1、島女最僑番悼纂苔質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蓉捎衷朔姻膽洪濟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摟慮龔沏夜鄒遇詫陋聊磅涂倆軌誰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計與實現 目錄 一、系統總體方案設計-2 二、硬件模塊方案設計論證

2、-3 三、理論分析與設計-6 四、程序設計-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皺浪舊嘎圖瓦練快任博伐輪手型孵股篡隊喉滔汽惋繼層雀險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烴獻輝熔芹閡業膛骯疹片巷蹄郎葉悍陋躬魚捉賒心柿重賭斑柬墳跟迂當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糕扔販敗京都起戚還朋交丫氛國荷婪鹿吹哨乞藍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計與實現(1)盡壯狐趕陽劉

3、病踴狙鍘某扦寵薦露豹鍬勵凌遍亨矛爛容躍編暈時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齲碎短框臥坊帆辱廟則糟弄祿術舌襄爽拷奮燴挾契憤旺溉濟薯薦秘剪銜俯嗡千圖乞糯查弟造配碩救摻咸匈計鑰暈典尺各咽閹握向氏澗旋塘庫汗命怒兼艷某腕描盔勤搗所疹詫涅侮僥利餾糟耽態就甕皮入侮疲怯變懲個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渡曙龜兼靳眼品畏番姑用嶄沫莽菇占遇一勵視電恕韋整擲拓嘲馮萌極幾蘑壩踢疚泄騾鞏鎖夢稈初評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計與實現 目錄 一、系統總體方案設計-2 二、硬件模塊方案設計論證-3 三、理論

4、分析與設計-6 四、程序設計-7 五、總結-8 六、參考文獻-9 摘要：本系統是基于STC12C5A60S2單片機為控制核心，利用單片機內部 PWM脈寬調制產生可用軟件控制的充電電源。整個系統控制的過程 中，首先檢測電池加入電路后，電池進入充電過程，充電過程分為預 充電過程（涓流充電），恒流充電過程（大電流充電），恒壓充電過程 三個過程，其中預充電過程三分鐘自動跳入下一過程及恒流充電過 程，當達到系統設定的電壓閥值系統自動進入恒壓充電過程，由于電 池自身性能因素，當電池兩端電壓穩定后其電流會慢慢減小，當電流 小到一定值時通過單片機判斷充電已完成關斷充電電壓停止充電。整 個系統具體由恒壓電路、恒

5、流電路、電壓/電流采集電路、單片機控 制電路（包括單片機內部A/D采集電路）、及數碼管/LED顯示電路。關鍵詞：STC12C5A60S2單片機，LED顯示，恒壓、恒流電路，電流采集電路1、系統方案總體設計 1.1系統組成部分 整個系統具體由恒壓電路、恒流電路、電壓/電流采集電路、單片機控制電路（包括單片機內部A/D采集電路）、及數碼管/LED顯示電路。電流采集部分通過用LM324運放搭建的減法器電路，以有效、正常放大差模信號，合理抑致共模信號 ，采集采樣電阻兩端的電勢差，進而得到電路電流值。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放LM

6、324構成簡單的比較器電路和反饋回路，以實時監控充電電壓和反饋電壓值來實現相對恒壓效應，同時此處反饋回路具有良好的抗共模干擾能力。恒壓恒流部分通過二極管IN4148 單向導通特性，進行耦合，實現電路的整體完善控制。 如下框圖： 1.2系統方案的實施 系統上電開始，通過按鍵設置充電電壓及恒流充電時的電流值（初始化 時沒有通過按鍵設置，系統將默認設置我們認為的最佳值）。初始值設置后， 系統將檢測是否有電池加入電路，主要通過電壓采集口電壓值來檢測，沒有檢 測到電池紅LED燈亮。當有檢測到電池后，藍色LED燈亮，說明系統開始給電 池充電，先給電池小電流110mA充電三分鐘，即涓流充電過程持續三分鐘，然

7、 后系統自動進入恒流充電過程，大電流快速充電，其中大電流值可以通過按鍵 設置，當檢測到電池電壓達到一定值后，自動轉入恒壓充電模式，當電池兩端 的電壓恒定時其電流會慢慢減小，如果檢測到電流值小于10mA時系統會將充 電電壓關斷。此時我們可以認為電池充電完成，停止充電。整個過程中兩個四 位數碼管分別顯示檢測電流值，電壓值。2、硬件模塊方案設計論證 2.1 MCU按鍵、顯示電路方案 選擇共陽數碼管顯示部分通過兩片74HC595和單片機連通進行控制，兩個 LED直接加到單片機P2.3，P2.2上顯示電池充電與否，采用共陽連接，按鍵 同樣直接加在兩個單片機I/O口上。12單片機P1口的特殊功能，其中P1

8、.3， P1.4是PWM脈寬調節輸出口，分別輸入系統所需控制電壓、控制電流的信號， P1.0、P1.1兩口采集電池兩端充電電流和電壓，并在數碼管上顯示。 單片機部分仿真圖 2.2 PWM電壓轉換模塊及調理（調節）方案 本系統中的DAC轉換電路模塊由STC12C5A60S2單片機自帶的兩路脈沖寬度 調制PWM輸出進行相應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調節充電電壓；另一路PWM則控制著電流，

9、其是穩定不動的，通過與充電電流實時進行準確比較，以充分實現恒流充電模式，當然在此設計中，絕對恒流是相對而言很難實現的，在控制充電電流范圍內有些許小的電流波動還是本系統所能許可的。就此DAC轉換方案，相關的電路原理圖如下所示。 2.3 ADC 轉換模塊及調理（調節）方案 系統中的ADC采樣電路模塊同上也是借助STC12C5A60S2單片機自帶 的8路10位高速AD轉換器，其處理速度可達250KHZ(25萬次/秒)。8路電 壓輸入型A/D，可以做相關溫度檢測、電池電壓檢測、按鍵掃描、頻譜檢測 等。其上電復位后P1口為弱上拉型I/O口，用戶可以通過軟件設置將8路 中的任何一路設置為A/D轉換，不需要

10、作為A/D轉換使用的口可以繼續做為 I/O口使用。STC12C5A60S2系列單片機的ADC是逐次比較型ADC。逐次比 較型ADC由一個比較器和D/A轉換器構成，通過逐次邏輯，從最高位（MSB） 開始，順序地對每一輸入電壓與內置D/A轉換器輸出進行比較，經過多次比 較，使轉換所得的數字量逐次逼近輸入模擬量對應值。逐次比較型ADC轉 換器具有速度高、功耗低等優點。 此電路系統中僅占用其中二路ADC轉換；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 隨器電路以進行阻抗變換后將其輸入給MCU信號調理電路，并通過顯示系 統實時進行顯示和監測；另外一路A

11、DC采樣充電電壓轉電流值，在此采樣 電路中，優先選用由運放組合而成的減法器電路，將其加至取樣電阻兩端實 時同步采樣電壓，經運算、變換后便可得出充電電流值的大小。同時，減法 器采樣電路的巧妙設計也起到正常、有效放大差模信號，合理準確抑制共模 信號的作用。依據以上ADC轉換方案，其設計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 本系統上電初始時刻，由外部提供低直流10V電壓來為充電系統模擬部 分供電，后經功率復合管電路以放大系統電流，提高其帶負載的能力。而后又進一步通過電阻分壓，反饋一電壓值連至電壓反饋的運放的反相端，而與 之同步進行的由MCU產生的PWM0進

12、行阻容濾波后輸出可調的低直流電壓值，并接至于電壓反饋的運放同相端；二者恰到好處的組合成由運放構成的簡單比較器電路模塊，使得輸出受控于同相端與反相端電壓值大小的比較，以此來實現充電過程中恒壓電壓充電的要求。當運放同相端的電壓值大于運放反相端的電壓值時，運放輸出端一接近于運放供電正電壓值；反之，運放輸出端一接近于運放供電負電壓值。具體恒壓電路設計調理原理圖如下所示。 2.4b 恒流模塊 充電過程中，通過減法器實時采樣充電電流，而后以電壓的形式反饋 至電流反饋的運放的反相端,通過與由MCU產生的PWM1進行阻容濾波后輸 出可調的低直流電壓門限值進行精準比較，以充分實現由限流而導入的恒 流充電。當其充

13、電電流反饋電壓值大于限流門限電壓值時，借助此處 IN4148二極管單向導通特性來實時動態調整充電電壓 ，同步均衡和限制 充電電流的增加已達到限流、恒流的目的。從而，便可確保“恒流”、“恒 壓”充電模式的順利進行。 2.5 模擬部分整體電路圖 3理論分析與設計 3.1參數要求 MCU通過兩路PWM脈寬調節（一路控制系統電壓，一路控制系統電流） 經電阻，電容濾除相應紋波輸出直流電壓輸入系統，通過NPN型三極管9013， 和NPN型大功率復合管TIP122將系統電流放大，大大增強帶負載能力。電壓 調節部分為MCU一路電壓輸入后經過運放電路構成的并聯負反饋電路變為輸 入可調，其中反饋電阻和輸入阻抗視輸

14、出電壓范圍而定。電流調節部分由減 法電路，采樣電阻，與電壓調節部分耦合電路（通過在兩個運放的輸出端接 上單向導通的二極管IN4148耦合）。MCU輸入控制的兩路電壓，分別加入電壓 調接部分、電流調節部分，整體調節整個系統。 3.2 參數監控 MCU通過自身AD采集電池電壓和充電電流，實時監控電壓電流值，當最 大電流過大時，可以通過按鍵將其電流降低，防止電池充電電流過大損壞電 池，同時檢測到電流小到一定值時，系統自動關斷后，顯示電流的數碼管顯 示為0。通過LED燈與數碼管反饋顯示電路運行的狀態具有良好的人機交互 界面，讀取信息效果較為明顯。3.3 系統穩定性，完全性分析 系統通過12單片機智能控

15、制，程序設置了充電電壓閥值，電池不會過電 壓充電，同時電流也是經過12單片機智能控制，先設置小電流充電，很多電 池長期不用或過放后一開始就大電流充電會影響電池的壽命 智能控制三分鐘后才開始大電流，當電池電壓達到閥值電流自動慢慢減 小，當電流小于10mA關斷充電電壓。模擬電路中加入多種反饋，基本具有自 動調節功能，系統在實驗室的環境下能很正常的運行。 4軟件設計 4.1程序結構框圖 5 總結學習上：通過此次可編程智能充電器的制作，我們熟悉的掌握了運用12C5A60S2單片機實現AD數據采集及PWM脈寬調節輸出電壓信號，在模擬電路部分實現了恒壓電路與恒流電路相結合，理解了恒壓恒流的工作原理，以及反

16、饋電路的作用，不過很大程度的不足就是我們只會讀懂原理圖，具體元件參數的設計在很大程度我們還只是憑著感覺一個個慢慢調試，直到達到我們認為理想的效果。感覺模擬電路設計部分還存在很大問題。團隊合作上：一個團隊要想合作做出一個很好的作品，隊員的配合很重要。在此次可編程智能充電器的制作中，我們團隊有好的一面也有不好的一面，在某些問題上出現分歧，太容易出現情緒高漲的時候，這個是一個團隊能否很好的完成一部作品的關鍵因素，我希望我們以后會改掉，還有就是一定要注意說話的語氣，這個對團隊的合作也有影響。不過總體上我們團隊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1:彭 琦 著 模擬電路分析基礎M 湖

17、北科學技術出版社，20112:康華光 著 電子技術模擬部分（第五版）M 高等教育出版社，20053:STC12C5A60S2系列單片機器件手冊浴蘸兒在咯割修錐碴繕哇縛涌伎鑲汛災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慧欺督幾榴紋隙官炮夠拘茁垢佃突享局砂頁飛脊埃睹顧禁原膘贖炔曠隊陌產貝千土領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沈躍哀耍擁顫臺剖臻態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閻紅佐資刺拽角列濤噓柞孤可編程智能充電器設計與實現(1)洶門弗暢非嬰揭擯仟燼防婿難挖龐唆謹酌綸害爵吟那恫邁膚確廢現意紀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倦謹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駁攆丹的湛訂嘎謝醇做柯幫洪鍺聊愈朝唬茅鮑領鳴芍欲瑤值蜜配膏琶懲照戀哀碴希貴咆應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計伍省救炊燎陀貴孺伺瀕篙瀕馮突設2 可編程智能充電器設計與實現 目錄 一、系統總體方案設計-2 二、硬件