集成三端穩(wěn)壓器，不僅要完成給蓄電池充電，而且還要提供控制電路的工作電壓。增加一些電源 指示 顯示，增強(qiáng)該電路的可觀察性。電路如圖 3 所示。 9 圖 3 總體設(shè)計(jì)框圖 中央處理單元電路設(shè)計(jì) 為 了改進(jìn)傳統(tǒng)應(yīng)急燈采用分立元件設(shè)計(jì)控制電路，控制電路功能簡單，該電路采用單片機(jī) AT89C2051 作為其核心控制單元，其外圍電路有復(fù)位電路和時(shí)鐘電路。復(fù)位電路有 R R2 和 C1 組成；時(shí)鐘電路有 6MHZ 晶體、 C2 和 C3組成。按鈕開關(guān) S2 和 1K 電阻組成一個(gè)簡單的測試電路，當(dāng)按下 S2，給單片機(jī)送一個(gè)低電平信號，通過內(nèi)部程序驅(qū)動輸出 控制 繼電器，點(diǎn)亮應(yīng)急燈。中央處理單元用于接收和判斷外部電路送來的檢測信號，通過內(nèi)部程序控制，再給相應(yīng)的控制電路發(fā)出 執(zhí)行 信號，驅(qū)動相應(yīng)的電路動作。電路圖如圖 4 所示 。 圖 4 中央處理電路 AT89C2051 芯片介紹 ： AT89C2051 是 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 2k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（ EPROM）和 128bytes 的隨機(jī)數(shù) 中央處理單元 LED 應(yīng)急燈光源 市電檢測電路 應(yīng)急燈控制電路 試驗(yàn)檢測電路 光控電路 市電及電源 應(yīng)急燈電源 充、放電電路 指示電路 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 2 9 M a y 20 0 9 S he e t o f F i l e : F : \韓闊海畢業(yè)設(shè)計(jì) \應(yīng)急燈 . D d b D r a w n B y:6 M H z3 3P F 3 3P F5V1R S T / V P P2p 3. 0 ( R X D )3p 3. 1 ( T X D )4X T A L 25X T A L 16p 3. 27p 3. 38p 3. 49p 3. 510GND11p 3. 712p 1. 013p 1. 114p 1. 215p 1. 316p 1. 417p 1. 518p 1. 619p 1. 720V C C5V2 2u FS1R1 2 00R21 0kAT89C20511KS2C1C2C3R3 10 據(jù)存儲器（ RAM）， 采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通 用 8 位中央處理器和 Flash 存儲單元，功能強(qiáng)大 AT89C2051 單片機(jī)可為您提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場合。 其 管腳圖如圖 5 所示。 圖 5 AT89C2051 管腳圖 （ 1） 主要功能特性： *兼容 MCS51 指令系統(tǒng)； *2KB 可重編程 FLASH 存儲器（ 1000 次）； * 電壓范圍； *全靜態(tài)工作： 0Hz24KHz； *128*8 位內(nèi)部 RAM； *15 條可編程 I/O 線； *兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； *6 個(gè)中斷源，兩個(gè)外部中斷源； *可編程串行通道； *高精度電壓比較器 （ ， ， ） ； *直接驅(qū)動 LED 的輸出端口； *低功耗空閑和掉電模式 ； （ 2） AT89C2051 引腳功能說明： VCC： 電源電壓 +5V。 GND： 接地端。 P1 口： P1 口是一組 8 位雙向 I/O 接口， 提供內(nèi)部上拉電阻， 和 內(nèi)部無上拉電阻。 P1 口輸出緩沖器可吸收 20mA 的電流并可直接驅(qū)動LED。 P3 口： P3 口的 、 是帶有內(nèi)部上拉電阻的 7 個(gè)雙向 I/O 接口。 沒有引出，它作為一個(gè)通用的 I/O 口，但是不可訪問?？勺鳛楣潭ㄝ斎氲钠瑑?nèi)比較器的輸出信號。當(dāng) P3 口 寫入 1 時(shí)，它們被內(nèi)部的上拉電阻拉高并可作AT89C20512134591087611121314151617181920R S T / V P P(R X D )P 3 . 0(T X D )P 3 . 1X T A L 2X T A L 1(I N T 0 )P 3 . 2(I N T 1 )P 3 . 3(T 0 ) P 3 . 4(T 1 ) P 3 . 5GNDV C CP 1 . 7P 1 . 6P 1 . 5P 1 . 4P 1 . 3P 1 . 2P 1 . 1P 1 . 0P 3 . 7 11 為輸入端口。 RST：復(fù)位輸出。 XTAL1：振蕩器的反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。 P3 口的特殊功能如表 2 所示： 表 2 P3 口的特殊功能 端口引腳 功能特征 RXD（串行輸入口） TXD（并行輸入口） 0INT (外部中斷 0) 1INT （外部中斷 1） T0（定時(shí) /計(jì)數(shù) 0 外部輸入） T1(定時(shí) /計(jì)數(shù) 1 外 部輸入） 市電及電源轉(zhuǎn)換電路 該電 路的主要有兩部分 電路組成，分別是蓄電池充電電路和中央處理單元的電源電路。把交流 220V 電壓經(jīng)過變壓器降壓，再經(jīng)整流濾波后，通過穩(wěn)壓電路給 12V 蓄電池充電，該電壓不僅要作為應(yīng)急燈的電源，而且還要為中央控制單元供電。 蓄電池充電電路 對蓄電池的充電方法有很多種，經(jīng)過前面的分析，我們知道恒壓充電對蓄電池有很大的好處，因此蓄電池的充電電路我們采用恒壓充電來設(shè)計(jì)。該電路主要有電源變壓器 T橋式整流濾波電路和集成三端穩(wěn)壓器 LM317 組成。電池充電電路如圖 6 所示。 （ 1） 原理分析： 220V 交流電經(jīng)變壓器 T1 降壓，變?yōu)榻涣?15V， V1— V4 組成 橋式整流器，交流電經(jīng)整流后 變成單向脈動直流電，再經(jīng)過 C10 進(jìn)行濾波 ，濾除其中的交流成分 。 LM317 為 三端可調(diào)正穩(wěn)壓器 。由電位器 RP2 將輸出調(diào)整至 ， R13，R12 與三極管組成限流電路。當(dāng)蓄電池充電電流 Io 小于限定值時(shí)， T 截止：當(dāng)Io 大于限制值時(shí)， T 導(dǎo)通， Uo 下降 , Io 也下降。 V6 為防反充。 12 1234C 1 0132L M 3 1 7R 1 3 1R 1 2100R 1 1240R P 23K12V 蓄電池C 1 1100uFV6T12 2 0 / 1 5 V220 ~V1 V4I N 4 0 0 7 X 4N P NV5470uFAB12VK1 圖 6 蓄電池充電電路 主要設(shè)計(jì)計(jì)算： （ 1） 根據(jù) WL317 的使用說明，穩(wěn)壓器的輸出端和調(diào)整端之間的電壓是非常穩(wěn)定的電壓，其值為 。電阻 R11 一般取 240? 。 Uo 按使用要求為 ，它主要是由調(diào)電阻 Rp2 決定。 有公式： VRRU 39。0 ????????? ?? （ 1）可得： ???????? 2352240) (11)( 039。 RUR （ 2） 其中 39。R 是可調(diào)電阻 Rp2 和 R12 等綜合作用后的等效電阻，其值略小于可調(diào)電阻 Rp2，所以選擇 Rp = 3KΩ。 (2） 為保證 LM317 正 常工作 VUUa 30 ?? ，取 VVU a ??? 因 為 UUa ? ，所 以 VU ? ，因此變壓器次級電壓取標(biāo)準(zhǔn)值 15V。 當(dāng) 220Ｖ 交流電受影響波動 — 10％ 時(shí)： 即 ??U (3) VVVUU oa ???? (4) LM317 仍可工作在穩(wěn)壓狀態(tài)。 當(dāng) 220V 上 浮 10％ 時(shí)： m a x 15 ? ? ? ?， maxU 小于 LM371 最高允許輸入電壓 30V。(3)限流部分元件設(shè)計(jì) 三極管選用 9013，導(dǎo)通閥值 ～ V 限流值為 ；故 R13 應(yīng)選用 1Ω ，R13 的耗散功率 為 WAVP ??? 。 （ 2） LM317 三端穩(wěn)壓器介紹 ： VU a ???? 13 LM317 是美國國家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。 LM317 的輸出電壓范圍是 至 37V，負(fù)載電流最大為 。它的使用非常簡單 ，僅需兩個(gè)外接電阻來設(shè)置輸出電壓。此外它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。 LM317 內(nèi)置有過載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。通常LM317 不需要外接電容，除非輸入濾波電容到 LM317 輸入端的連線超過 6 英寸（約 15 厘米）。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應(yīng)。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標(biāo)準(zhǔn)三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比 。 (1)特性簡介 ： 可調(diào)整輸出電壓低到 。保證 輸出電流。典型線性調(diào)整率 %。典型負(fù)載調(diào)整率 %。 80dB 紋波抑制比。輸出短路保護(hù)。過流、過熱保護(hù)。調(diào)整 管安全工作區(qū)保護(hù)。標(biāo)準(zhǔn)三端晶體管封裝。 (2)電壓范圍 ： 至 37V 連續(xù)可調(diào)。 (3)LM317 工作原理： LM317 的輸入最高電壓為 30 多伏，輸出電壓。 電流 。 不過在用的時(shí)候要注意功耗問題 ， 注意散熱問題。 LM317有三個(gè)引腳 .一個(gè)輸入一個(gè)輸出一個(gè)電壓調(diào)節(jié)。輸入引腳輸入正電壓 ,輸出引腳接負(fù)載 , 電壓調(diào)節(jié)引腳一個(gè)引腳接電阻 (200左右 )在輸出引腳 ,另一個(gè)接可調(diào)電阻 (幾 K)接于地 .輸入和輸出引腳對地要接濾波電容 。 中央處理單元電源電路 中央處理單元電源電路 主要有三 端穩(wěn)壓器 WL7805 組成。 220V 交流電經(jīng)變壓器降壓后，在通過整流濾波穩(wěn)壓，給 12V 蓄電池進(jìn)行充電。 12V 蓄電池不僅要作為 LED 應(yīng)急燈的驅(qū)動電源，同時(shí) 12V 蓄電池電壓經(jīng)過 7805 穩(wěn)壓后產(chǎn)生 5V電壓，作為控制器的主電源。在 220V 交流市電斷開后，直流 5V仍然給單片機(jī)控制電路供電，使電路完成相應(yīng)的操作。電容 C5 用于抵消輸入線較長時(shí)的電感效應(yīng)，以防止電路產(chǎn)生 自激 振蕩。同樣電容 C6 為濾波電容， C7 為高頻旁路電容，用于消除輸出電壓中的高頻噪聲。 R1 為限流電阻， LED 為 5V電源指示燈，可以觀察控制電路的供電是否正常。電 路圖如圖 7 所示 ??14 。