【正文】 本文在撰寫過程中， 也得到了老師 們 的指導(dǎo)和同學(xué)們熱情的幫助，在此向他們表示衷心的感謝。 本畢業(yè)設(shè)計是在我的指導(dǎo)老師悉心指導(dǎo)下得以完成的，在此謹(jǐn)向老師表示由衷的感謝。 同時我還發(fā)現(xiàn)了我們身邊的一個非常強大的工具，那就是互聯(lián)網(wǎng)，很多問題利用搜索引擎，可以輕松得到答案。 電路需要改進(jìn)的地方主要在于只能對兩節(jié)串聯(lián)電池進(jìn)行充電，并且只用了 ΔV一種檢測方法，如果和其它檢測方法 如溫度檢測結(jié)合起來，可以使 功能更加完善 。 完整程序代碼見附錄 2。 停充 后，寄存器 R1加 1，在主程序中通過判斷 R1值是否滿 42來確定是否進(jìn)行負(fù)壓判斷。 圖 電壓采集程序流程圖 開始 保存上次 VI 對應(yīng)數(shù)值 模擬開關(guān)接 保存本次 對應(yīng)數(shù)值 模擬開關(guān)接 VI 保存本次 VI 對應(yīng)數(shù)值 16 位除法計算 得到 對應(yīng)數(shù)值 返回 調(diào)用求平均值子程序 調(diào)用求平均值子程序 30 T1 中斷服務(wù)程序 在快速充電過程中，定時器 T1響應(yīng)中斷 。 圖 求平均值程序流程圖 開始 初使化 電容放電 延時，以放電完全 電容充電 T0 計時 比較器翻轉(zhuǎn) ? T0 停止計時 T0 值累加至寄存單元 累加值整體右移 3 位，相當(dāng)于除以 8 返回 累加滿 8 次 ? YN YN N N 29 電壓采集 通過控制模擬開關(guān)選通 ， A/D轉(zhuǎn)換后 ， 分別 獲得 值和線性變換的 電池電壓 VI對應(yīng)的數(shù) 值 ， 并通過運算，獲得 對應(yīng)數(shù)值。停止定時器工作 SETB DISC SETB LAGR CLR SMAL SL2:MOV R4,6 SL1:ACALL DEL500M DJNZ R4,SL1 CPL LED2 AJMP SL2 子程序 設(shè)計 求平均值 為了使求得電池電壓值誤差盡可能小，將多次采集所得電壓對應(yīng)的數(shù) 值累加 28 起來，再除以累加次數(shù)，便可得到電池電壓的平均值。借位說明出現(xiàn)負(fù)壓 AJMP CHAR1 CR1:AJMP CR6 。電池 電壓值計數(shù) CR4:DJNZ V28C,CR2 AJMP CR3 CR2:CLR C MOV A,V01L ADD A,V28L MOV V28L,A MOV A,V01H 27 ADDC A,V28H MOV V28H,A AJMP CR4 CR3:CLR C MOV A,NV1L SUBB A,V28L MOV A,NV1H SUBB A,V28H JNC CR5 。大電流充電 CHAR1:SETB SMAL MOV R1,0 CR6:CJNE R1,42,CR1 。延時直至 1s AJMP DI2 DI1:ACALL DEL50M AJMP DI3 DI2:DJNZ R6,DISC1 。預(yù)放電 (間歇放電， 1s 內(nèi)放電 50ms，然后停止，相當(dāng)于小電流放電 ) DISC1: CLR DISC 。對于在 ～ 中的電池電壓，繼續(xù)判斷是否超過 JUDG3:MOV A,V01L ADD A,V01L MOV V02L,A MOV A,V01H ADDC A,V01H 26 MOV V02H,A CLR C MOV A,V02L SUBB A,NV1L MOV A,V02H SUBB A,NV1H JNC CHAR1 。 。判斷電池電壓是否大于 JUDG2:MOV V33L,NV1L MOV V33H,NV1H MOV A,V01L ADD A,V33L MOV V33L,A MOV A,V01H ADDC A,V33H MOV V33H,A CLR C MOV A,V5L SUBB A,V33L MOV A,V5H SUBB A,V33H JNC JUDG3 。借位說明當(dāng)前值大于 ，繼續(xù)判斷 CPL LED1 AJMP REP1 。判斷電池電壓是否小于 JUDG1:CLR C MOV A,V01L SUBB A,NV1L MOV A,V01H SUBB A,NV1H JC JUDG2。保存上次 VI 對應(yīng)數(shù)值 REP1: ACALL REPS 。 24 圖 主程序流程圖 主程序代碼 設(shè)計 根據(jù)流程圖，設(shè)計主程序代碼如下： CLR SMAL ACALL DEL500M SETB SWTH 。 其中 求平均值子程序 用于消除電壓采集過程中造成的誤差； 電壓采集子程序用于采集電池電壓，將其對應(yīng)的數(shù)字值保存在指定單元，并且根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電壓，通過除法運算，得到 ； 定時器 T1中斷服務(wù)子程序用于實現(xiàn)快速充電過程中 脈沖法加去極化反應(yīng)結(jié)合的充電方法。 檢測到負(fù)壓后，認(rèn)為電池已充滿，涓流充電電路工作，使電池一直處于充滿狀態(tài)。放電 到電 壓低于 ，開始快速充電，放電和充電過程中， 電壓采集子程序一直在工作 ，獲得電池電壓，并且通過運算得到 ，用于主程序中電壓的判斷 。 一段時間后，電壓采集子程序 開始 工作 ，獲得電池電壓，與設(shè)定的端壓范圍（ ～ ）比較，不在此范圍內(nèi) ， 認(rèn)為電池不屬于 鎳鎘 鎳氫 充電 電池 ，不對電池充電，指示燈給出狀態(tài)指示。 23 第 4章 程序設(shè)計 程序設(shè)計總體思路 本設(shè)計采用了軟件硬件結(jié)合的方式，這里重點結(jié)合程序?qū)﹄娐饭ぷ鬟^程再做一次分析 ， 同時這也是本設(shè)計軟件部分 的設(shè)計思路 。 從上面的討論可以得知，該電路 A/D轉(zhuǎn)換的精度和 A/D轉(zhuǎn)換速度兩者是互相矛盾的，如果要提高精度，速度就不能過快，相反， 如果對速度有要求，就得犧牲精度。 單片機的工作頻率：由于 A/D轉(zhuǎn)換值是經(jīng)過乘除運算后完成的，因此單片機的運算速度也會對 A/D轉(zhuǎn)換速度有影響，尤其當(dāng)計數(shù)器值為 16位時。 電容 C1的大小：其道理與前一點一樣，當(dāng)電容 越 小時，電壓上升速度就越快，到達(dá) 參考電壓 的時間也會越短，轉(zhuǎn)換速度就越快。 本設(shè)計 軟件 部分 采用了這種方法。 對運算誤差，可以通過軟件上的改進(jìn)來解決。 選用靈敏度高的比較器可解決比較器輸入端導(dǎo)致的誤差問題。在本設(shè)計中采用高精度的穩(wěn)壓管 TL431來提供 Vref電壓。 干擾誤差：當(dāng)輸入電壓不穩(wěn)時，恒流源的輸出電流會有一定的影響，會產(chǎn)生干擾誤差。 比較器輸入端的失調(diào)電壓 誤差 ：該電壓對 A/D轉(zhuǎn)換精度有一定影響，但影響較小。 A/D 轉(zhuǎn)換 誤差分析 基準(zhǔn)電壓 Vref誤差 ：在該 A/D轉(zhuǎn)換 電路 中， Vref電壓是造成 A/D轉(zhuǎn)換誤差的主要原因，如果 Vref電壓精度較高，則 A/D轉(zhuǎn)換誤差可以很小，在 Vref電壓精度為%情況下，實際的 A/D轉(zhuǎn)換誤差小于 1%。由此可以得到： T2VT1Vref ? （ 38） 即 ： T1T2VrefV ?? （ 39） 由于 Vref是基準(zhǔn)電壓（ ），因此只要利用單片機的定時器測出 T1和 T2，就可以計算出被測電壓 V的值。 由于 C1是 恒流充電，因此 C1上的電壓與充電時間成正比，即 V=T k。 電路處于 快速 充電狀態(tài)時，電池兩端電壓通過運算放大器線性變換后加到模擬開關(guān)的 VI端 ，而恒壓源電壓 加到 到 Vref端。當(dāng)快速充電到一定程度后，開始負(fù)壓判斷（為了防止可能出現(xiàn)的電壓兩次下降現(xiàn)象――“雙峰效應(yīng)”，一開始并未進(jìn)行負(fù)壓判斷 ,而是當(dāng)電池電壓達(dá)到設(shè)定值后才開始判斷） ，然后按預(yù)定時間間隔重復(fù)檢測。 此時放電電路工作，不過因為放電電流很大，長時間連續(xù)放電 會對電池和放電電路均造成損害，因此放電電路采用間歇放電的方式，通過軟件控制，每 1s內(nèi)放電 50ms，取平均值相當(dāng)于以50mA電流連續(xù)放電 。 電路工作過程分析 單片機初始 化之后，首先涓流充電電路工作，通過預(yù)充電，檢測電池端壓是否在設(shè)定范圍之內(nèi)，如不在（此時可能情況有多種，如 充電器電池座中 未放入電池、不是符合規(guī)格的電池或電池已報廢等），不進(jìn)行操作，紅色指示燈長亮。 電路其它組成 部分 除了以上幾 部分 ， 電路 還 包括 單片機外圍的復(fù)位（分為按鈕復(fù)位和上電復(fù)位兩 部分 ）電路、晶振電路 、便于 使用者了解電路工件狀態(tài) 的 指示燈 電路 、 方便單片機與計算機通信和程序調(diào)試 的 串行口 電路 以及 電源電路。而比較器反相輸入端接 模擬開關(guān)輸出端的 參考電壓，當(dāng)同相輸入端電壓上升到與 參考電壓 相等后，比較器翻轉(zhuǎn)，此時 令 定時器停止計時，定時器計時終值便是轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。與圖 ， TL431穩(wěn)壓管陰極 與陽極之間電壓恒定為 （ Vref） ，與圖 之處在于本電路恒流源要對外提供電流，因此三極管改用 PNP型的，由于三極管EB極之間管壓降為 ，因此 恒流源提供的 電流為 ： 2R ?? （ 37） 20 A/D轉(zhuǎn)換電路 工作過程：首先單片機控制端置為 1， V2導(dǎo)通且進(jìn)入飽和狀態(tài)，飽和管壓降近似為 0，對電容放電，放電完畢后， 單片機控制端置為 0，這時 V2處于截止?fàn)顟B(tài)，由于恒流源作用，電容兩端電壓線性上升， 單片機控制端置為 0的同時，計時 器開始計時。 我們知道，電容滿足下面的關(guān)系式： tui ddC? （ 35） 也可寫成 ： tui ddC? （ 36） 一個電容的容量是定值時，如果用恒定電流對電容充電，由上式可知， i一定，C一定，則tudd就一定，電容兩端的電壓在很短的時間內(nèi)就將隨時間增加而線性上升，利用單片機的定時器，選擇合適的電容和電流大小，就可以將模擬的電壓值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字值，這便是 A/D轉(zhuǎn)換電路的工作原理。 Vref為 ，需要 R9與 R10比例關(guān)系滿足 1:4，同時考慮 TL431正常工作時通過陰極的電流要大于 1mA，選用 R9阻值為 10kΩ， R10阻值為 40kΩ。 為了使 A/D轉(zhuǎn)換具有一個基準(zhǔn)電壓，電路中采用了一個 TL431構(gòu)成的恒壓源，電壓值為 Vref=，通過模擬開關(guān) CD4051控制 Vref和 VI的選通，控制端 A為 0時，Vref選通，為后面的 A/D轉(zhuǎn)換電路提供 ，接著控制端 A置為 1， VI選通，為后面的 A/D轉(zhuǎn)換電路提供另一個參考電壓。 電路 功能 及 參數(shù) 的 確定 本設(shè)計 中只用到 LM358的一個運算放大器， 線性電壓變換電路 由這個 運算放大器和電阻構(gòu)成， 即圖 U3A和 R R R R8， 根據(jù) 差動比例運算放大器的計算公式 ： ? ? ifRRVVVo ??? ?? （ 32） 其中同相輸入端接電池正極 ，反相輸入端接 2V恒定電源， 代入 電阻阻值 有 ： ? ? 072522m inVo ???? （ 33） 8 7 VSS VEE 11 10 9 6 A B C INH TG TG TG TG TG TG TG TG 4 2 6 1 12 15 16 13 7 6 5 4 3 2 1 0 地址輸入輸出 3 串行輸 出輸入 邏輯電平轉(zhuǎn)換 帶禁止端的二進(jìn)制地址譯碼 16 VDD 18 ? ? a xVo ???? （ 34） 由此可知 線性變換 電路 的 功能 是將 2V～ 0V～ 5V。由于其它六路輸入信號閑置，因此本設(shè)計有很大的擴(kuò)展空間。 。 ，當(dāng) VDDVEE＝ 15V 時， rON典型值為 5Ω。 ，當(dāng) VDDVEE＝ 18V 時，漏極電流典型值為 177。 CD4051 主要性能參數(shù)： ，數(shù)字信號： 3V～ 20V；模擬信號： ≤20VP－ P。邏輯電平轉(zhuǎn)換電路的主要作用是把地址輸入端 A、 B、 C 和地址輸入禁止端 INH 輸入的 TTL