技术：基于单片机的多模式蓄电池充电电路设计

引言

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，智能充电器具有操作简单、可靠性高和通用性强等优点，是充电器家族中的一个重要的组成部分，也是未来充电器发展的主要方向。所谓智能充电器是指能根据用户的需要自主选择充电方式、对不同类型的充电电池进行充电、并且在充电过程中能对被充电电池进行保护从而防止过电压和温度过高的一种智能化充电器。

充电控制器需要长时间控制并要进行电压检测，若用传统电路实现则电路复杂，采用单片机控制可大大减化电路，降低成本。本充电器用AT89C51单片机进行充电定时控制。在定时充电期间若电池电压高于另一值则停止充电。采用从涓流充电、恒流充电、恒压充电到浮充电的方法,充电完成后,自动转为浮充电, 以防止电池放电,并有显示电路。适合对镍镉、镍氢电池进行充电。该充电器采用单片机控制，充电效果更佳。

智能充电器硬件设计

由单片机和充电器芯片组成的通用充电器原理框图如图1所示，图中AT89C51与ADC0809一起构成充电器的核心。ADC0809随时检测充电电池两端电压，当放入电池时，ADC0809即通过数据口向AT89C51传送检测到的电池两端电压信息，经过数据处理后，AT89C51根据所接收到的电压信息选择合适的充电模式。由于芯片只能接收0V～5V的电压信息，因此在充电电池的两端并联两个串联电阻(阻值相等且很大)，这样检测到的电压即为电池电压的一半，乘以二即可得出电池电压。若电池电压低于4.7V，则启用停止控制，充电器不工作。若电池电压大于7.3V或小于5.2V，说明蓄电池曾经过度放电，为避免对蓄电池充电电流过大，造成热失控，对蓄电池实行稳定小电流涓流充电，激活蓄电池。此时单片机P1.2口发出高电平信号，启动涓流充模式。同样，当电压在5.2V～6V时，P1.0口置为高电平，同时调用脉冲控制，控制开关的闭合，以恒流充电模式对电池进行充电。当电压在6V～7.3V 之间时，P1.1口置为高电平，启动恒压充电模式。整个充电过程为3个小时，当电路工作三小时后，系统自动掉电，终止充电过程。

本设计利用8155作为AT89C51的I/O扩展接口，连接四个数码管显示电路。LED显示采用共阴极，段选码由8155PB口提供，位选码由 PA口提供，当启用涓流充电模式时(P1.2置高)，第一位数码管显示；当启用恒流充电模式时(P1.0置高)，位选字右移，第二位数码管显示，当启用恒压充电模式时(P1.1置高)，位选字右移，第三位数码管显示。当停止充电时，P1.0、P1.1、P1.2口均置为低电平，第四位数码管显示。若对程序进行稍许修改，也可以让显示电路显示当前充电电压值，从而更有效的对电池进行充电。

智能充电器软件设计与实现

1 软件整体设计

因为不同种类的电池有不同的充电特性，所以充电器要能根据具体电池的类型，控制不同的充电状态。在充电的关键阶段采用了模糊控制方法，这些通过程序控制实现。充电总体流程图如图2所示。

程序具体实现过程为：单片机首先进行初始化，然后对蓄电池的电压进行测量，产生电压偏差和变化率信号，偏差及变化率信号进入模糊控制器后，经过模糊处理，输出电流信息，从而适时和正确地控制充电方式和过程。在充电过程中不断检测电池是否充满，当检测己经充满时，提示用户电池已充足，充电器自动进入浮充维护状态。模糊处理和终止条件的判决为整个智能充电器的关键，关系着充电器性能的好坏。

系统的软件设计采用模块式结构，主要由初始化程序、充电方式设置模块、预处理模块、A/D转换模块、定时模块等部分组成。其中，充电方式设置模块用于设置电池类型和充电方式，A/D转换模块用于检测电池的电压，以确定是否终止充电过程，定时模块用于确定充电的时间监测。

系统软件流程采用中断工作方式, 软件功能的主要控制步骤均包括在定时中断程序中，包括监控电压、测量电流及电池参数检测等部分在开始充电时，对系统进行初始化，其中包括AT89C51单片机各个端口初始化、堆栈指针初始化、寄存器初始化、中断设定和根据电池

类型设定它所能够承受的最大电压V，标准的容量值及对电压、电流采样的时间间隔△T。为了使测定结果更精确，采样频率要尽量高。系统初始化后开定时器中断服务程序，由于程序中利用了定时中断，使得定时控制很方便。

主程序模块根据系统相应的状态条件控制并调用相应的模块。同时，其他各模块之间也根据系统当前状态相互调用。在初始化程序模块中，设置了预处理功能，主要是设置A/D转换参数和通道，检测电池的端电压。将检测数据同理论经验值比较，判断电池的类别以及是否连接正确。对端电压低的电池，采用短时间的脉动电流充电，这样有利于激活电池内的化学反应物质，部分恢复受损的电池单元。

电池的端电压检测硬件上使用单片机的片上高精度A/D模