基于51单片机恒压恒流源的设计.

恒压、恒流源的设计

学校:

专业：电气工程及其自动化

带队教师:

参赛队员:

第一章前言 (3)

第二章方案论证 (4)

第三章整体设计思路 (5)

1）、整体主电路框图

2)、整体框图

3)、电源主体

4）、控制电路

第四章单元电路 (7)

1)、充电电流取样检测电路

2)、充电电压取样检测电路

3)、检查及保护电路

4)、时钟芯片DS1302辅助电路

5)、1602液晶显示模块

第五章软件设计 (13)

第七章结论 (14)

附页

前言

铅酸蓄电池是目前世界上广泛使用的一种化学电源，该产品具有良好的可逆性，电压特性平稳，使用寿命长，适用范围广，原材料丰富（且可再生使用）及造价低廉等优点而得到了广泛的使用。是社会生产经营活动中不可缺少的产品。但是，若使用不当，其寿命将大大缩短。影响铅酸蓄电池寿命的因素很多，而采用正确的充电方式，能有效延长蓄电池的使用寿命。研究发现：电池充电过程

对电池寿命影响最大，放电过程的影响较少。也就是说，绝大多数的蓄电池不是用坏的，而是“充坏”的。由此可见，一个好的充电器对蓄电池的使用寿命具有举足轻重的作用。而且，传统充电器的充电策略比较单一，只能进行简单的恒压或者恒流充电，以致充电时间很长，充电效率降低。另外，充电即将结束时，电池发热量很大，从而造成电池极化，影响电池寿命。针对上述问题，设计了一种智能充电器，尽量延长铅酸蓄电池的使用寿命。

第二章方案论证

一、方案论证与比较

1.1控制器的选择

方案1：采用AT89S52单片机，该单片机做为经典单片机，方便使用，价格便宜，较长使用；但其功能单一，使用中需要外加多个其他电路，增加外围电路的设计及成本；

方案2：选择STC12C5A60S2单片机，此款作为本控制器自身带有AD转换、捕捉、PWM等功能，可减少外围设计且价格适中，开发周期短，编程及调试环境简单，容易实现；

方案3：选择PIC16F1829单片机，本款控制器功能齐全，属于当前高端的8位MCU ，其工作速度快，功耗低，可靠性高，但其开发调试环境都需要专门的调试器，不利于任务的完成。

综上所述，选择方案2；

1.2稳压电路选择

方案1：采用集成稳压模块，如LM7805、LM317等。此种拓扑形式的稳压电路可控性较差，控制精度较低；

方案2：采用分离式元件，如大功率达林顿、场效应管等。电路较复杂，但性能指标可通过自己设计其大小，利于根据单片机的需要设置工作环境，如短路保护定值，负载电流的测量等。

综上所述，选择方案2；

第三章 整体设计思路

1）整体主电路框图

主电路框图

2）、整体框图

变压器 整流器 滤波器器

稳压器 负载

电网电压

3、电源主体

3.1、辅助电源

直流电源部分的工作原理：交流220V 的市电经变压器TI 降压、桥式整流电路进行整流，然后通过C 1滤波，所得到的电压V=15V 同时提供给BUCK 变换器和7805，7805三端稳压器稳压后的输出为单片机提供5V 的直流工作电源。若电源准就绪，备发光二极管发亮，显示电源正常。

3.2、主电路

交流220V 输入

单

片 机

降压、整流、滤波

电源主电路

电压采样 电流采样

蓄 电

池

液晶显示

按键控制

主控电路部分主要由开关型电流控制回路、检测取样电路、液晶显示电路组成。

主电路

4 控制电路

4.1、主控电路

主控电路

第四章单元电路

4.1、充电电流取样检测电路

该电路设置了过流保护，能达到恒流充电目的。电流取样放大电路，是把取样后的电流以电压形式送回到PWM比较器中去比较，从而决定输出的占空比。如图2.5所示：

图2.5 电流取样检测电路

4.2、充电电压取样检测电路

当接入电池时，检测到电池两端有电压，充电器开始充电。当检测到电池端电压已经达到最大值时，确定充电已满，调整PWM输出占空比，充电器自动转入浮充电状态，并发出声光报警。如图2.6所示：

图2.6 电压取样检测电路

4.3、检查及保护电路

过载检查及短路保护电路

4.4时钟芯片DS1302辅助电路

DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM 数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。[6]

4.4.1引脚功能及结构

在DS1302的引脚排列,其中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc1+0.2V 时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据的传送手段。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc≧2.5V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端(双向)，后面有详细说明。SCLK始终是输入端。

4.4.2 DS1302的控制字节

DS1302 的控制字符表示。控制字节的最高有效位(位7)必须是逻辑1，如果它为0，则不能把数据写入DS1302中，位6如果为0，则表示存取日历时钟数据，为1表示存取RAM数据;