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1、基于單片機(jī)的智能電池充電器的設(shè)計(jì) I 基于單片機(jī)的智能電池充電器的設(shè)計(jì) 摘 要 由于以往的充電器不能根據(jù)電池的充電狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采取相應(yīng)的電池充 電模式，而是一直采用大電流充電，極易造成電池的極化現(xiàn)象，導(dǎo)致電池充電效率 較低，使用壽命縮短。基于上述原因本文設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)的智能電池充電器， 該充電器是由 ADuC824 單片機(jī)控制，根據(jù)充電電池的充電狀態(tài)輸出一定的 PWM 脈 沖波，進(jìn)而采用涓流充電，恒流充電，恒壓充電和浮充電等四個(gè)階段對(duì)鉛酸蓄電池 充電，并且可以通過(guò)單片機(jī)的輸出端口顯示當(dāng)前的充電狀態(tài)，在充電結(jié)束時(shí)自動(dòng)終 止充電，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲，提醒用戶電池已經(jīng)充滿，實(shí)現(xiàn)電池充電的智
2、能化。 關(guān)鍵詞 智能充電器 ADuC824 TL494 鉛酸蓄電池 基于單片機(jī)的智能電池充電器的設(shè)計(jì) II DESIGN OF INTELLIGENT CHARGER BASED ON SINGLE-CHIP MICROCOMPUTER ABSTRACT In the past, as the charger cannot be based on the status of rechargeable battery data to analysis it cannot be carried out the mode, which is suitable. It has been using a
3、 high- current charge, which is result in more lower efficient for battery charger, reduces service life. Because of it, I design an intelligent charger, which is controlled by single-chip microcomputer. According to the state of battery, ADuC824 single-chip microcomputer will control and output a P
4、WM pulse, in turn, lead-acid battery will be charged through to four-stage charge such as trickle charge, constant current charging, constant voltage charging and floating charge, it can also show the current charging phase through the output terminal of single-chip microcomputer and can terminate c
5、harging automatically. A warning buzzer will sound to remind the user that it is already full of batteries. KEY WORDS intelligent battery charger ADuC824 TL494 lead-acid battery 基于單片機(jī)的智能電池充電器的設(shè)計(jì) 目 錄 摘要 . ABSTRACT. 1 緒論 .1 1.1 研究背景 .1 1.2 充電技術(shù)的發(fā)展概述 .1 1.3 充電器的技術(shù)水平、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) .2 2 鉛酸蓄電池的工作原理及充放電過(guò)程 .3 2.1
6、 鉛酸蓄電池的基本概念 .3 2.2 鉛酸蓄電池的工作原理 .6 2.2.1 鉛酸蓄電池電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生 .6 2.2.2 鉛酸蓄電池放電過(guò)程的電化反應(yīng) .6 2.2.3 鉛酸蓄電池充電過(guò)程的電化反應(yīng) .7 2.2.4 鉛酸蓄電池充放電后電解液的變化 .7 2.3 蓄電池的充電工作特性 .7 2.4 充電終止條件控制方法 .12 2.4.1 電壓控制 .12 2.4.2 定時(shí)控制 .13 2.4.3 溫度控制 .14 2.5 智能充電器的充電過(guò)程 .14 3 智能充電器的硬件設(shè)計(jì) .15 3.1 智能充電器的總體設(shè)計(jì)要求及設(shè)計(jì)方案 .15 基于單片機(jī)的智能電池充電器的設(shè)計(jì) 3.2 單片機(jī)部分 .1
7、6 3.2.1 ADuC824 的介紹 .16 3.2.2 單片機(jī)電路部分 .21 3.3 充電電路設(shè)計(jì)部分 .22 3.3.1 充電電路電源部分 .22 3.3.2 控制電路 .22 3.3.3 檢測(cè)電路 .25 4 智能充電器的軟件設(shè)計(jì) .28 4.1 主程序軟件設(shè)計(jì) .29 4.2 子程序軟件設(shè)計(jì) .30 5 結(jié)論 .32 致謝 .33 參考文獻(xiàn) .34 附錄 .35 附錄 1 總電路圖 .35 附錄 2 源程序 .36 1 緒論 1.1 研究背景 早在六、七十年代，西方經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家為了保護(hù)環(huán)境就已經(jīng)開始研制各種 各樣的綠色能源來(lái)代替汽油和柴油，但是，受到蓄電池，電控等關(guān)鍵部件的性 能、
8、壽命以及高性能的充放電設(shè)備等的制約，一直未得到長(zhǎng)足的發(fā)展。到了八、 九十年代，由于大容量、長(zhǎng)壽命蓄電池的大批量的生產(chǎn)及大功率晶體管的研制 成功和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使綠色能源得到長(zhǎng)足的發(fā)展，近期一些公 司聲明他們將首先實(shí)現(xiàn)綠色能源計(jì)劃，其中就包含大量電動(dòng)汽車。隨著國(guó)際、 國(guó)內(nèi)對(duì)環(huán)保要求的越來(lái)越高，對(duì)內(nèi)燃車輛的排放要求也越來(lái)越高，這樣對(duì)綠色 能源的需求越來(lái)越迫切，勢(shì)必會(huì)蓄電池電動(dòng)車輛的使用量大幅度增加。 1.2 充電技術(shù)的發(fā)展概述 對(duì)于鉛酸蓄電池來(lái)講，傳統(tǒng)的充電方式有恒流限壓充電和恒壓限流充電。 這兩種充電方式的特點(diǎn)及存在的問(wèn)題如下： （1） 恒流限壓充電 充電時(shí)自始至終以恒定不變的電流進(jìn)
9、行充電，該電流可以通過(guò) PWM 來(lái)調(diào) 整，這種方式實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單方便，易于做到。特別適合由許多電池串聯(lián)起 來(lái)的蓄電池組。蓄電池組中個(gè)別落后電池進(jìn)行完全充電，恢復(fù)其容量，這時(shí)最 好用小電流長(zhǎng)時(shí)間的充電模式。 恒流充電方式的不足之處在于：開始充電階段電流過(guò)小，在充電中后期電 流又過(guò)大，析出氣體多，對(duì)危害較大，能耗高。鉛酸蓄電池不宜采用這種方式。 因此，人們?cè)诤懔鞒潆姺绞降幕A(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，即采用恒流限壓充電方 式。為避免過(guò)充電，在充電后期采用限壓措施，減小充電電流，避免損壞電池。 （2） 恒壓限流充電 恒壓充電初期充電電流很大，隨著充電進(jìn)行，電流逐漸減小，在充電終期 只有很小的電流通過(guò)，這樣，在
10、充電過(guò)程中就不必要調(diào)整電流。隨著蓄電池端 電壓升高，充電電流會(huì)自動(dòng)下降，所以析氣量少，充電時(shí)間較長(zhǎng)，能耗較低。 它的缺點(diǎn)是：充電初期，如果蓄電池放電深度過(guò)大，充電電流會(huì)很低，后 期充電電流又過(guò)小，充電時(shí)間長(zhǎng)；此外蓄電池端電壓的變化也很難補(bǔ)償，充電 過(guò)程中對(duì)落后的電池完全充電也很難完成，為了彌補(bǔ)恒壓充電的不足，在恒壓 充電的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，當(dāng)充電電流較高的時(shí)候（如電池嚴(yán)重虧電，漏電， 負(fù)荷過(guò)重等）這時(shí)應(yīng)采取限流措施，保持電流不超過(guò)某一設(shè)定值而使電壓降低， 待電流降低，電壓升起后再穩(wěn)壓，這就是恒壓限流的含義。 單獨(dú)采用恒流充電限壓充電和恒壓限流充電等模式對(duì)鉛酸蓄電池進(jìn)行充電， 蓄電池的充電效果不
11、是很理想。一方面這些充電方式充電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不能適應(yīng) 現(xiàn)代生產(chǎn)和生活的需要。另一方面，充電技術(shù)不能適應(yīng)蓄電池的特殊要求，會(huì) 嚴(yán)重影響蓄電池的使用壽命。國(guó)內(nèi)外多年來(lái)的實(shí)踐證明，鉛酸蓄電池浮充電壓 偏差 5%，電池的浮充壽命將減少一半。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)聲明，國(guó)內(nèi)蓄電池的平均壽命 為 1.5 年（可充 400 次） ，國(guó)外同型號(hào)蓄電池壽命一般為四年（可充 1000 次） 如果充電質(zhì)量不好以及用戶使用維護(hù)保養(yǎng)跟不上，許多電池在使用一年后即報(bào) 廢，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，蓄電池價(jià)格占整機(jī)價(jià)格的 20%，國(guó)外同容量電池價(jià) 格則為國(guó)產(chǎn)蓄電池價(jià)格的 23 倍。因此，充電質(zhì)量的好壞，直接影響到蓄電池 的技術(shù)狀態(tài)及使用壽命。
12、1.3 充電器的技術(shù)水平、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 隨著蓄電池電動(dòng)車的迅猛發(fā)展，對(duì)充電器的要求越來(lái)越高，從開始的單純 充足，到目前的延長(zhǎng)蓄電池壽命，減少能源消耗，充電器的功能已發(fā)生了質(zhì)的 飛越?，F(xiàn)在國(guó)外已研制成功只要用一小時(shí)就可以充滿蓄電池的大功率充電器， 在體積上也越來(lái)越小，現(xiàn)在最小的大功率充電器只有一個(gè)書包大小。 在我國(guó)的研究發(fā)展比較晚，因其體積小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，輸出紋波小， 效率高等特點(diǎn)，近年來(lái)得到國(guó)內(nèi)外的廣泛研究與關(guān)注，特別在通信，電力等領(lǐng) 域中，已經(jīng)得到了普遍的研究和使用，但對(duì)于相控電源來(lái)說(shuō)，它的價(jià)格比較高， 而且功率器件的發(fā)熱量也較高，所以，在電力系統(tǒng)中的大功率場(chǎng)合，相控式的 充電器仍然占
13、有較大比重。 而國(guó)外市場(chǎng)大部分充電器均采用 Wa，WaWo，U sbit current/ain1 =p1.4; sbit voltage/ain3 =p1.6; sbit DA = p1.2; sbit buzzer = p2.0; void delay(int) void pulse_BZ int,int,int); void adinitial (); void dainitial (); unsigned char code led_data = 0 x03,0 x9F,0 x25,0 x0D,0 x99,0 x49, /共陽(yáng) 段碼 0 x41,0 x1F,0 x01,0 x09,0
14、xFD,0 xFF; unsigned char t,buf4,bufout2,dispbuf4,i,dis,wei,out_data; unsigned char temh4=0,8,0,0,teml4=2,1,0,0; bit flag; void adinitial () ADCMODE =0011,0000; ADC0CON =0100,0111; ADC1CON =0100,0000; void dainitial () DACCON=0001,0111 void pulse_BZ (int count, int TH, int TL) int i; for ( i=0;Icount
15、;i+ buzzer=1; delay (TH) buzzer=0; dalay(TL); void display(void) unsigned char i; wei=0 xfe; for(i=0;i4;i+) LE=1; if(i=2) P1=led_datadispbuf2 else P1=led_datadispbufi; LE=0; P1=wei; delay(10); P1=0 xff; LE=1; LE=0; wei=_crol_(wei,1); LE=1; void timecsh (void) TMOD=0 x01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(
16、65536-50000)%256; EA=1; ET0=1; TR0=1; void timer0 () interrupt 1 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; t+; void Startchange () buf0=0 xac; buf1=0 x02; Write8bit (); delay(20); buf0=0 xee; WriteAlone (); delay(10); void dalay ( int x) int i,j; for ( i=0;ix;j+); for (j=1;j=150;j+); 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性
17、聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ，是我個(gè)人在指導(dǎo)教 師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別 加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò) 的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位 或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人 或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和 電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和
18、電子版，并 提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其 它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論 文的部分或全部?jī)?nèi)容。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行 研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本 論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本 文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定， 同意學(xué)校
19、保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版， 允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位 論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、 縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo) 師 簽 名 ： 日 期 ： 年 月 日 指導(dǎo)教師評(píng)閱書 指導(dǎo)教師評(píng)價(jià)： 一、撰寫（設(shè)計(jì)）過(guò)程 1、學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過(guò)程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 優(yōu) 良 中 及格 不及格 2、學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)、技能的扎實(shí)程度 優(yōu) 良 中 及格 不及格 3、學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和專業(yè)技能分析和解決問(wèn)題的能力 優(yōu) 良 中 及格 不及格 4、研究方法的
20、科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性 優(yōu) 良 中 及格 不及格 5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格 2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格 三、論文（設(shè)計(jì)）水平 1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格 2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格 3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格 建議成績(jī)： 優(yōu) 良 中 及格 不及格 （在所選等級(jí)
21、前的內(nèi)畫“”） 指導(dǎo)教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 評(píng)閱教師評(píng)閱書 評(píng)閱教師評(píng)價(jià)： 一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格 2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）水平 1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格 2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格 3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格 建議成績(jī)： 優(yōu) 良 中 及格 不及格 （在所選等級(jí)前的內(nèi)畫“”） 評(píng)閱教師： （簽名）
22、 單位： （蓋章） 年 月 日 基于單片機(jī)的智能電池充電器的設(shè)計(jì) 1 教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見 教研室（或答辯小組）評(píng)價(jià)： 一、答辯過(guò)程 1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要點(diǎn)和見解的敘述情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格 2、對(duì)答辯問(wèn)題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格 3、學(xué)生答辯過(guò)程中的精神狀態(tài) 優(yōu) 良 中 及格 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格 2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格 三、論文（設(shè)計(jì)）水平 1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問(wèn)題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格 2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格 3、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格 評(píng)定成績(jī)： 優(yōu) 良 中 及格 不及格 （在所選等級(jí)前的內(nèi)畫“”） 教研室主任（或答辯小組組長(zhǎng)）： （簽名） 年 月 日 教學(xué)系意見： 系主任： （簽名） 年 月 日
基于單片機(jī)的智能電池充電器的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)
