基于宝骏E100小型电动汽车简易充电装置设计

基于宝骏E100小型电动汽车简易充电装置设计摘要本设计是基于宝骏E100小型电动车一款简易充电装置设计，在本次设计中是以STC12C5A60S2单片机作为主控微处理器，选用DS18B20温度传感器、LCD1602液晶显示器、蜂鸣器报警提示模块、按键模块、MAX1898充电电路模块等多种模块相结合。采用多传感器技术融合的技术首先通过电源电路的电压转换后对整个控制系统进行供电，在系统连接上需要充电的电池后，通过按键模块输入指令，开始快速充电，然后涓流进行充电，同时LCD1602液晶模块显示充电的电流和电压以及电池的温度等一些参数。在开始充电和充电完成时，蜂鸣器报警提示模块可以进行提示。本次设计的重点在于MAX1898充电电路的设计与调试和单片机控制系统的设计，软件部分在于多传感器的控制程序的调试。【1】系统的硬件设计采用AltiumDesignerWinter13进行原理图、PCB电路图的绘制工作，系统的软件设计部分采用Keil4作为本次编程和程序调试的软件，以C语言作为编程的语言。大量的实验表明，本设计可以很好的模拟对电动车中锂电池的充电的任务，而且控制系统做出的反应十分的及时、准确，可以精确的显示锂电池充电时的充电电压、充电电流、电池的温度。实现了快速充电，充电后断电等一个简单明了的简易充电过程，并且带有蜂鸣器报警提示模块，可以在充电前和充电后对使用者起到一个提示的作用。关键词：STC12C5A60S2单片机MAX1898DS18B20温度传感器LCD1602蜂鸣器ABSTRACTThisdesignisbasedonthedesignofasimplechargingdeviceforbaojunE100smallelectricvehicle.Inthisdesign,STC12C5A60S2singlechipmicrocomputerisusedasthemaincontrolmicroprocessor,andDS18B20temperaturesensor,LCD1602liquidcrystaldisplay,buzzeralarmpromptmodule,keymodule,MAX1898chargingcircuitmoduleandothermodulesarecombined.Usingmulti-sensorfusiontechnology,firstofall,throughthepowercircuitvoltagetopowertheentirecontrolsystemaftertransformation,thesystemisconnectedtotheneedtorechargethebattery,throughthepressedkeyinputinstructionmodule,startfastcharging,thentricklecharge,atthesametimeLCD1602LCDmoduledisplaythechargingcurrentandvoltage,aswellassomeparameterssuchastemperatureofthebattery.Atthebeginningofchargingandcompletionofcharging,thebuzzeralarmpromptmodulecanprompt.ThisdesignfocusesonthedesignanddebuggingoftheMAX1898chargingcircuitandthesingle-chipmicrocomputercontrolsystem.ThehardwaredesignofthesystemUSESAltiumDesignerWinter13todrawtheschematicdiagramandPCBcircuitdiagram.ThesoftwaredesignpartofthesystemUSESKeil4asthesoftwareforthisprogrammingandprogramdebugging,andClanguageastheprogramminglanguage.Alargenumberofexperimentsshowthatthisdesigncanwellsimulatethetaskofcharginglithiumbatteriesinelectricvehicles,andtheresponseofthecontrolsystemisverytimelyandaccurate,whichcanaccuratelydisplaythechargingvoltage,chargingcurrentandbatterytemperatureoflithiumbatterieswhencharging.Itrealizesasimpleandstraightforwardchargingprocess,suchasquickcharging,poweroffaftercharging,andhasabuzzeralarmpromptmodule,whichcanplayapromptroleforusersbeforeandaftercharging.Keywords:STC12C5A60S2MCUDS18B20temperaturesensorLCD1602thebuzzer.目录第一章绪论 第一章绪论1.1研究背景和意义从20世纪70年代末期微电子技术第一次在汽车上用于汽车电池电压的调节技术、汽车车载收音机、汽车电子喇叭等的运用，到现在汽车电子的无钥匙一键启动技术的运用、电子道路监视系统、汽车倒车雷达系统、汽车座椅加热系统等，汽车电子技术的灵活运用大大改善了汽车操作的各项性能。【2】并且随着人口的增长，世界上的能源在不断的开发与利用，在不久的将来能源短缺是十分严重的问题。而就当今世界的范围来看，中国的人均能源资源拥有量处于较低的水平。【3】所以，在当今世界范围的节能减排的大背景下，发展新能源的汽车将是我国汽车业发展的主流方向。汽车中由原来的对石油的依赖性也逐渐向混合动力、电池作为动力等方向转变，电动汽车成了世界的发展的主流方向。本次所研究的基于宝骏E100小型电动车的简易充电装置设计就在这种环境下应运而生。在人们的日常工作和生活中，伴随着各种电子产品的广泛应用，各种简易充电装置就不可或缺。本次课题是基于宝骏E100小型电动车的简易充电装置设计，在查询宝骏E100小型电动车电池的相关参数后，发现这款电动汽车采用的是大功率的锂电池，因此本次设计对其小型电动车使用的锂电池进行一个模拟。1.2小型电动汽车简易充电装置发展的现状国内外汽车制造厂商、汽车使用的消费者、一些知名的学者等都对这个问题十分的关心，并且国内外的汽车制造厂商、国内外学者等都在逐步的研究与探索中。【4】1.2.1国内研究现状伴随着我国科技水平和综合国力的逐步提高，自从1931年中国的第一辆民生牌汽车的诞生，到现如今的国产汽车的智能化、人性化、电动化和小型化，中国的汽车制造业发生了翻天地覆的变化；从19世纪的末期世界上最早的晶体管的诞生，微电子技术的快速发展，到现在电子产品遍布在我们的生活、工作各个方面，微电子技术极大的改善了我们的生活质量与品质。电动汽车的充电装置离不开汽车技术的提高和微电子技术的发展，在最初使用电动汽车时采用更换铅蓄电池组或锂电池组的方式、交流充电、直流充电，但是这些方式大多用于公交车、出租车等。这种方法不能符合现代人类的生活习惯。我国一个著名的工程师设计的通过计算机控制大功率快速充电机，还有一些知名的学者研究了一种间歇式的快速充电的方式等为我国电动汽车的充电装置的跨越式发展奠定了基础。1.2.2国外研究现状最早的电动汽车是起源于19世纪的末期的美国，随着一战以后，经济的复苏，美国人民的生活水平的提高和科技实力的上升，汽车逐渐的出现在人民的眼中。在1900年的时候，电动汽车的销售的数量已经远远的超出了燃油动力的汽车。【5】燃油汽车不仅有尾气的排放，而且燃油汽车在使用的时候也比较复杂；但是在早期的电动车电池的续航问题和充电的速度问题严重的影响了电动汽车的发展速度，导致燃油汽车的大面积的推广与使用。但是随着后来20世纪的初期，电力时代的到来，市内大量电网的搭建给美国市民的家庭带来了许许多多的便利，汽车电子技术的发展推动了电动汽车的技术改良；并且美国的一名著名的研究电池充电的科学家发明了以铅酸电池为载体的快速充电方式，并且马斯教授提出了十分有名的马斯三定律和最佳电池充电曲线等一些重要理论。在1912时，电动汽车的在美国已经发展到了极致，电动汽车的充电装置，也有了极大的变化，从原来的充电速度到现在的快速充电时间缩短了一半以上。1.3本文的主要研究思路和章节的详细介绍在本次毕业设计的论文介绍中是把电动汽车的简易充电装置为研究主体，把锂电池作为本次充电的模拟对象，在充电过程中利用温度传感器采集锂电池的温度，利用MAX1898作为锂电池的充电芯片，同时系统采集充电的压流以及充电的电流，并且在充电和充电完成时进行蜂鸣器的提示。下面对整个论文的进行的思路和每一章节进行总结性的介绍：第一章：绪论中通过介绍研究本次课题的相关背景以及意义引伸出本次课题，在查询了大量的国内外的研究现状的资料后，通过介绍介绍国内外的如今的发展状况进行了举例并且对各个方法进行分析介绍，最后本章节进行了研究思路的总结。第二章：系统的总体设计。在本章节中介绍了系统设计的整体结构和系统的框图然后从硬件和软件所涉及到的一些原理、关键技术进行必要的讲解。硬件的介绍对第三章如何选取方案和电路的设计进行铺垫。软件的介绍对第四章进行一个必要的铺垫。第三章：硬件设计。硬件设计中首先从方案的选取模块进行简单的原理介绍，例如：第一小节中先介绍单片机的一些介绍，然后从本次使用的最小系统的原来介绍，最后介绍本次所使用的电路；第二小节中先介绍显示模块常用的有哪些，然后介绍本次设计使用的显示模块的原理，最后介绍本次设计中的模块的电路。【6】第四章：系统软件的设计。第一步总体介绍了软件的整个程序设计的框架，并绘制流程图。然后软件设计对系统子程序的各个模块以流程图的方式简单明了的进行了介绍。并且添加了部分程序。第五章：功能的调试与功能的完善。从软件、硬件系统的分别调试遇到的问题以及解决的办法进行一一的归纳总结，然后通过联合调试达到预期的结果。总结与致谢。对本次设计作出结论，总结在本次中的不足与所达到的预期效果，并且根据不足部分对未来展望，最后对在整个设计与论文的制作过程中的人员表示感谢。第二章系统总体的设计2.1系统设计方案在本次设计中经过查询宝骏E100相关的参数后，发现采用的大功率的19.2kwh的锂电池作为汽车的动力。但是由于实验条件的限制，本设计中只好选用常用的18650锂电池对其模拟宝骏E100的锂电池对其进行简易的充电。把STC12C5A60S2单片机作为主控微处理器，选用DS18B20温度传感器、LCD1602液晶显示器、蜂鸣器报警提示模块、按键模块、MAX1898充电电路模块等多种模块相结合。【7】采用多传感器技术融合的技术首先通过电源电路的电压转换后对整个控制系统进行供电，在系统连接上需要充电的电池后，通过按键模块输入指令，开始快速充电，然后涓流进行充电，同时LCD1602液晶模块显示充电的电流和电压以及电池的温度等一些参数。在开始充电和充电完成时，蜂鸣器报警提示模块可以进行提示。2.2系统整体框图本次毕业设计的整体的系统的设计框图如下图所示：图2-1系统结构框图2.3系统的功能以及性能指标系统设计所需要实现的功能基本有以下几个：（1）液晶模块可以显示充电的电压、电流。（2）温度传感器模块模拟采集电池的温度参数。（3）系统可通过使用不同的方法对汽车的锂电池进行充电。【8】（4）充电时有声音提示在进行充电的状态。（5）系统供电采用市电220V供电。系统功能的技术指标：（1）液晶模块显示清晰度较高，显示状态良好。（2）充电声音无异常情况。（3）温度传感器采集电池的温度数据准确。【9】（4）系统使用不同方法充电时，可以安全的对锂电池进行充电。（5）系统供电稳定，可以长时间对锂电池进行充电无异常情况。2.4电路原理介绍以及程序框架介绍本次设计中的对锂电池充电的电路采用MAX1898芯片，在变压器接通220V市电电压后，整个系统开始运行。此时，需要按下开始充电的开关，开始检测有没有需要充电的锂电池的接入，没有接入时，蜂鸣器报警提示模块开发出滴滴的声音提示使用者，同时LED灯开始动作。当正常的接入锂电池后（一定需注意锂电池的正负极要接入正确），再次按下开始充电的开关，单片机在接收到该命令后，做出信息的处理，并且将需要显示的一些信息的数据通过LCD1602液晶显示模块显示，例如：在充电的过程中显示充电的电流、电压、锂电池的温度等一些重要的信息。在电池快要充满的时候，该系统可以使用小电流进行充电，达到保护电池的作用。当电池充电完成时候，蜂鸣器报警提示模块再次发出滴滴的声音提示使用者。本次设计中采用的程序设计框架是和硬件设计采用相同的模块化设计结构的框架，同时采用十分常用的冗余结构化，例如：在项目的设计中预留一些重要的开始充电的开关的按键等。通过这两种十分经典的结构的优点，来优化项目设计，使得在硬件的调试和软件的调试中可以迅速找到问题根源的所在，解决这些问题。第三章硬件设计整体的硬件设计的电路图如下图所示：图3-0整体硬件的电路图3.1单片机的选择选型与简介3.1.1单片机的选型方案（1）选用STM32（STM32F103Z8T6）最小系统板，该系统板集成了单片机的起振电路以及复位电路，使用起来比较方便，片上集成32-512KB的Flash存储器。6-64KB的SRAM存储器。时钟、复位和电源管理:2.0-3.6V的电源供电和I/O接口的驱动电压。POR、PDR和可编程的电压探测器(PVD)。4-16MHz的晶振。内嵌出厂前调校的8MHzRC振荡电路。内部40kHz的RC振荡电路。用于CPU时钟的PLL。带校准用于RTC的32kHz的晶振【10】。3种低功耗模式:休眠、停止、待机模式。运行速度较快具有丰富的外设借口，但是价格昂贵程序较为复杂，不是很适合本次毕业设计。方案（2）选用STC12C5A60S2为本次设计的控制核心器件，该款芯片是全新的STC的51系列芯片，该款芯片内部自带A/D采集电路，不需要配合A/D芯片，简化了外部电路，在本次的毕业项目的设计过程中需要采集锂电池的充电的电流、电流等一些数据。因此比较符合。方案（3）采用普通STC89C52RC为本次设计的控制核心器件，该款芯片是51系列最为经典实用的一款芯片，该款芯片有不同大小内存可供选择，而且价格便宜适合大面积的推广，编程起来也比较容易，可以降低编程的难度。但是本次设计中需要用到A/D采集电路用这个款单片机还需再添加两个A/D采集电路，增加了任务的硬件设计难度，同时也增加了许多不必要的调试时间。综上所述，本次毕业设计选择方案（2）。3.1.2单片机最小系统原理介绍单片机的最小系统中由单片机、时钟电路、复位电路组成。下面是一些电路的原理介绍：（1）时钟电路：时钟电路是单片机工作的时钟源，其作用相当重要，为单片机提供了工作的节拍。单片机在工作时需要统一的节拍，以一个基础节拍为单位进行运算。【11】时钟在此就起到了提供节拍的作用。时钟的频率直接决定了单片机得运算速度。往往时钟电路产生的都是高频的方波或者类似方波的信号。产生的手段有晶体震荡电路或者RC震荡电路。晶体震荡电路是利用石英晶体的固有频率，来产生震荡信号，其频率非常稳定。所以本设计采用的是晶体震荡电路，在单片机内部已经集成了部分晶体震荡电路的旁路原件。由于晶体振荡器不便于集成，所以需要外接一个石英晶振。本设计采用是无源晶振。【12】由于设计中需要用到串口通信，对时序的要求相当高。为了能够直接分频得到准确的波特率数据。本设计采用的是11.0592MHZ的晶振。（2）复位电路：复位电路是一种硬件触发复位的方式，其工作原理是通过拉高单片机RST引脚的电平来实现复位的。在图示中，左侧的电路为复位电路，其包好了上电复位功能。单片机在工作的时候为了保证系统启动的正常，往往会在启动的时候进一下复位。但是不可能进行手动复位。所以设计了一个硬件复位电路，其工作原理利用了电容的充放电原理。当系统上电的时候，电容是没有电的，电流会流过电容经过电阻流到地。电容会被充电。此时电容相当于是短路的。这时电阻R1就相当于直接串接在电路中，其上端的电压就是电源电压5V。也就是单片机RST引脚的电压为5V。51单片机是高电平复位。所这时候单片机就会被复位起到了上电复位的作用。当电路稳定后电容上的电荷会逐渐的通过电阻流到地，此时电容的电压就会下降到0。这时候RST引脚的电压就是低电平。单片机系统就会正常工作。旁边的按键是手动复位按键，当按键按下的时候，RST引脚直接连接到5V上，这时候单片机就会被复位。3.1.3单片机最小系统电路设计单片机最小系统模块是整个系统的桥梁，通过单片机控制和处理各项数据，并且最后做出准确的判断。【13】它主要由直插式STC89C52RC单片机、10K排阻、起振电路、复位电路组成。电路如下图所示：图3-1单片机最小系统的电路图单片机芯片：单片机是整个最小系统中的核心。本次设计采用的是DIP封装的40引脚的单片机。其第一号脚和第21号脚分别是GND和VCC脚，其供电电压为5V。单片机第9脚是RST引脚，51单片机是高电平复位，所以这一脚连接到复位电路。【14】单片机的P0口需要接一个上拉电阻，因为51单片机的P0口内部不带有上拉电阻，而其他口都具备内部上拉电阻，上拉电阻选择的阻值为10k欧姆，当P0口作为输入口的时候，上拉电阻可以防止电平处于浮空的状态。一般传感器的信号输入方式都是属于上拉输入。3.2显示模块3.2.1模块选型方案（1）选用LCD1602液晶显示屏作为显示模块，该款显示屏使用起来十分方便，不仅可以显示数字符号、字母符号，而且可以显示多种复杂的符号，作为本次设计的显示模块非常适合。因为需要显示的各种信息可以显示在一块很小的显示屏上，起到提示和紧急情况下的报警的目的。方案（2）选用LCD12864液晶显示屏作为显示模块，该款显示屏相比于第一个方案，它还可以显示汉字，而且屏幕更大显示的行数和列数更多，但是本次设计中使用此款液晶显示屏可能用编程起来比较有难度，作为后续的改良工作中的显示屏还是非常不错的。综上所述，本次毕业设计选择方案（1）。3.2.2显示控制原理液晶屏是LCD1602点阵型液晶，该液晶屏的对外接口电路设计简单。主要有8根数据线、3根控制线构成，该屏幕通过改变VO端电压实现背光亮度的调节。该屏幕内部集成有字库控制器，可以显示字符、字母、数字等。要想与该控制器通信，并实现显示功能，需要按照该控制芯片的固定时序要求，才能实现与屏幕之间的数据传输。背光调节功能是通过下图电路中的一个滑动电阻器来实现的。滑动电阻器实际上是一个风压网络，电阻器由三个引脚构成，一个引脚接地，另一个引脚接VCC，中间引脚接1602背光调节引脚，通过滑动该电阻器，通过分压网络电阻的变化，中间引脚输出不同的电压值，所以液晶的背光亮度发生变化。所以只需要左右滑动变阻器，改变变阻器滑块位置时，液晶背光亮度就得到改变。接下来我们从理论计算的角度出发，计算该引脚的电压。假设整个滑块的电阻值是X，滑块靠近VCC段的电阻值为Y，那么，靠近地端的分压电阻阻值为X-Y，根据分压网络电压计算得出中间抽头V0电压为：VCC*(X-Y)/X，不断改变Y的值，就可以调节屏幕背光亮度了。实验测试时调试，在使用5伏电源给液晶屏供电时，在第三引脚也就是下图中V0引脚端接一个2.2kΩ的电阻到地，此时的对比度刚好符合要求，所以即可选择接电位器，也可选择直接接2.2kΩ电阻到地。接电位器方便后期调试应用，直接接固定电阻不方便后期的改动，所以，综合考虑下，还是选择使用电位器。[9]3.2.3显示电路设计显示模块由液晶显示屏、亮度调节电阻 R1组成。其中R1电阻是用来调节显示屏的亮度，正常情况下选用的是10K的滑动变阻器，但是在查询大量的文献参考资料后，2KΩ左右的电阻是最佳调节值，因此我选用了这个电阻。电路如下图所示：图3-2LCD1602显示模块3.3MAX1898充电电路3.3.1锂电池充电芯片的选择方案（1）采用线性锂电池充电芯片SL1053是集高精度预充电、恒定电流充电、恒定电压充电、电池状态检测、温度监控、充电结束低泄漏、充电状态指示等性能于一身，可以广泛地使用于PDA、移动电话、手持设备等领域。【14】由于该芯片的精度控制较高，因此在程序编程的过程中会浪费过多的时间，不太适合本次毕业设计。方案（2）采用MAX1898美信半导体公司所生产的一款单锂离子电池的线性充电芯片。MAX1898提供了充电状态的输出指示、输入电压是否与充电器连接的输出制式和充电电流指示。MAX1898可以提供精确的恒流/恒压充电，提高了电池性能且延长了电池的使用时间。充电电流可自由设定，原理无需外部检流电阻，只用内部检流。【15】综上所述，本次毕业设计选择方案（2）。3.3.2MAX1898芯片原理简介MAX1898芯片是本次设计所采用的充电控制芯片，该芯片由美国一家著名的美信半导体公司所生产的一款单锂离子电池的线性充电器电路，MAX1898芯片在使用时需要结合晶体管（P沟道的MOS管或PNP型的晶体管）组成充电电路。通常情况下可以提供准确的恒流或者是恒压方式的充电工作，电池电压的充电电压的控制精度可以控制在±0.75％。通常情况下，该芯片可以采用内部自带的检查电流的作用，不再需要外接一个电阻起到检流的作用。而且该芯片可以对几乎市场上全部现有的锂离子的电池进行充电。虽然芯片的封装和整体尺寸比较小，但是该芯片的功能十分的强大，下面是MAX1898的芯片的图片：图3-3-1MAX1898的芯片实物图MAX1898芯片的特点：输入电压的范围比较大，在4.5V12V的直流电源都可以正常工作（2）充电电流的大小可以通过程序来控制（3）充电的状态可以有一个指示灯来指示，方便了硬件的调试工作（4）封装很小，节约空间，使用起来十分的方便（5）其调整原件的P沟道的MOS管或PNP型的晶体管成本较低（6）安全定时器可以自由的进行编程（7）具有自动重启的功能（8）内部自带检流电阻（10）可以检流监视输出下面是MAX1898的引脚的图片：图3-3-2MAX1898的引脚的图片由上图可知，该款芯片是10个管脚，下面介绍一下该芯片的引脚的具体的功能：1、IN：传感输入，能够检测输入电压/电流。2、CHG：连接充电状态指示灯。3、EN/OK：使能输入端子。4、ISET：充电电流大小的调节端子。5、CT：充电时间的设置端子。6、RESET：复位重启端子。7、BATT：接入锂电池的正极。8、GND：接地端子。9、DRV：外部晶体管驱动器。10、CS：电流传感输入引脚。3.3.3充电电路原理分析本次所采用的是MAX1898芯片十分经典的充电电路，该电路由MAX1898芯片、104瓷片电容、LED指示灯、IRF9540晶体管等一些元器件组成。MAX的一些基本的内部的电路包括电源输入电路、充电电流检测器、主控制器MAX1898、充电电压检测电路等。【15】充电的电路如下图所示：图3-3-3充电的电路图充电的电路的原理分析：在MAX1898的充电电路中根据芯片的工作环境必备的以下几个条件：（1）电源必须在4.5V12V的直流电源都可以正常工作，由于锂电池的充电的过程必须是恒定电压恒定电流的方式才可以充电，因此本次设计中采用一个220V12V变压器同时采用LM2965降压电路来实现本次设计电源的供电问题。（2）输出接入锂电池的正极。（3）充电电流根据外接的电阻值的不同来进行设定。本次设计中采用R5、R6、滑动电阻器串联的方式，充电的电流大小可以通过滑动变阻器的调节来改变充电电流的大小。【16】最大充电电流I的设置需要外接一个电阻R，公式如下：I=1400/R此式中，R单位为欧姆，I单位为安培。（4）充电的时间是由外接的电容大小来决定的。本次设计中外接的电容的大小是104的瓷片电容。【15】充电时间与定时电容的关系：C=34.33×t，C单位是nF，t单位为H。充电的过程：在接上220V市电后，首先检测有没有锂电池的接入，没有接入的情况下显示屏显示该信息，在接入锂电池后MAX1898芯片首先检测接入电池的锂离子电池的电压是否大于2.5V,是的情况下开始快速充电。【17】在快速充电时的时候，锂电池的电压一步步的升高，充电的电流也在逐渐的降低，当电流下降到设置的快速充电的电流的20%时，快速充电结束。进入恒压充电，在等到设定的充电时间后，锂电池停止充电。在非快速充电时，平均的充电电流低于快速充电电流的20%。充电的时间超过设计的充电时间时，充电过程结束。此时MAX1898进行充电电源的检测，没有检测到时进行关断，减少锂电池的电量的外漏。3.4按键电路本次项目的按键电路比较简单，采用独立按键的方式进行搭建。按键的电路图如下图所示：图3-4按键电路图3.5电池温度采集电路本次项目的电池的温度采集电路采用DS18B20模块，该模块的功能是为了防止在快速充电的过程中，由于充电电流的较大会导致温度过高是损坏锂电池。在正常情况下，温度是低于正常的设定值的，当温度过高时，单片机在接收到该数据后，对该数据进行处理，并且蜂鸣器报警模块进行报警。下面是电池温度采集电路：图3-5电池温度采集电路3.6蜂鸣器报警提示电路该模块电路采用电磁涡流式蜂鸣器作为报警装置，电磁涡流式蜂鸣器价格较为低廉，结构简单，且只需要1.5V就可以发出85dB以上的音压，实惠且实用。蜂鸣器报警电路如下图所示：图3-6蜂鸣器报警电路3.7充电计量电路设计充电计量电路的设计是本次设计的一个期望做的电路。这个在刚开始制作的时候我认为是需要单独设计一个充电计量电路，但是在查询了一些类似的设计中发现并不是这样，通常是采用的采集电池充电后的电压与电池充满电后的电压进行一个数学方法的比较得到电池已经充电到了什么地步。由于本次设计中的时间比较短，一方面需要实物硬件的制作，另一方面需要花费大量的时间撰写论文，因此这个电路作为扩展项。第四章软件设计与相关软件介绍4.1系统程序设计整个系统的程序需要分为主程序部分、显示程序部分、MAX1898充电模块程序部分、按键程序部分、电池温度采集程序部分等组成。在本小节中主要介绍主程序部分，其他部分在第二小节中将进行介绍。系统程序的主要流程图如下：图4-1系统流程图下面是部分主程序：4.2子程序的设计4.2.1显示模块子程序在程序的设计中，显示模块的子程序是最为基本的底层程序，其中主要包括初始化子程序、数据位的读取、延时设置、定时器的设置与初始化等。显示模块的流程图如下图所示：图4-2-1显示模块的流程图下面是显示模块的部分程序：4.2.2蜂鸣器报警提示模块子程序在程序的设计中蜂鸣器报警提示模块的程序设计来说是最为简单的一个，需要用到该模块时，只需要在程序时把该接口的电平拉低变为低电平即可。蜂鸣器报警提示模块的流程图如下图所示：图4-2-2蜂鸣器报警提示模块的流程图下面是蜂鸣器报警提示模块的部分程序：4.2.3按键模块子程序在程序的设计中按键模块的功能主要是作为一个开关的作用，在此设计中是用来作为开始充电的作用。按键模块的流程图如下图所示：图4-2-3按键模块的流程图下面是按键模块的部分程序：4.2.4温度传感器模块子程序在程序的设计中温度传感器主要起到温度数据的采集、读取、转换等。下面是温度传感器模块子程的流程图：图4-2-4温度传感器模块的流程图下面是温度采集的部分程序：下面}4.2.5A/D采集子程序下面是A/D采集子程序的部分程序：4.3Keil软件简介Keil软件是集合C语言编程、编译、软件的联合调试的一款非常实用的软件，目前经过一些技术的更新主要有KEIL2、KEIL3、KEIL4、KEIL5等这几个不同的版本，随着软件版本的更新与技术的改进，软件的功能也愈加变得强大，刚开始的KEIL2仅仅用于STC-89-C51和AT-89-C51等系列的一些单片机的开发工作，但是随着科学水平的进步，更为高级的一些新款单片机上市，该公司于2006年推出KEIL3，于2009年推出可以支持ARM芯片的KEIL4。本次设计中采用的便是KEIL4，下面是本次在软件编程时KEIL4的一张操作界面图：图4-3KEIL4操作界面图4.4AltiumDesignerWinter13软件简介AltiumDesignerWinter软件是目前在电子设计这个行业中比较常用软件，此软件主要有以下一些功能是：电子元器件的封装设计、电子元器件的原理图设计、整体的电路板的绘制以及联合仿真与调试等等。而且在AltiumDesignerWinter13的版本还具有了3D封装库的添加，绘制好电路板以后可以直接通过该功能看出每一个元器件的位置和摆放是否恰当。并且在丝印层上也是规则也有所变化。而且添加了一个多边形覆盖区等等众多非常实用的功能。这个软件也有很多非常实用的功能给大家分享一下：（1）当你需要将多个元器件排成一排时，选中这些元器件，然后按下Edit-Align，再进一步设置。这样会比较迅速（2）在使用软件时，还有一些快捷键，例如P+Q：覆铜量设置、P+P：放焊盘等快捷键也是提升熟练度、加快使用速度的小方法。下面是AltiumDesignerWinter13软件的页面图：图4-4AltiumDesignerWinter13软件操作界面图第五章系统功能设计与实现5.1整体的设计与实现5.1.1设计基本思路对锂电池充电的电路采用MAX1898芯片，在变压器接通220V市电电压后，整个系统开始运行。此时，需要按下开始充电的开关，开始检测有没有需要充电的锂电池的接入，没有接入时，蜂鸣器报警提示模块开发出滴滴的声音提示使用者，同时LED灯开始动作。当正常的接入锂电池后（一定需注意锂电池的正负极要接入正确），再次按下开始充电的开关，单片机在接收到该命令后，做出信息的处理，并且将需要显示的一些信息的数据通过LCD1602液晶显示模块显示，例如：在充电的过程中显示充电的电流、电压、锂电池的温度等一些重要的信息。在电池快要充满的时候，该系统可以使用小电流进行充电，达到保护电池的作用。当电池充电完成时候，蜂鸣器报警提示模块再次发出滴滴的声音提示使用者。5.2实验处理问题总结与分析单片机最小系统的调试工作是整体调试工作的第一步，它是整体模块正常工作的基础。【17】在单片机最小系统调试这一块需要注意下面几个问题：在焊接的过程中一定要注意单片机的起振电路中的起振电容的大小是30PF，而且该电容是瓷片电容，没有正负极之分。在烧录程序的过程中需要在烧录软件上选对单片机的型号，同时如果使用的老版本的下载器需要断下电后才可以烧录进去程序。在单片机的使用过程中，需要小心管脚是比较尖锐的，很容易把手扎伤，同时在更换单片机的时候更应该保护好自己。在显示模块的调试中主要遇到了以下几个问题：（1）在硬件电路的接口对应连接时，由于接错电源供电导致模块的烧坏。（2）对比度较浅，无法看到显示。解决方法：使用程序调节对比度的模块，按照参考程序推荐数值设定对比度数值。（3）连接出现虚焊导致液晶显示模块不显示，解决方法是对漏焊虚焊部分进行焊接，然后对整个电路的焊接进行仔细检查后，再进行调试在MAX1898充电电路的调试中我遇到了下面这边问题：（1）由于该芯片的封装极小，在焊接MAX1898扩展板的时候，焊接短路了而不知道。接上电源调试时，直接烧坏了。在第二次焊接芯片的时候，我格外的小心。并且在焊接完成后，使用万用表蜂鸣器档位进行短路测试后再上电。（2）在调试的过程中，刚开始没有对晶体管IRF9540加散热片。刚开始工作时，有点发烫，而且有时候充电电流有很大的变化，在加上散热片以后效果好多了。总结本次毕业设计是基于宝骏E100小型电动车简易充电装置设计，该充电装置由：单片机最小系统模块、DS18B20温度传感器模块、LCD1602液晶显示器模块、蜂鸣器报警提示模块、按键模块、MAX1898充电电路模块等模块组成。该系统经过在实验的多次对锂电池的充电的模拟，锂电池均可正常充电，而且充电电压、充电电流、锂电池的温度等数据显示正常，并且使用正常的测温度的仪表和电压表进行校准后，误差较小。在本次的设计中也遇到了许许多多的问题。例如：在LCD1602液晶显示器模块焊接时，由于刚开始在电路正面和反面接入的端口正好是相反的，我错误的把这个模块焊接上以后，接上电源后就是显示不正常，借助万用板检查各个模块的电压时发现显示模块的电压不正常，后来联想到刚接上电源时显示模块闪了一下又灭了；MAX1898充电电路模块充电输出有问题，在借助万用表按照电路图一个一个的查询和再次验证是否和理论的电路图相照应，最后查出供电电压的问题，在排除完问题后终于可以正常工作了，以及一些其他问题。问题千万多，但是在老师的帮助下，我慢慢的静下心来，通过万用表，电烙铁等一些常用的工具和细心的查看，最终还是找出了一个有一个的问题，最后将它们一个