【正文】 工 作 轉(zhuǎn) 去 處 理 這 個 緊 急 事 件 ?？焖俪潆娊Y(jié)束以后，進入恒壓充電階段。此程序監(jiān)測電池的電流以適時調(diào)整PWM的占空比來確保電壓值在恒定值。程序框圖如圖：內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）開始設(shè)置累加器 ， 計數(shù)器置零清除轉(zhuǎn)換標(biāo)志開始新的轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換結(jié)束 ？累加器 = 累加器 + A D C增加 ii = 0 ？返回十六位測量值結(jié)束N ON OY E SY E S 測量子程序流程圖 調(diào)節(jié)電壓子程序 在充電的后期，要進行恒壓充電。示：內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）開始重設(shè)初始時間計算終止時間無錯誤 ？范圍之內(nèi) ？V m a x V綠燈閃爍延時綠燈熄滅電壓 設(shè)定值 ？準(zhǔn)備進入快速充電充電電壓在范圍內(nèi) ？調(diào)節(jié)電流恒壓充電調(diào)節(jié)電壓低電流充電結(jié)束 ？停止 P W M結(jié)束恒流到恒壓充電N ON ON OY E SY E SY E SN OY E SY E SN ON OY E SY E SN O 低電流充電子程序 關(guān)閉 PWM 子程序本設(shè)計的脈寬調(diào)制關(guān)閉需要軟件來實現(xiàn)。所示：開始開始 P W M恒流充電T 在范圍之內(nèi) ？電壓在范圍內(nèi) ？計算充電結(jié)束時間綠燈亮快速充電 ？調(diào)節(jié)電池電流讀充電電壓恒壓充電 ？調(diào)節(jié)電壓時間溢出 ？溫度溢出 ？6 0 秒結(jié)束 ？電流在范圍內(nèi) ？計算轉(zhuǎn)換結(jié)束時間延遲延遲結(jié)束 ？停止 P W M恒流 、 低電流充電綠燈熄滅結(jié)束停止 P W M停止 P W MN OY E SN OY E SN OY E SN OY E SY E SN OY E SN ON OY E SN OY E SN OY E S內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 快速充電子程序流程圖 低電流充電子程序低電流充電子程序運行在鋰電池充電的最初階段，一般在電池電壓小于3V的情況下，進行低電流充電。所示：開始A M U X = 電流 A M U X = 電壓 停止 P W M停止 P W MA M U X = 溫度A M U X = 電壓A V = 0I = 0I ≤ 1 0打開 A D CA D C 結(jié)束 ？A V = A V + A D CA V = A V / 1 0計算電壓 、 校準(zhǔn)系數(shù)計算電流 、 校準(zhǔn)系數(shù)計算溫度 、校準(zhǔn)系數(shù)打開 P W M返回參數(shù)結(jié)束N OY E SN O 檢測電池子程序流程圖內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 快速充電子程序快速充電包括橫流充電和低電流充電兩部分。所有以后的轉(zhuǎn)換都是相對于這些斜率和偏置計算值而言的。在這個方案中假定用戶使用兩個已知的電壓和兩個已知的電流，一個點接近于地電平，另一個點接近于原測量值。首先，程序?qū)纹瑱CC8051F300初始化，接著校準(zhǔn)ADC，當(dāng)發(fā)現(xiàn)SW0被按下時，在沒有錯誤被發(fā)現(xiàn)的情況下開始給電池充電，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有錯誤產(chǎn)生時，停止充電，發(fā)光二極管熄滅。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 系統(tǒng)軟件設(shè)計的組成部分本設(shè)計的軟件設(shè)計包括主程序、校準(zhǔn)ADC子程序、監(jiān)測電流子程序、快速充電子程序、低電流充電子程序、關(guān)閉PWM子程序、測量子程序、調(diào)節(jié)電壓子程序、調(diào)節(jié)電流子程序、中斷服務(wù)程序十部分。過孔一般分為：盲孔（Blind Via） 、埋孔（Buried Via）和通孔（Through Via） 。? 每個去耦電容的接地端應(yīng)當(dāng)通過一個獨立的過孔連接到地層。? 去耦電容應(yīng)當(dāng)盡量靠近相應(yīng)的引腳。? 對于抑制空間輻射干擾，主要解決辦法是屏蔽。每片集成電路的電源引腳上應(yīng)配置去耦合電容。? 布線完成后要使用大面積覆銅接地。? 在需要通過過孔連接層間走線時，考慮過孔帶來的分布電容，同時要符合工藝要求并防止增加成本。? 印制導(dǎo)線拐彎處一般采用 45 度轉(zhuǎn)角或者圓弧形以減少高頻信號的對外發(fā)射。當(dāng)然可以根據(jù)實際布線的限制，內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）在各線寬的允許范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)節(jié)寬度。在 PCB 的布線方面：? 印制的導(dǎo)線的最小寬度主要由導(dǎo)線和絕緣基板間的粘附強度和流過的電流值決定。? 以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進行布局，元件排列應(yīng)當(dāng)均勻、整齊、緊湊。? 對于可調(diào)元器件應(yīng)放在 PCB 靠近邊緣易于調(diào)節(jié)的部分。元件的布局和布線直接影響著電路板的性能，由于布線設(shè)計的影響因素很多，不同的電路又有其自身的特殊性，無固定的方法可循，一般情況下按設(shè)計人員的經(jīng)驗和理解進行設(shè)計。當(dāng)將原理圖成功傳遞到 PCB 圖里后，這時候 PCB 中器件之間的連線都處于飛線狀態(tài)，必須先把元器件按要求布局，再通過布線將其一一連接起來。設(shè)計印制電路板時，首先要確定原理圖必須設(shè)計正確，然后PCB印刷電路板圖一定要合理布線，努力將系統(tǒng)中各元器件之間，電路之間可能產(chǎn)生的不利影響限制在最低程度。為了更精確地檢測，必須將檢測到的高于參考電壓的電壓值衰減。經(jīng)片上的PGA將電流放大后，采用片上8位ADC使用過采樣的和均值的方法來獲得16位的分辨率，再通過斜率和偏置校正系數(shù)計算出相應(yīng)地電流值。電池的在充電過程中隨時監(jiān)測電池的溫度，當(dāng)溫度超過上限時，立即停止充電。鋰電池充電時電流和電壓變化曲線圖： 鋰電池充電過程中電流和電壓變化圖內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） 充電過程參數(shù)控制 （1） 溫度本設(shè)計的算法使用片上溫度傳感器監(jiān)測溫度，溫度傳感器是沒有經(jīng)過校正的，但仍然可以提供充分精度的溫度測量。因為電池在過充電時會發(fā)生爆裂。因為這些充電器是使用高充電電流來縮短充電時間的。如果此時不終止充電，電池就會被損壞或燒毀。充電時，部分電能被轉(zhuǎn)換成熱能，直至電池充滿。例如，大多數(shù)鋰離子電池充電器都是將電池電壓保持在恒定值，同時檢測最低電流。在電池充電的最后階段（通常充電時間的絕大部分都是消耗在這一階段），可以通過監(jiān)測電流、電壓或兩者的值來決定何時結(jié)束充電。低充電電流通常使用在充電的初始階段，在這一階段，需要將會導(dǎo)致充電過程終止的芯片初期的自熱效應(yīng)減小到最低程度。盡管如此，這只是一個普通的低電流充電方式，不適用于要求短充電時間的快速充電方內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）案。例如一節(jié)容量為1000mAh的電池在充電電流為1000mA時，可以充電1C(電池容量的1倍)。 JTAG接 口 電路 如 圖 示 ：內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文） JTAG接口電路圖 鋰離子電池的充電過程電池的特性唯一地決定其安全性能和充電的效率，電池的最佳充電方法是由電池的化學(xué)成分決定的。 由 集 成 電 路 的所 有 邊 界 掃 描 單 元 構(gòu) 成 邊 界 掃 描 寄 存 器 BSR。 標(biāo) 準(zhǔn) 中 規(guī) 定 對 應(yīng) 于 數(shù) 字 集 成 電路 芯 片 的 每 個 引 腳 都 設(shè) 有 一 個 移 位 寄 存 單 元 ， 稱 為 邊 界 掃 描 單 元 BSC。在 硬 件 結(jié) 構(gòu) 上 ， JTAG 接 口 包 括 兩 部 分 ： JTAG 端 口 和 控 制 器 。JTAG 編 程 方 式 是 在 線 編 程 ， 傳 統(tǒng) 生 產(chǎn) 流 程 中 先 對 芯 片 進 行 預(yù) 編 程 現(xiàn) 再 裝 到 板 上因 此 而 改 變 ， 簡 化 的 流 程 為 先 固 定 器 件 到 電 路 板 上 ， 再 用 JTAG 編 程 ,從 而 大 大 加快 工 程 進 度 。 現(xiàn) 在 ， JTAG 接 口 還 常 用 于 實 現(xiàn) ISP（ InSystem Programmable。JTAG 最 初 是 用 來 對 芯 片 進 行 測 試 的 ,基 本 原 理 是 在 器 件 內(nèi) 部 定 義 一 個TAP（ Test Access Port 測 試 訪 問 口 ） 通 過 專 用 的 JTAG 測 試 工 具 對 進 行 內(nèi) 部 節(jié) 點進 行 測 試 。 標(biāo) 準(zhǔn) 的 JTAG 接 口 是4 線 ： TMS、 TCK、 TDI、 TDO,分 別 為 模 式 選 擇 、 時 鐘 、 數(shù) 據(jù) 輸 入 和 數(shù) 據(jù) 輸 出 線 。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）JTAG 是 一 種 國 際 標(biāo) 準(zhǔn) 測 試 協(xié) 議 （ IEEE 兼 容 ） ， 主 要 用 于 芯 片 內(nèi) 部 測 試 。因為紋波與電容的大小成反比例關(guān)系，所以電容的值越大衰減效果越好。H。L = （V i VsatVo）ton / 2I omax方程式2 電感值的確定現(xiàn)在我們可以計算電感的大小了。如方程式2所示，PWM的轉(zhuǎn)換頻率越大，則電感的值越?。ㄒ苍焦?jié)約成本）。占空比由方程式1給出，其中T是PWM的周期在（本設(shè)計中T=）。因此，可以通過控制占空比的方法調(diào)節(jié)電壓或電流至所需要的值。當(dāng)VBATT低于VREF 時,比較器再次將開關(guān)閉合并開始另一次循環(huán)。存儲在電感中的電流迅速下降直到二極管偏置，使得電感電流以減速度流入電池。這個電流同時也存儲在電感L中。當(dāng)VBATT VREF時，一個比較器會將開關(guān)閉合。：內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）Q1MOSFETN420R8Diode 快速轉(zhuǎn)換器 快速調(diào)節(jié)器操作快速調(diào)節(jié)器的操作是通過控制一個晶體管開關(guān)的占空比來實現(xiàn)的。另外對于低噪聲應(yīng)用，為降低電源的電磁干擾，設(shè)計選用具有閉合磁芯的電感。電感的飽和電流至少應(yīng)大于充電回路中的峰值電流。反饋電路通過晶體管來調(diào)節(jié)能量的傳輸，同時也作為過濾開關(guān)，以確保電壓或電流在負(fù)載時保持恒定。、電流、溫度的檢測端口與快速轉(zhuǎn)換器連接。單片機的XTAL1 引腳作為PWM輸出與快速轉(zhuǎn)化器連接。由于電感對于高頻信號具有高的阻抗，就會在IC的VDD端子上引起大的電壓波動，造成數(shù)字IC的工作不穩(wěn)定。因為電路板上的印刷電路存在電阻和電感成分，在電路板上，數(shù)字IC的安裝位置可能距離提供穩(wěn)定電壓的穩(wěn)壓IC較遠(yuǎn)，因而電源銅箔的電阻及電感就較大。電源模塊電路設(shè)計圖如圖 所示：+VSE 電源模塊電路圖 單片機外圍電路的設(shè)計本設(shè)計單片機外圍電路設(shè)計十分簡單。DS1 是經(jīng)過調(diào)整、穩(wěn)壓后的輸出電壓 VDD 的電源指示燈，用來檢查整個系統(tǒng)的供電情況。當(dāng)輸入電壓超過 5V 時，其內(nèi)部組成特殊的電路使 LM2937 500mA 滿負(fù)載時，靜電流減小到 10mA 以內(nèi)。比較器的正和負(fù)回差電壓也是可配置的。如果需要，可以將兩個比較器輸出連到端口引腳：一個鎖存輸出和/或一個未鎖存的輸出（異步）。C8051F300器件內(nèi)部有兩個電壓比較器，可以由用戶軟件使能/禁止和配置。CIP51與MCS51指令集完全兼容，可以使用標(biāo)準(zhǔn)803x/805x的匯編器和編譯器進行軟件開發(fā)。下面列出了一些主要特性：（1） 全速、非侵入式的在系統(tǒng)調(diào)試接口（片內(nèi)） （2） 真正8位500ksps的11通道ADC，帶PGA和模擬多路器。 C8051F單片機是完全集成的混合信號系統(tǒng)級芯片（SoC） ，具有與8051 兼容的高速CIP51 內(nèi)核，與MCS51指令集完全兼容，片內(nèi)集成了數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常用的模擬、數(shù)字外設(shè)及其他功能部件；內(nèi)置FLASH 程序存儲器、內(nèi)部 RAM，大部分器件內(nèi)部還有位于外部數(shù)據(jù)存儲器空間的RAM ，即XRAM。系統(tǒng)軟件設(shè)計分為十部分：主程序設(shè)計、校準(zhǔn) ADC 子程序設(shè)計、監(jiān)測電流子程序、快速充電子程序、低電流充電子程序、關(guān)閉 PWM 子程序、測量子程序、調(diào)節(jié)電壓子程序、調(diào)節(jié)電流子程序、中斷服務(wù)程序。反饋電路通過晶體管來調(diào)節(jié)能量的傳輸，同時也作為過濾開關(guān)，以確保電壓或電流在負(fù)載時保持恒定。（4） 快速轉(zhuǎn)化器模塊實現(xiàn)一個漸弱終止充電器的最經(jīng)濟的方法就是用一個快速轉(zhuǎn)換器。（3） JTAG下載端口模塊本設(shè)計采用JTAG下載端口進行程序下載與燒錄。（1） 電源模塊 本設(shè)計電源模塊采用LM340低壓差線性穩(wěn)壓器以及一些濾波整流電路組成，由于本，所以電壓經(jīng)線性穩(wěn)壓器降壓后輸出電壓為。實現(xiàn)了對充電過程的智能控制。在電池充電的最后階段，可以通過監(jiān)測電流電壓或兩者的值來決定何時結(jié)束充電。實現(xiàn)漸弱終止充電的快速轉(zhuǎn)換器。采用這種方案進行鋰電池充電器的開發(fā)具有成本廉價和易于編程升級的優(yōu)點，有著廣闊的市場前景。本課題的目的是設(shè)計出一款用單片機控制實現(xiàn)的智能鋰電池充電器。傳統(tǒng)的充電器采用的充電技術(shù)主要是恒流、恒壓或者是兩者相結(jié)合，這些充電方法很容易造成鋰電池過沖或者是充電不足，并且充電時間很長，在一定程度上縮短了蓄電池的使用壽命，為使用者造成一定的經(jīng)濟損失。本文所設(shè)計的充電器也將采用這種充電方法。圖16 脈沖充電法曲線在以上四種充電方法中，鋰電池充電仍以恒流恒壓的方法為主。電池電壓恢復(fù)到VCV時，重新打開充電回路，開始下一個脈沖充電周期。每次充電時間為TC后,然后關(guān)閉充電回路。當(dāng)電池電壓上升到充電終止電壓VCV后，脈沖充電法由恒流轉(zhuǎn)入真正的脈沖充電階段。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書（畢業(yè)論文）圖15 恒流恒壓充電法曲線脈沖充電方式是比較新的一種充電方式。在CV周期中，電池電壓恒定，充電電流逐漸下降，在電流下降到低于電池的1/10容量時，充電周期完成。當(dāng)電壓達(dá)到設(shè)定的端電壓時，電路切換為恒定電壓充電，直到把電池充滿為止。圖14 恒壓充電法曲線3．恒流恒壓充電法（CC/CV）在CC/CV充電器中，充電通過恒定電流開始。充電曲線