基于AT89C51单片机及ADC0809和LM358的智能充电控制器的设计
摘要：充电器蓄电池充电的原理是本设计所需要实现的，研究各种各样的充电方法，以及这些措施对蓄电池充电的使用的寿命的影响。结和利用在大学里所学的数字电子、电子应用技术、模拟电子电路技术所波及的的理论跟实践常识，深刻研究而且实际操作，设计出一种智能充电控制器，运用开关电源技术，创造一种基于ADC0809和LM358的智能充电控制器，这种控制器可以对蓄电池进行监控和管制，充电的进程中分涓流充电、快速充电、均充电、浮充电四个步骤。针对蓄电池充电的过程中可能会呈现的各种效果，而后剖析各种充电办法有可能存在的一系列成绩，提出一种对蓄电池可以完成智能充电的设计计划。使用所学的C语言运用AT89C51单片机来完成本设计。控制电源开关的频率占空比和脉冲，从而完成调理充电电流和电压，实现对蓄电池的迟缓状态充电，进行均衡的充电状况，既可以实现快速充电，同时保护智能充电控制器，从而延长智能充电控制器的使用寿命。
关键词：充电控制器、智能、电池寿命、开关电源；
Intelligent charging controller for electric vehicles
Abstract:The principle of charger battery charging is to be implemented in this design, studying a variety of charging methods, and the effects of these measures on the service life of the battery charging. In order to create an intelligent charging controller based on ADC0809 and LM358, a kind of intelligent charging controller is designed to create a kind of intelligent charging controller based on the switching power technology. The controller can monitor and control the battery. There are four steps in the charging process: trickle charging, fast charging, charging and floating charging. In view of the various effects that may appear in the battery charging process, a series of possible results of various charging methods are analyzed, and a design plan for the battery to complete the intelligent charging is proposed. The C language is used to complete the design with AT89C51 microcontroller. Control the frequency duty ratio and pulse of the power switch, so as to adjust the charging current and voltage, to recharge the slow state of the battery and carry out a balanced charging condition, not only can realize fast charging, but also protect the intelligent charging controller, so as to prolong the service life of the intelligent charging controller.
Keywords: Charging controller、intelligence、battery life、 switching power supply.
目录
第一章 绪论 9
1.1智能充电控制器设计的背景 9
1.2智能充电控制器设计目的和意义 9
1.2.1 蓄电池与充电技术 10
1.2.2设计的优点 10
1.3智能充电器所要达到的目标 10
1.3.1设计的目标与示意图................................................................................11
1.3.2涓流、快速、均充电、浮充电.................................................................11
第二章 智能充电控制器系统设计方案 12
2.1智能充电控制器设计整体框架 12
2.2单片机的选择 13
2.3单片机管脚的介绍................................................................................................14
2.4LM358芯片介绍....................................................................................................15
2.4.1LM358主要描述........................................................................................16
2.4.3LM358的特点............................................................................................16
2.4.4ADC0809主要描述....................................................................................16
第三章 智能智能充电控制器系统的硬件设计 18
3.1系统的整体电路图 18
3.2单片机最小系统的设计 18
3.2.1单片机最小系统的时钟电路 19
3.2.2 单片机最小系统的复位电路 19
3.2.3单片机的特点 19
3.3智能充电控制器的显示、电源、控制电路的设计 20
3.3.1智能充电控制器的显示电路 20
3.3.2 智能充电控制器的控制电路 20
3.3.3智能充电控制器充电电路 21
3.3.4智能充电控制器的A/D数模转换电路 22
3.4智能充电控制器的驱动电路的设计...................................................................23
3.5智能充电器的电源电路.......................................................................................24
第四章 智能充电控制器的软件设计 24
4.1智能充电控制器软件功能需求 25
4.2智能充电控制器程序流程图 25
4.3智能充电控制器软件程序....................................................................................26
第五章 智能充电控制器的调试 31
5.1系统的特点 31
5.2 系统软件的调试 33
总结与展望 34
参考文献.............................................................................................................................34
附件.....................................................................................................................................34
一、选题简介、意义
在如今点子产品快速发展的时代，现代通讯设备、便携电子产品、电动车等普遍使用蓄电池作为电源,应用非常广泛。随着电子设备的高速发展,人们的生活发生了翻天覆地的变化,然而在人们走出家门时各类设备的充电却成了严重的问题.电瓶车常常出现半路没电,电动车车主为了给电动车充电,要么从自家窗户扔下一根很长的临时电源,要么得把电瓶取下来带回家充电。随着电动车的普及，电动车充电器的使用也越来越广泛。充电器的种类很多，其原理大同小异。物美价廉使其得到广泛应用。本设计是基于对电动车充电器充电，采用普通的电子元件，不用昂贵的专用集成电路，既便于制作又降低制作费用。
二、课题综述
1、主要研究内容
电动自行车充电器可以在充满时自动转入浮充，但不能自动结束浮充。电动车采用铅酸电池，浮充时间以2小时左右为宜，充电不足或过充都对电抽不利。如果接近 或超过8小时仍未充满，就应该进行加液维护。要是不知道转入浮充的大概时间，则不知道什么时间为充电器断电及何时进行加液维护。高标单片机控制的智能型电动车充电器则能很好的解决这一问题。
1）由充电到浮充的反转信号的检测有多种方法。因为此时电流变化较大，可利用小型交流继电器，重绕其线圈后制成电流继电器，再经一个光耦输入单片机。
2）也可以用红外接收二极管或光电管固定在充电器的红色指示灯处，直接取得转浮充信号或从充电器的电路板内取信号，加光耦输入单片机。
2、要解决的问题
1）针对当前市场上大量应用的电动车铅酸电池充电器的使用情况，以及充电器生产企业进行广泛调研。
2）根据技术指标进行可行性方案论证，确定主要器件的选型，设计系统硬件电路，包括MCU系统电路、电源电路、检测电路、显示电路与控制电路等。
3）绘制电气原理图，制作硬件电路系统，搭建系统开发平台。
4）设计软件流程图，编写系统程序，完成系统联调。
3、预期目标
1）对显示电路：显示器采用七段发光二极管（LED）的显示器，它的优点是可以直接显示出0—9十进制数和一个小数点，让人一目了然。
2）对于电源电路：利用滤波电路清除脉动后产生的交流部分后才可以得到最终的直流电，这就是电源电路。
3）对于放点电路：利用滤波电路清除脉动后产生的交流部分后才可以得到最终的直流电，这就是电源电路。
4）对于AD转换电路：取样，保持，量化和编程这四个步骤组成了一个A/D转换过程，取样和保持在取样—保持的电路中一次性完成，量化和编程在A/D转换电路中一次性完成。
5）对于单片机：AT89C51，不仅要有审核数据的程序，还要有时间延迟，单片机通过检测来的电压信号值作出相应的动作：输出不同宽度的脉冲电压和作出不同指示。
4、工作步骤：
1)熟悉课题，查阅、收集和整理资料，实地进行企业调研，了解国内外市场及发展技术，发现使用过程中出现的问题，完成调研报告。
2)针对目前出现的问题，分析可行性方案，论证课题方案，完成开题报告。
3)根据构思，完成系统功能模块的划分，设计控制单元和执行单元，确定核心元器件的选取，执行参数采集，电压电流检测控制，以及传送指令。
4)分析设计原理图，可行化操作焊接。
5)软件编写，性能测试。
6)系统调试,完成毕业设计及答辩。
三、设计（论文）体系、结构（大纲）
1、设计体系
2、论文框架
第一章 绪论
1．设计的背景 2. 设计的目的和意义
3．设计所要达到的目标
第二章 系统的设计方案
1. 设计的整体框架 2. 单片机的选择
3. 单片机管脚介绍 4. 电源电路的选择
第三章 系统的硬件设计
1. 系统的整体电路图 2. 单片机最小系统的设计
3. 系统的显示、检测、控制电路的设计 4. 系统的驱动电路的设计
5. 系统的电源电路的设计
第四章 系统的软件设计
1. 系统软件功能需求 2. 系统程序流程图
3. 系统软件程序
第五章 系统调试
第六章 总结和展望
参考文献
附录
第一章 绪论
1.1设计的背景
在21世纪这个电子应用技术快速发展的时代，人们的生活已经基本脱离不了电子产品。随着大家的科学技术的飞速发展，电子产品已经变的随处可见数量也越来越多，品种也越来越广泛了，也普遍的实践到人们的生活，在人们的衣食住行中各方面都能应用到。但是，这些电子产品大部分都有着共同特点，他们都需要电量来维持，所以就离不开了充电器。电子产品在不断的完善，相对的对于电子产品所用的充电器要求也有所提高，充电器也在不停地变得智能化。笔记本电脑、手机、IPAD以及本设计的电动车的充电控制器都会以蓄电池来作电源。如今，智能充电器成为主流，除了智能系统以外，智能充电器比起普通的充电器实用意义较大，功能也比较强大。主要功能有过温保护、过压保护、短路保护等，现如今的充电器有着一大缺点就是使用的寿命比较短，并且容量比较小，可能会导致电动车所行驶的路程比较短，因为采取的方法错误，对电池的寿命影响较大，而造成不必要的其他消费。总而言之，电动车的充电器一般不是人因为使用方法的错误用坏的，有可能是自己使用的充电器是充电的过程不对而充坏的。所以提高充电效率，是电池在充电过程中到达理想的充电状况，从而提高电池的使用寿命。智能充电控制器的设计将当前充电电流、充电电压，充电的温度显示在LED显示器上，让我们能在LED显示器上看到蓄电池的从预充、快速充电、以及到了充满阶段的电流、电压的变化，让人一目了然。
1.2设计的目的和意义
根据经济的发展，现如今人们的环保意识在逐渐的加强，汽油的价格也相对而言性价比叫差，所以可以选择用电动车出行，既环保又方便。电动车价格比较便宜，用起来比较安全，电动车的蓄电池的寿命不一样，所以我们需要做的是设计一种既方便又可以延长蓄电池寿命的方案，为此我们围绕着电动车智能充电控制器展开设计，可以为生活带来便捷，实践和理论相结合，巩固自己所学的知识，把所学的东西运用到实践当中，成为自己的东西，这样这些知识才是我自己的东西。
（1）单片机控制，充电期间充电电流、充电电压的变化，使充电器相对于传统充电器来说更加的智能化，更加具有灵活性。
（2）改善了传统充电器出现的过充电、欠充电的问题，保证了蓄电池的使用长度。
（3）解决了充电时间长，过充电，使用了自动断电的技术。
1.2.1蓄电池充电技术
充电技术是指给蓄电池补充能量的一种过程。蓄电池从外电路储存电能量，并且转化给点成化学能。电动车一般使用酸蓄电池作为充电器。作为电动车充电器，充电容量大是它的优点。作为电动车的电源，大电量是必须的，因为电量的多少它可以决定着电动车可以行驶多远。蓄电池相对而言价格并不高。蓄电池的缺点就是不能长久的连续充电，要不然会影响蓄电池的质量。也不能过度的放电，这样的话也会毁坏蓄电池。蓄电池充电一般是由四个阶段涓流充电、快速充电、均充电、浮充电。
1.2.2设计的优点
相对于传统的充电器，设计智能充电器的优点有如下几点：
（1）充电完成后，可以自动断电，防止过度充电，从而保护了蓄电池，防止蓄电池的损坏。
（2）可以自动识别48V和60V电动车电瓶的电压，不会因为电动车电瓶电压的不同，出现过压跟电压跟不上的情况。
（3）自动的平均充电，保护蓄电池，防止蓄电池的毁坏
1.3设计所要达到的目标
1.3.1主要目标与示意图
以为电动车的蓄电池充电为目的，采用单片机智能控制来实现对蓄电池的没有损坏的充电行为，让从电气具有蓄电池充电的那你管理，电动车的充电器一定要具备智能化和实用性。
性能的参数：（1）电动车充电控制器能够自动识别铅蓄电池的电压类型。
（2）自动识别蓄电池电压类型进行分档式充电。
（3）恒流充电、涓流充电、浮充电。
（4）显示当前充电电压、电流、充电温度。
