【正文】 采用的是恒流 限壓充電制，充電電流一般采用 C2 左右 即采用兩小時(shí)充電率，比如 500mah 電池采用 250ma 充電大約兩小時(shí)達(dá)到 4。鋰電池并不適合采用 NIMH 電池高級(jí)快速充電器所用的 DV/DT 檢測(cè)快速充電方式，因?yàn)殇囯姵貙?duì)充電電流有嚴(yán)格的限制 .鋰離子（ Li+）非?；顫?，大電流充電很容易產(chǎn)生危險(xiǎn)。鋰離子電池具有不同的充電特性和過(guò)程。常用的控制技術(shù)有：電壓負(fù)增量控制、時(shí)間控制、溫度控制、最高電壓控制技術(shù)等。充電時(shí)，當(dāng)測(cè)量到電池電壓負(fù)增量時(shí)就可以確定 該電池己經(jīng)充滿，從而將充電轉(zhuǎn)變?yōu)殇噶鞒潆姟囟瓤刂品ㄊ钱?dāng)電池達(dá)到充滿狀態(tài)時(shí)，電池溫度上升較快，測(cè)量電池溫度或溫度的變化，從而確定是否對(duì)電池停止充電。由于能力和時(shí)間關(guān)系本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一種智能充電器，能對(duì)鋰離子電池進(jìn)行充電，并對(duì)充電電池具有自動(dòng)檢測(cè)能力。 可以用數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，它的原理比較簡(jiǎn)單，主要用集成塊實(shí)現(xiàn)，雖然集成塊的價(jià)格比較便宜，但和我們的專業(yè)接觸的不多 ； 也 可以用 PLC 實(shí)現(xiàn)，但由于制作過(guò)程比較繁瑣并且編程框圖較復(fù)雜。 還可以用單片機(jī)來(lái)完成，它的功能強(qiáng)大制作簡(jiǎn)單，并且外圍元件也很少。 4 第 二 章 硬件設(shè)計(jì) 智能充電器的硬件設(shè)計(jì) 智能充電器如圖 所示。 圖 智能充電器電路模塊圖 單片機(jī)處理器通過(guò)采樣電路實(shí)時(shí)采集電池組的充電狀態(tài) , 并通過(guò)計(jì)算決定下一階段的充電電流 , 然后發(fā)送命令 給 PWM 控制器。 處理器 單片機(jī)的定義 單片機(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路 技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器 CPU 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、多種 I/O 口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器 /計(jì)時(shí)器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能 IC 卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)， 5 錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機(jī)。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。 （ 2）片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM 和特殊功能寄存器 SFR。 （ 4）兩個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0、 T1，可用作定時(shí)器，可用以對(duì)外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。 （ 6）一個(gè)串行端口，用于數(shù)據(jù)的串 行通信。 （ 8）內(nèi)部時(shí)鐘電路 本設(shè)計(jì)處理器采用 51 系列單片機(jī)AT89C51。 ( 1 ) 主要性能參數(shù)。 VCC:供電電壓 。 P1 口 : P 1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。 P3 口 :P3 口即可以作通用 I/O 口使用 ,又可以作第二功能使用。 ALE/PROG:當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí) , 地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 /EA/VPP:當(dāng) /EA 保持低電平時(shí) , 則在此期間外部程序存儲(chǔ)器 (0000HFFFFH),不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 XTAL2:來(lái)自反向振蕩器的輸出。為使單片機(jī)能自動(dòng)完成某一特定任務(wù)，必須把要解決的問(wèn)題編成一系列指令（這些指令必須是選定單片機(jī)能識(shí)別和執(zhí)行的指令），這一系列指令的集合就成為程序，程序需要預(yù)先存放在具有存儲(chǔ)功能的部件 —— 存儲(chǔ)器中。 程序通常是順序執(zhí)行的，所以程序中的指令也是一條條順序存放的，單片機(jī)在執(zhí)行程序時(shí)要能把這些指令一條條取出并加以執(zhí)行，必須有一個(gè)部件能追蹤指令所在的地址，這一部件就是程序計(jì)數(shù)器 PC（包含在 CPU中），在開始執(zhí)行程序時(shí)，給PC 賦以程序中第一條指令所在的地址，然后取得每一條要執(zhí)行的命令， PC在中的內(nèi)容就會(huì)自動(dòng)增加，增加量由本條指令長(zhǎng)度決定，可能是 2 或 3，以指向下一條指令的起始地址，保證指令順序執(zhí)行 。充電電流通過(guò)電流傳感器 MAX471 轉(zhuǎn)換為電壓值。 15V 雙電源供電 AD574 進(jìn)行轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，在通過(guò) DB0~DB11 的 12 位輸出，從P0 口輸入到單片機(jī)里，單片機(jī)將結(jié)果讀取 , 并進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。部分連接圖如圖 8 圖 部分電氣連接圖 2 . 2 采樣部分 采樣電路是時(shí)刻接收輸入電壓，并在輸出端保持該電壓直至下次采樣開始為止。采樣工作在采樣狀態(tài)和保持狀態(tài)的 兩種狀態(tài)之一。 采樣電路連接圖 所示 。電流采樣的電壓值和電池組的端電壓值兩者經(jīng)過(guò)模擬開關(guān) CD4051,再經(jīng)過(guò)電壓跟隨器輸入到 AD574 , 分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換 ,其結(jié)果由單片機(jī)讀取 , 并進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。通常的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個(gè)輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)輸出的數(shù)字信號(hào)。故任何一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器都需要一個(gè)參考模擬量作為轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)，比較常見(jiàn)的參考標(biāo)準(zhǔn)為最 大的可轉(zhuǎn)換信號(hào)大小。 其主要功能特性如下 : 分辨率 : 1 2 位 非線性誤差 : 小于177。 1LBS 轉(zhuǎn)換速率 : 2 5 u s 模擬電壓輸入范圍 : 0 ～ 1 0V 和 0 ～ 20V,0～177。 10V 兩檔四種 電源電壓 : 177。與端用來(lái)控制啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的方式和輸出格式。當(dāng)輸入電壓為 VIN=0V+10V 時(shí) ,應(yīng)從引腳“ 10VIN”輸入。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的所涉及的 AD574 主要是用來(lái)對(duì)采集電路的采集的模 擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換。其部分連接如圖 11 圖 AD574 部分連接 電流傳感器 MAX471 定義 為 能感受被測(cè)電流并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。 圖 MAX471 引腳圖 內(nèi)含精密的內(nèi)部檢測(cè)電阻 (MAX471)。 在工作溫度范圍內(nèi) , 其精度為 2 % 。 內(nèi)部檢測(cè)電阻和檢測(cè)能力為 3 A , 并聯(lián)使用時(shí)還可擴(kuò)大檢測(cè)電流范圍。最大電源電流為 100 μ A。 MAX471 的電流增益比已預(yù)設(shè)為 500μ A/A,由于 2k Ω的輸出電阻 (ROUT)可產(chǎn)生 1V/A 的轉(zhuǎn)換 , 因此177。用不同的 ROUT 電阻可設(shè)置不同的滿度電壓。 MAX471 包含兩個(gè)放大器 ,如圖 所示。 傳感電流 Isense 通過(guò)傳感電阻 R 從 RS+ 流向RS(反之亦然 )。 圖 MAX471 MAX471 在此次的設(shè)計(jì)電路中主要起著采集電路的作用，電流傳感器 MAX471 將 RS+接入電池組正端， RS接負(fù)端， OUT(8 號(hào)引腳）為電壓輸出端。 控制器 PWM 引腳圖如圖 所示： 13 圖 PWM 引腳圖 (引腳 1)：誤差放大器反向輸入端。在開環(huán)系統(tǒng)中，該端與補(bǔ)償信號(hào)輸入端（引腳 9）相連，可構(gòu)成跟隨器。在閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)中，該端接給定信號(hào)。 (引腳 3)：振蕩器外接同步信號(hào)輸入端。 (引腳 4)：振蕩器輸出端。 （引腳 6）：振蕩器定時(shí)電阻接入端。該端與引腳 5 之間外接一只放電電阻，構(gòu)成放電回路。該端通常接一只 5 的軟啟動(dòng)電容。在該端與引腳 2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調(diào)節(jié)器。該端接高電平時(shí)控制器輸出被禁止。 14 A（引腳 11）：輸出端 A。 (引腳 12)：信號(hào)地。 B（引腳 14）：輸出端 B。 （引腳 15）：偏置電源接入端 。該端可輸出一溫度穩(wěn)定性極好的基準(zhǔn)電壓。 圖 PWM 控制器電路 本設(shè)計(jì)的 PWM 發(fā)生器由 20HZ 的單片機(jī)構(gòu)成 ,主控制器和它采用中斷的方式進(jìn)行通訊 ,控制其增大或減小脈寬。從而達(dá)到電流的控制。用 PWM 方式控制的開關(guān)電源可以減小功耗 , 同時(shí)便于進(jìn)行數(shù)字化控制 , 但母線的波紋系數(shù)相對(duì)較大。在調(diào)整充電電流前 , 單片機(jī)先快速讀取充電電流的大小 , 然后把設(shè)定的充電電流與實(shí)際讀取到的充電電流進(jìn)行比較 , 若 實(shí)際電流偏小則向增加充電電流的方向調(diào)整 PWM 的占空比 。在軟件 PWM 的調(diào)整過(guò)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)。它是把每 一脈沖寬度均相等的脈沖列作為 PWM 波形，通過(guò)改變脈沖列的周期可