【正文】 f (Int0_count==1)//還沒有出現(xiàn)第二次外部中斷 GATE=0。//設(shè)定 5ms 計(jì)數(shù)初值 TL0=5000/256。 /*定時(shí)器 0終端服務(wù)子程序 */ Void time0() interrupt 1 using 1 {TR0=0。 在 在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式 從 而解決一個(gè)一個(gè)難題 ， 我也因此 我不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識(shí)，在此我要向我的 指 導(dǎo)師致以最衷心的感謝和深深的敬意。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí)，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。 腳踏實(shí)地，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)事求是的學(xué)習(xí)態(tài)度，不怕困難、堅(jiān)持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設(shè)計(jì)中最大的收益。我從資料的收集中，掌握了很多單片機(jī) 的 知識(shí)，讓我對(duì)我所學(xué)過的知識(shí)有所鞏固和提高，并在整個(gè)過程中，我學(xué)到了新知識(shí)，增長(zhǎng)了見識(shí)。在我徜徉書海查找資料的日子里，面對(duì)無(wú)數(shù)書本的羅列，最難忘的是每次找到資料時(shí)的激動(dòng)和興奮 。 我不會(huì)忘記這難忘的幾個(gè)月的時(shí)間。這次畢業(yè)論文的制作過程是我的一次再學(xué)習(xí)，再提高的過程。在大家的幫助下，困難一個(gè)一個(gè)解決掉，論文也慢慢成型。 在上個(gè)學(xué)期末 ，資料已經(jīng)查找完畢了，我開始著手論文的寫作。我在學(xué)校圖書館， 自然文獻(xiàn)閱覽室 搜集資料，還在網(wǎng)上查找各類相關(guān)資料，將這些寶貴的資料全部記在筆記本上，盡量使我的資料完整、精確、數(shù)量多，這有利于論文的撰寫。 在與 指導(dǎo)老 師的交流討論中我的題目定了下來(lái)，是： 基于單片機(jī) 智能充電器系統(tǒng) ，開題報(bào)告定下來(lái)的時(shí)候，我當(dāng)時(shí)便立刻著手資料的收集工作中 。歷經(jīng)了幾個(gè)月的奮戰(zhàn) ，緊張而又充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于落下了帷幕。 23 心得體會(huì) 上個(gè)學(xué)期期中 ，我開始了我的畢業(yè)論文工作，時(shí)至今日，論文基本完成。 外部中斷 0 服務(wù)子程序模塊：包含定時(shí)器 T0 中斷服務(wù)子程序， TR0=0 時(shí)停止計(jì)數(shù)，將TH0=5000/256 TL0=5000/256 設(shè)置 5ms 計(jì)數(shù)初值；當(dāng) T_count1000 時(shí)，第一次外部中斷產(chǎn)生后 GATE=0， 5小時(shí)已到關(guān)閉充電源。其流程框圖見圖 。 （ 6）如有異常，則重新啟動(dòng)電路，跳至步驟（ 1） 定時(shí)器 0 和外部 0 程序設(shè)計(jì) 當(dāng)恒壓充電時(shí)，得利用定時(shí)器和中斷進(jìn)行處理，首先用單片機(jī)的定時(shí)器設(shè)定定時(shí) , 最大充電時(shí)間為 5小時(shí)。 19 圖 程序流程圖 首先需判斷是哪一種電池的充電，由于時(shí)間問題，我們只采用了，鋰電池為主的設(shè)計(jì)。 程序需要在電池過電流、過電壓等異常情況下強(qiáng)制終止充電。 單片機(jī)控制程序設(shè)計(jì) 對(duì)于不同的電池 , 單片機(jī)需要設(shè)定不同的充電參數(shù) , 選擇不同的充電策略。 ( 3 ) 當(dāng)電池電壓達(dá)到預(yù)置電壓 ( 鋰離子電池一般為 4 . 2 V ) 時(shí) , 開始恒壓充電 , 同時(shí)充電電流降低。 程序功能 ( 1 ) 檢測(cè)電池的電壓 , 如果低于一個(gè)閾值電壓 , 就要進(jìn)行涓流充電。對(duì) 18 于單純硬件 PWM的涓流充電的脈動(dòng)問題，可以采用具有 PWM 端口的單片機(jī)，再結(jié)合外部PWM 芯片即可解決涓流的脈動(dòng)性。這樣對(duì)充滿電的電池的沖擊較小。電池充電結(jié)束后，一般采用涓流充電的方式對(duì)電池維護(hù)充電，以克服電池的自放電效應(yīng)帶來(lái)的容量損耗。 TL494 的使用在帶來(lái)以上優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，增加了產(chǎn)品的成本，可以采用 LM358 或 LM393 的方式進(jìn)行克服。由于充電時(shí)的電流比較穩(wěn)定，波動(dòng)幅度很小，所以對(duì)電池的沖擊很小，另外TL494還具有限壓作用，可以很好地保護(hù)電池。不存在軟件 PWM的慢啟動(dòng)問題，所以在相同的恒流充電和相同的充電時(shí)間內(nèi)，充到電池中的能量高。不受軟件 PWM的調(diào)整速度和 ADC 的精度限制。 優(yōu)點(diǎn)：電流精度高。另外也可以采用電壓比較器替代 TL494，如 LM393 和 LM358 等。由于單片機(jī)的工作頻率一般都在 4MHz 左右，由單片機(jī)產(chǎn)生的 PWM的工作頻率是很低的，再加上單片機(jī)用 ADC 方式讀取充電電流需要的時(shí)間，因此用軟件 PWM 的方式調(diào)整充電電流的頻率是比較低的，為了克服以上的缺陷，可以采用外部高速 PWM的方法來(lái)控制充電電流。為了克服 2和 3缺點(diǎn)帶來(lái)的充電效率低的問題，我們可以采用充電時(shí)間比較長(zhǎng)，而停止充電時(shí)間比較短的充電方式，例如充 2s 停 50ms，再加上軟啟動(dòng)時(shí)的電流慢速啟動(dòng)折合成的停止充電時(shí)間，設(shè)定為 50ms，則實(shí)際充電效率為（ 2021ms－ 100ms） /2021ms＝ 95％，這樣也可以保證充電效率在 90%以上。充電效率不是很高。 PWM 采用軟啟動(dòng)的方式。一個(gè) 5mV的數(shù)值轉(zhuǎn)換成電流值就是 50mA，所以軟件 PWM 電流控制精度最大為 50mA。若設(shè)定采樣電阻為 Rsample（單位為Ω），采樣電阻的壓降為 Vsample（單位為 mV）， 10 位 ADC的參考電壓為 。 缺點(diǎn)：電流控制精度低。電池喚醒充電。可控制涓流大小。簡(jiǎn)化了 PWM 的硬件電路，降低了硬件的成本。在軟件 PWM 的調(diào)整過程中要注意 ADC 的讀數(shù)偏差和電源工作電壓等引入的紋波干擾，合理采用算術(shù)平均法等數(shù)字濾波技術(shù)。本方法所要求的單片機(jī)必須具有 ADC 端口和 PWM 端口這兩個(gè)必須條件，另外 ADC 的位數(shù)盡量高，單片機(jī)的工作速 度盡量快。 PWM 技術(shù)的具體應(yīng)用 PWM 軟件法控制充電電流。 16 第 三 章 軟件設(shè)計(jì) PWM 軟件技術(shù)的基本原理 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了多種 PWM 技術(shù)，其中包括：相電壓控制 PWM、脈寬PWM 法、隨機(jī) PWM、 SPWM 法、線電壓控制 PWM 等，而本文介紹的是在鎳氫電池智能充電器中采用的脈寬 PWM 法。 若實(shí)際電流偏大則向減小充電電流的方向調(diào)整 P W M 的占空比。本方法的基本思想就是利用單片機(jī)具有的 PWM 端口 , 在不改變 PWM 方波周期的前提下 , 通過軟件的方法調(diào)整單片機(jī)的 PWM 控制寄存器來(lái)調(diào)整 PWM 的占空比 ,從而控制充電電流。其部分連接電路如圖 ： 15 圖 PWM 部 分連接圖 PWM 信號(hào)通過光電隔離驅(qū)動(dòng)主回路的 MOSFET 、開關(guān)管、二極管、 L C 電路構(gòu)成開關(guān)穩(wěn)壓電源。 當(dāng)處理器 AT89C51 的 分別和 PWM的 1號(hào)引腳和 10號(hào)引腳 當(dāng)單片機(jī)收到模數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)來(lái)的信號(hào)時(shí)， 89C51就會(huì)通過與 PWM連接的端口給 PWM發(fā)送指令，使它中斷當(dāng)前所為電池組 所提供的電流，而重新分配單片機(jī)所給指令的電流。 控制器采用脈寬調(diào)制 (PWM)方式控制供電電流的大小 ,PWM 控制電路如圖 所示。 (引 腳 16)：基準(zhǔn)電源輸出端。引腳 14 和引腳 11 是兩路互補(bǔ)輸出端。 (引腳 13)：輸出級(jí)偏置電壓接入端。引腳 11 和引腳 14 是兩路互補(bǔ)輸出端。該端可與保護(hù)電路相連，以實(shí)現(xiàn)故障保護(hù)。 (引腳 10)：外部關(guān)斷信號(hào)輸入端。 (引腳 9)： PWM 比較器補(bǔ)償信號(hào)輸入端。 (引腳 8)：軟啟動(dòng)電容接入端。 (引腳 7)：振蕩器放電端。 5..CT(引腳 5)：振蕩器定時(shí)電容接入端。該端接外部同步脈沖信號(hào)可實(shí)現(xiàn)與外電路同步。根據(jù)需要，在該端與補(bǔ)償信號(hào)輸入端（引腳 9）之間接入不同類型的反饋網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類型的調(diào)節(jié)器。 (引腳 2)：誤差放大器同向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)中，該引腳接反饋信號(hào)。將輸出的電壓通過通過電壓跟隨器，最后輸入到 A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 AD574。輸出電流 Iout 流過 RG1 和 Q1 還是 RG2 和 Q2 取決于傳感電阻中電流的方向。 。 MAX471 電流傳感放大器的獨(dú)特布局簡(jiǎn)化了電流監(jiān)控設(shè)計(jì)。 3A 時(shí)的滿度值為 3V。關(guān)閉方式時(shí)的電流僅為 5 μ A。 12 電壓范圍為 3V～ 36V。 具有雙向檢測(cè)指示 , 可監(jiān) 控充電和放電狀態(tài)。 具有完美的高端電流檢測(cè)功能。 MAX471 采用 8腳 DIP 封裝 ,具有如下特點(diǎn) (MAX471 的引腳排列如圖 )。將采集到的電壓值從模 / 數(shù)轉(zhuǎn)換器 AD574 的 13 號(hào)引腳（為 10V 量程模擬電壓輸入端）進(jìn)行輸入，在內(nèi)部進(jìn)行轉(zhuǎn)換后再通過 12 位輸出端，將轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)通過單片機(jī)的 P0進(jìn)行輸入，單片機(jī)從而獲取電池組的信息。輸入數(shù)字量 D 為無(wú)符號(hào)二進(jìn)制碼 , 計(jì)算公式為 D=4096VIN/VFS 或VIN=DVFS/4096 式中 VIN 為輸入模擬量 (V),VFS 為滿量程 , 如果從“ 1 0 V I N ”引腳輸入 ,VFS=10V。須注意的是 , 端 T T L 電平不能直接 +5V 或 0V 連接 Pin5()為讀轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)控制端 Pin6(CE)為使能端 Pin7(V+)為正電源輸入端 ,輸入 +15V Pin8(REF OUT)為 10V 基準(zhǔn)電源電壓輸出端 Pin9(AGND)為模擬地端 Pin10(REF IN)為基準(zhǔn)電源電壓輸入端 Pin(V)為負(fù)電源輸入端 ,輸入 15V 電源 Pin1(V+)為正電源輸入端 ,輸入 +15V 電源 Pin13(10V IN)為 10V 量程模擬電壓輸入端 Pin14(20V IN)為 20V 量程模擬電壓輸入端 Pin15(DGND)為數(shù)字地端 Pin16Pin27(DB0DB11)為 12 條數(shù)據(jù) 總線 Pin28(STS)為工作狀態(tài)指示信號(hào)端 ,當(dāng) STS=1 時(shí) , 表示轉(zhuǎn)換器正處于轉(zhuǎn)換狀態(tài) , 當(dāng) STS=0 時(shí) ,聲明 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束當(dāng) AD574 工作在單極性輸入電路。 15V 和 5V 數(shù)據(jù)輸出格式 : 1 2 位 / 8 位 芯片工作模式 : 全速工作模式和單一工作模式 AD574A 的引腳說明 (引腳圖見圖 ) : 圖 AD574 引腳圖 10 Pin1(+V)為 +5V 電源輸入端 P i n 2 ( ) 為數(shù)據(jù)模式選擇端此引腳可選擇數(shù)據(jù)縱線是 1 2 位或 8 位輸出 Pin3()為片選端 P i n 4 ( A 0 ) 為字節(jié)地址短周期控制端。 5V 和 0～177。 1 / 2 L B S 或177。而輸出的數(shù)字量則表示輸入信號(hào)相對(duì)于參考信號(hào)的大小。由于數(shù)字信號(hào)本身不具有實(shí)際意義，僅僅表示一個(gè)相對(duì)大小。 模 / 數(shù)轉(zhuǎn)換器 AD574 模數(shù)轉(zhuǎn)換器即 A/D 轉(zhuǎn)換器，或簡(jiǎn)稱 ADC，通常是指一個(gè)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)的電子元件。 圖 采樣電路連接圖 9 本次設(shè)計(jì)充電電流通過電流傳感器 MAX471 的 1號(hào)引腳采集輸入的電流值，在通 過 8號(hào)引腳輸出轉(zhuǎn)換為電壓值。在采樣狀態(tài)下，開關(guān)接通，它盡可能快地跟蹤模擬輸入信號(hào)的電平變化，直到保持信號(hào)的到來(lái)；在保持狀態(tài)下，開關(guān)斷開，跟蹤過程停止，它一直保持在開關(guān)斷開前輸入信號(hào)的瞬時(shí)值。采樣電路通常有一個(gè)模擬開關(guān)，一個(gè)保持電容和一個(gè)單位增益為 1 的同相電路構(gòu)成。當(dāng)單片機(jī)接收完采樣電路的數(shù)字信號(hào)后，快速判斷電池組的電流大小，再通過兩端口與 PWM 的 1 號(hào)引腳和 10 號(hào)引腳相 連接，傳送指令給 PWM，令 PWM 控制要給電池組的充電電流。電流采樣的電壓值和電池組的端電壓值兩者經(jīng)過模擬開關(guān) CD4051,再經(jīng)過電壓跟隨器輸入到由177。 本次設(shè)計(jì)所用的 AT89C51 單片機(jī)是通過將 P0 口作為輸入輸出口，實(shí)時(shí)接受采樣電路中通過 AD574 傳送過來(lái)的數(shù)字信號(hào)。存儲(chǔ)器由許多存儲(chǔ)單元（最小的存儲(chǔ)單位）組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個(gè)房間的被分配到了唯一一個(gè)房間號(hào)一樣，每一個(gè)存儲(chǔ)單元也必須被分配到唯一的地址號(hào)，該地址號(hào)稱為存儲(chǔ) 單元的地址，這樣只要知道了存儲(chǔ)單元的地址，就可以找到這個(gè)存儲(chǔ)單元，其中存儲(chǔ)的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行。 單片機(jī)的工作過程 單片機(jī)自動(dòng)完成賦予它的任務(wù)的過程，也就是單片機(jī)執(zhí)行程序的過程，即一條條執(zhí)行的指令的過程，所謂指令就是把要求單片機(jī)執(zhí)行的各種操作用的命令的形式 7 寫下來(lái)，這是在設(shè)計(jì)人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，一條指令對(duì)應(yīng)著一種基本操作 ；單片機(jī)所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機(jī)的指令系統(tǒng)，不同種類的單片機(jī)，其指令系統(tǒng)亦不同。 X T A L 1 :反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 /PSEN:外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。 RST:復(fù)位輸入。 P 2 口 : P 2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。GND:接地 P0 口 : P 0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口 , 每腳可吸收 8TTL 門電流。 與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容 4K 字節(jié)可重復(fù)擦寫 Flash 閃速存儲(chǔ)器 1000 次擦寫周期 全靜態(tài)操作 :0HZ～ 24MHZ 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 128*8 字節(jié)內(nèi)部 RAM 32 個(gè)可編程 I/O 口線 2 個(gè) 16 位定時(shí) / 計(jì)數(shù)器 6 個(gè)中斷源 可編程串行 UART 通道 低功耗空閑和掉電模式 (2)管腳功能 ( 引腳圖見圖 )。單片機(jī)內(nèi)部有兩個(gè)定時(shí)器、兩個(gè)中斷和一個(gè)串口終端、三 RST/VPD RXD/ TXD/ INT0/ INT1/ T0/ T1/ WR/