大学毕业设计基于单片机的智能电池充电器的设计

1、基于单片机的智能电池充电器的设计 i 基于单片机的智能电池充电器的设计 摘摘 要要 由于以往的充电器不能根据电池的充电状态进行数据分析，采取相应的电池充 电模式，而是一直采用大电流充电，极易造成电池的极化现象，导致电池充电效率 较低，使用寿命缩短。基于上述原因本文设计了一种基于单片机的智能电池充电器， 该充电器是由 aduc824 单片机控制，根据充电电池的充电状态输出一定的 pwm 脉 冲波，进而采用涓流充电，恒流充电，恒压充电和浮充电等四个阶段对铅酸蓄电池 充电，并且可以通过单片机的输出端口显示当前的充电状态，在充电结束时自动终 止充电，蜂鸣器发出报警声，提醒用户电池已经充满，实现电池充电

2、的智能化。 关键词 智能充电器 aduc824 tl494 铅酸蓄电池 基于单片机的智能电池充电器的设计 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

3、 a 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

4、 pwm 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

5、 charging 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 基于单片机的智能电池充电器的设计 目 录 摘要. abstract. 1 绪论.1 1.1 研究背景.1 1.2 充电技术的发展概述.1 1.3 充电器的技术水平、现状及发展趋势.2 2 铅酸蓄电池的工作原理及充放电过程.3 2.1 铅酸蓄

6、电池的基本概念.3 2.2 铅酸蓄电池的工作原理.6 2.2.1 铅酸蓄电池电动势的产生.6 2.2.2 铅酸蓄电池放电过程的电化反应.6 2.2.3 铅酸蓄电池充电过程的电化反应.7 2.2.4 铅酸蓄电池充放电后电解液的变化.7 2.3 蓄电池的充电工作特性.7 2.4 充电终止条件控制方法.12 2.4.1 电压控制.12 2.4.2 定时控制.13 2.4.3 温度控制.14 2.5 智能充电器的充电过程.14 3 智能充电器的硬件设计.15 3.1 智能充电器的总体设计要求及设计方案.15 基于单片机的智能电池充电器的设计 3.2 单片机部分.16 3.2.1 aduc824 的介绍

7、.16 3.2.2 单片机电路部分.21 3.3 充电电路设计部分.22 3.3.1 充电电路电源部分.22 3.3.2 控制电路.22 3.3.3 检测电路.25 4 智能充电器的软件设计.28 4.1 主程序软件设计.29 4.2 子程序软件设计.30 5 结论.32 致谢.33 参考文献.34 附录.35 附录 1 总电路图.35 附录 2 源程序.36 基于单片机的智能电池充电器的设计 1 1 1 绪论 1.1 研究背景 早在六、七十年代，西方经济发达国家为了保护环境就已经开始研制各种各样 的绿色能源来代替汽油和柴油，但是，受到蓄电池，电控等关键部件的性能、寿命 以及高性能的充放电设备

8、等的制约，一直未得到长足的发展。到了八、九十年代， 由于大容量、长寿命蓄电池的大批量的生产及大功率晶体管的研制成功和计算机应 用技术的广泛应用，使绿色能源得到长足的发展，近期一些公司声明他们将首先实 现绿色能源计划，其中就包含大量电动汽车。随着国际、国内对环保要求的越来越 高，对内燃车辆的排放要求也越来越高，这样对绿色能源的需求越来越迫切，势必 会蓄电池电动车辆的使用量大幅度增加。 1.2 充电技术的发展概述 对于铅酸蓄电池来讲，传统的充电方式有恒流限压充电和恒压限流充电。这两 种充电方式的特点及存在的问题如下： （1） 恒流限压充电 充电时自始至终以恒定不变的电流进行充电，该电流可以通过 p

9、wm 来调整， 这种方式实现起来比较简单方便，易于做到。特别适合由许多电池串联起来的蓄电 池组。蓄电池组中个别落后电池进行完全充电，恢复其容量，这时最好用小电流长 时间的充电模式。 恒流充电方式的不足之处在于：开始充电阶段电流过小，在充电中后期电流又 过大，析出气体多，对危害较大，能耗高。铅酸蓄电池不宜采用这种方式。 因此，人们在恒流充电方式的基础上进行了改进，即采用恒流限压充电方式。 为避免过充电，在充电后期采用限压措施，减小充电电流，避免损坏电池。 （2） 恒压限流充电 恒压充电初期充电电流很大，随着充电进行，电流逐渐减小，在充电终期只有 很小的电流通过，这样，在充电过程中就不必要调整电流

10、。随着蓄电池端电压升高， 基于单片机的智能电池充电器的设计 2 2 充电电流会自动下降，所以析气量少，充电时间较长，能耗较低。 它的缺点是：充电初期，如果蓄电池放电深度过大，充电电流会很低，后期充 电电流又过小，充电时间长；此外蓄电池端电压的变化也很难补偿，充电过程中对 落后的电池完全充电也很难完成，为了弥补恒压充电的不足，在恒压充电的基础上 进行了改进，当充电电流较高的时候（如电池严重亏电，漏电，负荷过重等）这时 应采取限流措施，保持电流不超过某一设定值而使电压降低，待电流降低，电压升 起后再稳压，这就是恒压限流的含义。 单独采用恒流充电限压充电和恒压限流充电等模式对铅酸蓄电池进行充电，蓄

11、电池的充电效果不是很理想。一方面这些充电方式充电时间过长，不能适应现代生 产和生活的需要。另一方面，充电技术不能适应蓄电池的特殊要求，会严重影响蓄 电池的使用寿命。国内外多年来的实践证明，铅酸蓄电池浮充电压偏差 5%，电池的 浮充寿命将减少一半。统计数据声明，国内蓄电池的平均寿命为 1.5 年（可充 400 次） ，国外同型号蓄电池寿命一般为四年（可充 1000 次）如果充电质量不好以及用 户使用维护保养跟不上，许多电池在使用一年后即报废，造成很大的经济损失，蓄 电池价格占整机价格的 20%，国外同容量电池价格则为国产蓄电池价格的 23 倍。 因此，充电质量的好坏，直接影响到蓄电池的技术状态及

12、使用寿命。 1.3 充电器的技术水平、现状及发展趋势 随着蓄电池电动车的迅猛发展，对充电器的要求越来越高，从开始的单纯充足， 到目前的延长蓄电池寿命，减少能源消耗，充电器的功能已发生了质的飞越。现在 国外已研制成功只要用一小时就可以充满蓄电池的大功率充电器，在体积上也越来 越小，现在最小的大功率充电器只有一个书包大小。 在我国的研究发展比较晚，因其体积小，动态响应速度快，输出纹波小，效率 高等特点，近年来得到国内外的广泛研究与关注，特别在通信，电力等领域中，已 经得到了普遍的研究和使用，但对于相控电源来说，它的价格比较高，而且功率器 件的发热量也较高，所以，在电力系统中的大功率场合，相控式的充

13、电器仍然占有 较大比重。 而国外市场大部分充电器均采用 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,/共阳段码 0 x41,0 x1f,0 x01,0 x0

14、9,0 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;ic

15、ount;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 基于单片机的智能电池充电器的设计 3838 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=(65536-50000)%256; ea=1; et0=1; tr0=1; void timer0