智能电池充电器的设计-毕业设计 - 图文(4)

湖北师范学院物理与电子科学学院2014届学士学位论文

4.3定时器模块

//计数寄存器

unsigned char JSQ_2MS;//2ms计数器 unsigned char JSQ_10MS;//10ms计数器 unsigned char JSQ_200MS;//200ms计数器 unsigned char JSQ_500MS;//500ms计数器 //标志位

bit JS2MS_F;//计时5ms标志位 bit JS10MS_F;//计时10ms标志位 bit JS500MS_F;//计时50ms标志位 bit JS200MS_F;//计时200ms标志位

设定系统时钟任务时基1ms。比如：1ms 到，在中断服务函数 JSQ_2MS++；//计数器计数 If(JSQ_2MS>1) //2ms到 {

JSQ_2MS=0;//计数器清零 JS2MS_F=1;//计时2ms标志位置1 }

任务模块通过查询相应标志位执行相应任务，没到2ms退出释放CPU控制权；到了2ms进入，获得CPU使用权；一旦任务执行完，立即释放CPU控制权。这样CPU工作效率很高。

4.4按键处理器模块

常见按键处理是应该掌握的一项基本功。单击；短击+长击；短击+连击。主要目的是通过按键对最大电压值和最大电流值进行设定。相应按键按下，执行相应功能或者迁移到新的状态。

sbit Key_Dec=P3^2;//减键，支持短击+连击 sbit Key_Left=P3^3;//左移键，支持单击

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sbit Key_Set=P3^4;//设定键，支持短击+长击 sbit Key_Right=P3^5;//右移键，支持单击 sbit Key_Add=P3^6;//加键，支持短击+连击

4.5 ADC采样和PWM模块

直接调用STC12C5A60S2系列单片机手册里的现成函数。 4.6充电过程处理模块

充电过程处理模块如图4-2所示，空闲状态，不进行电池充电的功作，主要任务是对电池接入识别，绿灯闪烁。预充状态，电池以最大设置电流的五分之一充电，充电三分钟，自动跳转快充状态，红灯亮。快充状态用PWM方式控制充电电流和电压，也就是根据A/D口采样到的电压和电流反馈，通过调节占空比来调节充电电流和电压，红灯亮。恒压状态快充状态下，充电电压大于4.2V时，跳转到恒压状态。此时给电池4.2V充电，红灯亮。停充状态恒压状态下，I<1/5最大电流时，停止充电，绿灯亮。故障状态空闲状态下，当电池两端电压大于4.2V时，停止充电，红灯闪烁。预充状态三分钟后，当电池两端电压大于4.2V时，停止充电，红灯闪烁。

上电初始化空闲状态电池接入V<4.2VV>4.2V预充状态预充3分钟电池取下故障状态快充状态V>4.2V恒压状态V>4.0VI<1.0C停充状态

图4-2 充电过程处理模块

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5. 系统实物调试和效果

5.1实物调试和效果

焊接好的实物如图5-1所示。板子打烊回来之后，就开始检测板子打烊的时候有没有问题，电源和地有没有短路，这些都检查好没问题之后就开始焊接板子了。开始焊的是最小系统，焊好之后，接上下载线，程序能够下载进去。

图5-1 焊接完成的实物图

充电之前电池电压为3.836V，如图5-2所示。

图5-2 充电之前的电池电压

系统上电如图5-3所示。

图5-3 系统上电图

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充满电之后电池电压为4.217V，如图5-4所示。

图5-4 充满电之后电池电压

5.2改善措施

调试成功，不过还是有不足的地方，就是场效应管的散热问题，场效应管用的是贴片，贴在PCB板子的背面，当场效应管一直工作在恒流充电的时候就会发热，工作一段时间久发热很厉害，上面的焊锡在高温下也就起不了什么作用了，第一块板子因为发热的原因，场效应管移动了，漏极和数码管的的一个接单片机P01口的脚碰了一下，此时的漏极电压为11V左右，P01口烧坏了，用示波器看，使P01=0，此时的波形电压为3.5V，P01口不能输出低电平，数码管的b段时刻亮着的。最后就重新焊了一块，没有换单片机了，第一次焊的时候调试把板子搞得也不像个样子。电池没充几分钟这个场效管就掉下来了，所以要想成为一个真正的产品，硬件上必须解决的就是散热问题。

可以用开关电源的原理来解决这个散热问题。

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6. 总结与展望

本论文描述了锂离子电池快速充电过程的基本原理,设计了对单节4.2V锂离子电池充电的充电器，它能够快速完成锂离子电池的充电过程。根据对锂离子电池的充放电特性和充电控制方法的分析得出：锂离子电池充电器常采用三段充电法，即预处理、恒流充电(快充)和恒压充电(充满)。开始以设定的恒流充电，锂离子电池的电压以较高的斜率增长，在充电过程中斜率逐步降低，充到接近4.2V时，恒流充电阶段结束，接着以4.2V恒压充电。在恒压阶段充电时，电压几乎不变(或稍有增加)，充电电流不断下降。当充电速率下降到0.1C时，表示电池已充满，应终止充电。没有及时终止的话，此后最明显的特征是电池温度升高，发热，在整个快充电过程中都应当注意电池的温度，尤其是过充电时，锂离子电池温度过高，会造成过热而损坏电池或发生爆炸。在锂离子电池进入恒压充电状态前，必须适时停止快速充电。为此，设计了此种锂离子电池快速充电器, 利用快速充电的方法，并在此基础之上进行电压、温度的检测和控制来保证该充电器能对锂离子电池进行安全可靠而又快速的充电。本电路具有温度保护功能,当电池温度过高时, 即刻停止快速充电,这样就能避免过充电对锂离子电池造成的损害.

根据锂离子电池的充电特性可知，锂电池或充电器在电池充满后应当停止充电，并不存在镍电充电器所谓的持续10几小时的“涓流”充电。也就是说，如果你的锂电池在充满后，放在充电器上也是白充，反而会造成内压升高、电池发热等现象，而我们谁都无法保证电池的充放电保护电路的特性永不变化和质量的万无一失，所以电池将长期处在危险的边缘徘徊。这也是本次设计中当充满电后自动断开充电的一个理由。

此外，不可忽视的另外一个方面就是锂电池同样也不适合过放电，过放电对锂电池同样也很不利。

目前一些大的厂家生产的手机充电器都具有以下特点：宽范围AC输入或多个电压可选；具备限流保护，电流短路与反充保护线路设计；体积小、重量轻；自动、快速充电，充满电后自动关断等等。另外，有的充电器还有自动识别锂离子、镍氢、镍镉电池组；自动计算电池的已充电量和剩余的充电时间，也可以改变参数来适应各种不同电池的充电；具有放电功能；LED 或LCD充电状态显示；低噪声；模拟微电脑控制系统等特点。

因此，设计一款真正由微电脑控制单片机控制，且价格低廉的智能控制充电器，成为各厂家努力的方向。

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