基于单片机的智能充电器设计毕业论文(编辑修改稿)

基于单片机的智能充电器设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

程序储存允许（ PSEN）输出是外部程序 存储器 的读选通信号，当 AT89S52 由外部 程序存储器 取指令（或数据）时，每个 机器周期 输出两个脉冲。 在此期间，当访问 外部数据 存储器 ， PSEN 信号 被跳过两次。 (10) XTAL1 管脚： 振荡器反相放大器 及 内部时钟发生器的输入端。 （ 11） XTAL2 管脚： 振荡器反相放大器的输出端。 模数转换器 CS5522 芯片 模 拟 数 字 转换器 ，即 A/D 转换器， 简称 ADC， 它可以将 一个将 模拟信号 转变 为一个 数字信号。 通常 意义上 的模数转换器是将一个输入 的 电压信号转换为一个输出的数字信号。 又因为 数字信号本身 没 有实际意义， 而 仅仅表示 了 一个相对 的 大小 ，所以任何 一个模 拟 数 字 转换器都 要 有 一个 模拟 的参考 量 来 作为 其 转换的标准， 通常情况下 的参考标准为最大的可转换信号 量 大小。 而输入信号相对于参考 标准 信号的大小 ，就是输出的数字信号。 转换的 精度 是 模 拟数字 转换器最 为 重要的 指标 ，通常 会 用输出的数字信号的位数的多少 来 表示。 转换器的性能好坏，一般取决于准确输出的数字信号的位数， 准确输出的数字信号的位数越多， 则 表示 其 分辨输入信号的能力越强， 性能也就越好。 在这里，我 选择 了 24位的 高精度串行 A/D 转换器 CS5522。 CS5522 是 Cirrus Logic 公司生产的 24 位高精度串行 A/D 转换器，其引脚排列如图 24所示。 它含有多通道 的多路编程增益放大器，数字滤波器以及片内系统校准和自校准 标准电路。 CS5522 内含通道选择寄存器、配置寄存器和增益寄存器。 通 过单片机对 CS5522 寄存器的读写控制，可以实现多通道、高精度的 A/D 转换。 CS5522 的主要性能如下 [6]: (1) 24位 A/D 转换精度； 基于单片机的智能充电器设计 7 1234567891 02 01 91 81 71 61 51 41 21 21 1G N DV A +A 1 N 1 +A 1 N 1 B VA 0C P DS D 1C SX I N X O U TS D 0D G N DV D +S C L KA 1A 1 N 2 A 1 N 2 +V R E F V R E F +模 拟 地片 选 信 号模 拟 电 源 正 端模 拟 信 号输 入 正 端模 拟 信 号输 入 负 端反 向 偏 置电 压 输 入输 出 信 号端负 极 性 电源 自 举 端数 字 信 号输 入 端晶 振 输入 端正 极 性 参考 电 源负 极 性 参考 电 源模 拟 信 号输 入 正 端模 拟 信 号输 入 负 端输 出 信 号端时 钟 信号 端数 字 电源 正 端数 字 地数 字 信号 输 出端晶 振输 出端 图 24 CS5522 引脚排列及说明 (2) 低输入电流 (100pA)，内带一个斩波放大器； (3) 2 个差分输入模拟通道，每个通道都可以进行自校准和系统校准； (4) 单 /双极性缓冲输入，量程有 25mv、 55mv、 100mv、 1v、 、 5v 等； (5) 有单片机通信的三线接口或四线接口； (6) 低功耗：。 需 要注意的是，在 A/D 转换数据结束后，需要先写 8个 1给 A/D，使其返回到命令状态，再用 24个脉冲读出转换数据，如果先写 8 个 0 给 A/D，则 A/D 转换器不是返回命令状态而是继续进行 A/D 转换。 温度传感器 PT100 PT100 温度传感器 具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。 铂热电阻的线性较好，在 0~100 摄氏度之间变化时，最大非线性偏差小于 摄氏度。 铂热电阻阻值与温度关系为： （ 1） 200℃ ＜ t＜ 0℃ 时， RPt100=100*[1+At+B*t2+C*t3*(t100)] ； （ 2） 0℃≤t≤850℃ 时， RPt100=100*[1+At+B*t2] ； 其中， A = ； B = ； C =。 可见 Pt100在常温 0~100 摄氏度之间变化时线性度非常好，其阻值表达式可近似简化为： RPt=100（ 1+At），当温度变化 1摄氏度， Pt100 阻值近似变化 欧。 GND VA+ A1N1+ A1N1 BV A0 CPD SD1 CS XIN VREF+ VREF A1N2+ A1N2 A1 SCLK VD+ DGND SD0 XOUT XXXX 本科毕业设计（论文） 8 3 几种常见 电池介绍 及基本参数特性 几种常见电池 现代消费类电器主要使用如下四种电池： • 密封铅酸电池 (SLA) • 锂电池 (LiIon) • 镍镉电池 (NiCd) • 镍氢电池 (NiMH) 在正确选择电池和充电算法时需要了解这些电池的背景知识。 密封铅酸电池 (SLA) 密封铅酸电池主要用于成本比空间和重量更重要的场合，如UPS和报警系统的备份电池。 电池以恒定电压进行充电，辅以电流限制以避免在充电过程的初期电池过热。 只要电池单元电压不超过生产商的规定 ( 典型值为 )， SLA电池可以无限制地充电。 锂电池 (LiIon) 和一般的 电池相比，锂电池具有最高的能量 / 重量比和能量 / 体积比。 锂电池以恒定电 压进行充电，同时必须要 有电流限制以避免在充电过程的初期电池过热。 当充电电流下降到生产商设定的最小电流时就要停止充电。 过充电将造成电池损坏，甚至爆炸。 锂离子电池可以分成两大类：不可充电型和可充电型，最大特点是比能量高。 比能量指的是单位重量或单位体积的能量，用 Wh/Kg或 Wh/L 表示。 镍镉电池 (NiCd) NiCd 电池 目前使用得很普遍。 它的优点是相对便宜，易于使用；缺点是自放电率比较高。 典型的 NiCd 电池可以充电 1000 次。 失效机理主要是极性反转。 在电池包里第一个被完全放电的单元会发生反转。 为了防止损坏电池包，需要不间断地监控电压。 一旦单元电压下降到 就必须停机。 NiCd 电池以恒定电流的方式进行充电。 镍氢电池 (NiMH) 在轻重量的手持设备中如手机、手持摄象机 等等 ， 镍氢电池是使用最广的。 这种电池的容量比 NiCd 的大。 由于过充电会造成 NiMH 电池的失效，在充电过程 中进行精确地测量以在合适的时间停止是非常重要的。 和 NiCd 电池一样，极性反转时电池也会损坏。 NiMH 电池 的自放电率大概为 20%/月。 和 NiCd 电池一样， NiMH 电池也为恒定电流充电。 锂离子电池基本参数特性 [7] 参数特性如下： （ 1） 高能量密度 锂电子电池的能量密度可以达到 360Wh/L,158Wh/Kg,是 NICD 及 NIMH 电池的两倍以上。 （ 2） 高工作电压 一般放电电压为。 （ 3） 高负载特性 基于单片机的智能充电器设计 9 一般锂电子电池的最大连续放电电流可达 2CmA。 （ 4） 放电特性稳定 即使在电池寿命接近终止时，光宇锂离子电池仍保持着良好的放电稳定性。 （ 5） 快速充电特性 锂离子电池可接受的最大充电电流可达 1CmA，而且恒流充电时间可达 50分钟以上。 （ 6） 长循环寿命 重复使用次数多，循环充电特性好，可以重复 500~1000 次充放电。 锂离子电池的这些特点促进了便携式产品向更小更轻的方向发展，使得选用单节 锂离子电池供电的产品也越来越多。 锂离子电池的优缺点 锂离子电池很少发生结晶化的反应，这种反应是产生记忆效应的原理。 但是，锂离子电池在多次充放电之后仍会性能下降，原因是非常复杂的。 最主要的是正负材料的变化，从分子角度看，正负极能容纳锂离子的空穴会塌陷，这样就会堵塞，影响电流的充放；从化学角度来看，正负极材料的钝化，会产生一些稳定的化合物，这样也会 也会影响性能。 从物理角度看上，由于充放电过程中难免会有一些摩擦，碰撞，这样会使外部材料慢慢流失，甚至脱落。 这三方面的原因都会使锂离子电池在充放电过程中参加导电的锂离子丢失。 过度的充 放电，都会对造成电池的损害或降低使用寿命。 过度的放电可能会导致负极碳过度释放出锂离子而使 其片层结构出现塌陷，过度 的 充电 则可能会 把太多的锂离子硬塞进负极碳结构里 面去，从而使其中一些锂离子再也没办法释放出来。 所以锂离子电池 通常 会 配有充放电的控制 电路的，来实现智能的充电控制，以减少对电池的损害，延长使用寿命。 锂离子电池一般都带有管理 芯片和充电控制芯片。 其中管理芯片中有一系列的寄存器，存有容量、温度 、 ID、 充电状态、放电次数等数值。 这些数值在使用中都会逐渐变化。 电池的 智能化 充电过程 就是通过充电控制芯片的作用来实现的。 锂离子电池的充电过程 具体 分为两个阶段， 一是恒流快充阶段（电池指示灯呈黄色时），二是 恒压电流递减阶段（电池指示灯呈绿色闪烁 ）。 开始充电时，电池的电压以较大的斜率升压，当到达电池的标准电压 之后 ，在 控制芯片的控制下转入恒压充电状态，此过程中电压变化不大，电流在逐渐减小，当充电电流几乎降到零时，可认为电池电量已满，停止充电 [8]。 电量统计芯片通过记录放电曲线（电压、电流、时间）可以抽样计算出电池的电量。 而锂离子电池在多次使用后，放电曲线是会改变的，如果芯片一直没有机会再次读出完整的一个放电曲线，其计算出来的电量也就是不准确的。 所以我们需要深充放来校准电池的芯片。 锂离子电池的缺点是 非常害怕过充，所以 对充电器要求比较高 ， 而且 必须 要 有 保护XXXX 本科毕业设计（论文） 10 电路。 锂离子电池 一般要求的充电方式是恒流恒压 ，为 了 有效 的利用电池容量，还需要将锂离子电池充电 调到 最大电压 值 ，但是过压充电 可能会对 成电池 造成 损坏，这就 对 充电器要求 有 很 高的 充电控制精度。 另外， 电压过低的电 池 充电时还 需要进行预充， 所以充电器要 带有热保护和时间保护 功能 ，为电。