智能鉛酸蓄電池充電器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　詳細(xì)設(shè)計(jì)說(shuō)明

　　輔助電源：由工頻變壓器、整流元件、濾波元件和三端穩(wěn)壓集成電路L7812組成，為單片機(jī)供電部分和運(yùn)算放大器提供工作電壓。采用這種為單片機(jī)單獨(dú)供電的方式，可避免負(fù)載(蓄電池)電壓波動(dòng)對(duì)單片機(jī)供電部分的影響，增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力，提高可靠性。

　　開關(guān)電源：以電流控制型脈寬調(diào)制器UC3842為核心，由三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源TL431和光耦EL817構(gòu)成反饋回路，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電壓輸出。電路因?yàn)椴捎昧斯怆婑詈掀鳎瑢?shí)現(xiàn)了輸出和輸入、弱電和強(qiáng)電的隔離，減少了電磁干擾，增強(qiáng)了抗干擾能力，而且是對(duì)輸出電壓采樣，具有很好的穩(wěn)壓性能。

　　需要注意的是，使用TL431和EL817時(shí)，必須注意外圍參數(shù)的設(shè)計(jì)。對(duì)于TL431，要保證TL431工作的必要條件，即通過(guò)陰極的電流要大于1mA;對(duì)于EL817，要使其工作在比較寬的線性帶內(nèi)，否則電路對(duì)運(yùn)行參數(shù)的敏感度太強(qiáng)，不利于電路的穩(wěn)定工作。

　　MXT8051單片機(jī)控制部分。主要由單片機(jī)最小系統(tǒng)、充電電壓電流控制、電壓電流檢測(cè)、液晶顯示、風(fēng)扇和蜂鳴器控制部分組成。

　　1. 單片機(jī)最小系統(tǒng)。以MXT8051為核心，配合3.3V系統(tǒng)電源、2.5V數(shù)字核電壓、11.0592MHz系統(tǒng)時(shí)鐘晶振以及32.768kHz RTC晶振構(gòu)建最小系統(tǒng)。

　　2. 充電電壓、電流控制。根據(jù)開關(guān)電源部分的實(shí)現(xiàn)原理，通過(guò)改變TL431參考端的電壓可獲得不同的電壓輸出，從而獲得不同的充電電壓。充電電流的控制也是通過(guò)控制充電電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。程序中，通過(guò)控制單片機(jī)內(nèi)建的PWM0輸出PWM波的占空比，即可控制充電電壓和電流。

　　根據(jù)鉛酸蓄電池三段式充電原理，每個(gè)階段對(duì)應(yīng)一種充電電壓。對(duì)48V型號(hào)的蓄電池而言，預(yù)充、直充和浮充階段的充電電壓分別設(shè)定為47.5V、57.5V和54.5V。分別計(jì)算三種電壓對(duì)應(yīng)的PWM0H和PWM0L寄存器的值，存入數(shù)組中，作為三種充電電壓的設(shè)定值。程序中，根據(jù)不同的充電階段調(diào)用相應(yīng)的設(shè)定值寫入PWM*H和PWM*L寄存器，實(shí)現(xiàn)對(duì)充電電壓和電流的控制。程序流程如圖4所示。

　　3. 風(fēng)扇、蜂鳴器控制。單片機(jī)輸出脈寬調(diào)制信號(hào)控制三極管的導(dǎo)通與關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇和蜂鳴器的開關(guān)控制;同時(shí)，通過(guò)調(diào)整PWM波的占空比可以控制三極管集電極電流，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)扇風(fēng)速和蜂鳴器鳴聲大小的控制。蜂鳴器控制采用PWM1，風(fēng)扇控制采用PWM2。

　　4. 充電電壓、電流檢測(cè)。MXT8051內(nèi)嵌一個(gè)五通道的10位逐次逼近型ADC，電壓采樣信號(hào)送入AIN0通道，電流采樣信號(hào)送入AIN1通道。電壓采樣信號(hào)由開關(guān)電源電壓輸出經(jīng)分壓電阻獲得，經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后由程序換算處理得到充電電壓;電流采樣信號(hào)由與電池組串接的水泥電阻獲得，AD轉(zhuǎn)換后經(jīng)過(guò)程序換算處理得到充電電流。

　　5. 液晶顯示。MXT8051內(nèi)嵌36×4 LCD DRIVER，可直接驅(qū)動(dòng)液晶屏，因此只需將單片機(jī)的SEGMENT和COMMON引腳與LCD的相應(yīng)管腳連接即可。本設(shè)計(jì)采用36×4段式LCD。程序中，通過(guò)設(shè)置LCD控制寄存器LCDCON來(lái)設(shè)定內(nèi)部分壓電阻的阻值和刷新頻率;由LCD數(shù)據(jù)寄存器LCDDATA17~0來(lái)控制要顯示的數(shù)據(jù)。

　　6. 計(jì)時(shí)。主要功能是在充電器開始工作時(shí)啟動(dòng)計(jì)時(shí)，為用戶判斷充滿剩余時(shí)間提供參考。最大計(jì)時(shí)時(shí)間為9小時(shí)59分59秒。程序?qū)崿F(xiàn)主要由啟動(dòng)定時(shí)器T0、重載計(jì)數(shù)初值和軟件計(jì)數(shù)變量控制三部分組成。

　　7. 看門狗監(jiān)控。主要功能是防止程序跑飛導(dǎo)致系統(tǒng)死機(jī)，發(fā)生不可預(yù)料的后果。由看門狗初始化和喂狗程序組成。初始化程序負(fù)責(zé)選擇看門狗定時(shí)器時(shí)鐘，設(shè)置定時(shí)時(shí)間;喂狗程序負(fù)責(zé)向看門狗定時(shí)器重載數(shù)據(jù)。