【正文】 他。在這里我要忠心的感謝一直以來在我身邊關(guān)心我，幫助我，支持我的老師、同學(xué)和朋友。不過相信在以后的學(xué)習(xí)生活中，我會多關(guān)注一些這方面的知識，不斷地完善本課題的設(shè)計(jì)。對鉛酸蓄電池采用四階段的逐漸充電方式，不僅可以保護(hù)電池不會被大電流充電造成損害，延長電池的使用壽命，而且采用四階段進(jìn)行充電可以節(jié)省充電的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對鉛酸蓄電池快速充電的目的。本文采用了單片機(jī)控制的智能的充電方法，通過電壓檢測，電流檢測和溫度檢測確定當(dāng)前電池的狀態(tài)，將信息反饋到單片機(jī)，單片機(jī)通過一定的程序處理，確定充電的階段，即涓流充電階段，大電流恒流充電，恒壓充電，浮充電四個(gè)階段。部分主要程序見附錄 2。其子程序流程圖如圖 43 所示：、 、 A / D 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、NY圖 43 電壓、電流采樣子程序流程圖浮充階段子程序是在電池進(jìn)入浮充階段后，將顯示進(jìn)入了第 4 個(gè)階段，此時(shí)的充電電流很小，電壓保持在一定值上，延時(shí)一段時(shí)間后，蜂鳴器將會進(jìn)行報(bào)警，提醒用戶充電已結(jié)束，其子程序流程圖如圖 44 所示：、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、圖 44 浮充階段子程序流程圖由以上程序流程圖可知，智能電池充電器可以實(shí)現(xiàn)對充電電池進(jìn)行電壓、電流的檢測，送入單片機(jī) ADuC824 的兩個(gè)獨(dú)立的 A/D 轉(zhuǎn)換通道，通過一定的程序執(zhí)行，確定當(dāng)前充電電池處于充電狀態(tài)涓流充電，恒流充電，恒壓充電和浮充電四個(gè)階段的哪個(gè)階段，并將其充電狀態(tài)顯示出來，以提示用戶，同時(shí)單片機(jī)還將電壓、電流采樣值和內(nèi)部自帶的溫度傳感器所得數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的 D/A轉(zhuǎn)換后輸出送到 TL494 的 DTC 端，從而確定輸出的 PWM 脈沖寬度。在主程序流程中我們可以不僅對單片機(jī)進(jìn)行一定的初始化，將其對電池進(jìn)行進(jìn)行涓流充電，恒壓充電，恒流充電和浮充電等四個(gè)階段的充電，不僅可以提高電池的充電效率，延長電池的使用壽命，而且還可以顯示電池的充電階段，實(shí)現(xiàn)電池充電階段的顯示功能，并且在充滿電時(shí)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。在進(jìn)入恒壓充電過程中，保持其電壓為恒定值，不斷的檢測電池兩端的電壓，電流和電池的溫度，確定是否將進(jìn)入浮充階段，一旦充電電流降到額定電流的 10%時(shí)，將轉(zhuǎn)換進(jìn)入浮充電階段。然后進(jìn)行電壓和電流的采樣，根據(jù)采樣的結(jié)果判斷是否進(jìn)入涓流充電階段，若是則顯示 1，單片機(jī)再判斷所得到的數(shù)據(jù)是否為新數(shù)據(jù)，若是則將輸出新的數(shù)據(jù)電壓值，調(diào)整 PWM 的脈寬，從而控制充電的電流的大小。、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、1 0 %、 、 、 、 、 、 、1 0 . 5 V1 4 . 7 V1 3 . 8 V、 、 、圖 41 充電曲線圖 主程序軟件設(shè)計(jì)本次的設(shè)計(jì)是通過單片機(jī) ADuC824 的軟件部分來進(jìn)行對充電器控制。根據(jù)充電電池的原理，同種工藝的電池理想的充電曲線大致相似，而具體的電壓數(shù)值有所差別的特點(diǎn)，應(yīng)用信息技術(shù)進(jìn)行控制，可達(dá)到最佳充電效果。1RW硬件設(shè)計(jì)的總電路圖見附錄。根據(jù)虛地原理，有 = ，所以有si 1V2 （）216IR由于光藕 和 的原邊電流相同，且 2 個(gè)光藕制造工藝相同，所以，可近似3AUB地認(rèn)為它們的電流放電倍數(shù)是相同的。電阻上的電流變化范圍為 ，如圖 310 所示：輸入電壓： （）20insV??因?yàn)檫\(yùn)放不吸收電流。1 2 3 4ABCD4321DCBA TitleNumber RevisionSizeA4Date: 9Jun2022 Sheet of File: H:\于\BACKUP~ Drawn By:U3BOPTOISO1U3AOPTOISO1RW110KR6500R4500R8200R1100R73KC3C5C4D24007于于于 ++12+5+12+12U1ALM324Vo+Vin2 V1V2I1 I2VoI3V5CURRENT/AIN1VsText圖 310 電流檢測電路這是最簡單的檢流方法，通過檢測電阻電壓間接測出流過電阻的被檢測電流的大小。 金 屬 膜電 阻 器 的 制 造 工 藝 比 較 靈 活 ， 不 僅 可 以 調(diào) 整 它 的 材 料 成 分 和 膜 層 厚 度 ， 也 可通 過 刻 槽 調(diào) 整 阻 值 ， 因 而 可 以 制 成 性 能 良 好 ， 阻 值 范 圍 較 寬 的 電 阻 器 。 刻 槽 和 改 變 金 屬 膜 厚 度 可 以 控 制 阻 值 。金 屬 膜 電 阻 器 就 是 以 特 種 金 屬 或 合 金 做 電 阻 材 料 ， 用 真空 蒸 發(fā) 或 濺 射 的 方 法 ， 在 陶 瓷 或 玻 璃 基 礎(chǔ) 上 形 成 電 阻 膜 層 的 電 阻 器 。即兩路光藕的輸入輸出電流之比 （）465I?因?yàn)?A/D 的輸入阻抗很高，所以 （）??210426252119i batRWVVIRWIRU? ?把 、 、 、 的阻值代入得2109 （）?????調(diào)節(jié) ，使得采樣電路輸出的電壓為2R （）/3VOLTAGEINbatU?即把輸入電壓從 015V 衰減到 05V。線性光藕可以較好的實(shí)現(xiàn)輸入側(cè)和輸出側(cè)之間的隔離，且輸出側(cè)跟隨輸入變化，線性度達(dá)%。（1） 電壓檢測電壓檢測電路的設(shè)計(jì)主要考慮的問題是:在正常充電的過程中，電池端電壓Ubat 的變化范圍是 0V 到 15V，要使單片機(jī)檢測 Ubat 的變化映射到 0V 到 5V 的范圍內(nèi)，在測量中，需要用低壓器件去測量高壓、強(qiáng)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(qiáng)電流很容易串入低壓器件，并將其燒毀。TL494 的控制回路電路圖如圖 38 所示。反饋信號和設(shè)定信號通過 TL494 的誤差放大器后進(jìn)行比較放大，進(jìn)而控制停止PWM 輸出，防止過充電。C 1E 1C 2E 2QCQES i n g l e E n d e dO u t p u t C o n t r o lQ1Q2圖 37 單端輸出連接圖檢測到的電池電流轉(zhuǎn)換為 05V 的電信號，通過簡單濾波電路進(jìn)行平滑、去除雜波干擾后的 CURRENT/AIN1 送給 TL494 的誤差放大器Ⅰ的 V1+同相輸入端。本次設(shè)計(jì)只采用一組 PWM 輸出，故 TL494 采用單端輸出方式。圖 36 TL494 的管腳圖和內(nèi)部結(jié)構(gòu)(2) TL494 回路控制原理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)寬電壓由 ADuc824 檢測到電池電壓、電流及溫度等參數(shù)經(jīng)處理做出判斷，確定當(dāng)前的充電階段，經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)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。（1） TL494 管腳配置及其功能TL494 的內(nèi)部電路由基準(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組成。芯片內(nèi)還設(shè)有附加監(jiān)控保護(hù)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(jié)構(gòu)更簡潔，縮小了空間。1 2 3 4ABCD4321DCBA TitleNumber RevisionSizeA4Date: 9Jun2022 Sheet of File: H:\于\BACKUP~ Drawn By:C1 C2L1 L2U1R23KR310R6500R4500R1100R73KT11234BRIDGE1C3MOSFET PD1C4于于于220VR1100+12GNDGND++12+12U1ALM324Vo+VoPWMVin2 V1V2I1I2IRF9540IN40012500u/25V2500u/25VVsText圖 35 充電電源電路 控制電路控制電路用來產(chǎn)生 PWM 波，在這里采用了 TL494 來實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過 PWM 信號的低電平持續(xù)時(shí)間后，PWM 信號的又一高電平到來，再度使 MOSFET 導(dǎo)通，上述過程重復(fù)發(fā)生。PWM 控制信號的高電平脈沖出現(xiàn)，使 MOSFET 導(dǎo)通之后，電感 L1 的電流不斷增大，電容 C2 充電，該電路不斷存儲能量，同時(shí)通過電感L2 對電池充電，此時(shí)，續(xù)流二極管因反向偏置而截止。當(dāng)電壓檢測量 VOLTAGE/AIN3 和電流檢測量 CURRENT/AIN1 送入到單片機(jī)的兩個(gè)獨(dú)立的模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，單片機(jī)將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，進(jìn)而進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)分析，確定充電進(jìn)入充電四個(gè)階段的哪個(gè)階段，同時(shí)將轉(zhuǎn)化的數(shù)字量通過數(shù)模轉(zhuǎn)換送到 TL494 的放大器的同相輸入端 DTC，單片機(jī)在確定充電進(jìn)入哪個(gè)階段后，將通過 P0 口輸出給 8 段碼顯示，用來告訴用戶當(dāng)前電池的充電的狀態(tài)，并且當(dāng)充電結(jié)束時(shí)，單片機(jī)將驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲，提醒用戶充電已結(jié)束 [6][13][17]。1 2 3 4ABCD4321DCBA TitleNumber RevisionSizeA4Date: 5Jun2022 Sheet of File: J:\于\PREVIO~ Drawn By:Q1NPNR172KAVDDAGNDDVDDEAXTAL1RESETXTAL2DGNDabfcgdeDPY1234567abcdefg8 dpdpDPY_7SEG_DPC1210uR1810KGND+5+5DACURRENT/AIN1VOLTAGE/AIN3220X853910111218226344344454849505152284015323321DVDDADUC824U312P12PGNDVREF+VREFDVDDDVDD2048DGNDDGND 3547100n100n87XTAL1XTAL2GNDCS9013BUZZER+5圖 34 單片機(jī)連接電路由于本單片機(jī)采用的是 ADuC824，其使用的是一個(gè)外部晶振為 頻率的時(shí)鐘為 CPU 提供時(shí)鐘周期，片內(nèi) PLL 以倍速鎖存 (3216 倍)方式為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的 的時(shí)鐘信號。 ADuC824 的外設(shè)還包括片內(nèi)溫度傳感器、門狗定時(shí)器(WDT)、電源供電監(jiān)視器(PSM)、 SPI 串行接口和 I2C 串行接口等 [6]。有六個(gè) SFR 寄存器與 TIC 有關(guān)，TIMECON 是它的控制寄存器，INTVAL 是用戶定時(shí)設(shè)置寄存器，當(dāng) TIC 的計(jì)時(shí)器達(dá)到 INTCVAL 的設(shè)置值時(shí)，TIC 將有一個(gè)主動的輸出，此輸出可引發(fā)一個(gè)中斷或使 TIMEON 中的 TII 位置位。PLL 的控制寄存器是PLLCON。AD 時(shí)鐘也來源于 PLL 時(shí)鐘，其調(diào)制速度和晶振頻率相同。片內(nèi) PLL 以倍速鎖存( 3216 倍)方式為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的 的時(shí)鐘信號。b. 片內(nèi) PLL一般∑△型 AD 都需外接一個(gè)晶振，CPU 工作也需要外部晶振。它有兩個(gè)輸出范圍：0 到 VREF 和0 到 AVDD，能以 8 位或 12 位模式工作。③ 其它外設(shè)a. DACADuC824 上集成了一個(gè) 12 位電壓輸出的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。若管腳 PSEN 通過一個(gè)下拉電阻被下拉，芯片則自動進(jìn)入串行下載模式。 ADuC824 的片內(nèi) Flash/EE 程序存儲器可用兩種模式進(jìn)行編程：即在線串行下載和并行編程。若 EA 被置 0，則從內(nèi)部 8KFlash/EE 開始執(zhí)行程序。圖 33 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器中的配置圖ADuC824 的程序和數(shù)據(jù)存儲器有分開的尋址空間。AD 通道的設(shè)置和控制是通過專用寄存器塊(SFR )中的一組寄存器來實(shí)現(xiàn)的。輔助通道用于接收輔助信號的輸入，例如冷端二極管或熱敏電阻的輸入，此通道無緩沖器，只有一個(gè)固定為177。40mV，177。主通道可通過調(diào)節(jié)編程放大器的增益而接收177。主通道用于測量主傳感器的輸入，這個(gè)通道具有緩沖器，可以接收來自輸入管腳 Ain1/2 和 Ain3/4 的差分信號。（3） ADuc824的結(jié)構(gòu)ADuc824的內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)如圖32所示?！耠娫纯捎糜?V或5V操作；一般情況下為3mA/3V()；掉電保持電流為20μA(32kHz的晶振運(yùn)行頻率)?！翊鎯ζ?K字節(jié)片內(nèi)Flash/EE程序存儲器；640字節(jié)片內(nèi)Flash/EE數(shù)據(jù)存儲器；256字節(jié)片內(nèi)RAM。它將 8051內(nèi)核、兩路24位+16位∑