【文章內(nèi)容簡介】 10VIN：單極性輸入0～10V輸入端，雙極性輸入177。5V輸入端。20VIN：單極性輸入0～20V輸入端，雙極性輸入177。10V輸入端。AGND：模擬信號(hào)公共端，微機(jī)使用時(shí)，可作為模擬地。STS：狀態(tài)輸出信號(hào)，轉(zhuǎn)換時(shí)為高電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為低電平。D0～D11：輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)據(jù)線。 鍵盤輸入電路、S2和S3按鈕接到一個(gè)的電源上，讀入這三個(gè)端口的狀態(tài)來選擇合適的充電方式，三個(gè)端口分別對(duì)應(yīng)了鎳鎘電池、鋰離子電池和鎳氫電池的充電方式的選擇。當(dāng)不充電時(shí)，三個(gè)按鈕處于斷開狀態(tài)，單片機(jī)的三個(gè)端口為低電平；當(dāng)充電時(shí)，依照電池類型按下對(duì)應(yīng)的按鈕，單片機(jī)的三個(gè)端口為高電平。 顯示接口電路本設(shè)計(jì)中采用8255A芯片作為單片機(jī)89C51的I/O擴(kuò)展芯片，74LS244芯片驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管和74LS07芯片對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行位選。顯示電路用來對(duì)充電過程中電池的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行顯示，它也可以改變參數(shù)以適應(yīng)各種不同電池的充電。 并行接口芯片8255A芯片具有24條輸入/輸出引腳、可編程的通用并行輸入/輸出接口電路。它是一片使用單一+5V電源的40腳雙列直插式大規(guī)模集成電路。8255A的通用性強(qiáng)，使用靈活，通過它CPU可直接與外設(shè)相連接。A. 8255A芯片結(jié)構(gòu)8255A芯片由4部分組成：a. 數(shù)據(jù)總線緩沖器。b. 讀/寫控制邏輯 。c. A組和B組的控制電路。d. 三個(gè)8位端口PA、PB和PC，其中PC口可分為兩個(gè)4位端口，可分別同端口A和端口B配合使用，可以用作控制信號(hào)輸出等。B. 8255A芯片的引腳功能說明圖311 8255A芯片引腳圖8255A芯片的引腳如圖311所示。a. 面向系統(tǒng)總線的信號(hào)線有：D0～D7：雙向數(shù)據(jù)線。CPU通過它向8255A發(fā)送命令、數(shù)據(jù)；8255A通過它向CPU回送狀態(tài)、數(shù)據(jù)。：選片信號(hào)線，該信號(hào)低電平有效，由系統(tǒng)地址總線I/O地址譯碼器產(chǎn)生。CPU通過發(fā)高位端口地址信號(hào)使它變成低電平時(shí)，才能對(duì)8255A進(jìn)行讀寫操作。當(dāng)CS為高電平時(shí)，切斷CPU與芯片的聯(lián)系。A1，A0：芯片內(nèi)部端口地址信號(hào)線，與系統(tǒng)地址總線低位相連。該信號(hào)用來尋址8255A內(nèi)部寄存器。兩位地址,可形成片內(nèi)四個(gè)端口地址。：讀信號(hào)線，該信號(hào)低電平有效CPU通過執(zhí)行IN指令，發(fā)讀信號(hào)將數(shù)據(jù)或狀態(tài)信號(hào)從8255A讀至CPU。：寫信號(hào)線，該信號(hào)低電平有效，CPU通過執(zhí)行OUT指令，發(fā)寫信號(hào)，將命令代碼或數(shù)據(jù)寫入8255A。RESET：復(fù)位信號(hào)線，該信號(hào)高電平有效。它清除控制寄存器并將8255A的A、B、C三個(gè)端口均置為輸入方式；輸出寄存器和狀態(tài)寄存器被復(fù)位，并且屏蔽中斷請(qǐng)求；24條面向外設(shè)的信號(hào)線呈現(xiàn)高阻懸浮狀態(tài)。這種勢(shì)態(tài)一直維持，直到用方式命令才能改變，使其進(jìn)入用戶所需的工作方式。b. 面向I/O設(shè)備的信號(hào)線有：PA0～PA7：端口A的輸入輸出線PB0～PB7：端口B的輸入輸出線PC0～PC7：端口C的輸入輸出線C. 8255A的工作方式8255A有三種工作方式：方式0、方式1和方式2 ——基本輸入/輸出在此工作方式下， 每個(gè)口都作為基本的輸入輸出口，C口的高4位和低4位以及A口和B口都可獨(dú)立地設(shè)置為輸入口和輸出口。在此工作方式下：輸出的數(shù)據(jù)被鎖存，而輸入的數(shù)據(jù)不被鎖存。 ——選通輸入/輸出在此工作方式下，三個(gè)端口分為A、B兩組，A、B兩個(gè)口仍用作數(shù)據(jù)輸入輸出口，而C口分成兩部分，分別作為A口和B口的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。在8255A中，聯(lián)絡(luò)信號(hào)是3位，兩個(gè)數(shù)據(jù)口，共用去C口的6位，剩余的兩位仍可作為數(shù)據(jù)位使用。 ——雙向選通輸入/輸出 只限于A組使用，它用A口的8位數(shù)據(jù)線，用C口的5位進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。工作時(shí)輸入輸出都能被鎖存。當(dāng)A口工作在方式2時(shí)，B口可以在方式0或方式1工作。 數(shù)碼管數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。本設(shè)計(jì)采用的是4位八段數(shù)碼管作為顯示器，對(duì)電池的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示。A. 數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩大類。a. 靜態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)靜態(tài)驅(qū)動(dòng)是指每個(gè)數(shù)碼管的每一個(gè)段碼都由一個(gè)單片機(jī)的I/O端口進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，或者使用諸如BCD碼二十進(jìn)制譯碼器譯碼進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多。b. 動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的8個(gè)顯示筆劃“a，b，c，d，e，f，g，dp”的同名端連在一起，另外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極COM增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的I/O線控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟哪個(gè)數(shù)碼管顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通COM端電路的控制，我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。通過分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的COM端，使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間為1～2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感，動(dòng)態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能節(jié)省大量的I/O端口，而且功耗更低。本設(shè)計(jì)中采用的是8段LED數(shù)碼管來顯示電壓值。它由8個(gè)發(fā)光二極管組成，其中7個(gè)按‘8’字型排列，另一個(gè)發(fā)光二極管為圓點(diǎn)形狀，位于右下角，常用于顯示小數(shù)點(diǎn)。把8個(gè)發(fā)光二極管連在一起，公共端接高電平，叫共陽極接法，相反，公共端接低電平的叫共陰極接法。當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一段筆畫或點(diǎn)就發(fā)亮，從而形成不同的發(fā)光字符。其8段分別命名為a、b、c、d、e、f、g、dp。數(shù)碼管的管腳如圖312所示。圖312 數(shù)碼管的管腳圖 LED驅(qū)動(dòng)電路一般I/O接口芯片的驅(qū)動(dòng)能力是很有限的，在LED顯示器接口電路中，輸出口所能提供的驅(qū)動(dòng)電流一般是不夠的尤其是設(shè)計(jì)中需要用到多位LED，此時(shí)就需要增加LED驅(qū)動(dòng)電路。驅(qū)動(dòng)電路有多種，常用的是TTL或MOS集成電路驅(qū)動(dòng)器，在本設(shè)計(jì)中采用了74LS244芯片增大總線驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管和74LS07對(duì)四個(gè)數(shù)碼管進(jìn)行位選。4系統(tǒng)軟件功能 系統(tǒng)軟件功能,S2和S3按鈕開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)，讀入PP2和P3三個(gè)輸入輸出端口的高低電平，從而選擇合適的充電程序。 系統(tǒng)主程序主程序主要進(jìn)行初始化，分配內(nèi)存單元及設(shè)置定時(shí)器參數(shù)，以便系統(tǒng)正常工作。本系統(tǒng)的采樣周期為5s，采用兩個(gè)定時(shí)器串聯(lián)，即設(shè)T0為定時(shí)方式，設(shè)T1為計(jì)數(shù)方式。設(shè)T0為定時(shí)方式1，時(shí)間間隔為50ms，時(shí)鐘頻率為12MHZ。代入公式T=（2X）121/f，可得T0應(yīng)裝入的時(shí)間常數(shù)X=3CB0H，可分別裝入TH0和TL0。設(shè)T1為計(jì)數(shù)方式2，計(jì)數(shù)值為100（即64H）。系統(tǒng)主程序流程圖如圖41所示。開始清數(shù)據(jù)區(qū)AT89S52初始化置采樣周期計(jì)數(shù)值8255A初始化置中斷字開中斷等待中斷圖41 系統(tǒng)主程序流程圖 系統(tǒng)主要子程序當(dāng)充電器開始充電前，首先由單片機(jī)讀入開關(guān)按鈕SS2和S3對(duì)應(yīng)的輸入輸出口的對(duì)應(yīng)狀態(tài)，選擇合適的充電策略。程序流程如圖42所示。N中斷?N??NYYY充電策略3充電策略2充電策略1圖42 充電策略選擇程序流程圖 充電策略1當(dāng)對(duì)鎳鎘電池進(jìn)行充電時(shí)，按下對(duì)應(yīng)的開關(guān)按鈕，對(duì)應(yīng)的輸入輸出口為高電平，該狀態(tài)由單片機(jī)讀入轉(zhuǎn)入充電策略1的控制程序。充電策略1的程序流程圖如圖43所示。開始初始化4分鐘預(yù)充1C電流快充電流充足NY轉(zhuǎn)入涓流N2小時(shí)到Y(jié)停止圖43 策略1的程序流程圖，本系統(tǒng)充電初有4分鐘預(yù)充。預(yù)充是為了提高電池的溫度，，，從第五分鐘進(jìn)入快充階段。要完成的工作如下：。每一分鐘的充電電流都不同，軟件須分辨出預(yù)充的各個(gè)階段。預(yù)充的每個(gè)階段，電流相對(duì)不變，必須調(diào)節(jié)電流的PI調(diào)節(jié)程序。預(yù)充階段流程圖如圖44所示。充電策略N是否慢充?YY4分鐘到?NY3分鐘到?YN2分鐘到?YN1分鐘到?快充程序N圖44 預(yù)充階段的流程圖4分鐘預(yù)充結(jié)束后，進(jìn)入快充階段。軟件除控制充電電流外，就是判斷電池何時(shí)充足電，以便及時(shí)轉(zhuǎn)入涓流充電。軟件還要控制充電開關(guān)管交替開通和關(guān)斷從而形成快速充電要的脈沖充電波形?？斐潆A段軟件流程如圖45所示。開充電管，延時(shí)500ms采樣充電電流并校正N987ms到？Y開充電管，延時(shí)2ms采樣電池電壓Y充足N轉(zhuǎn)涓流延時(shí)10ms圖45 快充階段流程圖 充電策略2對(duì)于鋰離子電池，采用恒流恒壓充電方式，充電過程包括小電流預(yù)充、大電流充電、恒壓充電等幾個(gè)部分。充電控制流程如圖46所示。中斷讀取電池參數(shù)YNV3v小電流充電YNNV大電流充電YNV=恒壓充電I1/20C?Y充電完畢V或I1CYN關(guān)斷電路完畢YN重新啟動(dòng)其它圖46 充電策略2程序流程圖 充電策略3本系統(tǒng)設(shè)置了4分鐘的充電預(yù)設(shè)，來四月在低溫條件下對(duì)鎳氫電池充電。設(shè)置的預(yù)充電流為C/10，四分鐘預(yù)充結(jié)束后轉(zhuǎn)入充電電流為C/2的快充階段，電池充滿后轉(zhuǎn)入涓充，整個(gè)過程設(shè)為2小時(shí)，時(shí)間到后結(jié)束充電。程序流程如圖47所示。開始初始化四分鐘C/10電流預(yù)充N四分鐘到？YC/2電流快充N電流充滿？YC/20電流涓充N二小時(shí)到？Y停止圖47 充電策略3程序流程圖 A/D轉(zhuǎn)換子程序AD574為177。15V雙電源供電，12位輸出，最大誤差為177。4bit。A/D轉(zhuǎn)換器是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心，擔(dān)負(fù)著將模擬信號(hào)變換成適合于數(shù)字處二進(jìn)制代碼的任務(wù)。A/D轉(zhuǎn)換流程如圖48所示。置采樣次數(shù)10A/D置位采樣NYT0=1?A/D置為保持讀轉(zhuǎn)換結(jié)果采完10次否NY返回圖48 A/D轉(zhuǎn)換流程圖 采樣子程序采樣部分由電流傳感器、電壓跟隨器和多路轉(zhuǎn)換器組成。程序流程圖如圖49所示。送采樣地址和采樣次數(shù)設(shè)通道值送出通道號(hào)延時(shí)，使S/H穩(wěn)定啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換延時(shí)，讀A/D數(shù)據(jù)修改通道號(hào)和地址號(hào)各通道采樣一次？采樣次數(shù)到？啟動(dòng)T0重裝定時(shí)器0返回修改地址NN采樣程序圖49 采樣子程序程序 顯示子程序顯示子程序采用動(dòng)態(tài)掃描法實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的顯示。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)放在內(nèi)存單元中，測(cè)量數(shù)據(jù)在顯示時(shí)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制存放在內(nèi)存單元中。5 結(jié)束語 此次我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是“單片機(jī)控制數(shù)字化充電器的設(shè)計(jì)”。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括充電器硬件電路的設(shè)計(jì)，充電器軟件設(shè)計(jì)和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的開始階段，老師為我指出了此課題的大概方向和需要查閱的相關(guān)書籍以及在后面會(huì)遇到的主要問題，當(dāng)時(shí)可謂受益頗多。接下來便是查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料，關(guān)于軟件部分，匯編語言由于當(dāng)時(shí)學(xué)的不是很精通，所以我用了兩周左右的時(shí)間對(duì)匯編語言重新學(xué)習(xí)了一遍，雖然過程很辛苦，參考了很多資料，查看了很多書籍，但收獲很多，這也為后面的實(shí)際編程打下了基礎(chǔ)。在這次的設(shè)計(jì)，繪圖部分也很重要，雖然以前學(xué)習(xí)過電子繪圖，但由于這次的原理圖中有很多芯片，而且需要自己繪制后導(dǎo)入，所以需要了解許多新的繪圖知識(shí)，經(jīng)過自己的努力和同學(xué)老師的幫助，最終順利完成圖形的繪制。我也了熟練掌握了電子繪圖軟件的使用，對(duì)繪制電路圖有了進(jìn)一步的了解，鞏固了以前所學(xué)習(xí)的知識(shí)。隨著生活節(jié)奏的日益加快，一般的專用充電電池已經(jīng)不能夠滿足人們對(duì)于高速和智能的需要，單片機(jī)控制數(shù)字化充電器必將越來越受到人們的歡迎。致 謝 當(dāng)畢業(yè)設(shè)計(jì)寫到這里的時(shí)候，為期一學(xué)期四個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)基本要畫上句號(hào)了，四個(gè)月的時(shí)間可以說長也可以說短，但這一百多天的時(shí)間里，在楊漢華老師的耐心指導(dǎo)下，自己可謂有了一個(gè)全新的提高,畢業(yè)設(shè)計(jì)也較順利圓滿地完成了。在查閱了相當(dāng)多的資料后，我便開始了實(shí)際的設(shè)計(jì)部分，在這個(gè)過程中確實(shí)也遇到了相當(dāng)多的問題和困難，比如控制電路的設(shè)計(jì)和電路原理圖繪制等方面，在老師和同學(xué)的熱心幫助下，最終順利的解決了這些問題。在此我也要感謝老師和同學(xué)在此過程中給與的耐心指導(dǎo)。 實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過幾年的理論學(xué)習(xí)而這次在即將走向工作崗位的時(shí)候能將理論與實(shí)踐相結(jié)合的機(jī)會(huì)來鍛煉自己可謂是難得的一次提高，在此感謝學(xué)校為我們安排的這個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，也感謝在此次設(shè)計(jì)過程中給與我極大幫助的楊漢華老師以及同學(xué)們。在老師的指導(dǎo)以及自己的努力下，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)完成！最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們!20110525參考文獻(xiàn) [1] 南建輝,熊鳴，軍茹. 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