【正文】 斷的時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)控制高頻變壓器輸出電壓和電流的大小。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是，技術(shù)簡(jiǎn)單、成熟、有多年的實(shí)用經(jīng)驗(yàn)、所需的元器件少、成本低，但其在沒(méi)充滿電的情況下就會(huì)產(chǎn)生過(guò)充電的現(xiàn)象，增加蓄電池的損耗，使蓄電池的壽命減少。由51系列單片機(jī)代替PWM信號(hào)發(fā)生器輸出PWM波形控制開(kāi)關(guān)管在一個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通與斷開(kāi)。數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)（MCU），由單片機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析和處理。這個(gè)PWM信號(hào)送給開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)管，從而便調(diào)節(jié)的開(kāi)關(guān)管在一個(gè)周期內(nèi)關(guān)斷和導(dǎo)通的時(shí)間，也就是控制了高頻變壓器通斷的時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)控制高頻變壓器輸出電壓和電流的大小。這是充電器目前比較新的一種方法，這種方案的特點(diǎn)是，技術(shù)比較復(fù)雜、沒(méi)有什么實(shí)用經(jīng)驗(yàn)、所需的元器件少、成本比方案一要高，單片機(jī)使用軟件來(lái)控制整個(gè)充電器，使得充電的過(guò)程易于控制。繼電器蓄電池采樣電路MCU模數(shù)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)管高頻變壓器指示電路電源 方案二方案三：用VHDL設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。用狀態(tài)機(jī)來(lái)控制A/D采樣，包括將采得的數(shù)據(jù)存入RAM，整個(gè)采樣周期需要4至5個(gè)狀態(tài)即可完成。電壓、電流采樣電路將蓄電池的電壓、電流信號(hào)進(jìn)行采樣，采樣信號(hào)分別送進(jìn)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將電壓和電流的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。然后FPGA調(diào)整PWM輸出信號(hào)的占空比。當(dāng)蓄電池充電滿后，由單片機(jī)輸出信號(hào)控制開(kāi)關(guān)斷開(kāi)電源，充電器便停止對(duì)蓄電池的充電。在充滿電的情況下才會(huì)產(chǎn)生過(guò)充電的現(xiàn)象，減少蓄電池的損耗，延長(zhǎng)蓄電池的壽命。方案三需要的成本最高，編寫(xiě)VHDL程序復(fù)雜，在此不選用這種方案。第三章 硬件電路設(shè)計(jì)、電路總體設(shè)計(jì)交流220V繼電器整流濾波高頻變壓器蓄電池電壓采樣電流采樣A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換單片機(jī)(MCU)指示電路開(kāi)關(guān)管DC—DC整流直流5V電源低通濾波低通濾波 電路總體設(shè)計(jì)方框圖 ，由市電送來(lái)的220V的交流電經(jīng)繼電器進(jìn)行整流濾波，得到太約400V的直流電送入給脈沖變壓器，高頻變壓器的次級(jí)繞組輸出電壓為48V給蓄電池充電。低通濾波器輸出的信號(hào)送入A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)中。當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到蓄電池充滿電時(shí)，控制繼電器斷開(kāi)電源，停止充電。、芯片介紹、 AT889S52型單片機(jī)、功能特性描述AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O 口線，看門(mén)狗定時(shí)器，2 個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。、引腳結(jié)構(gòu) PDIP封裝 PLCC封裝 TQFP封裝、方框圖 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)P0 口、P2 口、P3 口與AT89S51單片機(jī)相兼容，既與8051單片機(jī)相兼容，與AT89S51單片機(jī)是沒(méi)有區(qū)別。（）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（），具體如下表所示。必須軟件清“0”。EXF2定時(shí)器2 外部標(biāo)志位。定時(shí)器2 打開(kāi)，EXF2=1 時(shí)，將引導(dǎo)CPU執(zhí)行定時(shí)器2 中斷程序。在向下/向上技術(shù)模式（DCEN=1）下EXF2不能引起中斷。若RCLK=1，串行口將使用定時(shí)器2 溢出脈沖作為串行口工作模式1 和3 的串口接收時(shí)鐘；RCLK＝0，將使用定時(shí)器1計(jì)數(shù)溢出作為串口接收時(shí)鐘。若TCLK=1，串行口將使用定時(shí)器2 溢出脈沖作為串行口工作模式1 和3 的串口發(fā)送時(shí)鐘；TCLK＝0，將使用定時(shí)器1計(jì)數(shù)溢出作為串口發(fā)送時(shí)鐘。當(dāng)EXEN2=1時(shí)，如果定時(shí)器2沒(méi)有用作串行時(shí)鐘，T2EX（）的負(fù)跳變見(jiàn)引起定時(shí)器2 捕捉和重載。TR2=1，定時(shí)器2開(kāi)始工作C/T2定時(shí)器2 定時(shí)/計(jì)數(shù)選擇標(biāo)志位。當(dāng)EXEN2=1時(shí)， ＝1，T2EX出現(xiàn)負(fù)脈沖，會(huì)引起捕捉操作；當(dāng)定時(shí)器2溢出或EXEN2=1時(shí)T2EX出現(xiàn)負(fù)跳變，都會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)重載操作。當(dāng)RCKL=1或TCKL＝1時(shí)，此標(biāo)志位無(wú)效，定時(shí)器2溢出時(shí)，強(qiáng)制做自動(dòng)重載操作。其工作方式由特殊寄存器T2CON中的C/T2位選擇（）。 所示，工作模式由T2CON中的相關(guān)位選擇。在定時(shí)工作方式中，每個(gè)機(jī)器周期，TL2 寄存器都會(huì)加1。 定時(shí)器2工作模式RCLK+TCLKCP/RL2TR2MODE00116位自動(dòng)重載01116位捕捉1X1波特率發(fā)生器XX0（不用）在計(jì)數(shù)工作方式下，寄存器在相關(guān)外部輸入引腳T2 發(fā)生1 至0 的下降沿時(shí)增加1。一個(gè)機(jī)器周期采樣到高電平，而下一個(gè)周期采樣到低電平，計(jì)數(shù)器將加1。因?yàn)樽R(shí)別1－0的跳變需要2個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)晶振期），所以，最大的計(jì)數(shù)頻率不高于晶振頻率的1/24。捕捉方式在捕捉模式下，通過(guò)T2CON中的EXEN2來(lái)選擇兩種方式。如果EXEN2=1，定時(shí)器2做相同的操作。除此之外，T2EX 的跳變會(huì)引起T2CON 中的EXF2 置位。自動(dòng)重載當(dāng)定時(shí)器2 工作于16 位自動(dòng)重載模式，可對(duì)其編程實(shí)現(xiàn)向上計(jì)數(shù)或向下計(jì)數(shù)。通過(guò)復(fù)位，DCEN 被置為0，因此，定時(shí)器2 默認(rèn)為向上計(jì)數(shù)。DCEN=0 時(shí)，定時(shí)器2 自動(dòng)計(jì)數(shù)。如果EXEN2=0，定時(shí)器2計(jì)數(shù)，計(jì)到0FFFFH后置位TF2溢出標(biāo)志。定時(shí)器工作于捕捉模式，RCAP2H和RCAP2L的值可以由軟件預(yù)設(shè)。這個(gè)跳變也置位EXF2中斷標(biāo)志位。在這種模式下，T2EX引腳控制著計(jì)數(shù)的方向。定時(shí)器計(jì)到0FFFFH溢出，并置位TF2。T2EX 上的一個(gè)邏輯0 使得定時(shí)器2 向下計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器下溢，置位TF2，并將0FFFFH加載到定時(shí)器存儲(chǔ)器中。在這種工作模式下，EXF2不能觸發(fā)中斷。如果定時(shí)器2作為發(fā)送或接收波特率發(fā)生器，定時(shí)器1可用作它用，發(fā)送和接收的波特率可以不同。波特率產(chǎn)生工作模式與自動(dòng)重載模式相似，因此，TH2 的翻轉(zhuǎn)使得定時(shí)器2 寄存器重載被軟件預(yù)置16位值的RCAP2H和RCAP2L中的值。在多數(shù)應(yīng)用情況下，一般配置成定時(shí)方式（CP/T2=0）。波特率計(jì)算公式如下：模式1和模式3的波特率＝晶振頻率/32180。定時(shí)器2 作為波特率發(fā)生器，僅僅在T2CON 中RCLK 或TCL＝1才有效。因此，定時(shí)器2作為波特率發(fā)生器，T2EX也還可以作為一個(gè)額外的外部中斷。TH2或TL2不應(yīng)該讀寫(xiě)。寄存器RCAP2可以讀，但不能寫(xiě)，因?yàn)閷?xiě)可能和重載交迭，造成寫(xiě)和重載錯(cuò)誤。、ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開(kāi)關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。 1．主要特性　　1）8路8位A／D轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位?！　?）轉(zhuǎn)換時(shí)間為100μs　　4）單個(gè)＋5V電源供電　　5）模擬輸入電壓范圍0～＋5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。2．內(nèi)部結(jié)構(gòu) ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A／D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖13．22所示，它由8路模擬開(kāi)關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開(kāi)關(guān)樹(shù)型D／A轉(zhuǎn)換器、逐次逼近 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu) 由上圖可知，ADC0809由一個(gè)8路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。下面說(shuō)明各引腳功能。21～28：8位數(shù)字量輸出端。 START： A／D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，輸入，高電平有效。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。 REF（+）、REF（）：基準(zhǔn)電壓。 GND：地。 地址輸入和控制線：4條 ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0－IN7上的一路模擬量輸入。 A，B和C地址CBA選擇的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7數(shù)字量輸出及控制線：11條 ST為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。OE為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。D7－D0為數(shù)字量輸出線。因ADC0809的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ，VREF（＋），VREF（－）為參考電壓輸入。（2）． 初始化時(shí)，使ST和OE信號(hào)全為低電平。（4）． 在ST端給出一個(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號(hào)。（6）． 當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。下降沿啟動(dòng) A／D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。當(dāng)OE輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門(mén)開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。兩個(gè)信號(hào)輸入端中，Vi（）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。 圖 其中繼電器電路與雙向晶閘管電路相配合實(shí)現(xiàn)對(duì)交流220V電源接通和斷開(kāi)的控制，電源與繼電器的常閉開(kāi)關(guān)相接，在上電之后單片機(jī)給光電耦合器發(fā)送低電平，光電耦合器和三極管導(dǎo)通，直流12V電源加到雙向晶閘管電路的門(mén)極G上，使雙向晶閘管導(dǎo)通。橋形濾波整流電路將交流電轉(zhuǎn)換為直流電源，保護(hù)電路對(duì)電源過(guò)壓和過(guò)流進(jìn)行保護(hù)。它通過(guò)電—光—電這種轉(zhuǎn)換，利用“光”這一環(huán)節(jié)完成隔離功能，因?yàn)楣庑盘?hào)的傳送不受電場(chǎng)、磁場(chǎng)的干擾，可以有效地隔離電信號(hào)，提高電路的抗干擾能力。二極管D5和電阻R18構(gòu)成續(xù)流電路，當(dāng)繼電器的線圈斷電后，二極管D5和電阻R1為線圈產(chǎn)生的反向電壓提供續(xù)流通道。此外，電容對(duì)整流二極管也有保護(hù)作用，在電路剛接通的瞬間，大電容C1的充電電流很大，在沒(méi)有電容C1～C4的情況下，將全部通過(guò)二極管。濾波電容C5為耐壓450V、容量100UF的電解電容，它是將整流電路出來(lái)的脈動(dòng)電流變?yōu)橹绷麟娫?，電壓大小為U=220=311V。、充電主電路模塊、高頻變壓器初級(jí)繞組電路 高頻變壓器初級(jí)繞組電路圖 ，經(jīng)整流濾波的300V直流電源送給高頻變壓器T1的初級(jí)繞組，初級(jí)繞組的下端與開(kāi)關(guān)管DFF4N60相連，光電耦合器NEC2501(U3)和PNP三極管Q3控制和驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管DFF4N60的通斷。單片機(jī)正是給光電耦合器NEC2501發(fā)送一定頻率的方波，使開(kāi)關(guān)管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，從而使高頻變壓器能在電流電下工作。其中，光電耦合器NEC2501起到隔離強(qiáng)電與弱電的作用，防止強(qiáng)電部分干擾單片機(jī)系統(tǒng)，使單片機(jī)不能正常工作。R1CD6和C3RD7構(gòu)成開(kāi)關(guān)管DFF4N60的保護(hù)電路，在變壓器的初級(jí)繞組上電的瞬間，如果沒(méi)有CRD7，則就會(huì)有一個(gè)階躍的電壓加在開(kāi)關(guān)管的漏源極之間，產(chǎn)生一個(gè)過(guò)高的du/dt加在開(kāi)關(guān)管的兩端，開(kāi)關(guān)容易被擊穿。當(dāng)開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)后，初級(jí)繞組將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反向電壓，此時(shí)， R1CD6為反向電壓提供了一個(gè)通路，反向電壓返回到初級(jí)組，將能量消耗在RC回路上。R23～R15為蓄電池實(shí)際電壓的采樣電路，采樣蓄電池電壓的1/12。、單片機(jī)最小系統(tǒng)電路模塊 單片機(jī)電路模塊，單片機(jī)采用的是AT89S52型芯片，在18和19腳上接一個(gè)12MHz晶振，并聯(lián)兩個(gè)30PF的瓷介電容，為單片機(jī)提供時(shí)鐘基準(zhǔn)。單片機(jī)的P0口通過(guò)排阻RR5與電源相連，為P0口的每個(gè)引腳接了一個(gè)10K的上拉電阻。單片機(jī)的地址鎖存輸出引腳經(jīng)過(guò)四分頻后為ADC0809提供時(shí)鐘信號(hào)，～，(WR)(RD)為ADC0809的讀寫(xiě)控制引腳，(INT0)用于接收來(lái)自ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束的中斷。其中，電流采樣信號(hào)經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大和量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路調(diào)整后級(jí)放大電路的放大倍數(shù)。再將信號(hào)送進(jìn)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片中。電壓跟隨器的電壓放大倍數(shù)恒小于且接近1，具有輸入阻抗高、輸出阻抗低的特點(diǎn)，你可以極端一點(diǎn)去理解，當(dāng)輸入阻抗很高時(shí)，就相當(dāng)于對(duì)前級(jí)電路開(kāi)路，當(dāng)輸出阻抗很低時(shí)，對(duì)后級(jí)電路就相當(dāng)于一個(gè)恒壓源，即輸出電壓不受后級(jí)電路阻抗影響。 電壓信號(hào)跟隨器電路圖、前置放大電路對(duì)電流信號(hào)的處理經(jīng)過(guò)一個(gè)低通濾波器和兩級(jí)電路放大電路。如圖26所示，采樣電流經(jīng)過(guò)由R54和C36組成的低通濾波器，讓10 KHz的有用信號(hào)能進(jìn)入到前置放大器中，而10 KHz以上的諧波信號(hào)則從電容C36流入地中，提高了電路的搞干擾能力。 前置放大電路圖、高精度自動(dòng)換擋比例運(yùn)放電路從前置放大電路輸出電流信號(hào)的幅值為20mA～3A，變化的范圍很大，為了方便對(duì)電流信號(hào)的處理，在本設(shè)計(jì)中采用了高精度自動(dòng)換擋比例運(yùn)放電路，將前置放大電路輸出電流信號(hào)分成了四個(gè)量程:第一檔為20mA～100mA；第二檔為100mA～500mA；第三檔為500mA～1000mA；第四檔為1A～5A，在這范圍內(nèi)的電流信號(hào)放大1倍，放大后的信號(hào)幅值為1V～5V；高精度自動(dòng)換擋比例運(yùn)放電路分為電壓比較電路。這四個(gè)基淮電壓信號(hào)分別為1V、,當(dāng)采樣信號(hào)大于基準(zhǔn)電壓時(shí)，電壓比較器LM339輸出低電平，當(dāng)采樣信號(hào)小于基準(zhǔn)電壓時(shí)，電壓比較器LM339輸出高電平。 高精度自動(dòng)換擋比例運(yùn)放電路、繼電器陣列驅(qū)動(dòng)電路在后級(jí)放大電路中采用了由繼電器陣列組成的放大倍數(shù)自動(dòng)轉(zhuǎn)換電路，由于譯碼器74HC154引腳最大的輸出電流只有幾十mA，不足以驅(qū)動(dòng)繼電器，所以需要一個(gè)繼電器陣列驅(qū)動(dòng)電路，以驅(qū)動(dòng)繼電器實(shí)現(xiàn)放大倍數(shù)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。三極管A1015的放大倍數(shù)為200倍，故流入基極的電流I為：