智能铅酸电池充电器的设计与实现

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详细的设计说明

辅助电源: 它由一个电源变压器，整流器组件，滤波器组件和一个三端稳定集成电路L7812组成，该集成电路为单片机的电源部分和运算放大器提供工作电压. . 仅使用这种向单片机供电的方法可以避免负载（电池）电压波动对单片机电源的影响，增强系统的抗干扰能力，并提高可靠性.

开关电源: 以电流控制脉冲宽度调制器UC3842为核心，反馈回路由三端可调并联参考源TL431和光耦合器EL817组成，以实现稳定的电压输出. 该电路由于采用光电耦合器，实现了输出与输入的隔离，弱电流，强电流，减少了电磁干扰，增强了抗干扰能力，并对输出电压进行了采样，具有良好的稳压性能.

应注意的是，在使用TL431和EL817时，必须注意参数的设计. 对于TL431，必须确保TL431工作的必要条件，即流过阴极的电流必须大于1mA. 对于EL817，它必须在相对较宽的线性频带内工作，否则电路对工作参数过于敏感，这不利于电路. 稳定地工作.

MXT8051 MCU控制部分. 它主要由单片机最小系统，充电电压和电流控制，电压和电流检测，液晶显示器，风扇和蜂鸣器控制部分组成.

1. 最小的单片机系统. 以MXT8051为核心，配合3.3V系统电源，2.5V数字核心电压，11.0592MHz系统时钟晶体振荡器和32.768kHz RTC晶体振荡器，构成最小的系统.

2. 充电电压和电流控制. 根据开关电源部分的实现原理，通过改变TL431参考端的电压可以获得不同的电压输出电瓶智能充电器，从而获得不同的充电电压. 还通过控制充电电压来控制充电电流. 在程序中电瓶智能充电器，可以通过控制微控制器的内置PWM0输出PWM波形的占空比来控制充电电压和电流.

根据铅酸电池的三阶段充电原理，每一阶段对应一个充电电压. 对于48V电池，预充电，直接充电和浮动充电阶段的充电电压分别设置为47.5V，57.5V和54.5V. 计算与这三个电压相对应的PWM0H和PWM0L寄存器值，并将其作为三个充电电压的设定值存储在数组中. 在程序中，根据不同的充电阶段调用相应的设定值，写入PWM * H和PWM * L寄存器中，以实现对充电电压和电流的控制. 程序流程如图4所示.

3. 风扇和蜂鸣器控制. 单片机输出脉冲宽度调制信号，控制晶体管的导通和截止，实现对风扇和蜂鸣器的切换控制. 同时，可以通过调节PWM波的占空比来控制晶体管的集电极电流，从而实现风扇的风速和蜂鸣器的蜂鸣声大小控制. 蜂鸣器控制采用PWM1，风扇控制采用PWM2.

4. 充电电压和电流检测. MXT8051嵌入一个5通道10位逐次逼近型ADC，电压采样信号发送到AIN0通道，电流采样信号发送到AIN1通道. 电压采样信号是从分压电阻输出的开关电源电压中获得的，充电电压是经过AD转换后的程序转换而获得的；电流采样信号是从与电池组串联的水泥电阻中获得的，充电电流是在AD转换后通过程序转换获得的.

5. 液晶显示器. MXT8051内置有36×4 LCD驱动器，可以直接驱动LCD屏幕. 因此，只有微控制器的SEGMENT和COMMON引脚连接到LCD的相应引脚. 该设计使用36×4段LCD. 在程序中，通过设置LCD控制寄存器LCDCON来设置内部分压器的电阻值和刷新频率. LCD数据寄存器LCDDATA17〜0控制要显示的数据.

6. 定时. 主要功能是在充电器开始工作时启动计时器，为用户判断充满电后的剩余时间提供参考. 最长计时时间为9小时59分59秒. 程序的实现主要由三部分组成: 启动定时器T0，重载计数初始值和软件计数变量控制.

7. 看门狗监控. 主要功能是防止由于程序失控和不可预期的后果而导致系统崩溃. 它由看门狗初始化和喂入程序组成. 初始化程序负责选择看门狗定时器时钟并设置计时时间. 馈送程序负责将数据重新加载到看门狗计时器.

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