基于單片機的鉛酸蓄電池充電裝置的設計

畢業(yè)設計(論文)題目鉛酸蓄電池充電裝置的設計學院名稱電氣工程學院指導教師職稱班級學號學生姓名2013年06月03日 南華大學畢業(yè)設計（論文）任務書學院：電氣工程學院題目：鉛酸蓄電池充電裝置的設計起止時間：2012年12月20日至2013年06月日學生姓名：專業(yè)班級：指導教師：教研室主任：院長：2012年12月20日論文(設計)內容及要求：一、畢業(yè)設計（論文）原始依據牽引式鉛酸蓄電池是應用廣泛的蓄電池之一，蓄電池放電后的充電問題一直是一有爭議的問題，目前很多所配的充電機由于性能技術不完善，常常導致蓄電池提前損壞的現象，比如蓄電池生產廠家標明的蓄電池循環(huán)使用次數為750次，其使用年限應該為2～3年左右，但統(tǒng)計表明，目前電池的的平均壽命僅為一年多，這里面除了有蓄電池使用不當的因素外，另一主要原因就是充電機的原因。針對牽引式鉛酸蓄電池的特點，設計一個恒流-恒壓-恒流的充電裝置，自動完成充電過程，減小對蓄電池的傷害，以延長電池的使用壽命。二、畢業(yè)設計（論文）主要內容利用單片機的軟、硬件技術，設計一臺具有IUIa特性的牽引式鉛酸蓄電池智能充電裝置，該裝置能夠實現對蓄電池的電壓進行檢測、判別，按IUIa特性曲線進行充電，對充電過程進行自動監(jiān)控。學習設計利用計算機控制技術和SCR控制方法，完成對蓄電池的恒流-恒壓-恒流的充電過程的自動控制。設計出系統(tǒng)的總體方案，設計數據采集、放大、轉換電路，給出硬件電路和軟件流程圖。設計單片機接口電路；設計充電控制電路；設計蓄電池電壓、充電電流、蓄電池溫度等參數的測量轉換電路；設計電壓、電流、溫度等參數的顯示電路；設計充電過程的軟件流程并調試程序；繪制符合標準的設計圖紙；編寫設計資料、論文。三、畢業(yè)設計（論文）基本要求按設計任務、內容的要求完成充電裝置的軟、硬件設計工作。畢業(yè)設計論文字數要求在15000字以上，論文格式規(guī)范，應包括目錄、摘要、關鍵詞、正文、參考文獻等。摘要和關鍵詞譯成英文。畫出電路原理圖，原理框圖及程序流程圖，圖文符合規(guī)范要求。論文所有電路圖要求全部打印裝訂。程序清單作為附錄附在最后。翻譯一篇相關的英文專業(yè)論文，字數不少于3000單詞。四、畢業(yè)設計（論文）進度安排設計的第1周，下達設計任務書，理解相應的設計內容；第2~4周，查閱資料階段；第5~6周，寫文獻綜述，大致確定設計方案，在第六周完成開題報告；利用寒假期間完成英文文獻的翻譯工作。第7~9周，硬件電路設計階段，包括各電路參數計算，元器件的選擇，儀表的選型，并繪制各單元電路和總電路圖；第10~12周，軟件設計和調試階段；第13~15周，設計論文撰寫階段，在設計第十四周前完成論文初稿。五、主要參考文獻[1]高飛燕.智能牽引式蓄電池IUIa特性充電機[J].電子技術，30(7)，10～13，2003[2]黃俊、王兆安.電力電子變流技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005[3]賈英江、王立冬、王維斌.鉛酸蓄電池充電方法初探[J].電源技術.2001年2月:27~28[4]郭亮.電動車用蓄電池充電技術的進展[J].電池.2002年8月：245~246[5]郭鑫、袁海文、黃進文.電池充電控制技術的研究[J].電力電子.2006年4期：24~27[6]張幸、楊偉民、李綱園.智能化電池充電裝置的研究[J].上海理工大學學報.2004年11月：381~384[7]趙禹唐、王希業(yè).鉛酸電池充電技術[J].電源技術.2001年10月：375~377[8]李學海．PIC單片機原理、PIC單片機實踐[M]．北京：北京航空航天大學出版社，2004指導老師：（簽名）年月日南華大學本科生畢業(yè)設計（論文）開題報告設計（論文）題目鉛酸蓄電池充電裝置的設計設計（論文）題目來源自選課題設計（論文）題目類型工程設計類起止時間2012.12.20~2013.6設計（論文）依據及研究意義：中國在全球試鉛酸蓄電池的產銷大國，鉛酸蓄電池已有200多年的歷史，是應用廣泛的一種動力電源。具有價格低廉、原材料易得、可靠性好等優(yōu)點，目前約有96％的市場占有率。鉛酸蓄電池作為穩(wěn)定電源和直流電源，需求廣泛，用量巨大，與我們的社會生活息息相關。由于鉛酸蓄電池維護簡單、供電可靠、價格低廉、使用壽命長，廣泛作為飛機、汽車、輪船等機動車輛或發(fā)電機組的啟動電源，也在各類便攜式儀器儀表和需要不間斷供電的電子設備中用作一些電器及控制回路的工作電源。蓄電池放電后的充電問題一直是具有爭議的問題，目前很多充電機由于性能技術不完善，常常導致蓄電池損壞的現象。隨著經濟的發(fā)展，蓄電池的應用迅速增加，人們希望能快捷、安全地對蓄電池進行充電。因此，為了適應市場的需求，我們需要設計一種恒流-恒壓-恒流鉛酸蓄電池智能充電器。設計（論文）主要研究的內容、預期目標：（技術方案、路線）此次設計利用單片機的軟、硬件技術，設計一臺具有恒壓-恒流特性的牽引式鉛酸蓄電池智能充電裝置，該裝置能夠實現對蓄電池的電壓進行檢測、判別，按U-I特性曲線進行充電，對充電過程進行自動監(jiān)控。基本內容有：1、有關鉛蓄電池的電化學原理和充放電原理。2、關于充電器對鉛蓄電池充電的原理及其電路設計。3、涓電流對電池充電的原理及其特點。4、充電器對充電過程的檢測及其自動轉換。5、充電器在充電過程中對電池的保護功能。6、電路設計及其元件的選擇調試等。本次設計采用的方案是分階段充電方法，充電曲線圖如下：在快充階段（0～t1），充電器以恒定電流1C對蓄電池充電，由單片機控制快充時間，避免過量充電；在慢充階段（t1～t2），單片機輸出PWM控制信號，控制斬波開關通斷，以恒定電壓對蓄電池進行充電，此時充電電流按指數規(guī)律下降，當電池電壓上升到規(guī)定值時，結束慢充，進入涓流充階段；在涓流充階段（t2～t3），單片機輸出的PWM控制信號，使充電器以約0.09C的充電電流對蓄電池充電，在這種狀態(tài)下，可長時間對蓄電池充電，從而能最大限度地延長蓄電池壽命。系統(tǒng)的結構框圖如下：鉛酸蓄電池斬波電路220V交流電源鉛酸蓄電池斬波電路220V交流電源隔離、驅動電路電源變換電路隔離、驅動電路電源變換電路 電流、電壓檢測電路單片機輔助電源電流、電壓檢測電路單片機輔助電源設計（論文）的研究重點及難點：1、重點（1）、濾波電路中電容和電感的選擇（2）、開關電源的設計（3）、單片機程序的設計（4）、恒流恒壓閉環(huán)反饋回路的設計2、難點（1）、電路圖和PCB圖的繪制（2）、仿真調試（3）、采樣電路的設計（4）、控制程序的編寫設計（論文）研究方法及步驟（進度安排）：1、第1周：選題，下達設計任務書，理解相應的設計內容；2、第2-6周：查閱和收集資料，確定設計方案，完成開題報告；3、第7-8周：根據設計方案設計硬件電路，選擇合適的元件、儀器儀表，進行電路參數計算，完成電路圖的繪制；4、第9-12周：進行軟件系統(tǒng)的設計和調試，優(yōu)化硬件及軟件系統(tǒng)；5、第13-14周：開始撰寫論文，完成初稿并提交；6、第15周：論文修改階段；說明：特殊情況下日程安排可作彈性調整。進行設計（論文）所需條件：1、參考文獻[1]揚幫文.實用電池充電器與保護器電路集錦[TM].北京：電子工業(yè)出版社.2000.[2]王鴻鈺.實用電源技術手冊[TM].上海：上?？茖W技術出版社.2002.[3]梁廷貴.現代集成電路實用手冊（集成運算放大器電壓比較器分冊）[M].北京：科學技術文獻出版社.2002.[4]張占松，蔡宣三.開關電源的原理與設計[TN].北京：電子工業(yè)出版社.2004.[5]MartyBrown著，徐德鴻，沈旭譯.開關電源設計指南[TN].北京：機械工業(yè)出版社.2004.[6]王兆安,黃俊.電力電子[TM].北京：機械工業(yè)出版社,2000.[7]周志敏,周紀海,紀愛華.充電器電路設計與應用[TM].北京：人民郵電出版社,2005.[8]楊鄭成.智能充電器的設計[J].湖州職業(yè)技術學院學報,2004.(6):120～123.[9]丁志亮等.智能鉛酸電池充電器的設計[J].電源技術應用,2006.9(4):17～18.[10]胡湘娟,楊毅.多功能充電器的設計[J].湖南技術學院學報,2005.26(11):53～54.2、所需計算機軟件有：protel99，keil，Proteus,altiumdesigner指導教師意見：簽名：年月日頁附錄一主電路圖附錄二程序清單PIC16C54 EQU 1FFH RTCC EQU 1 ORG PIC16C54 GOTO MAIN ORG 0WENDU ;溫度檢測子程序 MOVF PORTA,0 ANDLW B'00000001' BTFSC STATUS,2 GOTO FANHUI1 BSF PORTB,1;綠燈滅 BCF PORTB,2;黃燈亮 BSF PORTB,0;6腳為1 MOVLW D'100' MOVWF 10LOOP5 DECFSZ 10,1;延時200us GOTO LOOP5 BCF PORTB,0;6腳為0 MOVWF 10LOOP6 NOP ;延時800us NOP NOP NOP NOP DECFSZ 10,1 GOTO LOOP6 GOTO WENDUFANHUI RETLW 0MAIN ;主程序 MOVLW A'11111111';A口用作輸入 MOVWF TRISA MOVLW B'00000000';B口用作輸出 MOVWF TRISB BCF PORTB,1;綠燈亮 BSF PORTB,2;黃燈滅 CLRF RTCC;記數器清零 MOVLW B'00110111';記數方式，分頻256 OPTION MOVLW B'00001001' MOVWF CONFIGKUAI ;快充 BSF PORTB,0;6腳為1 CALL WENDU;溫度檢測 MOVLW D'255';時間到否？ SUBWF RTCC,0 BTFSS STATUS,2 GOTO KUAI GOTO MANMAN ;慢充 BSF PORTB,0;6腳為1 MOVLW D'100' MOVWF 10LOOP1NOP ;延時600us NOP NOP DECFSZ 10,1 GOTO LOOP1 BCF PORTB,0; MOVWF 10LOOP2NOP ;延時400us DECFSZ 10,1 GOTO LOOP2 CALL WENDU;溫度檢測 MOVF PORTA,0;電壓到否？ ANDLW B'00000010' BTFSC ST