基于單片機(jī)的鉛酸蓄電池充電裝置的設(shè)計(jì)

畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目鉛酸蓄電池充電裝置的設(shè)計(jì)學(xué)院名稱電氣工程學(xué)院指導(dǎo)教師職稱班級(jí)學(xué)號(hào)學(xué)生姓名2013年06月03日 南華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)學(xué)院：電氣工程學(xué)院題目：鉛酸蓄電池充電裝置的設(shè)計(jì)起止時(shí)間：2012年12月20日至2013年06月日學(xué)生姓名：專業(yè)班級(jí)：指導(dǎo)教師：教研室主任：院長(zhǎng)：2012年12月20日論文(設(shè)計(jì))內(nèi)容及要求：一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原始依據(jù)牽引式鉛酸蓄電池是應(yīng)用廣泛的蓄電池之一，蓄電池放電后的充電問(wèn)題一直是一有爭(zhēng)議的問(wèn)題，目前很多所配的充電機(jī)由于性能技術(shù)不完善，常常導(dǎo)致蓄電池提前損壞的現(xiàn)象，比如蓄電池生產(chǎn)廠家標(biāo)明的蓄電池循環(huán)使用次數(shù)為750次，其使用年限應(yīng)該為2～3年左右，但統(tǒng)計(jì)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(dāng)?shù)囊蛩赝?，另一主要原因就是充電機(jī)的原因。針對(duì)牽引式鉛酸蓄電池的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一個(gè)恒流-恒壓-恒流的充電裝置，自動(dòng)完成充電過(guò)程，減小對(duì)蓄電池的傷害，以延長(zhǎng)電池的使用壽命。二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）主要內(nèi)容利用單片機(jī)的軟、硬件技術(shù)，設(shè)計(jì)一臺(tái)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?qū)崿F(xiàn)對(duì)蓄電池的電壓進(jìn)行檢測(cè)、判別，按IUIa特性曲線進(jìn)行充電，對(duì)充電過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控。學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和SCR控制方法，完成對(duì)蓄電池的恒流-恒壓-恒流的充電過(guò)程的自動(dòng)控制。設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的總體方案，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集、放大、轉(zhuǎn)換電路，給出硬件電路和軟件流程圖。設(shè)計(jì)單片機(jī)接口電路；設(shè)計(jì)充電控制電路；設(shè)計(jì)蓄電池電壓、充電電流、蓄電池溫度等參數(shù)的測(cè)量轉(zhuǎn)換電路；設(shè)計(jì)電壓、電流、溫度等參數(shù)的顯示電路；設(shè)計(jì)充電過(guò)程的軟件流程并調(diào)試程序；繪制符合標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)圖紙；編寫(xiě)設(shè)計(jì)資料、論文。三、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）基本要求按設(shè)計(jì)任務(wù)、內(nèi)容的要求完成充電裝置的軟、硬件設(shè)計(jì)工作。畢業(yè)設(shè)計(jì)論文字?jǐn)?shù)要求在15000字以上，論文格式規(guī)范，應(yīng)包括目錄、摘要、關(guān)鍵詞、正文、參考文獻(xiàn)等。摘要和關(guān)鍵詞譯成英文。畫(huà)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(guān)的英文專業(yè)論文，字?jǐn)?shù)不少于3000單詞。四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排設(shè)計(jì)的第1周，下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，理解相應(yīng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容；第2~4周，查閱資料階段；第5~6周，寫(xiě)文獻(xiàn)綜述，大致確定設(shè)計(jì)方案，在第六周完成開(kāi)題報(bào)告；利用寒假期間完成英文文獻(xiàn)的翻譯工作。第7~9周，硬件電路設(shè)計(jì)階段，包括各電路參數(shù)計(jì)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(shè)計(jì)和調(diào)試階段；第13~15周，設(shè)計(jì)論文撰寫(xiě)階段，在設(shè)計(jì)第十四周前完成論文初稿。五、主要參考文獻(xiàn)[1]高飛燕.智能牽引式蓄電池IUIa特性充電機(jī)[J].電子技術(shù)，30(7)，10～13，2003[2]黃俊、王兆安.電力電子變流技術(shù)[M].北京：機(jī)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(shù).2001年2月:27~28[4]郭亮.電動(dòng)車(chē)用蓄電池充電技術(shù)的進(jìn)展[J].電池.2002年8月：245~246[5]郭鑫、袁海文、黃進(jìn)文.電池充電控制技術(shù)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(xué)學(xué)報(bào).2004年11月：381~384[7]趙禹唐、王希業(yè).鉛酸電池充電技術(shù)[J].電源技術(shù).2001年10月：375~377[8]李學(xué)海．PIC單片機(jī)原理、PIC單片機(jī)實(shí)踐[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004指導(dǎo)老師：（簽名）年月日南華大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告設(shè)計(jì)（論文）題目鉛酸蓄電池充電裝置的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)（論文）題目來(lái)源自選課題設(shè)計(jì)（論文）題目類型工程設(shè)計(jì)類起止時(shí)間2012.12.20~2013.6設(shè)計(jì)（論文）依據(jù)及研究意義：中國(guó)在全球試鉛酸蓄電池的產(chǎn)銷大國(guó)，鉛酸蓄電池已有200多年的歷史，是應(yīng)用廣泛的一種動(dòng)力電源。具有價(jià)格低廉、原材料易得、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，目前約有96％的市場(chǎng)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(huì)生活息息相關(guān)。由于鉛酸蓄電池維護(hù)簡(jiǎn)單、供電可靠、價(jià)格低廉、使用壽命長(zhǎng)，廣泛作為飛機(jī)、汽車(chē)、輪船等機(jī)動(dòng)車(chē)輛或發(fā)電機(jī)組的啟動(dòng)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(shè)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(wèn)題一直是具有爭(zhēng)議的問(wèn)題，目前很多充電機(jī)由于性能技術(shù)不完善，常常導(dǎo)致蓄電池?fù)p壞的現(xiàn)象。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，蓄電池的應(yīng)用迅速增加，人們希望能快捷、安全地對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。因此，為了適應(yīng)市場(chǎng)的需求，我們需要設(shè)計(jì)一種恒流-恒壓-恒流鉛酸蓄電池智能充電器。設(shè)計(jì)（論文）主要研究的內(nèi)容、預(yù)期目標(biāo)：（技術(shù)方案、路線）此次設(shè)計(jì)利用單片機(jī)的軟、硬件技術(shù)，設(shè)計(jì)一臺(tái)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?qū)崿F(xiàn)對(duì)蓄電池的電壓進(jìn)行檢測(cè)、判別，按U-I特性曲線進(jìn)行充電，對(duì)充電過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控?；緝?nèi)容有：1、有關(guān)鉛蓄電池的電化學(xué)原理和充放電原理。2、關(guān)于充電器對(duì)鉛蓄電池充電的原理及其電路設(shè)計(jì)。3、涓電流對(duì)電池充電的原理及其特點(diǎn)。4、充電器對(duì)充電過(guò)程的檢測(cè)及其自動(dòng)轉(zhuǎn)換。5、充電器在充電過(guò)程中對(duì)電池的保護(hù)功能。6、電路設(shè)計(jì)及其元件的選擇調(diào)試等。本次設(shè)計(jì)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(duì)蓄電池充電，由單片機(jī)控制快充時(shí)間，避免過(guò)量充電；在慢充階段（t1～t2），單片機(jī)輸出PWM控制信號(hào)，控制斬波開(kāi)關(guān)通斷，以恒定電壓對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，此時(shí)充電電流按指數(shù)規(guī)律下降，當(dāng)電池電壓上升到規(guī)定值時(shí)，結(jié)束慢充，進(jìn)入涓流充階段；在涓流充階段（t2～t3），單片機(jī)輸出的PWM控制信號(hào)，使充電器以約0.09C的充電電流對(duì)蓄電池充電，在這種狀態(tài)下，可長(zhǎng)時(shí)間對(duì)蓄電池充電，從而能最大限度地延長(zhǎng)蓄電池壽命。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如下：鉛酸蓄電池?cái)夭娐?20V交流電源鉛酸蓄電池?cái)夭娐?20V交流電源隔離、驅(qū)動(dòng)電路電源變換電路隔離、驅(qū)動(dòng)電路電源變換電路 電流、電壓檢測(cè)電路單片機(jī)輔助電源電流、電壓檢測(cè)電路單片機(jī)輔助電源設(shè)計(jì)（論文）的研究重點(diǎn)及難點(diǎn)：1、重點(diǎn)（1）、濾波電路中電容和電感的選擇（2）、開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)（3）、單片機(jī)程序的設(shè)計(jì)（4）、恒流恒壓閉環(huán)反饋回路的設(shè)計(jì)2、難點(diǎn)（1）、電路圖和PCB圖的繪制（2）、仿真調(diào)試（3）、采樣電路的設(shè)計(jì)（4）、控制程序的編寫(xiě)設(shè)計(jì)（論文）研究方法及步驟（進(jìn)度安排）：1、第1周：選題，下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，理解相應(yīng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容；2、第2-6周：查閱和收集資料，確定設(shè)計(jì)方案，完成開(kāi)題報(bào)告；3、第7-8周：根據(jù)設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)硬件電路，選擇合適的元件、儀器儀表，進(jìn)行電路參數(shù)計(jì)算，完成電路圖的繪制；4、第9-12周：進(jìn)行軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試，優(yōu)化硬件及軟件系統(tǒng)；5、第13-14周：開(kāi)始撰寫(xiě)論文，完成初稿并提交；6、第15周：論文修改階段；說(shuō)明：特殊情況下日程安排可作彈性調(diào)整。進(jìn)行設(shè)計(jì)（論文）所需條件：1、參考文獻(xiàn)[1]揚(yáng)幫文.實(shí)用電池充電器與保護(hù)器電路集錦[TM].北京：電子工業(yè)出版社.2000.[2]王鴻鈺.實(shí)用電源技術(shù)手冊(cè)[TM].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.2002.[3]梁廷貴.現(xiàn)代集成電路實(shí)用手冊(cè)（集成運(yùn)算放大器電壓比較器分冊(cè)）[M].北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社.2002.[4]張占松，蔡宣三.開(kāi)關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)[TN].北京：電子工業(yè)出版社.2004.[5]MartyBrown著，徐德鴻，沈旭譯.開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)指南[TN].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2004.[6]王兆安,黃俊.電力電子[TM].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2000.[7]周志敏,周紀(jì)海,紀(jì)愛(ài)華.充電器電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用[TM].北京：人民郵電出版社,2005.[8]楊鄭成.智能充電器的設(shè)計(jì)[J].湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2004.(6):120～123.[9]丁志亮等.智能鉛酸電池充電器的設(shè)計(jì)[J].電源技術(shù)應(yīng)用,2006.9(4):17～18.[10]胡湘娟,楊毅.多功能充電器的設(shè)計(jì)[J].湖南技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2005.26(11):53～54.2、所需計(jì)算機(jī)軟件有：protel99，keil，Proteus,altiumdesigner指導(dǎo)教師意見(jiàn)：簽名：年月日頁(yè)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(cè)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(shí)200us GOTO LOOP5 BCF PORTB,0;6腳為0 MOVWF 10LOOP6 NOP ;延時(shí)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(shù)器清零 MOVLW B'00110111';記數(shù)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(cè) MOVLW D'255';時(shí)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(shí)600us NOP NOP DECFSZ 10,1 GOTO LOOP1 BCF PORTB,0; MOVWF 10LOOP2NOP ;延時(shí)400us DECFSZ 10,1 GOTO LOOP2 CALL WENDU;溫度檢測(cè) MOVF PORTA,0;電壓到否？ ANDLW B'00000010' BTFSC ST