智能充电器

智能充电器 智能充电器 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 报告 内江师范学院物理学与电子信息工程学院 专业： 电子信息工程 成员： 任思潼 吴婷 徐小龙 指导老师： 方飞及新老师 摘要：本设计采用场效应管组成的推挽电路。构成充电电路，通过89S52来控制PC817.从而控制场效应管的导通和截止，实现对电池的充电和维护。采样电路分别采集IN1, IN2 IN3 端口上的电压，并将其进行模数转换后送入89S52.由89S52来控制FYD12864显示充电过程的 参数 转速和进给参数表a氧化沟运行参数高温蒸汽处理医疗废物pid参数自整定算法口腔医院集中消毒供应 。通过采用以TOP224Y为核心的开关电源来为充电电路以及集成块提供电源，使整个电路的功能得以实现。 Abstract: This design uses a field effect transistor consisting of push-pull circuit. Constitute a charging circuit, through the 89S52 to control the PC817. To control the MOSFET turn-on and cut-off, to achieve and maintain the battery charge. Samples were collected circuits IN1, IN2， IN3 port voltage, and analog-to-digital conversion to send 89S52. From 89S52 to control the charging process FYD12864 display parameters. Through the use of TOP224Y as the core for switching power supply and charging circuit chip to provide power, the function of the entire circuit can be achieved. 引言：充电器是生活中经常看见的电器产品，但大多的充电器设计都很简单，而却充电时间长且充电过程中没有进行维护，这样就减少了普通充电器的寿命。所以我们在这设计一款智能充电器，该充电可达到2~10A的充电电流，有充电时间短，能显示充电时间，电流，电压等优点。 一 整体设计思路 1）​ 开关电源 本部分用TOP224Y单片开关电源该电源电路的输入AC电网电压法范围为85V~256V输出电压为12V，功率为40W，因此采用较小的输入电容C12，扩展了的最大占空比和具有RCD钳位功能的较高的反射电压也允许使用较高初次级匝数比的变压器T1，以减小变压器次级输出整流二极管D1的反向耐压。 2）​ 充电电路 充电电路由两个场效应管组成，两场效应管将被控制部分控制而相继截止导通，从而组成推挽电路来实现充电和维护过程，具体来说就是当Q1导通，Q2截止时实现充电的功能，当Q1截止，Q2导通从而实现维护的功能。 3）控制与显示电路 用单片机作为主控系统有程序来实现其控制功能，将采样电路，充电电路在单片机中转换再由显示屏显示出来。 方案论证 1）​ 方案一，采用场效应管构成充电电路89S52作为主控系统，抽样电路，FYD2864显示电路和开关电源构成。系统框图如图所示： 图形 方案二 充电器的供电部分采用开关电源，其输入为220V交流市电，整流滤波后，一部分为控制电路的数字器件提供辅助工作电源和参考电压，另一部分经全桥逆变转换为高频交流电，再进行高频整流滤波，为蓄电池提供0～60V脉冲直流电。PIC与UCC3895配对逆变器进行PWM控制，同时PIC完成显示和报警等功能。合构成闭环控制电路，通过比较用户设定值和采样得到的反馈值，在充电过程中的不同阶段 由于该方案电路的复杂性，成本较高故不采用。 方案三 将方案一的充电电路换成三极管推挽电路并且电路应用普通电源，由于三极管推挽电路功耗大驱动力弱，普通电源稳定性差，故不采用。 二 硬件设计 根据设计功能的要求，可以将电路分为电源部分，主控系统，充电电路，抽样电路，显示电路，模数转换电路，分频器七个部分组成。 1）​ 电源的设计 TOP系列芯片的开关电源具有很高的集成化，极高的性能价格比，最简外电路，无工频变压器，能完全实现电气隔离等显著的优点。本设计采用以TOP224Y为核心的三端式PWM集成芯片的反激式开关稳压电源，该电源具有效率高，纹波小，输出电压稳定等优点。其电路图如图所示 图1 开关电源 2）变压器设计 单端反激式变换器与半桥和全桥变换器的根本区别在于：高频变压器磁芯只工作在磁滞回线的第一象限。在开关管导通时只储存能量，而在截止时向负载传递能量。因此，它既是变压器又是储能电感，具体设计如下： 1）选磁芯 反激变换器的功率比较小，一般选用铁氧体材料的磁芯，其功率容量(Ap)计算公式如下公式： （3） 式中 ——变压器磁芯的有效截面积（cm2）； ——变压器磁芯的窗口面积（cm2）； ——变压器的标称输出功率（w）； ——变压器的效率，一般取0.8-0.9； ——变压器的工作频率； ——线圈导线的电流密度，通常取2-3（A/mm2）; ——窗口填充系数，一般取0.2-0.4； ——磁芯的填充系数，一般取1.0。 根据计算的AP选取余量大些的磁芯既可。择EI-48铁氧体磁芯，其有效截面积大于的计算值。 2）计算最大占空比 （4） 式中 ——次级反射到初级的反射电压，取135V； ——MOSFET的漏－源极通态电压，取10V。 3）计算变压器的初级自感 （5） 是整流滤波直流高压； 是电源输入功率。 4）计算原边绕组最大峰值电流 （6） 是主功率开关管的开通时间，取最大导通时间0.5us（f=100k）. 4）计算初、次级绕组匝数 初级绕组匝数 为： （7） 为变压器磁通变化量，一般取1000-3000G。 次级绕组匝数 为： （8） 反馈绕组匝数 为： （9） 式中 ——反馈电压，取为10.4V。 5）计算气隙长度 （10） 式中 ——气隙长度(mm) ——常数，4π×10-7H/m。 ——磁芯截面积(mm2) 6）确定导线线径 设计中初级绕组和反馈绕组用线径0.31mm的导线单股绕，次级绕组用线径为0.35mm的导线双股并绕。 计算结果 初级匝数：71砸 次级匝数N1=11砸 次级砸 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf N2=5匝 反绕阻匝数：6砸 3）充电电路的设计 本设计系统电路采用场效应管推挽式电路，并且与光耦相连，通过控制一端的电位来实现不同场效应管的导通，从而实现充电和维护，其原理图如图所示 图2 充电电路 当P0.0=0和P0.1=1时，Q1导通，Q2截止，此时电路进入充电状态，当P0.0=1和P0.1=0时，P0-1为低电平，Q1截止，Q2导通，此时电路进入维护状态。 电阻的确定R11很小IN1可达20V.要使P0.2低电平时Q1导通则R10对地的电压小于20V.故取R9=R10=2.5K,相反R13上的对地电压必须大于12V,故R8取2.5K,R13取5K.因此可实现充电和维护过程。 4）抽样电路的设计 根据设计要求，需要显示充电时的相关参数，故将采集IN1,IN2,IN3的电压，但这三点的电压的最大值可以达到20V。而模数转换器的IN4-1,IN4-2,IN4-3,IN4-4端得电压均不能高于5V，故要对采集的电压进行分压，再考虑到调节时电压的变化范围应尽量小尽量精确。 故取 R15=R16=R17=R18=4.7K R19=R20=R21=R22=1K R23=R24=R25=R26=15K 是发动变阻的调节范围要尽量大一些。 5）主控系统的设计 本设计中主控系统采用的89S52单片机作为控制器件以此来实现对系统电路充电和维护控制并且对模数转换电路的输出的信息进行分析运算，处理后送入显示器。 此主控电路有两个基本的部分如图所示 晶振电路 单片机的时钟信号通常有两种方式：一是内部的时钟方式，二是外部时钟方式，本设计采用的是内部时钟方式。 在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接石英晶振，作为单片机内部震荡电路的负载，构成自激震荡。可在单片机内部产生时钟脉冲信号，C1和C2可以以稳定的震荡频率快速起振。 复位电路 复位是单片机处于某种确定的初始状态。单片机工作从复位开始，在单片机RST引脚引入高电平并保持2个机器周期，单片机就执行复位操作。复位操作有两种基本工作方式：一种是上电复位，另一种是上电与按键均有效的复位。本设计采用上位复位电路。 图3 主控电路 5）控制电路与显示电路 用P0-0 P0-1 来控制电路的充电和维护过程，用P0和P2 端来控制显示器，用P1 端来控制接受模数的输 根据设计的要求，需要显示充电的电压与电流，以及放电的电压与电流，故显示器能够显示汉字和数字，采用FYD12864作为显示器再考虑到并行模式的速度快内存小，则采用并行输出。 出信号。整体电路有图所示： 图5 显示电路 6 ）分频器与模数转换电路设计 由于模数转换需要一个时钟且频率不能高于500K 而单片机的ALE端输出的时钟频率为2M 所以需要一个四分频器来分频，本设计采用双D触发器（74LS74）来实现首先应在电源端设计一个去藕电路，采用C6和C19 并联来实现, 模数转换采用0809，将IN4-0~IN4-3与分频器的IN0~IN3相连输入采集模以信号， 另外由于单片机是高频触发，而触发器是高频触发，故在EOC端添加反向器来实现电平的转换如图所示 图6 分频器 三 软件设计 本设计的软件部分可主要分为主程序，控制充电电路的程序、储存抽样数据的程序、计算处理抽样数据的程序 1）​ 控制充电电路的程序设计 本程序主要由定时器来实现，分别赋值P0.0=0和P0.1=1时充电，分别赋值P0.0=1和P0.1=0为高电平时维护，并且根据充电和维护的时间的需要，用定时器来实现充电和维护时间的最佳组合，然后用while函数循环下去。 2）​ 储存抽样数据的程序设计 由于模数转换器（AD）一次只能够向单片机输入一个抽样数据，由此，本设计采用一个数组将模数转换器每次输入的数据存储起来，然后再由计算处理抽样数据的程序进行处理。 3）​ 计算处理抽样数据的程序设计 此模块对于函数的设计需要对显示的数据进行计算。充电电压=20,采样点IN0的电压，充电电流为(20-IN2)/R11，放电电压为IN2-IN3，对此编写函数。 4）​ 程序的程序流程图如图所示 5）​ 源程序如下所示 #include #include #define LCD_data P2 #define rst unsigned char #define t2 5000 #define t1 5000 unsigned char g_th0,g_tl0,g_th1,g_tl1; rst flag; rst num; rst PP[4]; sbit led2=P0^0; sbit led1=P0^1; sbit START=P3^6; sbit ADDA=P3^4; sbit ADDB=P3^5; sbit OE=P3^7; sbit LCD_RS = P0^7; //寄存器选择输入 sbit LCD_RW = P0^6; //液晶读/写控制 sbit LCD_EN = P0^5; //液晶使能控制 sbit LCD_PSB = P0^4; //串/并方式控制 sbit LCD_RST = P0^2; //液晶复位端口reentrant rst adci,m; rst code cho1[]={0,1,0,1}; rst code cho2[]={0,0,1,1}; rst code choled1[]={1,0,1,1}; rst code choled2[]={1,1,1,0}; void lcd_init(); void delayms(unsigned int ms); bit lcd_busy(); void lcd_wcmd(unsigned char cmd); void lcd_wdat(unsigned char dat); unsigned char change(unsigned char i); void lcd_pos(unsigned char X, unsigned char Y); void delayNOP(); void screen(unsigned int num); rst code dataM[]={"充电电压: 0.00 V" "充电电流: 0.00 A" "放电电流: 0.00 A" "电池电压: 0.00 V"}; main() { TMOD=0X11; g_th0=(65536-t1)/256; g_tl0=(65536-t1)%256; g_th1=(65536-t2)/256; g_tl1=(65536-t2)%256; TH0 = g_th0; TL0 = g_tl0; TH1=(65536-50000)/256; TL1=(65536-50000)%256; ET0=1;ET1=1; TR0=1;TR1=1; EX0 = 1; IT0 = 1; flag=0; num=0; adci=0; m=0; OE=1; lcd_init(); lcd_pos(1, 0); //设置显示位置为第一行 for(m=0;m<16;m++) { lcd_wdat(dataM[m]); } lcd_pos(2, 0); //设置显示位置为第二行 for(m=0;m<16;m++) { lcd_wdat(dataM[m+16]); } lcd_pos(3, 0); //设置显示位置为第三行 for(m=0;m<16;m++) { lcd_wdat(dataM[m+32]); } lcd_pos(4, 0); //设置显示位置为第四行 for(m=0;m<16;m++) { lcd_wdat(dataM[m+48]); } //lcd_pos(4, 0); //screen(1234); EA=1; while(1); } //采样电压 void Start0809() { ADDA=cho1[adci]; ADDB=cho2[adci]; led2=choled1[adci]; led1=choled2[adci]; START=1; START=0; } //外部中断 void int_int0(void) interrupt 0 { PP[adci]=change(P1); adci++; if(adci<4) { Start0809(); } else { //TR0 = 1; } } void time0_int(void) interrupt 1 { flag=!flag; TH0 = g_th0; TL0 = g_tl0; if(flag) { num++; if(num>4) { num=0; led2=1;//一次放电方波 led1=0; } else { led1=1; led2=1; } } else { led1=1; led2=0; } } void time1_int(void) interrupt 3//刷新显示 { static i; TH1=(65536-50000)/256; TL1=(65536-50000)%256; i++; if(i>20) { i = 0; adci = 0; //TR0 = 0; Start0809(); lcd_pos(1,5); screen(PP[0]-PP[1]);//充电电压显示 lcd_pos(2,5); screen((PP[0]-PP[1])*5);//充电电流显示 lcd_pos(3,5); screen((PP[2]-PP[3])/2);//放电电流显示 lcd_pos(4,5); screen(PP[2]);//电池电压显示 } } //ms延时子函数 void delayms(unsigned int ms) { unsigned char y; while (ms--) { for (y = 0; y < 114; y++); } } //us延迟子函数 void delayNOP() { _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); } //检查LCD忙状态 bit lcd_busy() { bit result; LCD_RS = 0; LCD_RW = 1; LCD_EN = 1; delayNOP(); result =(bit)(P0 & 0x80); LCD_EN = 0; return (result); } //写指令数据到LCD void lcd_wcmd(unsigned char cmd) { while (lcd_busy()); LCD_RS = 0; LCD_RW = 0; LCD_EN = 1; P2 = cmd; delayNOP(); LCD_EN = 0; } //写显示数据到LCD void lcd_wdat(unsigned char dat) { while (lcd_busy()); LCD_RS = 1; LCD_RW = 0; LCD_EN = 1; P2 = dat; delayNOP(); LCD_EN = 0; } //初始化LCD void lcd_init() { LCD_PSB = 1; //并口方式 LCD_RST = 0; //液晶复位 delayms(5); LCD_RST = 1; delayms(5); lcd_wcmd(0x34); //扩充指令操作 delayms(5); lcd_wcmd(0x30); //基本指令操作 delayms(5); lcd_wcmd(0x0C); //显示开，关光标 delayms(5); lcd_wcmd(0x06); //光标的移动方向 delayms(5); lcd_wcmd(0x01); //清除LCD的显示内容 delayms(5); } //设定显示位置子函数 void lcd_pos(unsigned char X, unsigned char Y) { unsigned char pos; if (X == 1) { X = 0x80; } else if (X == 2) { X = 0x90; } else if (X == 3) { X = 0x88; } else if (X == 4) { X = 0x98; } pos = X + Y; //确定显示地址 lcd_wcmd(pos); //写显示地址 } //调码函数 unsigned char change(unsigned char i) { rst j,n; j=0xff; for(n=0;n<8;n++) { j|=i&0x01; i=i>>1; j=j<<1; } return(j); } //充电器显示函数 void screen(unsigned int num) { unsigned char online1; //num=num*8;//8=2000/255 online1=num/1000; num%=1000; online1+=0x30; if(online1=='0') { online1=' '; } lcd_wdat(online1); online1=num/100; num%=100; lcd_wdat(online1+0x30); lcd_wdat('.'); online1=num/10; num%=10; lcd_wdat(online1+0x30); lcd_wdat(num+0x30); 四 安装和调试 安装前先将C语言源程序用KEIL51编译成目标文件即HEX文件写入AT89C2051芯片。 安装后的调试工作主要是看显示器能否正常工作进行修改使其能够正常显示数据，另外还将看充电的数据与我们设定的数据是否相差很大，如果相差很大则修该源程序是充电和维护得当，还要严格检查电路和相关的参数来达到要求。 测试部分 开关电源的测试：当开关电源接入负载以后，经测试其输出电压为20V和5V而输出电流分别为1.8A和0.4A，与设计的电压和电流相符，可以说明开关电源事正常、稳定的工作 显示部分的测试：通过显示屏的显示结果，可以显示充电的电压电流和放电的电压和电流，由此也可以说明显示电路能够正常的工作，并且显示部分的程序也能够实现其功能。 充电波形的检测：通过示波器观测到得充电波形为三个充电方波再一个放电方波，与程序所设定的功能一致，能够实现充电和放电的功能，说明程序能够实现其功能，以及充电电路 、采样电路、模数转换电路能够正常地工作。 充电参数的检测： 充电电压=12V 充电电流= 放电电流= 放电电压= 五 结论 我们设计的自能充电器完成了 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目给定的基本功能和指标，完成了发挥部分的各项要求。 主要特色 （1）可以实现对12V电池的充电 （2）可以在充电是进行维护 （3）可以显示充电过程的相关数据 （4）电路简单，成本低，方便实用。 六 问题 显示部分能够显示出部分参数，两个能显示正确的参数，另两个不能显示参数。 参考文献 （1）康华光等，电子技术基础模以部分，北京：高等教育出版社，1999，第四版 （2）康华光等，电子技术基础数字部分，北京：高等教育出版社，2000，第四版 （3）李全利，单片机原理及接口技术，北京：高等教育出版社， （4）张毅刚等，单片机原理及应用，北京：高等教育出版社， （5）张俊谟，单片机中级 教材 民兵爆破地雷教材pdf初中剪纸校本课程教材衍纸校本课程教材排球校本教材中国舞蹈家协会第四版四级教材 原理与应用，北京：北京航空大学出版社 （6）全国大学生电子设计竞赛组委会，全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编 北京：北京理工大学出版社 元件清单 参数 类型 封装 参数 类型 封装 0.1uF C20 RAD0.2 19V D6 DIODE0.4 0.1uF C19 RAD0.2 20mH T2 TF4001 0.1uf C18 RAD0.2 30pF C23 RAD0.2 0.2/5W R11 AXIAL1.0 30pF C22 RAD0.2 1K R7 AXIAL0.3 47uF/10V C13 RB.2/.4 1K R6 AXIAL0.3 68k/2W R1 AXIAL0.6 1k R19 VR5 68uF/400V C12 RB.3/.6 1k R21 VR5 74LS74 JP1 DIP14 1k R20 VR5 89S52 JP3 DIP40 1k R22 VR5 100nF C14 RAD0.2 1n4148 D5 DIODE0.4 100nF/250V C11 RAD0.2 1nF C3 RAD0.2 150 R2 AXIAL0.3 1nF C4 RAD0.2 150 R5 AXIAL0.3 2.2nF C2 RAD0.2 150 R4 AXIAL0.3 2.5K R9 AXIAL0.3 150 R3 AXIAL0.3 2.5k R8 AXIAL0.3 220uF/35V C8 RB.2/.4 2.5k R10 AXIAL0.3 560uF/35V C5 RB.2/.4 2/30W R14 CON2OUT 560uF/35V C7 RB.2/.4 3.3uH L1 RB.3/.6 560uF/35V C6 RB.2/.4 3.15A F1 DYBAOXIAN 600V/2A D3 QIAODUI 4.7K R17 AXIAL0.3 809 JP2 DIP28 4.7K R18 AXIAL0.3 7805 U1 TO3PS 4.7K R15 AXIAL0.3 9014 Q3 TO-92B 4.7K R16 AXIAL0.3 CON2 J1 DYCON2 4.7nF/1kV C1 RAD0.2 CON2 J3 SIP2 5k R13 AXIAL0.3 CON9 J6 SIP9 6.8 R12 AXIAL0.3 FYD12864 J5 12864 10K R27 AXIAL0.3 IK R36 AXIAL0.3 10k R28 AXIAL0.3 IRF640 Q2 IRF9640 10uF C21 RB.2/.4 IRF9640 Q1 IRF9640 10uF C17 RB.2/.4 MSR360 D2 MSR360 10uF C16 RB.2/.4 MUR860 D1 MUR610 10uf C15 RB.2/.4 MUR860 D7 MUR610 11.0592M Y1 JZ PC817 U3 DIP4 12V J4 CON2OUT PC817 U2 DIP4 15K R23 AXIAL0.4 PC817 U4 DIP4 15K R26 AXIAL0.4 SW SPST S1 SW 15K R25 AXIAL0.4 TOP224Y J2 TOP224Y 15K R24 AXIAL0.4 TRANS5 T1 TRANS2 UF4005 D4 DIODE0.4