【正文】 用脈沖法對(duì)電池充電，即在一個(gè)充電周期內(nèi)，有 90％的時(shí)間充電， 5％的時(shí)間停止充電， 5％的時(shí)間放電。功率放大電路則根據(jù)單片機(jī)發(fā)出的充電指令，向電池提供相應(yīng)大小的充電電流。 智能充電器：系統(tǒng)組成 智能充電器主要由單片機(jī)電路和功率模塊組成，其功率模塊包括充電和放電電路，此外還包括溫度檢測(cè)電路和顯示電路。傳統(tǒng)的模擬電路充電器一般以恒流或恒壓方式對(duì)電池充電，難以滿(mǎn)足電池對(duì)充電過(guò)程的特殊要求，容易造成電池因過(guò)充、過(guò)熱、記憶效應(yīng)等而縮短壽命，甚至引起安全事故。在集總式設(shè)計(jì)場(chǎng)合，中央處理器要采集大量數(shù)據(jù)，因此不能在每路信號(hào)的讀寫(xiě)上都花費(fèi)大量時(shí)間，此時(shí)，可以用 FPGA或 CPLD等器件專(zhuān)門(mén)進(jìn)行多路信號(hào)的串并轉(zhuǎn)換工作，并通過(guò)中斷方式與 CPU交換數(shù)據(jù)。在對(duì)成本和實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)合，可優(yōu)先采用 DS18B20進(jìn)行設(shè)計(jì)。 DS18B20內(nèi)部集成有補(bǔ)償電路和 A/D轉(zhuǎn)換器等，它輸出的溫度數(shù)據(jù)直接就是數(shù)字量，因此具有模塊化、精度高等優(yōu)點(diǎn)。 ③ 使用頻率法測(cè)量溫度時(shí)，為了防止電源電壓波動(dòng)引起的干擾，可采用測(cè)量波形的占空比來(lái)代替測(cè)量波形的頻率。間接法是指將熱敏電阻作為振蕩電路的一個(gè)元件，振蕩輸出隨阻值變化而變化， CPU檢測(cè)到這種變化，據(jù)此可檢測(cè)出溫度。直接法通過(guò)采樣熱敏電阻上的電壓和電流，計(jì)算其電阻，查表得到溫度。在購(gòu)買(mǎi)熱敏電阻時(shí)，必須要明確標(biāo)稱(chēng)阻值和 B值這兩個(gè)指標(biāo)。 ⑥ 在溫度超過(guò) 100℃ 時(shí)利用蜂鳴器發(fā)出警報(bào)。 ④ 溫度的測(cè)量范圍為 10～ +120℃ ，測(cè)量精度為 ℃ 。建議選用標(biāo)稱(chēng)阻值為 5～ 10K、 B值為3470的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。在調(diào)試過(guò)程中采用可重復(fù)編程的PIC16F54型單片機(jī)，程序定型后采用 PIC16C54型單片機(jī)。系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。另一種是采用單總線(xiàn)集成數(shù)字溫度傳感器 DS18B20直接測(cè)得溫度，利用單片機(jī)構(gòu)造適當(dāng)?shù)臅r(shí)序，以從 DS18B20中取得數(shù)據(jù)。 溫度檢測(cè)：系統(tǒng)組成 溫度檢測(cè)系統(tǒng)由溫度敏感電路、 PIC單片機(jī)及顯示和報(bào)警電路組成，本例采用兩種溫度敏感電路來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度測(cè)量。熱電偶通常用于工業(yè)爐等高溫環(huán)境；熱敏電阻的阻值隨溫度變化而變化，測(cè)量其電阻值即可得到環(huán)境溫度；集成溫度傳感器內(nèi)部集成有感溫元件、補(bǔ)償和放大電路等，具有誤差小、體積小、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，如 AD590、 DS18B20等。第 10章 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)選題 基于單片機(jī)的溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)控制的智能充電器設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的紅外通信系統(tǒng)設(shè)計(jì) 主從式多機(jī)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì) CAN總線(xiàn)站點(diǎn)設(shè)計(jì)與通信實(shí)驗(yàn) 利用單片機(jī)和 GSM模塊實(shí)現(xiàn)短消息通信 基于單片機(jī)的安全計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn) 基于單片機(jī)的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速器設(shè)計(jì) 簡(jiǎn)易 MP3播放器設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的溫度檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 溫度檢測(cè)通?？衫脺囟葌鞲衅骱蛦纹瑱C(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。常用的溫度傳感器有熱電偶、熱敏電阻以及集成溫度傳感器等。本例使用 PIC單片機(jī)、測(cè)溫型熱敏電阻或集成溫度傳感器 DS18B20設(shè)計(jì)一個(gè)溫度檢測(cè)系統(tǒng)，以掌握溫度傳感器在單片機(jī)系統(tǒng)中的使用方法。一種是使用熱敏電阻，利用它和 555芯片組成振蕩電路，其振蕩頻率隨著熱敏電阻的阻值的變化而變化，利用單片機(jī)測(cè)量出振蕩器輸出信號(hào)的頻率，再通過(guò)查表或計(jì)算即可得到溫度。溫度的測(cè)量值用數(shù)碼管顯示，并在超過(guò)限定溫度時(shí)用蜂鳴器報(bào)警。 溫度檢測(cè)：系統(tǒng)組成 P I C 單 片 機(jī)熱 敏 電 阻5 5 5B S 1 8 2 0蜂 鳴 器數(shù) 碼 管溫度檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 溫度檢測(cè)：設(shè)計(jì)要求 ① 選用 PIC16C54型單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 ② 方法一 ：自行設(shè)計(jì)溫度敏感電路，該電路主要由負(fù)溫度系數(shù)的測(cè)溫型熱敏電阻和 555器件組成。 ③ 方法二 ：選用單總線(xiàn)器件 DS18B20設(shè)計(jì)溫度敏感電路。 ⑤ 溫度用四位數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示。 溫度檢測(cè)：設(shè)計(jì)提示 ① 負(fù)溫度系數(shù)的測(cè)溫型熱敏電阻的電阻 溫度特性為： 其中， T0是熱敏電阻在絕對(duì)溫度下的阻值； RT0是熱敏電阻在絕對(duì)溫度下的阻值，即標(biāo)稱(chēng)阻值； B稱(chēng)為熱敏電阻的熱敏指數(shù)。 ② 檢測(cè)溫度有直接法和間接法。這種方法需要 A/D轉(zhuǎn)換電路。比如，將熱敏電阻和 555器件組成多諧振蕩器，其輸出頻率就與熱敏電阻的阻值對(duì)應(yīng)，由此可檢測(cè)出溫度值。 0 011e xp ( )TTR R B TT?? 溫度檢測(cè)：設(shè)計(jì)提示 ④ 采用 DS18B20設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)參考其數(shù)據(jù)手冊(cè)，了解單總線(xiàn)器件的使用方法。其缺點(diǎn)是成本較高，同時(shí)利用單總線(xiàn)讀取數(shù)據(jù)需要較長(zhǎng)的時(shí)間。 ⑤ 單總線(xiàn)器件與單片機(jī)接口時(shí)只占用單片機(jī)的一位 I/O口，而且具有信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)，但單片機(jī)對(duì)它的讀寫(xiě)要占用較長(zhǎng)的時(shí)間。 基于單片機(jī)控制的智能充電器設(shè)計(jì) 充電電池廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，其充放電過(guò)程對(duì)電池 的安全使用、壽命等具有重要影響。本例設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能充電器，通過(guò)對(duì)充電過(guò)程進(jìn)行精確的檢測(cè)和控制，最大限度地發(fā)揮充電電池的作用。單片機(jī)電路是智能充電器的核心，它檢測(cè)充電電壓、充電電流及電池溫度等信息，并按照設(shè)定的充電曲線(xiàn)，輸出指令給功率放大電路，以控制電池的充電過(guò)程，在必要時(shí)還可以顯示有關(guān)數(shù)據(jù)，以便用戶(hù)了解電池的充電狀態(tài)。系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。每個(gè)充電周期為 100ms。整個(gè)充電過(guò)程分為 3個(gè)階段：當(dāng)電池電壓小于 20V時(shí)為預(yù)充階段，以 500mA電流對(duì)電池充電，這有利于保護(hù)電池；當(dāng)電池電壓處于 20V～ 25V之間時(shí)為快充階段，以 2A～ 1A電流對(duì)電池快速充電，充電電流隨著電池容量的增加而逐漸減小；當(dāng)電池電壓大于25V為涓充階段，此時(shí)電池已經(jīng)充飽，以 100mA電流對(duì)電池充電。 脈沖電流充電法原理示意圖 智能充電器：設(shè)計(jì)要求 0it預(yù) 充 段 快 充 段 涓 充 段② 當(dāng)電池表面溫度高于 50℃ 時(shí)，停止充電，并進(jìn)行過(guò)熱指示或報(bào)警。利用發(fā)光管指示出預(yù)充、快充和涓充等階段。 智能充電器：設(shè)計(jì)要求 智能充電器：設(shè)計(jì)提示 ① 單片機(jī)選用集成有 A/D轉(zhuǎn)換器的 51型或 PIC型單片機(jī)，如 ADuC81ADuC81 PIC16C73等；電池電壓和充電電流信號(hào)經(jīng)采樣后，送入單片機(jī)的 A/D管腳，進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換，根據(jù)電壓的大小決定充電方式。 當(dāng)功率管 Q1導(dǎo)通、 Q2截止時(shí)對(duì)電池充電， Q1工作于 PWM方式，通過(guò)調(diào)節(jié)占空比來(lái)控制平均充電電流的大小， PWM的頻率可取為 20～ 50kHz。 智能充電器：設(shè)計(jì)提示 + 3 6 V0u充 電 控 制放 電 控 制放 電電 阻采 樣 電 阻電 池Q1Q2基于 MOSFET的功率模塊電路圖 ③ 用單片機(jī)產(chǎn)生控制用的 PWM信號(hào)，經(jīng)光電耦合器隔離、驅(qū)動(dòng)后，控制MOSFET管。其基本要求是，在 5％的放電時(shí)間完成后，如果既不充電也不放電，那么電池電壓應(yīng)相對(duì)維持穩(wěn)定，既不上升也不下降。 ⑤ 單片機(jī)檢測(cè)電池電壓的采樣時(shí)間點(diǎn)，選擇在每個(gè)控制周期反向放電完成的瞬間。 智能充電器：設(shè)計(jì)提示 紅外無(wú)線(xiàn)通信具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、抗干擾能力強(qiáng)、通信可靠性高、適合批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，是近距離、尤其是室內(nèi)非接觸式數(shù)據(jù)傳送的優(yōu)選方式，在家用電器遙控、密碼鎖遙