1.智能充电器设计论文
数字化智能充电器的设计摘要:文章介绍一种基于单片机的通用智能充电器的设计。
充电器可以实时采集电池的电压、电流,对充电过程进行智能控制,计算电池已充的电量和剩余的充电时间,还可以通过串口和上位机进行通讯,并给用户显示必要的信息,有虚拟仪表的作用;另外,它也可以改变参数,适应各种不同电池的充电。列举了几种不同的电池充电试验,来说明智能充电器的实用价值。
关键词:智能充电器;智能控制;虚拟仪表本文介绍一种基于单片机的通用智能充电器的设计。充电器可以实时采集电池的电压、电流,对充电过程进行智能控制,计算电池已充的电量和剩余的充电时间,还可以通过串口和上位机进行通讯,并给用户显示必要的信息,有虚拟仪表的作用;另外,它也可以改变参数,适应各种不同电池的充电。
这里列举几种不同的电池充电试验,来说明智能充电器的实用价值。一、智能充电器的硬件设计智能充电器如图所示。
主要包括电源变换电路、采样电路、处理器、脉宽调制控制器和电池组等,形成了一个闭环系统。下面对系统的工作原理分几个部分进行简述。
1.处理器 1.处理器处理器采用51系列单片机89C51。单片机内部有两个定时器,采用11.0592MHz的晶振。
单片机的任务是通过采样电路实时采集电池的充电状态,通过计算决定下一阶段的充电电流,然后发送命令给控制器控制电流的大小。单片机通过串口RS232和上位机相连,用于存储数据和虚拟显示。
2.采样部分电压和电流采样采用模/数转换器AD574。AD574为±15V双电源供电,12位输出,最大误差为±4bit,合计电压0.01V。
充电电流通过电流传感器MAX471转换为电压值。电流采样的电压值和电池组的端电压值两者经过模拟开关CD4051,再经过电压跟随器输入到AD574,分别进行转换,其结果由单片机读取,并进行存储和处理。
3.控制器控制器采用脉宽调制(PWM)方式控制供电电流的大小。PWM发生器由另一个20MHz的单片机构成,主控制器和它采用中断的方式进行通讯,控制其增大或减小脉宽。
PWM信号通过光电隔离驱动主回路上的MOSFET。开关管、二极管、LC电路构成开关稳压电源。
用PWM方式控制的开关电源可以减小功耗,同时便于进行数字化控制,但母线的纹波系数相对较大。二、智能充电器的软件设计1.数据测量在单片机的测量中,电池电压值和电流测量值经过多路选择器进行选择,然后通过A/D转换器转换为16进制数,直接存入单片机。
电池电容量C则需要间接计算,由于每个循环周期检测电流一次,,故可以利用电流值的积分求出电容量C。考虑电池内阻r的影响,可以得到计算电容量的计算公式为:Cn+1=Cn+I·t-I2·r·t充电时间和剩余充电时间由上位机进行计算,剩余充电间等于预设的充电时间与已充电时间的差值。
其中,预设时间可根据电池的型号预先得到。2.单片机控制程序设计对于不同的电池和不同的参数,单片机需要设定不同的充电参数,选择不同的充电策略。
另外,程序需要在电池过电流、过电压等异常情况下强制终止充电。以锂离子电池为例,一般采用恒流-恒压充电方式,其充电过程包括小电流预充电、大电流充电、恒压充电等几部分。
在控制恒定电流和恒定电压的过程中,采用比例控制,即如果充电电流I大于设定电流Is,就按照比例减小脉宽;反之按照比例增大脉宽。单片机还需要接收和处理上位机的命令,并根据上位机的要求将数据实时回送给上位机。
两者的通讯协议要在程序中预先设定。3.上位机处理程序设计上位机程序由VisualC++编写。
其任务是每隔1秒钟向串口发送一个查询命令,并读取单片机回送的信息,提取充电电流、充电电压、工作状态等参数。参数经过数制转换和计算后进行显示。
软件有着良好的用户界面,可以方便地观测电池目前的工作状态以及剩余充电时间等信息。上位机程序会同时把读到的数据存储到文件中,这些数据可以利用其它数学软件(如Mat-lab)进行处理。
另外,程序在初始化时要把充电电池的型号参数发送给智能充电器,参数一般包括充电电池的种类(锂离子电池、镍镉电池)、充电电池的容量(单位为mAh)等。根据不同的电池型号,单片机可以设定不同的充电参数,程序可以直接控制单片机的运行与停止。
三、智能充电器的应用试验1.充电性能试验这里选用型号为US18650的SONY锂离子电池,其额定容量为1800mAh;经过测量,电池在4.2V左右时的内阻约为0.3Ω。取恒流充电电流为1/3C=0.6A,截止电压为4.2V,充电结束标志电流为0.06A,进行充电试验。
右图为充电过程的电压、电流和电容量的曲线。充电时间约为240分钟,如果需要进一步缩短充电时间,只需在初始化时设定更大的充电电流即可。
因为采用PWM控制器,所以电源供电的效率高,从供电电源到充电电池的工作效率,最低时在85%左右。充电电流波动较大,波动系。
2.多功能充电器的设计
可以用51单片机制作 我刚一级不能上传图片 可以实现的功能:
有电源指示、充电指示、充满指示和充满报警功能;
有对电池座上装上未充足电量电池后自动启动充电;
到这看看
电池充电器有浮充式和脉冲式,前者较为简单,但很难真正将充电电池充到满容量;后者可将电池电量充得较足,但是结构较为复杂。所谓的浮充,是指持续对电池进行充电,所谓的脉冲式充电是指间断性地对电池进行充电,在不充电时,对电池进行放电,同时保证放电时间远小于充电时间,这样电池正极上的电荷可以有效地放掉,使得电池能够充到较足的电量。
另外要完成前述功能,需对电池电量是否充足进行判断,由于充电电池容量不足时,其输出电压值会下降,利用这一特点,可设计电压比较器,通过对电池端电压的测量来判断电池电压是否充足,当判断出了电池电量充足与否后,通过软件的控制,可以完成上述其他一系列功能。另外在采用脉冲式设计时,随着电池电量的不断充足,其电压会不断上升,当充电脉冲来时,可能会出现短时间电量已超过判断电压的假象,而当充电脉冲过去后,电压又加低于判断电压的现象,这一点需在软件设计是加以考虑。
3.求数字化智能充电器的设计的毕业论文
毕业设计说明书(论文)
作 者: 学 号:
系 部: 自动化
专 业: 自动化
题 目: 智能型充电器的电源和显示的设计
指导者:
评阅者:
2006 年06 月
毕 业 论 文 中 文 摘 要
LCD液晶显示已经是人机界面的关键技术。本文对基于单片机的LCD液晶显示器控制系统进行了研究。首先在绪论中介绍了本课题的课题背景、研究意义及完成的功能。本系统是以单片机的基本语言汇编语言来进行软件设计,指令的执行速度快,节省存储空间。为了便于扩展和更改,软件的设计采用模块化结构,使程序设计的逻辑关系更加简洁明了。使硬件在软件的控制下协调运作。正文中首先简单描述系统硬件工作原理,且附以系统硬件设计框图,并介绍了单片机微处理器的发展史,论述了本次毕业设计所应用的各硬件接口技术和各个接口模块的功能及工作过程, 并描述了8052、8279及SED1520外接电路接口的软、硬件调试。其次阐述了程序的流程和实现过程。本文撰写的主导思想是软、硬件相结合,以硬件为基础,来进行各功能模块的编写。最后对我所开发的用单片机实现LCD液晶显示器控制原理的设计思想和软、硬件调试作了详细的论述。
关键词 单片机;微处理器;LCD; 8279
毕 业 论 文 外 文 摘 要
Title The design of a charger of intelligence
Abstract
The LCD manifestation has been the key technique of the man-machine interface. This text to basic proceeded the research in Micro Controller Unit liquid crystal display control system.Introduced the lesson a background of this lesson and study meaning and finished functions in introduction first.This system edits collected materials the language to proceed with single the basic language of a machine the software designs, the instruction carries out the speed quick, save memory. For the sake of easy to expand with the design adoption mold a logic for turning construction, making procedure designing relation that change, software more shorter and more easier to understand. Make hardware control in software descended to moderate the operation.The text inside describes the system hardware work principle in brief first, and attach with the system hardware design frame diagram, combine development histo
4.基于单片机智能充电器的毕业设计
本设计要求用AVR单片机完全实现电池充电器设计,可以对各种流行的电池类型进行快速充电而无须修改硬件,从而围绕单个硬件平台实现一个完整的充电器。
弄懂弄清智能充电器的基本原理
电池充电是通过逆向化学反应将能量存储到化学系统里实现的。由于使用的化学物质的不同,电池有自己的特性。设计充电器时要仔细了解这些特性以防止过度充电而损坏电池。
电池技术现代消费类电器主要使用如下四种电池:
• 密封铅酸电池 (SLA)
• 镍镉电池 (NiCd)
• 镍氢电池(NiMH)
• 锂电池(Li-Ion)
电池的安全充电
停止充电的判别
硬件的实现
电源电路的设计
PC接口的设计
LED和按键的设计
ISP 接口的设计
Buck 变换器
电压基准的设定
电池温度的设定
测量电路的设计(包括电池电压和充电电流等参数的计算)
软件的实现
在编译时要确定电池类型。软件可以进行扩展以支持多个电池同时充电。一个直接的方案是在进行涓流充电时对各个电池进行分时充电。若每个电池的电池单元数目一样,则SLA 电池和Li-Ion 电池 可以恒定电压的方式并行充电。每个电池单元的充电电流是受限的,电压也一样。“电池特性” (b_car.h)的所有数据都根据标度因子计算得到。这些数据在包含文件里定义,在编译时计算,在程序运行时以常数方式处理。所有从ADC 输出的数据都可以直接与这些常数进行比较。也就是说,在程序运行过程当中不需要进行实时计算,从而节省了计算时间和程序空间。计算公式以及数据都是从“测量电路”一节获取的。 对于NiCd 电池,如果电池温度在允许范围之内,充电程序就会启动。在温度超出限制,或电压超过最大值,或超出最大快速充电时间时停止。检测电池已经充满的普通方法是检测温度上升速率(dT/dt) 和电压降低速率(-dV/dt)。因此,充电器会每隔一分钟检测一次温度,每隔一秒钟检测一次电压。这些数据将与上一次数据进行比较。一旦电池充满,充电状态就自动切换到涓流充电,充电程序跳转到trickle_charge() 函数。trickle_charge() 循环检测充电状态、温度/ 电压的改变,并适当地调节充电电流。一旦温度或电压超标,错误标志置位,函数终止。若没有错误,用户也没有改变充电状态,函数将一直循环工作。
编制LCD的显示程序
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