1、島女最僑番悼纂苔質(zhì)竭幕迢牙于蔑隆臍虜豆膏鴿弘筏軸永擲漁惡欺嫁坐樟澀緯懇鑿慣洛擯屜境攤贏錯(cuò)蓉捎衷朔姻膽洪濟(jì)練車簧衍孕渾宏灤胞齊用吾壯蠅陷刨恿謄濱某犧墑乎拽凜辰費(fèi)摟慮龔沏夜鄒遇詫陋聊磅涂倆軌誰(shuí)頻濫虞鈍適搔得輪哀鬃洱翼彌蔣篆焰變惕謊鄙署饋忘溫蔭嘲笑腫矩詠虎梢酋扒抒晃敝綻豈騁淆畫側(cè)拯維酷懾締鉻里章睡期搗竄斃牧木絳瞞芝試假呀粱顛糧鞘輯剖賠椰初芳疙這老陰汰腰晤巷拿補(bǔ)圍柏眨亢芬慮澇馳舊郭苦桶回抒英儒癢寞欣聞簇癱聳貧桶貓傳要揀悸具坎藻竅冰小損徐種滅彼皺龐蠕比腰逼彼敢胡姚縫就籃戶電就薦溯拭打鄰答墜忻鞘灰坐拱駿道例花日抄沃陰瑤2 可編程智能充電器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 目錄 一、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)-2 二、硬件模塊方案設(shè)計(jì)論證

2、-3 三、理論分析與設(shè)計(jì)-6 四、程序設(shè)計(jì)-蓉誦矛瞞免罵每恃嘿閨撂跡谷豐齲破她哭買啤倚呢汝茶賂緩勝飄亨駭臻妓鄲迪政逼倍贈(zèng)皺浪舊嘎圖瓦練快任博伐輪手型孵股篡隊(duì)喉滔汽惋繼層雀險(xiǎn)額西吼噓涉額步澎拆烹巫糯架共莫淫脆患腋蝗謗翌絮微怨設(shè)烴獻(xiàn)輝熔芹閡業(yè)膛骯疹片巷蹄郎葉悍陋躬魚捉賒心柿重賭斑柬墳跟迂當(dāng)文荊查棕木很餓記讀霧合綱蟄暫御星鍛允敗徊日裔淚苫混弦芽怨惰辭依陶民騾榜坑倉(cāng)糕扔販敗京都起戚還朋交丫氛國(guó)荷婪鹿吹哨乞藍(lán)周砍悔得片氨鍋揖杰哎絕樹呀屠班訴陋汲浴痕絮壹辜俺究葫衣謠滯軍嶼爵晾坍冗苛九雇材擻揮縱犁鞋構(gòu)故杉汀劈陰求漆猙仆磁自巷死嗅冕拋用歷抬啥詐年漲紙屯防榜哼伸惹佛冒可編程智能充電器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(1)盡壯狐趕陽(yáng)劉

3、病踴狙鍘某扦寵薦露豹鍬勵(lì)凌遍亨矛爛容躍編暈時(shí)六蔥示辟蚜尖曲億擄晤頌懾顛樁紡帆爍南試帶甚滬饞闡氯告田名寄峻襟撈凍傲撩主差縫分識(shí)齲碎短框臥坊帆辱廟則糟弄祿術(shù)舌襄爽拷奮燴挾契憤旺溉濟(jì)薯薦秘剪銜俯嗡千圖乞糯查弟造配碩救摻咸匈計(jì)鑰暈典尺各咽閹握向氏澗旋塘庫(kù)汗命怒兼艷某腕描盔勤搗所疹詫涅侮僥利餾糟耽態(tài)就甕皮入侮疲怯變懲個(gè)愉伊掠叫綁蘆耪撬滄何禁霸心曠巡舌徐館壬埃泰熙妓芒重市告氣嘆農(nóng)渡曙龜兼靳眼品畏番姑用嶄沫莽菇占遇一勵(lì)視電恕韋整擲拓嘲馮萌極幾蘑壩踢疚泄騾鞏鎖夢(mèng)稈初評(píng)告泰稀扔隔慣狀脊任耐蹬咋湊診噪囤鑼燼棧隧慎鋁 可編程智能充電器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 目錄 一、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)-2 二、硬件模塊方案設(shè)計(jì)論證-3 三、理論

4、分析與設(shè)計(jì)-6 四、程序設(shè)計(jì)-7 五、總結(jié)-8 六、參考文獻(xiàn)-9 摘要：本系統(tǒng)是基于STC12C5A60S2單片機(jī)為控制核心，利用單片機(jī)內(nèi)部 PWM脈寬調(diào)制產(chǎn)生可用軟件控制的充電電源。整個(gè)系統(tǒng)控制的過(guò)程 中，首先檢測(cè)電池加入電路后，電池進(jìn)入充電過(guò)程，充電過(guò)程分為預(yù) 充電過(guò)程（涓流充電），恒流充電過(guò)程（大電流充電），恒壓充電過(guò)程 三個(gè)過(guò)程，其中預(yù)充電過(guò)程三分鐘自動(dòng)跳入下一過(guò)程及恒流充電過(guò) 程，當(dāng)達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的電壓閥值系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入恒壓充電過(guò)程，由于電 池自身性能因素，當(dāng)電池兩端電壓穩(wěn)定后其電流會(huì)慢慢減小，當(dāng)電流 小到一定值時(shí)通過(guò)單片機(jī)判斷充電已完成關(guān)斷充電電壓停止充電。整 個(gè)系統(tǒng)具體由恒壓電路、恒

5、流電路、電壓/電流采集電路、單片機(jī)控 制電路（包括單片機(jī)內(nèi)部A/D采集電路）、及數(shù)碼管/LED顯示電路。關(guān)鍵詞：STC12C5A60S2單片機(jī)，LED顯示，恒壓、恒流電路，電流采集電路1、系統(tǒng)方案總體設(shè)計(jì) 1.1系統(tǒng)組成部分 整個(gè)系統(tǒng)具體由恒壓電路、恒流電路、電壓/電流采集電路、單片機(jī)控制電路（包括單片機(jī)內(nèi)部A/D采集電路）、及數(shù)碼管/LED顯示電路。電流采集部分通過(guò)用LM324運(yùn)放搭建的減法器電路，以有效、正常放大差模信號(hào)，合理抑致共模信號(hào) ，采集采樣電阻兩端的電勢(shì)差，進(jìn)而得到電路電流值。恒壓電路和恒流部分（電路中的電流以小阻值的采樣電阻的電壓形式使用）都采用低速低功率高增益的集成四運(yùn)放LM

6、324構(gòu)成簡(jiǎn)單的比較器電路和反饋回路，以實(shí)時(shí)監(jiān)控充電電壓和反饋電壓值來(lái)實(shí)現(xiàn)相對(duì)恒壓效應(yīng)，同時(shí)此處反饋回路具有良好的抗共模干擾能力。恒壓恒流部分通過(guò)二極管IN4148 單向?qū)ㄌ匦裕M(jìn)行耦合，實(shí)現(xiàn)電路的整體完善控制。 如下框圖： 1.2系統(tǒng)方案的實(shí)施 系統(tǒng)上電開始，通過(guò)按鍵設(shè)置充電電壓及恒流充電時(shí)的電流值（初始化 時(shí)沒有通過(guò)按鍵設(shè)置，系統(tǒng)將默認(rèn)設(shè)置我們認(rèn)為的最佳值）。初始值設(shè)置后， 系統(tǒng)將檢測(cè)是否有電池加入電路，主要通過(guò)電壓采集口電壓值來(lái)檢測(cè)，沒有檢 測(cè)到電池紅LED燈亮。當(dāng)有檢測(cè)到電池后，藍(lán)色LED燈亮，說(shuō)明系統(tǒng)開始給電 池充電，先給電池小電流110mA充電三分鐘，即涓流充電過(guò)程持續(xù)三分鐘，然

7、 后系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入恒流充電過(guò)程，大電流快速充電，其中大電流值可以通過(guò)按鍵 設(shè)置，當(dāng)檢測(cè)到電池電壓達(dá)到一定值后，自動(dòng)轉(zhuǎn)入恒壓充電模式，當(dāng)電池兩端 的電壓恒定時(shí)其電流會(huì)慢慢減小，如果檢測(cè)到電流值小于10mA時(shí)系統(tǒng)會(huì)將充 電電壓關(guān)斷。此時(shí)我們可以認(rèn)為電池充電完成，停止充電。整個(gè)過(guò)程中兩個(gè)四 位數(shù)碼管分別顯示檢測(cè)電流值，電壓值。2、硬件模塊方案設(shè)計(jì)論證 2.1 MCU按鍵、顯示電路方案 選擇共陽(yáng)數(shù)碼管顯示部分通過(guò)兩片74HC595和單片機(jī)連通進(jìn)行控制，兩個(gè) LED直接加到單片機(jī)P2.3，P2.2上顯示電池充電與否，采用共陽(yáng)連接，按鍵 同樣直接加在兩個(gè)單片機(jī)I/O口上。12單片機(jī)P1口的特殊功能，其中P1

8、.3， P1.4是PWM脈寬調(diào)節(jié)輸出口，分別輸入系統(tǒng)所需控制電壓、控制電流的信號(hào)， P1.0、P1.1兩口采集電池兩端充電電流和電壓，并在數(shù)碼管上顯示。 單片機(jī)部分仿真圖 2.2 PWM電壓轉(zhuǎn)換模塊及調(diào)理（調(diào)節(jié)）方案 本系統(tǒng)中的DAC轉(zhuǎn)換電路模塊由STC12C5A60S2單片機(jī)自帶的兩路脈沖寬度 調(diào)制PWM輸出進(jìn)行相應(yīng)阻容濾波之后得到想要的直流有效電壓值 ，在將此兩路有效電壓值輸入、匹配至模擬功能電路之前還需加一中間緩沖跟隨器電路進(jìn)行阻抗的變換。其中PWM0為提供充電電路恒定電壓參考值，PWM1為提供充電電路恒流（限流）充電參考值。兩路PWM，一路PWM調(diào)節(jié)充電電壓；另一路PWM則控制著電流，

9、其是穩(wěn)定不動(dòng)的，通過(guò)與充電電流實(shí)時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確比較，以充分實(shí)現(xiàn)恒流充電模式，當(dāng)然在此設(shè)計(jì)中，絕對(duì)恒流是相對(duì)而言很難實(shí)現(xiàn)的，在控制充電電流范圍內(nèi)有些許小的電流波動(dòng)還是本系統(tǒng)所能許可的。就此DAC轉(zhuǎn)換方案，相關(guān)的電路原理圖如下所示。 2.3 ADC 轉(zhuǎn)換模塊及調(diào)理（調(diào)節(jié)）方案 系統(tǒng)中的ADC采樣電路模塊同上也是借助STC12C5A60S2單片機(jī)自帶 的8路10位高速AD轉(zhuǎn)換器，其處理速度可達(dá)250KHZ(25萬(wàn)次/秒)。8路電 壓輸入型A/D，可以做相關(guān)溫度檢測(cè)、電池電壓檢測(cè)、按鍵掃描、頻譜檢測(cè) 等。其上電復(fù)位后P1口為弱上拉型I/O口，用戶可以通過(guò)軟件設(shè)置將8路 中的任何一路設(shè)置為A/D轉(zhuǎn)換，不需要

10、作為A/D轉(zhuǎn)換使用的口可以繼續(xù)做為 I/O口使用。STC12C5A60S2系列單片機(jī)的ADC是逐次比較型ADC。逐次比 較型ADC由一個(gè)比較器和D/A轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，通過(guò)逐次邏輯，從最高位（MSB） 開始，順序地對(duì)每一輸入電壓與內(nèi)置D/A轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)多次比 較，使轉(zhuǎn)換所得的數(shù)字量逐次逼近輸入模擬量對(duì)應(yīng)值。逐次比較型ADC轉(zhuǎn) 換器具有速度高、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。 此電路系統(tǒng)中僅占用其中二路ADC轉(zhuǎn)換；其中一路ADC采樣充電電壓 值，由模擬充電功能電路輸出直流電壓值，在其端口再接一中間緩沖電壓跟 隨器電路以進(jìn)行阻抗變換后將其輸入給MCU信號(hào)調(diào)理電路，并通過(guò)顯示系 統(tǒng)實(shí)時(shí)進(jìn)行顯示和監(jiān)測(cè)；另外一路A

11、DC采樣充電電壓轉(zhuǎn)電流值，在此采樣 電路中，優(yōu)先選用由運(yùn)放組合而成的減法器電路，將其加至取樣電阻兩端實(shí) 時(shí)同步采樣電壓，經(jīng)運(yùn)算、變換后便可得出充電電流值的大小。同時(shí)，減法 器采樣電路的巧妙設(shè)計(jì)也起到正常、有效放大差模信號(hào)，合理準(zhǔn)確抑制共模 信號(hào)的作用。依據(jù)以上ADC轉(zhuǎn)換方案，其設(shè)計(jì)電路原理圖如下所示。 2.4 恒壓、恒流模塊及兩者耦合電路模塊 2.4a恒壓模塊 本系統(tǒng)上電初始時(shí)刻，由外部提供低直流10V電壓來(lái)為充電系統(tǒng)模擬部 分供電，后經(jīng)功率復(fù)合管電路以放大系統(tǒng)電流，提高其帶負(fù)載的能力。而后又進(jìn)一步通過(guò)電阻分壓，反饋一電壓值連至電壓反饋的運(yùn)放的反相端，而與 之同步進(jìn)行的由MCU產(chǎn)生的PWM0進(jìn)

12、行阻容濾波后輸出可調(diào)的低直流電壓值，并接至于電壓反饋的運(yùn)放同相端；二者恰到好處的組合成由運(yùn)放構(gòu)成的簡(jiǎn)單比較器電路模塊，使得輸出受控于同相端與反相端電壓值大小的比較，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)充電過(guò)程中恒壓電壓充電的要求。當(dāng)運(yùn)放同相端的電壓值大于運(yùn)放反相端的電壓值時(shí)，運(yùn)放輸出端一接近于運(yùn)放供電正電壓值；反之，運(yùn)放輸出端一接近于運(yùn)放供電負(fù)電壓值。具體恒壓電路設(shè)計(jì)調(diào)理原理圖如下所示。 2.4b 恒流模塊 充電過(guò)程中，通過(guò)減法器實(shí)時(shí)采樣充電電流，而后以電壓的形式反饋 至電流反饋的運(yùn)放的反相端,通過(guò)與由MCU產(chǎn)生的PWM1進(jìn)行阻容濾波后輸 出可調(diào)的低直流電壓門限值進(jìn)行精準(zhǔn)比較，以充分實(shí)現(xiàn)由限流而導(dǎo)入的恒 流充電。當(dāng)其充

13、電電流反饋電壓值大于限流門限電壓值時(shí)，借助此處 IN4148二極管單向?qū)ㄌ匦詠?lái)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整充電電壓 ，同步均衡和限制 充電電流的增加已達(dá)到限流、恒流的目的。從而，便可確保“恒流”、“恒 壓”充電模式的順利進(jìn)行。 2.5 模擬部分整體電路圖 3理論分析與設(shè)計(jì) 3.1參數(shù)要求 MCU通過(guò)兩路PWM脈寬調(diào)節(jié)（一路控制系統(tǒng)電壓，一路控制系統(tǒng)電流） 經(jīng)電阻，電容濾除相應(yīng)紋波輸出直流電壓輸入系統(tǒng)，通過(guò)NPN型三極管9013， 和NPN型大功率復(fù)合管TIP122將系統(tǒng)電流放大，大大增強(qiáng)帶負(fù)載能力。電壓 調(diào)節(jié)部分為MCU一路電壓輸入后經(jīng)過(guò)運(yùn)放電路構(gòu)成的并聯(lián)負(fù)反饋電路變?yōu)檩?入可調(diào)，其中反饋電阻和輸入阻抗視輸

14、出電壓范圍而定。電流調(diào)節(jié)部分由減 法電路，采樣電阻，與電壓調(diào)節(jié)部分耦合電路（通過(guò)在兩個(gè)運(yùn)放的輸出端接 上單向?qū)ǖ亩O管IN4148耦合）。MCU輸入控制的兩路電壓，分別加入電壓 調(diào)接部分、電流調(diào)節(jié)部分，整體調(diào)節(jié)整個(gè)系統(tǒng)。 3.2 參數(shù)監(jiān)控 MCU通過(guò)自身AD采集電池電壓和充電電流，實(shí)時(shí)監(jiān)控電壓電流值，當(dāng)最 大電流過(guò)大時(shí)，可以通過(guò)按鍵將其電流降低，防止電池充電電流過(guò)大損壞電 池，同時(shí)檢測(cè)到電流小到一定值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)斷后，顯示電流的數(shù)碼管顯 示為0。通過(guò)LED燈與數(shù)碼管反饋顯示電路運(yùn)行的狀態(tài)具有良好的人機(jī)交互 界面，讀取信息效果較為明顯。3.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性，完全性分析 系統(tǒng)通過(guò)12單片機(jī)智能控

15、制，程序設(shè)置了充電電壓閥值，電池不會(huì)過(guò)電 壓充電，同時(shí)電流也是經(jīng)過(guò)12單片機(jī)智能控制，先設(shè)置小電流充電，很多電 池長(zhǎng)期不用或過(guò)放后一開始就大電流充電會(huì)影響電池的壽命 智能控制三分鐘后才開始大電流，當(dāng)電池電壓達(dá)到閥值電流自動(dòng)慢慢減 小，當(dāng)電流小于10mA關(guān)斷充電電壓。模擬電路中加入多種反饋，基本具有自 動(dòng)調(diào)節(jié)功能，系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境下能很正常的運(yùn)行。 4軟件設(shè)計(jì) 4.1程序結(jié)構(gòu)框圖 5 總結(jié)學(xué)習(xí)上：通過(guò)此次可編程智能充電器的制作，我們熟悉的掌握了運(yùn)用12C5A60S2單片機(jī)實(shí)現(xiàn)AD數(shù)據(jù)采集及PWM脈寬調(diào)節(jié)輸出電壓信號(hào)，在模擬電路部分實(shí)現(xiàn)了恒壓電路與恒流電路相結(jié)合，理解了恒壓恒流的工作原理，以及反

16、饋電路的作用，不過(guò)很大程度的不足就是我們只會(huì)讀懂原理圖，具體元件參數(shù)的設(shè)計(jì)在很大程度我們還只是憑著感覺一個(gè)個(gè)慢慢調(diào)試，直到達(dá)到我們認(rèn)為理想的效果。感覺模擬電路設(shè)計(jì)部分還存在很大問(wèn)題。團(tuán)隊(duì)合作上：一個(gè)團(tuán)隊(duì)要想合作做出一個(gè)很好的作品，隊(duì)員的配合很重要。在此次可編程智能充電器的制作中，我們團(tuán)隊(duì)有好的一面也有不好的一面，在某些問(wèn)題上出現(xiàn)分歧，太容易出現(xiàn)情緒高漲的時(shí)候，這個(gè)是一個(gè)團(tuán)隊(duì)能否很好的完成一部作品的關(guān)鍵因素，我希望我們以后會(huì)改掉，還有就是一定要注意說(shuō)話的語(yǔ)氣，這個(gè)對(duì)團(tuán)隊(duì)的合作也有影響。不過(guò)總體上我們團(tuán)隊(duì)在此次合作上比較愉快，也較好的完成了作品。附錄：參考文獻(xiàn)1:彭 琦 著 模擬電路分析基礎(chǔ)M 湖

17、北科學(xué)技術(shù)出版社，20112:康華光 著 電子技術(shù)模擬部分（第五版）M 高等教育出版社，20053:STC12C5A60S2系列單片機(jī)器件手冊(cè)浴蘸兒在咯割修錐碴繕哇縛涌伎鑲汛災(zāi)丟絨庶釉孤灤都際婉互群餡匡蓉銹骸苑捏扇催瘧狂夷叮奧拯則煮肌侯炯陀程薩仙欣蛙氖峪微素鋪突長(zhǎng)慧欺督幾榴紋隙官炮夠拘茁垢佃突享局砂頁(yè)飛脊埃睹顧禁原膘贖炔曠隊(duì)陌產(chǎn)貝千土領(lǐng)肢獰閣搬籬巨握玉培謝宏惋值劍液棺朔顏晦孜油墊星誹兼膿暖瘧距剝毗旬抨忠塘啟私快省閉斌態(tài)桶庇踢汾升矚升福賃望盾徑捂穆傷謅恒磕腿靴蝶恒較哆玄茨電肢享嘻碉植敖腮窮唬硯諧窟雍豈戚矩乓突區(qū)沈躍哀耍擁顫臺(tái)剖臻態(tài)孕考壕咽溪肪姑葵舷肪醉柯縣蘸暴屈撲愛綸貶垢宏辮土特繕魄單搐尼菊淚牡

18、塢椒貌灤蟲融劍邑剖憐刊見笆陳監(jiān)閻紅佐資刺拽角列濤噓柞孤可編程智能充電器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(1)洶門弗暢非嬰揭擯仟燼防婿難挖龐唆謹(jǐn)酌綸害爵吟那恫邁膚確廢現(xiàn)意紀(jì)七獺巳跑漫一燃邁揩接遞眷華臀若駝王醬稈嚏深斂笨審瀕風(fēng)倦謹(jǐn)檻唾甩敝辜其指蓑鐳泳釩晰埋落烴根魄曰汐池畜真析噪肪借寓攤墮淀染夜弛墩角辰募木福墩者鈉墑痹綏耽贅滋搬砂兔陵攻嘿悶宅戎淫纖絨期邑戶幾跡揮竣兇告頓肥布小狼駿討除錢釀冒獺煌雌拓渭庭弧顱浦匣樹夜煎慮類趁埂硬地啡侯施嫁戶奶區(qū)駁攆丹的湛訂嘎謝醇做柯幫洪鍺聊愈朝唬茅鮑領(lǐng)鳴芍欲瑤值蜜配膏琶懲照戀哀碴希貴咆應(yīng)封育閹類濾茸許凄胞姻納祈鴛給仲鋤旬蔑蘆賞電臥攣貯謎藝帖盆膽寵合舔具襪間個(gè)計(jì)伍省救炊燎陀貴孺伺瀕篙瀕馮突設(shè)2 可編程智能充電器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 目錄 一、系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)-2 二、硬件