镍镉镍氢电池组充电控制IC 摘要: 本文结合软、硬件设计了一款基于AVR 单片机的智能快速充电器,该充电器以单片机控制为核心, 运用开关电源技术和恒流脉冲充电与模糊控制相结合的充电方法,在保证蓄电池寿命不受损害的前提下, 大大提高了充电器充电速度。
关键词： AVR; 镍氢蓄电池; 充电器
Abstract: In this paper, software and hardware designed a AVR MCU-based smart quick charger, the charger for single-chip control as the core, the use of switching power supply technology and constant current charging pulse to combine fuzzy control and charging methods, at to ensure that battery life is not impaired under the premise of the charge greatly improve the speed of the changer.
Key words: AVR; nickel-metal hydride battery; charger
1、引言
电池的应用从来没有像现在这么广泛。电池正在变得更小、更轻，在单位体积内容纳更多能量。如果电池仅定义为能量储存系统，则其有可能包括飞轮和时钟发条等元件。在现代技术中电池的更精确定义为：能够产生电能的便携、独立化学系统。
一次电池，又叫不可充电电池或原电池，从电池单向化学反应中产生电能。原电池放电导致电池化学成分永久和不可逆的改变。但可充电电池，又叫二次电池，可在应用中放电，也可由充电器充电。所以，二次电池储存能量，而不是产生能量。
21世纪，伴随着科技发展的日新月异，移动电话，笔记本电脑，数码相机等便携式装置已越来越变成人们生活的必需品。随着越来越多的手持式电器的出现，对高性能、小尺寸、重量轻的电池充电器的需求也越来越大。便携移动设备大多以电池供电，便携式装置配置的现代化学电池对充电管理要求是比较严格的。如果能从充电控制，安全，体积及成本诸方面考虑，为这些现代化学电池提供优质的充电管理，对最终用户来说，比使用一次性电池更为方便，又能降低成本；对制造商来说，也能增加自己的竞争力。新材料，新能源技术的发展，电动交通工具也取得了长足的进步，混合动力汽车，电动汽车进一步实用化，电动自行车则在新兴发展中国家如中国迅速兴起，这些都极大地增加了对可充电电池的需求，同时也极大地促进了对电源管理芯片包括充电管理芯片的需求。
镍氢电池广泛应用于便携式计算机，摄像机，移动通讯设备及各种民用电器，可在各种电器中直接取代镍镉电池。
目前，我们日常接触到的充电池主要有镍氢和锂离子这两种电池。其中镍氢电池是从镍镉充电电池中改进过来的，原先的镍镉电池虽然具有良好的大电流放电特性，以及可反复充电次数较多的优点，但由于镍镉电池最致命的缺点是，在充放电过程中如果处理不当，会出现严重的记忆效应，使电池寿命大大缩短。此外，镉是有毒的，因而镍镉电池不利于生态环境的保护。众多的缺点使得镍镉电池已基本被淘汰出数码设备电池应用范围，这时就出现镍氢电池。镍氢电池可谓镍镉电池的代替品，它保留了镍镉的各项优越性能，在电学特性方面也与镍镉电池基本相似，而且它的能量密度更高，能存储更多的电量。这意味着使用同样大小的镍氢电池能有效地延长设备的工作时间。此外，它大大减小了镍镉电池中存在的记忆效应。这使得镍氢电池不断可更方便的使用。而且循环使用的次数更多，一般可循环使用500次以上。再次，由于镍氢电池不再使用有毒的镉。因此也消除重金属元素对环境带来的污染问题。而在价格方面，由于目前镍氢电池已多次改良，以及像三洋等的厂商也在大量生产。所以它的价格和镍镉电池的价格差不多，同样具有廉价实用的优点。
电池是指可将化学能，内能，光能，原子能等形式的能量直接转化为电能的装置，一般我们常见的碳性，碱性，镍氢，锂离子这些采用不同材质制作的电池，都是化学电池。电子产品的高科技化和小型化趋势，对所用电池提出了更高的要求。它要求电池体积小，重量轻，容量高。为满足电子产品对电池的要求，近年来人们研制出了一种新型的化学电源——镍氢化物的电池，简称镍氢电池。镍氢电池是一种新型的高容量充电电池，其容量是同型号镍镉电池的1.5—2倍。同镍镉电池相比,镍氢电池无记忆效应,可快速充放电,使用寿命长,可充放电500次以上。由于它不含镉等有害物质,不污染环境,被誉为“绿色电池”。镍氢电池是以镍材料为正极，储氢材料为负极，碱性水溶液为电解液的碱性蓄电池。在充放电过程中极和电池反应为： 毕业设计说明书目录
1 引言 …………………………………………………………………………………13
2 方案论证………………………………………………………………………………14
2．1方案一：………………………………………………………………………14
2．2方案二 ………………………………………………………………………14
2. 3 方案三： ……………………………………………………………………15
3 各电路设计和论证 …………………………………………………………………15
3．1电源电路设计和论证 ………………………………………………………15
3．1．1 方案一 …………………………………………………………………16
3．1．2 方案二 ……………………………………………………………………16
3. 1. 3 方案三 ……………………………………………………………………18
3. 1. 4 方案四 ……………………………………………………………………19
3．2 电路设计和论证 ……………………………………………………………19
3．2．1 介绍AVRATtiny13单片机 ………………………………………………19
3．2．2 工作原理 …………………………………………………………………22
3．3 各单元电路设计和论证 ……………………………………………………22
3. 3. 1 AVR单片机内部分析 ……………………………………………………22
3. 3. 2 AVR外围电路分析 ………………………………………………………25
3. 3. 3 充电的主电路分析 ………………………………………………………28
3. 3. 4 检测电路的分析 …………………………………………………………29
3. 3. 5 模糊控制 …………………………………………………………………29
4. 软件设计 ……………………………………………………………………………30
4．1程序流程 ………………………………………………………………………30
4．2程序 ……………………………………………………………………………30
5．软硬件系统的调试 ……………………………………………………………………37
6． 附录……………………………………………………………………………………38
7．参考文献 ………………………………………………………………………………41
参考文献
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2.翁桂荣、邹丽新主编《单片微型计算机接口技术》苏州：苏州大学出版社，2007.4
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4.沈任元、吴勇主编《数字电子技术基础》北京：机械工业出版社，2000.6
5.吴运昌主编《模拟集成电路原理与应用》广州：华南理工大学出版社，1995
7.张幸、杨伟民李纲园主编《智能化电池充电装置的研究》上海理工大学学报
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