基于AT89C2051单片机的智能快速充电器 毕业论文.doc
本设计探讨了镍镉、镍氢电池的充电问题，并在此基础上设计了一种快速充电器。论文首先介绍了镍镉、镍氢电池的特点及其充电特性，研究了几种常用的充电方式和充电终止控制方法，并分析了这些方法的优缺点。基于以上分析，本设计采用了较为完善的充电终止控制方法——电压负增量控制法，设计了一种以单片机为核心的智能快速充电器。该充电器主要利用模数转换，在单片机定时器中将电池电压模拟量转换成数字量，经过对数字量的计算比较后，判断电池的工作状态，并据此采用不同的充电方式。快速充电过程采用大电流脉冲充放电方式，消除电池极化反应现象。充电过程中检测电路检测到电池内有负压后，终止快速充电。关键词：负电压增量；快速充电；模数转换 NiCd/; 某种停顿，基于 ，基于 -芯片 ， - 。后 ， ， 。脉冲 。快速停顿 。关键词： ；快速 ；A/D 近年来，数字技术的发展使得人们对能源的要求越来越高，作为能源市场的主导者，性价比高的镍镉、镍氢电池能够满足很多需求，受到了大众的青睐，各种镍镉、镍氢电池充电器也得到了很大的发展。
这两种电池具有相似的特性，因此可以设计出一种适用于这两种电池的充电器。本设计在对这两种电池特性的讨论基础上，以单片机为核心，设计了一款可以对镍镉和镍氢电池进行充电的、具有电压负增量（-ΔV）控制功能的快速充电器。本快速充电器的硬件电路比较简单，成本低廉，但在软件部分采用了更为先进的控制方法，其性能不受影响。本论文主要分为四个部分，第一，第一章对本设计进行了概述。第二章介绍了镍镉和镍氢电池的特性、充电曲线、充电方式、充电过程和充电终止控制方法，这是本设计的基础。其中，两种电池的充电曲线是重点内容，正是在研究了这两种电池的充电曲线的基础上，本设计采用了脉冲法与去极化反应相结合的充电方式和电压负增量的充电终止控制方法。 第三章分三部分对本设计的硬件电路做了详细的分析，包括电路的工作原理以及各部分参数的设置。本设计中用到了A/D转换，在第三章的最后对影响A/D转换电路的因素进行了详细的分析，并给出了误差的解决方案。第四章是程序设计，描述了设计的程序代码，并结合程序分析了电路的工作过程。 ""2.1充电相关名词""2.2两种充电电池的特点""2.3充电曲线""2.4充电方式、过程及充电终止控制方法""3.1整体电路框架""3.2控制芯片介绍""3.3充放电电路设计""3.4电压转换及模拟开关选择电路设计""3.5 A/D转换电路设计""3.6电路其他元器件""3.7电路工作过程分析""3.8误差分析及解决办法""3.9影响A/D转换速度的因素及提高方法""4.1程序设计整体思路""4.2主程序代码设计""4.3子程序设计""参考文献""附录1系统电路图""附录2主要源代码随着数码产业的爆发式增长，镍镉、镍氢电池以其经济优势受到大众的青睐，其用途也从传统的小家电产品拓展到了车载等收音机、录音机、剃须刀到我们新兴的MP3、PDA、数码相机、电动玩具等产品。
镍镉和镍氢电池各有特点，可以满足特定的需要。镍镉和镍氢电池具有独特的充电特性，因此在设计充电器时应考虑到这一特点，以便充分发挥其优点。本文在了解了两种电池的特点，分析了它们的充电曲线和特性后，对几种不同的充电方式和充电终止控制方式进行了详细的比较，分析了各自的优缺点，最终采用了脉冲法与去极化反应相结合的快速充电方式和负电压增量（-ΔV）的充电终止控制方式。本设计采用了单片机、模拟开关等集成器件，为了便于分析硬件电路设计原理，在硬件电路设计章节中对其基本功能进行了简单介绍。在本设计的硬件电路中，充电和电压转换部分属于模拟电路，而控制部分属于数字电路。连接这两部分电路的一个重要元件是A/D转换电路。 为了充分利用现有的资源，降低成本，本A/D转换电路利用恒流源对电容充电且电容两端的电压与时间呈线性相关的原理，在单片机定时器中将电池电压的模拟量转换成数字量。本设计的软件部分根据A/D转换电路得到的电池电压数字值，对电压进行比较判断，并根据充电曲线进行快速充电，当快速充电完成后自动转为涓流充电。 Ni-Cd镍氢电池的充电原理 充电相关术语 为了更好的了解Ni-Cd镍氢充电电池的特性，下面简单介绍几个与充电电池有关的术语： 1、充电速率（C-rate） C是安培的首字母，用来表示电池充电和放电时的电流值，以mAh或Ah表示。
它可以用来估算工作时间，例如某C=400mA的电池，其工作电流可估算约为4小时。 2、截止电压 电池放电完毕后，电压降至电池不宜继续放电的最低工作电压值，称为截止电压。根据不同的电池类型，不同的放电条件，对电池容量、寿命的要求也不同，所以规定的电池放电截止电压也不同。 3、开路电压 电池在未放电时，电池两极之间的电位差称为开路电压。电池的开路电压会因电池正负极材料、电解液不同而变化。如果电池正负极材料完全相同，那么不管电池体积有多大，几何结构如何变化，开路电压都是相同的。 4、过放电电池在放电过程中，如果超过了电池放电的截止电压值，若继续放电，可能造成电池内压升高，正负极活性物质的可逆性受到破坏，电池的容量会明显下降，这种现象叫做过放电。 5、过充电（Over） 电池充满电后，若仍进行充电，可能造成电池内压升高，电池变形、漏液等，电池的性能会明显下降，甚至电池损坏，这种现象叫做过充电。 6、能量密度（） 电池单位体积或质量所释放的平均电能称为能量密度。