基于A(yíng)T89S52的智能快速充電器控制系統的設計與實(shí)現

　　1．引言

　　本控制系統是為120w智能快速穩壓電源設計的。

　　該快速充電器是為部隊在野戰條件下工作而研制的，因此要求其具有體積小、重量輕、智能化程度高、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)對電源的可靠性和抗干擾性提出了很高的要求。有穩壓供電和充電兩種工作方式。穩壓供電時(shí)輸出恒定的24V；處于充電狀態(tài)時(shí)有四種充電方式：常規充電、快速充電、電池浮沖、電池訓練，可以為鎘鎳、氫鎳蓄電池充電。

　　2． 控制系統總體設計要求

　　根據實(shí)際情況，本控制系統要完成以下功能：

　?。?） 能自動(dòng)識別電池的類(lèi)型（鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰電池）。

　?。?） 有穩壓供電和充電兩種工作模式。

　?。?） 采用最高電壓Vmax、最高溫度Tmax、最長(cháng)充電時(shí)間tmax、電壓負增長(cháng)-△V、溫度變化率△T/△t等快速充電中止法。

　?。?） 具有輸入交流過(guò)壓保護、輸出直流過(guò)流保護、過(guò)充電保護等

　?。?） 通電后能自動(dòng)檢測整個(gè)電源系統，有故障報警。

　?。?） 設有電池開(kāi)路、短路、反接保護。

　?。?） 具有硬件和軟件相結合的雙重保護功能。

　?。?） 良好的抗干擾能力。

　　3． 統硬件電路的設計

　　3.1　AT89S52單片機簡(jiǎn)介

　　AT89S52是ATMEL公司研制的通用單片機。它在A(yíng)T89S51單片機的基礎上為P1口定義了第二功能，有六個(gè)外部中斷、三個(gè)定時(shí)／計數器，以及四個(gè)全雙工的串行通信口，同時(shí)在指令上與AT89S51兼容，對監控系統較為適用。

　　3.2　基于AT89S52的監控系統硬件電路設計

　　按照上述系統設計要求，設計了如圖1所示的監控系統。

　　圖1　AT89S52監控系統框圖

　?。?） 微處理器：AT89S52非常適用于控制，他的主要結構和特點(diǎn)在前面已經(jīng)介紹過(guò)了，為了滿(mǎn)足外圍接口電路的需要，一般都要在輸出口處接鎖存驅動(dòng)電路，這里我們采用的是SN74HC573。

　?。?） 壓頻變換裝置：將模擬的電壓量轉化成頻率值，這是一種A/D轉化方式，將輸出電壓U0采樣通過(guò)壓頻變換裝置傳給單片機，壓頻轉化裝置我們用的是National Semiconductor的LM331。

　?。?） 輸出控制電路：?jiǎn)纹瑱C的輸出控制信號通過(guò)電阻解碼網(wǎng)絡(luò )轉化成模擬電壓值，控制電壓和電流比較器的基準值，實(shí)現對外圍功率電路的控制。

　?。?） 上電復位電路：為了防止單片機的程序飛跑，出現死鎖，我們采用MAXIM公司的MAX813L系統監控集成芯片來(lái)實(shí)現對單片機的監控，該芯片具有看門(mén)狗電路、門(mén)限值檢測器、手動(dòng)復位等功能。

　?。?） 輸入控制和數碼顯示電路：包括按鍵和顯示部分。通過(guò)簡(jiǎn)單的按鍵選擇，實(shí)現運行方式選擇、復位及故障的顯示。顯示部分采用SN74HC573驅動(dòng)兩個(gè)8位七段LED顯示；同時(shí)通過(guò)發(fā)光二極管和蜂鳴器提示運行狀態(tài)。

　?。?） 護告警電路：通過(guò)硬件電路實(shí)現保護，給單片機中斷管腳發(fā)出脈沖信號，引發(fā)中斷程序實(shí)現保護，并引發(fā)蜂鳴器告警。

　　下面介紹本系統中的一些關(guān)鍵性電路

　　3.2.1　恒壓恒流模塊

　　恒壓恒流電路是整個(gè)智能充電器的關(guān)鍵部分，電路結構見(jiàn)圖2。恒流恒壓電路由SR12單片機片內模擬電路模塊和片外的MOSFET開(kāi)關(guān)管、肖特基二極管、濾波電感、濾波電容等器件組成。模擬電路模塊是SR12的特有部件，圖3為它的結構框圖。它由輸入多路開(kāi)關(guān)、兩組溫 度 傳 感器Rsense0.01Ω可程控放大器、片內溫度傳感器、電流檢測電路等組成?？沙炭胤糯笃骺偡糯蟊稊禐?～256。放大器的輸入可選擇為兩路模擬輸入腳（ATD0、ATD1）、片內溫度傳感器、模擬地輸入（VSSAM）。ATD0和VSSAM間可接一個(gè)電流檢測電阻，用于測量外部電流，它還連接至電流檢測電路，可在電流超過(guò)指定值時(shí)產(chǎn)生中斷并輸出信號。

　　圖2 恒壓恒流電路

　　3.2.2　放電模塊

　　快速充電的硬件電路圖如下所示

　　圖3　放電器部分電路

　　快速充電的原理是通過(guò)電池兩端不斷的充放電來(lái)提高充電效率，從而減少了充電時(shí)間。放電器部分利用電壓比較器，在5腳設置電壓基準，6腳通過(guò)一個(gè)二極管和電阻同單片機相連，單片機接受外部控制指令，通過(guò)計數器控制TDIS端電平的高低；比較器的輸出應用兩個(gè)三極管級聯(lián)，改善了靜態(tài)工作點(diǎn)。

　　快速充電時(shí)，AT89S52單片機必須不斷檢測以下幾項關(guān)鍵技術(shù)指標：電路是否出現斷路、電池是否出現不均衡現象、電池是否達到規定的安全電壓、電池是否溫度過(guò)高、電池是否滿(mǎn)足-△V或△T/△t條件。