該快速充電器是為(wei)部隊在(zai)野戰條件下工(gong)作而研制的，因此要求(qiu)其具有體積(ji)小、重量輕、智能(neng)化程度高、操(cao)作簡便等優(you)點(dian)，同時(shi)對電(dian)(dian)(dian)(dian)源的可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)抗(kang)干(gan)擾性(xing)提出了很高的要求(qiu)。有穩壓供電(dian)(dian)(dian)(dian)和(he)充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)兩種(zhong)工(gong)作方式。穩壓供電(dian)(dian)(dian)(dian)時(shi)輸出恒(heng)定的24V；處于充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)狀態時(shi)有四(si)種(zhong)充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)方式：常規充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)、快速(su)充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)、電(dian)(dian)(dian)(dian)池浮沖、電(dian)(dian)(dian)(dian)池訓練，可(ke)以為(wei)鎘鎳、氫鎳蓄電(dian)(dian)(dian)(dian)池充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)。

　1． 控制(zhi)系統總體(ti)設(she)計要求

　　根據實際情況，本控制系統(tong)要完成(cheng)以下(xia)功(gong)能(neng)：

　　（1） 能自動識別(bie)電池(chi)的(de)類(lei)型（鎳鎘電池(chi)、鎳氫電池(chi)、鋰電池(chi)）。

　　（2） 有穩壓(ya)供電和充電兩(liang)種(zhong)工作(zuo)模式(shi)。

　　（3） 采用(yong)最高(gao)(gao)電(dian)壓(ya)(ya)Vmax、最高(gao)(gao)溫度Tmax、最長(chang)充(chong)電(dian)時間tmax、電(dian)壓(ya)(ya)負增(zeng)長(chang)-△V、溫度變化率△T/△t等快速(su)充(chong)電(dian)中止法。

　　（4） 具有輸入交流過壓保(bao)護(hu)、輸出(chu)直(zhi)流過流保(bao)護(hu)、過充電保(bao)護(hu)等

　　（5） 通電后能自(zi)動(dong)檢(jian)測整個電源(yuan)系(xi)統(tong)，有故障(zhang)報(bao)警。

　　（6） 設(she)有電池開路、短路、反(fan)接保護。

　　（7） 具有硬件(jian)和軟(ruan)件(jian)相(xiang)結合的雙重保(bao)護(hu)功能。

　　（8） 良好的抗干擾能力。

　　2． 統硬件(jian)電路的設計

　　2.1　AT89S52單片機簡介

　　AT89S52是ATMEL公司研(yan)制(zhi)的(de)通用(yong)(yong)單(dan)片機。它(ta)在(zai)AT89S51單(dan)片機的(de)基礎上為P1口定義(yi)了第二功能，有六個外部中斷、三個定時／計數器(qi)，以及四個全雙(shuang)工(gong)的(de)串行通信口，同(tong)時在(zai)指令上與AT89S51兼容，對(dui)監控系統較(jiao)為適用(yong)(yong)。

　　2.2　基于(yu)AT89S52的監控(kong)系統硬件電路(lu)設計

　　按(an)照上述(shu)系統設計要求(qiu)，設計了如圖1所(suo)示的(de)監(jian)控系統。

　　（1） 微(wei)處(chu)(chu)理器：AT89S52非常適(shi)用于控制，他的主要(yao)結構(gou)和(he)特點(dian)在(zai)前(qian)面(mian)已經介(jie)紹過了，為了滿足外圍接(jie)口電(dian)路(lu)的需要(yao)，一(yi)般都要(yao)在(zai)輸(shu)出口處(chu)(chu)接(jie)鎖存驅動(dong)電(dian)路(lu)，這里我們采(cai)用的是SN74HC573。

　　（2） 壓(ya)頻(pin)變換(huan)裝置：將(jiang)模擬的電(dian)壓(ya)量轉(zhuan)(zhuan)化成頻(pin)率值，這是一種A/D轉(zhuan)(zhuan)化方式，將(jiang)輸出電(dian)壓(ya)U0采樣通(tong)過壓(ya)頻(pin)變換(huan)裝置傳給單片(pian)機，壓(ya)頻(pin)轉(zhuan)(zhuan)化裝置我們(men)用的是National Semiconductor的LM331。

　　（3） 輸出控(kong)(kong)制電(dian)(dian)路(lu)：單片機的(de)輸出控(kong)(kong)制信號(hao)通(tong)過電(dian)(dian)阻解碼網(wang)絡轉化成模(mo)擬電(dian)(dian)壓值，控(kong)(kong)制電(dian)(dian)壓和(he)電(dian)(dian)流比(bi)較器的(de)基準值，實現(xian)對(dui)外圍功率電(dian)(dian)路(lu)的(de)控(kong)(kong)制。

　　（4） 上電復位電路：為了(le)防止單(dan)片機的程序(xu)飛(fei)跑(pao)，出現死鎖，我(wo)們采(cai)用(yong)MAXIM公司的MAX813L系統監控集成芯(xin)(xin)片來實現對(dui)單(dan)片機的監控，該芯(xin)(xin)片具有看門(men)狗電路、門(men)限值檢測器、手動復位等(deng)功能。

　　（5） 輸入(ru)控制和數碼顯(xian)(xian)示(shi)電路：包括按(an)鍵和顯(xian)(xian)示(shi)部(bu)分(fen)。通(tong)過簡單的按(an)鍵選(xuan)擇(ze)，實現運行方式選(xuan)擇(ze)、復位(wei)及(ji)故(gu)障的顯(xian)(xian)示(shi)。顯(xian)(xian)示(shi)部(bu)分(fen)采(cai)用SN74HC573驅動(dong)兩個8位(wei)七段LED顯(xian)(xian)示(shi)；同時通(tong)過發光(guang)二極管(guan)和蜂鳴器提(ti)示(shi)運行狀態。

　　（6） 護(hu)告警電(dian)路(lu)：通過硬件電(dian)路(lu)實(shi)現保護(hu)，給單片(pian)機(ji)中斷(duan)管腳發出(chu)脈(mo)沖信號，引發中斷(duan)程序(xu)實(shi)現保護(hu)，并引發蜂鳴器告警。

  　下面介紹(shao)本系統(tong)中的一些關(guan)鍵性電(dian)路

　　2.2.1　恒壓恒流模塊

　　恒(heng)壓恒(heng)流電(dian)路(lu)(lu)(lu)是(shi)整個智能(neng)充電(dian)器(qi)(qi)的關(guan)鍵部(bu)分(fen)，電(dian)路(lu)(lu)(lu)結構見圖(tu)2。恒(heng)流恒(heng)壓電(dian)路(lu)(lu)(lu)由(you)SR12單(dan)片(pian)機片(pian)內模擬(ni)電(dian)路(lu)(lu)(lu)模塊和片(pian)外(wai)的MOSFET開關(guan)管、肖特基二極管、濾(lv)波電(dian)感、濾(lv)波電(dian)容等器(qi)(qi)件(jian)組成(cheng)。模擬(ni)電(dian)路(lu)(lu)(lu)模塊是(shi)SR12的特有部(bu)件(jian)，圖(tu)3為它(ta)(ta)的結構框圖(tu)。它(ta)(ta)由(you)輸(shu)入(ru)多路(lu)(lu)(lu)開關(guan)、兩(liang)組溫 度 傳(chuan) 感器(qi)(qi)Rsense0.01Ω可(ke)(ke)程(cheng)控放大(da)(da)器(qi)(qi)、片(pian)內溫度傳(chuan)感器(qi)(qi)、電(dian)流檢測(ce)電(dian)路(lu)(lu)(lu)等組成(cheng)。可(ke)(ke)程(cheng)控放大(da)(da)器(qi)(qi)總(zong)放大(da)(da)倍(bei)數為1～256。放大(da)(da)器(qi)(qi)的輸(shu)入(ru)可(ke)(ke)選擇為兩(liang)路(lu)(lu)(lu)模擬(ni)輸(shu)入(ru)腳（ATD0、ATD1）、片(pian)內溫度傳(chuan)感器(qi)(qi)、模擬(ni)地輸(shu)入(ru)（VSSAM）。ATD0和VSSAM間可(ke)(ke)接一(yi)個電(dian)流檢測(ce)電(dian)阻，用于測(ce)量(liang)外(wai)部(bu)電(dian)流，它(ta)(ta)還連接至電(dian)流檢測(ce)電(dian)路(lu)(lu)(lu)，可(ke)(ke)在電(dian)流超(chao)過指定值時產(chan)生(sheng)中斷并(bing)輸(shu)出(chu)信號(hao)。

　　圖2 恒壓恒流(liu)電路

　　2.2.2　放電模塊

　　快速充電(dian)的硬件電(dian)路圖如下(xia)所示

　　圖(tu)3　放電器部分電路

　　快速充(chong)(chong)電(dian)(dian)的(de)原理是通過(guo)電(dian)(dian)池兩端(duan)不斷的(de)充(chong)(chong)放(fang)電(dian)(dian)來提(ti)高充(chong)(chong)電(dian)(dian)效率，從(cong)而減少了充(chong)(chong)電(dian)(dian)時間。放(fang)電(dian)(dian)器(qi)部分利用電(dian)(dian)壓比較器(qi)，在5腳設置(zhi)電(dian)(dian)壓基準，6腳通過(guo)一個二極(ji)管和電(dian)(dian)阻同單片機(ji)相連，單片機(ji)接受外(wai)部控制指令，通過(guo)計數器(qi)控制TDIS端(duan)電(dian)(dian)平(ping)的(de)高低(di)；比較器(qi)的(de)輸出(chu)應用兩個三極(ji)管級聯，改善了靜態工(gong)作點(dian)。

　　快(kuai)速充電(dian)時，AT89S52單片(pian)機必須不斷(duan)檢測以下幾項關鍵技術(shu)指(zhi)標：電(dian)路是(shi)(shi)否(fou)(fou)出現斷(duan)路、電(dian)池(chi)(chi)是(shi)(shi)否(fou)(fou)出現不均衡現象、電(dian)池(chi)(chi)是(shi)(shi)否(fou)(fou)達(da)到規(gui)定(ding)的安全電(dian)壓(ya)、電(dian)池(chi)(chi)是(shi)(shi)否(fou)(fou)溫度過高、電(dian)池(chi)(chi)是(shi)(shi)否(fou)(fou)滿足-△V或(huo)△T/△t條件(jian)。

　　2.2.3　壓(ya)頻變換模塊

　　圖4　壓頻變換器

　　壓(ya)頻變換(huan)器(qi)(qi)(qi)本質(zhi)上是(shi)A/D變換(huan)器(qi)(qi)(qi)，上圖是(shi)由LM331N組成的(de)壓(ya)頻變換(huan)電(dian)路，它將輸(shu)出(chu)的(de)電(dian)壓(ya)信(xin)號轉變成頻率，接(jie)入(ru)單(dan)片機的(de)計數器(qi)(qi)(qi)接(jie)口，通(tong)過(guo)計數器(qi)(qi)(qi)的(de)計數計算出(chu)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)的(de)大小。該(gai)型號壓(ya)頻變換(huan)器(qi)(qi)(qi)V/F變換(huan)公式(shi)是(shi)：

　　4． 系(xi)統軟件(jian)設計

　　圖(tu)5　軟件流程(cheng)圖(tu)

　　主(zhu)程(cheng)(cheng)序流程(cheng)(cheng)圖(tu)如圖(tu)2所(suo)示。系統上(shang)電(dian)(dian)復位后，首先對單片(pian)機、外圍芯片(pian)及控制狀態(tai)(tai)進(jin)行初始化(hua)；然后設置輸出控制口的(de)(de)電(dian)(dian)壓(ya)閥(fa)值，通過(guo)讀取輸出電(dian)(dian)壓(ya)的(de)(de)值來判斷系統是(shi)(shi)否(fou)(fou)(fou)正(zheng)常(chang)，若正(zheng)常(chang)則(ze)(ze)進(jin)入(ru)功能設置模(mo)(mo)(mo)塊，否(fou)(fou)(fou)則(ze)(ze)轉(zhuan)故(gu)障處理(li)；進(jin)入(ru)功能控制模(mo)(mo)(mo)塊后，用戶可(ke)以通過(guo)按鍵設置系統的(de)(de)工作(zuo)狀態(tai)(tai)，是(shi)(shi)供(gong)電(dian)(dian)模(mo)(mo)(mo)式(shi)還是(shi)(shi)充(chong)電(dian)(dian)模(mo)(mo)(mo)式(shi)。然后按下確定按鈕，系統進(jin)入(ru)相應的(de)(de)工作(zuo)模(mo)(mo)(mo)式(shi)。若是(shi)(shi)供(gong)電(dian)(dian)模(mo)(mo)(mo)式(shi)，單片(pian)機將實時監測(ce)各主(zhu)要參量若發現(xian)故(gu)障或過(guo)流過(guo)壓(ya)則(ze)(ze)轉(zhuan)故(gu)障處理(li)模(mo)(mo)(mo)塊，沒有的(de)(de)話繼(ji)續監測(ce)。若是(shi)(shi)充(chong)電(dian)(dian)模(mo)(mo)(mo)式(shi)，插入(ru)電(dian)(dian)池(chi)后系統將監測(ce)是(shi)(shi)否(fou)(fou)(fou)反接，是(shi)(shi)則(ze)(ze)提出告警，否(fou)(fou)(fou)則(ze)(ze)將進(jin)入(ru)充(chong)電(dian)(dian)狀態(tai)(tai)，在此過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)故(gu)障檢(jian)測(ce)的(de)(de)過(guo)程(cheng)(cheng)和供(gong)電(dian)(dian)模(mo)(mo)(mo)式(shi)相同，但充(chong)電(dian)(dian)模(mo)(mo)(mo)塊中(zhong)有充(chong)電(dian)(dian)中(zhong)止算(suan)法和定時算(suan)法，都是(shi)(shi)判斷電(dian)(dian)池(chi)是(shi)(shi)否(fou)(fou)(fou)充(chong)滿的(de)(de)算(suan)法。

　　4． 　　以單片機AT89S52為核心的智能充電器制(zhi)成后(hou)，經(jing)過(guo)半年的調試(shi)和運(yun)行，各項指標基(ji)本上達到了設計要求，由(you)于在制(zhi)作過(guo)程中充分利(li)用了各模塊的功(gong)能，使該充電(dian)器的集(ji)成度(du)大大提高，從而減小了體積，更有利(li)于在野外條件下工(gong)作，提高了系統的可可靠性(xing)。