智能鉛酸蓄電池充電器的設計與實現(xiàn)

　　詳細設計說明

　　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，為單片機供電部分和運算放大器提供工作電壓。采用這種為單片機單獨供電的方式，可避免負載(蓄電池)電壓波動對單片機供電部分的影響，增強系統(tǒng)的抗干擾能力，提高可靠性。

　　開關電源：以電流控制型脈寬調制器UC3842為核心，由三端可調分流基準源TL431和光耦EL817構成反饋回路，實現(xiàn)穩(wěn)定的電壓輸出。電路因為采用了光電耦合器，實現(xiàn)了輸出和輸入、弱電和強電的隔離，減少了電磁干擾，增強了抗干擾能力，而且是對輸出電壓采樣，具有很好的穩(wěn)壓性能。

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

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

　　1. 單片機最小系統(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)時鐘晶振以及32.768kHz RTC晶振構建最小系統(tǒng)。

　　2. 充電電壓、電流控制。根據開關電源部分的實現(xiàn)原理，通過改變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控制充電電壓來實現(xiàn)的。程序中，通過控制單片機內建的PWM0輸出PWM波的占空比，即可控制充電電壓和電流。

　　根據鉛酸蓄電池三段式充電原理，每個階段對應一種充電電壓。對48V型號的蓄電池而言，預充、直充和浮充階段的充電電壓分別設定為47.5V、57.5V和54.5V。分別計算三種電壓對應的PWM0H和PWM0L寄存器的值，存入數(shù)組中，作為三種充電電壓的設定值。程序中，根據不同的充電階段調用相應的設定值寫入PWM*H和PWM*L寄存器，實現(xiàn)對充電電壓和電流的控制。程序流程如圖4所示。

　　3. 風扇、蜂鳴器控制。單片機輸出脈寬調制信號控制三極管的導通與關斷，實現(xiàn)風扇和蜂鳴器的開關控制;同時，通過調整PWM波的占空比可以控制三極管集電極電流，從而實現(xiàn)對風扇風速和蜂鳴器鳴聲大小的控制。蜂鳴器控制采用PWM1，風扇控制采用PWM2。

　　4. 充電電壓、電流檢測。MXT8051內嵌一個五通道的10位逐次逼近型ADC，電壓采樣信號送入AIN0通道，電流采樣信號送入AIN1通道。電壓采樣信號由開關電源電壓輸出經分壓電阻獲得，經AD轉換后由程序換算處理得到充電電壓;電流采樣信號由與電池組串接的水泥電阻獲得，AD轉換后經過程序換算處理得到充電電流。

　　5. 液晶顯示。MXT8051內嵌36×4 LCD DRIVER，可直接驅動液晶屏，因此只需將單片機的SEGMENT和COMMON引腳與LCD的相應管腳連接即可。本設計采用36×4段式LCD。程序中，通過設置LCD控制寄存器LCDCON來設定內部分壓電阻的阻值和刷新頻率;由LCD數(shù)據寄存器LCDDATA17~0來控制要顯示的數(shù)據。

　　6. 計時。主要功能是在充電器開始工作時啟動計時，為用戶判斷充滿剩余時間提供參考。最大計時時間為9小時59分59秒。程序實現(xiàn)主要由啟動定時器T0、重載計數(shù)初值和軟件計數(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致系統(tǒng)死機，發(fā)生不可預料的后果。由看門狗初始化和喂狗程序組成。初始化程序負責選擇看門狗定時器時鐘，設置定時時間;喂狗程序負責向看門狗定時器重載數(shù)據。