以MC68HC908SR12單片機為核心的智能充電器

1、以MC68HC908SR12單片機為核心的智能充電器一、概述1、功能特性?以MC68HC 908SR1芯片為控制核心：?根據(jù)二次電池的充電特性，能自動識別鎳鎘電池、鎳氫電 池和鋰離子電池，自動選擇相應的算法和控制模塊對其快速充 電；?采用最高溫度、Tmax最高端電壓 Vmax電壓負增長一 V、 最長充電時間t ma x、溫度變化率 T/ t、電壓負增長一AV 等充電終止法：?能對 1一 4 節(jié)的鎳鎘電池，鎳氫電池單獨或同時充電；?能對 1一 2 節(jié)的鋰離子電池單獨或同時充電；?較高的充電速率，每 O.IAh的充電時間小于10min,?對鎳鎘電池，鎳氫電池等有記憶效應的電池采用脈沖充電 模式，以

2、減小記憶效應；?對鋰離子電池采用恒流轉恒壓的充電模式：?采用集成度較高的I2C接口的數(shù)字溫度傳感器 LM92實時 檢測電池溫度；?設有三保護措施： 過充電保護， 過放電保護和過電流保護：?設有電池保護裝置，杜絕短路、開路和反接。?當快速充電結束后自動轉入涓流充電模式。2、系統(tǒng)其核心是一塊 MC68HC908SF芯片，主要電路有電源電路、 恒流恒壓電路、溫度檢測電路、鍵盤電路及顯示四部分電路。二、硬件設計1、電源電路充電器的供電設備使用開關電源。開關電源采用脈沖調制方式 PWM和MOSFETBTS IGBT等電 子器件進行設計。該電源具有調壓、限流、過熱保護等功能。同 線性電源相比其輸入電壓范圍

3、寬、體積小、重量輕、效率高。但 其缺點是有脈沖擾動干擾， 設計電路板時采用同主控板隔離和添 加屏蔽罩等措施，來抑制干擾。2、恒流恒壓電路智能充電器的關鍵部分是恒流恒壓電路。該電路由SR12單片機片內模擬電路模塊和片外的、濾波電感、濾波電容、 MOSFET 開關管、肖特基二極管等器件組成。模擬電路模塊是SR12的特有部件，它由輸入多路開關、兩組可程控放大器、片內溫度傳感 器、電流檢測電路等組成?？沙炭胤糯笃骺偡糯蟊稊?shù)為1256。放大器的輸入可選擇為兩路模擬輸入腳 (ATDO ATD1)、片內溫度 傳感器、模擬地輸入(V SSAM)。ATDO和V SSAM間可接一個電流 檢測電阻，用于測量外部電流

4、，它還連接至電流檢測電路，可在 電流超過指定值時產生中斷并輸出信號。在充電開始前的預處理階段， 根據(jù)不同的電池， 軟件自動匹 配充電算法，將通道選擇控制字寫入 SR12單片機的AMCF寄存器 中，將兩級可程控運算放大器的增益值寫入AMGC寄存器中。充電開始后，軟件定時采集采樣電阻 Rse nse上的電壓值，經過計 算，設置SR12單片機PWM勺輸出參數(shù)。同時，電流檢測電路實 時檢測充電電流，在電流超過指定值時產生中斷并將SR12單片機PTCO/PWMO/CD口置為低電平，及時關斷充電電流，實現(xiàn)恒 流恒壓的充電控制。3、溫度檢測電路本設計選用集成電路溫度傳感器 LM92檢測電池溫度。同時， 利用

5、 SR12 單片機的內部溫度傳感器概略監(jiān)測環(huán)境溫度，其測溫 范圍-20C 70C。LM92是美國國家半導體公司出品的單片高精 度數(shù)字溫度傳感器。其內部的 12 位溫度模數(shù)轉換器，可將被感 應溫度的模擬量轉換為 0.0625 C量化間隔的數(shù)字量，常溫下精 度可達土 0.33 C,并可與用戶設置的溫度點進行比較。其片內寄存器可以設置高 /低的溫度窗口門限及臨界溫度告警門限，當溫 度偏離設置門限時，漏級開路中斷INT及臨界溫度告警T_CRIT_A 輸出有效信號。 通過 I2C 總線接口可對該傳感器的內部寄存器進 行讀/寫操作，最多可允許4片LM92掛接在同一條串行總線上。MC68HC908SR單片機

6、具有I2C接口控制模塊，使用通道 0(SDAO和SCLO)可十分方便地同溫度傳感器 LM92連接。LM92 采用I2C串行總線和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議實現(xiàn)同 MC68HCg08SR單片機的數(shù)據(jù)傳輸。在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中LM92為從器件，通過數(shù)據(jù)輸入、輸出線SDA以及時鐘信號線SCL與總線相連。當SCL保持高 電平時，SDA從高電平到低電平的跳變作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始信號， 隨后傳送LM92的地址信息和讀/寫控制位。4、鍵盤響應電路設計鍵盤響應電路時，使用 MC68HC908CR單片機PORTDPTD6和 PTD7）端口的鍵盤中斷功能（KBI）。根據(jù)實際情況，在MC68HC908SR單片機的鍵盤中斷使能寄存器

7、KBIER中寫入相應 的值，寫入“ 1”表示中斷允許，寫入“ O表示不能中斷。鍵盤 中斷允許的端口， MC68HC908SR單片機將對其內部上拉 30k Q 的電阻， 這樣鍵盤響應電路的設計十分簡潔， 要注意的是應用軟 件中要增加鍵盤消抖動子程序，防止誤操作。5、狀態(tài)顯示電路同樣，狀態(tài)顯示電路的設計使用了 MC68HC908SR單片機PORT A（PTAO-PTA5端 口的LED直接驅動功能。編程時首先設置PORT A的工作狀態(tài)，在LED控制寄存器LEDA中寫入相應的值， 寫入“1”表示可直接驅動 LED寫入“0”表示作為標準I/O端 口。在充電的每個階段均有狀態(tài)顯示。3、軟件設計本智能快速充

8、電器的軟件設計思想是： 各個功能組件實現(xiàn)模 塊化編程， 軟件流程采用中斷工作方式。 目的是使應用軟件流程 清晰，可讀性強，易于功能調試以及產品的維護和升級。本軟件主要由初始化、預處理、快速充電和 涓流充電四個 部分組成。1預處理預處理階段是進入快速充電前的準備工作。程序初始化后，首先利用 MC68HC 908SR1單片機的內部溫 度傳感器檢測環(huán)境溫度。 環(huán)境溫度過低或過高時， 均不能夠對電 池進行充電，否則將損傷電池。例如：鋰離子電池 ( Li+ ) 的適 宜充電溫度范圍在 2.5 C50C之間。然后，設置 A/D 轉換參數(shù)和通道，檢測電池的端電壓。將檢 測數(shù)據(jù)同理論經驗值比較，判斷電池的類別

9、以及是否連接正確。2快速充電按預定的充電控制模塊和算法設置 MC68HC908CR單片機 PWM勺控制寄存器PWMCR時鐘寄存器PWMCCR及數(shù)據(jù)寄存器 PWMDR 0-PWMDR2開中斷使能位，開始快速充電?？焖俪潆姇r，MC68HC908SR單片機必須不斷檢測以下幾項 關鍵技術指標：電路是否出現(xiàn)斷路、電池是否出現(xiàn)不均衡現(xiàn)象、 電池是否達到規(guī)定的安全電壓、 電池是否溫度過高、 電池是否滿 足-或 T/t條件。電池的端電壓檢測使用 MC68HC908SR單片機的片上10位 高精度A/D模塊，采用中斷控制方式，這樣可節(jié)省MC68HC908SR12 單片機在 A/D 轉換期間的等待時間。 端電壓檢測

10、的數(shù)據(jù)， 通過充 電算法計算電池的電壓負增長-V是否滿足快速充電終止條件， 時實修改C68HC908SR1單片機PWM勺輸出參數(shù)，控制充電電流 的大小。電池的溫度檢測在端電壓檢測之后進行。MC68HC908SR單片機通過設置不同的地址編碼（A1A0）,訪問相應的數(shù)字溫度傳感 器LM92讀取溫度數(shù)據(jù)，通過充電算法計算電池的溫度變化率 T/t是否滿足快速充電終止條件，時實修改單片機PWM勺輸出參數(shù)，控制充電電流的大小。為了防止電池被沖壞，在電池電壓到達最高端電壓Vmax或最高溫度Tmax時應立刻停止充電，否則會損壞電池。3涓流充電快速充電結束后，MC68HC908SR單片機自動轉入涓流充電 模式， 補償電池因自放電而損失的電量， 這樣可使電池總處于充 足電的狀態(tài)。結語經過設計和調試，以MC68HC908SR單