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基于AT89S52的智能快速充電器控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

作者: 時間:2013-10-05 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  1.引言

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/228109.htm

  本控制系統(tǒng)是為120w智能快速穩(wěn)壓電源設(shè)計的。

  該器是為部隊(duì)在野戰(zhàn)條件下工作而研制的,因此要求其具有體積小、重量輕、智能化程度高、操作簡便等優(yōu)點(diǎn),同時對電源的可靠性和抗干擾性提出了很高的要求。有穩(wěn)壓供電和充電兩種工作方式。穩(wěn)壓供電時輸出恒定的24V;處于充電狀態(tài)時有四種充電方式:常規(guī)充電、、電池浮沖、電池訓(xùn)練,可以為鎘鎳、氫鎳蓄電池充電。

  2. 控制系統(tǒng)總體設(shè)計要求

  根據(jù)實(shí)際情況,本控制系統(tǒng)要完成以下功能:

 ?。?) 能自動識別電池的類型(鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰電池)。

 ?。?) 有穩(wěn)壓供電和充電兩種工作模式。

 ?。?) 采用最高電壓Vmax、最高溫度Tmax、最長充電時間tmax、電壓負(fù)增長-△V、溫度變化率△T/△t等中止法。

 ?。?) 具有輸入交流過壓保護(hù)、輸出直流過流保護(hù)、過充電保護(hù)等

 ?。?) 通電后能自動檢測整個電源系統(tǒng),有故障報警。

 ?。?) 設(shè)有電池開路、短路、反接保護(hù)。

 ?。?) 具有硬件和軟件相結(jié)合的雙重保護(hù)功能。

 ?。?) 良好的抗干擾能力。

  3. 統(tǒng)硬件電路的設(shè)計

  3.1 單片機(jī)簡介

  是ATMEL公司研制的通用單片機(jī)。它在AT89S51單片機(jī)的基礎(chǔ)上為P1口定義了第二功能,有六個外部中斷、三個定時/計數(shù)器,以及四個全雙工的串行通信口,同時在指令上與AT89S51兼容,對監(jiān)控系統(tǒng)較為適用。

  3.2 基于的監(jiān)控系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

  按照上述系統(tǒng)設(shè)計要求,設(shè)計了如圖1所示的監(jiān)控系統(tǒng)。

  基于AT89S52的智能快速充電器控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

  圖1 AT89S52監(jiān)控系統(tǒng)框圖

  (1) 微處理器:AT89S52非常適用于控制,他的主要結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)在前面已經(jīng)介紹過了,為了滿足外圍接口電路的需要,一般都要在輸出口處接鎖存驅(qū)動電路,這里我們采用的是SN74HC573。

  (2) 壓頻變換裝置:將模擬的電壓量轉(zhuǎn)化成頻率值,這是一種A/D轉(zhuǎn)化方式,將輸出電壓U0采樣通過壓頻變換裝置傳給單片機(jī),壓頻轉(zhuǎn)化裝置我們用的是National Semiconductor的LM331。

 ?。?) 輸出控制電路:單片機(jī)的輸出控制信號通過電阻解碼網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)化成模擬電壓值,控制電壓和電流比較器的基準(zhǔn)值,實(shí)現(xiàn)對外圍功率電路的控制。

 ?。?) 上電復(fù)位電路:為了防止單片機(jī)的程序飛跑,出現(xiàn)死鎖,我們采用MAXIM公司的MAX813L系統(tǒng)監(jiān)控集成芯片來實(shí)現(xiàn)對單片機(jī)的監(jiān)控,該芯片具有看門狗電路、門限值檢測器、手動復(fù)位等功能。

 ?。?) 輸入控制和數(shù)碼顯示電路:包括按鍵和顯示部分。通過簡單的按鍵選擇,實(shí)現(xiàn)運(yùn)行方式選擇、復(fù)位及故障的顯示。顯示部分采用SN74HC573驅(qū)動兩個8位七段LED顯示;同時通過發(fā)光二極管和蜂鳴器提示運(yùn)行狀態(tài)。

 ?。?) 護(hù)告警電路:通過硬件電路實(shí)現(xiàn)保護(hù),給單片機(jī)中斷管腳發(fā)出脈沖信號,引發(fā)中斷程序?qū)崿F(xiàn)保護(hù),并引發(fā)蜂鳴器告警。


  下面介紹本系統(tǒng)中的一些關(guān)鍵性電路

  3.2.1 恒壓恒流模塊

  恒壓恒流電路是整個智能的關(guān)鍵部分,電路結(jié)構(gòu)見圖2。恒流恒壓電路由SR12單片機(jī)片內(nèi)模擬電路模塊和片外的MOSFET開關(guān)管、肖特基二極管、濾波電感、濾波電容等器件組成。模擬電路模塊是SR12的特有部件,圖3為它的結(jié)構(gòu)框圖。它由輸入多路開關(guān)、兩組溫 度 傳 感器Rsense0.01Ω可程控放大器、片內(nèi)溫度傳感器、電流檢測電路等組成。可程控放大器總放大倍數(shù)為1~256。放大器的輸入可選擇為兩路模擬輸入腳(ATD0、ATD1)、片內(nèi)溫度傳感器、模擬地輸入(VSSAM)。ATD0和VSSAM間可接一個電流檢測電阻,用于測量外部電流,它還連接至電流檢測電路,可在電流超過指定值時產(chǎn)生中斷并輸出信號。

  基于AT89S52的智能快速充電器控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

  圖2 恒壓恒流電路

  3.2.2 放電模塊

  快速充電的硬件電路圖如下所示

  基于AT89S52的智能快速充電器控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

  圖3 放電器部分電路

  快速充電的原理是通過電池兩端不斷的充放電來提高充電效率,從而減少了充電時間。放電器部分利用電壓比較器,在5腳設(shè)置電壓基準(zhǔn),6腳通過一個二極管和電阻同單片機(jī)相連,單片機(jī)接受外部控制指令,通過計數(shù)器控制TDIS端電平的高低;比較器的輸出應(yīng)用兩個三極管級聯(lián),改善了靜態(tài)工作點(diǎn)。

  快速充電時,AT89S52單片機(jī)必須不斷檢測以下幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo):電路是否出現(xiàn)斷路、電池是否出現(xiàn)不均衡現(xiàn)象、電池是否達(dá)到規(guī)定的安全電壓、電池是否溫度過高、電池是否滿足-△V或△T/△t條件。


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