一種可帶數據顯示的鋰電池充電系統的設計方案

由于TP8002是恒流充電控制芯片，因此，必須使用微控制器控制其充電使能引腳COMP。當需要TP8002輸出充電脈沖時(shí)，使控制COMP引腳的端口變?yōu)楦咦钁B(tài)，使COMP引腳自行升至360mV以上時(shí)，便有充電電流輸出。放電時(shí)，必須將COMP引腳拉低，使TP8002關(guān)斷充電電流。之后，再打開(kāi)放電電路。微控制器選用PIC16F873，它是一款基于Flash的8位微控制器。內部有定時(shí)器、看門(mén)狗電路、10位ADC等模塊。

微控制器以1s為周期對鎳鎘電池進(jìn)行脈沖充放電。

系統軟件設計

系統軟件總體設計

充電單元中的微控制器主要負責充電過(guò)程的控制和與總控板的通信，程序流程如圖4所示。充電單元首先判斷是否有電池，如果有電池放入，則判斷充放電狀態(tài)，默認是充電狀態(tài)，該狀態(tài)可由總控單元改變。若充電單元處于充電狀態(tài)，則繼續判斷電池的化學(xué)性質(zhì)，針對不同的電池采用不同的充電方式。若處于放電狀態(tài)，則對電池組進(jìn)行放電，直到電池電壓低于閾值電壓后，轉為充電狀態(tài)。

除主程序外，總控單元與充電單元的通信是在中斷服務(wù)程序中實(shí)現的。當充電單元收到總控單元的指令后，進(jìn)入中斷。若指令是查詢(xún)數據指令，則向總控單元發(fā)送需要的數據。若是充電狀態(tài)設置指令，則依據指令設置充電單元的充電狀態(tài)。

通信協(xié)議的實(shí)現

通過(guò)與電池組中電能計量芯片通信的方法來(lái)判斷電池的性質(zhì)。本系統可以與遵循HDQ16接口協(xié)議的智能電池組進(jìn)行通信，除了電池組的化學(xué)性質(zhì)外，還可以將電池組的容量、電壓、充電電流、編號等數據一并讀取，供充電器顯示之用。

充電單元可以通過(guò)HDQ總線(xiàn)對智能電池進(jìn)行讀操作。HDQ16接口協(xié)議是基于指令的協(xié)議。一個(gè)處理器發(fā)送8位指令碼給智能電池，這個(gè)8位的指令碼由兩部分組成，7位HDQ16指令碼(位0~6)和1位讀/寫(xiě)指令。讀/寫(xiě)指令指示智能電池存儲接下來(lái)的16位數據到一個(gè)指定的寄存器，或者從指定的寄存器輸出 16位數據。在HDQ16里，數據字節(指令)或者字(數據)的最不重要的位會(huì )優(yōu)先傳輸。

一個(gè)塊的傳輸包括三個(gè)不同的部分。第一部分經(jīng)由主機或者智能電池把HDQ16引腳置邏輯低狀態(tài)一個(gè)tSTRH:B時(shí)間后開(kāi)始發(fā)送。接下來(lái)的部分是真正的數據傳輸，數據位在tDSU:B時(shí)間間隔里是有效的，負邊界用來(lái)開(kāi)始通信。數據位被保持一個(gè)tDH:DV時(shí)間間隔，以便允許主機或智能電池采樣數據位。

在負邊界開(kāi)始通信后，最后一部分通過(guò)返回給HDQ16引腳一個(gè)邏輯高狀態(tài)，至少保持tSSU:B時(shí)間間隔來(lái)停止傳輸。最后一個(gè)邏輯高狀態(tài)必須保持一個(gè)tCYCH:B時(shí)間間隔，以便有時(shí)間讓塊傳輸完全停止。

如果發(fā)生通信錯誤(e.g.，tCYCB>250ms)，主機就發(fā)送給智能電池一個(gè)BREAK信號，讓其控制串行接口。當HDQ16引腳在一個(gè)時(shí)間間隔，或者更長(cháng)時(shí)間里為邏輯低狀態(tài)時(shí)，智能電池就會(huì )偵測BREAK。然后，HDQ16引腳回到其正常預設高邏輯狀態(tài)一個(gè)tBR時(shí)間間隔。然后，智能電池就準備從主機那里接收指令。