電動車充電站畢業論文(留存版)

　　

【正文】 TMEL 單片機 AT89C51 來完成對系統的控制和數據處理，當上電復位后單片機首先對 ADC0809 進行初始化， 測量蓄電池的電壓 ， 讀取由 ADC0809 轉換出來的數字信號 [12]。 在本次設計的過程中，我也遇見了很多的問題，一開始以為這個設計目的和方法很清晰，但開始著手做的時候，很多具體的細節問題便出現了，許多東西都需要自己先去摸索，再搜集相關的資料，例如： 要 去設計 ADC0809 模 塊時， 就必需要熟習其詳細資料和功能用途以及在具體的電路中應該注意的問題。 感謝電子信息工程班的全體同學，是你們的幫助、支持和勉勵讓我有了今天的成績。而此設計的主要內容是實現充電功能，將 220V市電通過一系列的轉換與控制輸出穩定的電壓對電動車進行充電。若存在， 在天線所覆蓋的范圍內，讀寫器開始檢測響應沖突，進而使用命令來處理存在的沖突，即通過發送命令可以記錄讀寫器天線覆蓋范圍內的標簽的用戶識別信息，然后利用其唯一性，讀寫器和標簽開始建立獨立的通道進行通信，從而消除沖突。用于控制三態輸出鎖存器向單片機輸出轉換得到的數據。 CLK(10 腳 )—— 時鐘信號。 （ 4）繼電器陣列驅動電路 在后級放大電路中采用了由繼電器陣列組成的放大倍數自動轉換電路，由于譯碼器74HC154引腳最大的輸出電流只有幾十毫安，不足以驅動繼電器，所以需要一個繼電器陣列驅動電路，以驅動繼電器實現放大倍數的自 動轉換。單片機的地址鎖存輸出引腳經過四分頻后為 ADC0809提供時鐘信號， ADC0809的地址線， ～ ， (WR)和 (RD)為 ADC0809的讀寫控制引腳， (INT0)用于接收來自 ADC0809模數轉換結束的中斷 [5]。保護電路的 熔斷器用保護電路過流，壓敏電阻 RT1用于保護電路的過壓。它有 5個引出腳，其中 “+” 、 “ ” 為兩個信號輸入端 ， “V+” 、 “V ” 為正、負電源端， “Vo” 為輸出端。當 OE輸入高電平 時，輸出三態門打開，轉換結果的數字量輸出到數據總線上。 （ 2）管腳說明 AT89C51 有兩種通用的封裝方式，一種是 40 腳的雙列直插（ DIP）方式，另一種是44腳的 PLCC 方形貼片封裝方式。 并不是理想的設計方案。然后單片機調整 PWM 輸出信號的占空比。系統可以分為控制部分和信號檢測部分。這種方法可以將出氣量減到最少，但作為充電電流 充電電壓 0 恒流 恒壓 t u,i 充電電壓 充電電流 u,i t 0 電動車充電站充電電路設計 6 一種快速充電方法使用，受到一定的限制。采用恒流充電法，可以將不同容量的蓄電池串聯在一起進行充電。充電過程中影響充電的因素很多 ,諸如電解液的濃度、極板活性物的濃度、環境溫度等的不同 ,都會使充電產生很大的差異。當正負極板上的硫酸鉛完全生成鉛和二氧化鉛后，電池開始發生過充電反應，產生氫氣和氧氣。 RFID的研究和應用都得到了前所未有的發展，本課題設計內容把射頻識別技術與電動車充電站結合起來，以 AT89C51單片機為核心，利用 RFID技術電子錢包功能實現用戶身份 識別 和電子支付充電 費用功能， 防盜報警，安全可靠 ； 充滿自停 ， 來電續充 ，付費合理，并加上 LCD顯示費用余額方便簡單 。控制開關電源的脈沖頻率和占空比，從而調節充電電流和電壓，實現對蓄電池的分級慢脈沖充電。該電路能夠 采用 單片機 (MCU)實時檢測充電 電流 和蓄電池電壓的實際值， 分級 控制開關電源的脈沖頻率和實時調節脈沖占空比，從而調節充電電流和電壓，實現對蓄電池的分級慢脈沖充電 。浮充電壓不能過高，以免因嚴重的過充電而縮短電池壽命。其中最著名的就是 “ 安培小時規則 ” ：充電電流安培數，不應超過蓄電池待充電的安培時數。 與恒流充電法相比，其充電過程更接近于最佳充電曲線。 （ 3） 補足充電 快速充電終止后，電池并不一定充足電，為了保證電池充入 100％的電量，對電池還要進行補足充電。 PWM 信號發生器對反饋回來的電壓、電流信號進行分析，然后調整 PWM 輸出信號的占空比。數字信號送入 FPGA，由 FPGA的有限狀態機對數字信號進行分析和處理。如圖 9所示： 圖 9 電路總體設計方框圖 芯片選擇 AT89C51 型單片機 在本設計中控制部分的單片機是核心，它作為本系統的微控制器，負責整個系統的控制和監控任務 . ATMEL 公司生產的 89 系列單片機是市場上比較常見，也是比較具有代交流 220V 繼電器 A/D模數轉換 單片機 （ MCU） 指示電路 開關管 DC— DC 整流 濾波 直流 5V電源 高頻變壓器 整流濾波 電壓采樣 低通濾波 低通濾波 蓄電池 電流采樣 電動車充電站充電電路設計 10 表性的 MCS51 單片機。 如下圖所示： 8路模擬量開關8路A / D轉換器三態輸出鎖存器 I N 0 I N 1 I N 2 I N 3 I N 4 I N 5 I N 6I N 7D 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7S TC L KE O C地 址 鎖 存與 譯 碼 器ABCA L EV R E F ( + )V R E F ( )O E 圖 10 ADC0809內部結構 （ 3）外部特性 ADC0809 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝，下面說明各引腳功能 ： ? IN0～ IN7： 8路模擬量輸入端 電動車充電站充電電路設計 12 ? 21～ 28： 8位數字量輸出端 ? ADDA、 ADDB、 ADDC： 3位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路 ? ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效 ? START： A/D 轉換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少 100ns 寬）使其啟動（脈沖上升沿使 0809 復位，下降沿啟動 A/D 轉換） ? EOC： A/D 轉換結束信號，輸出，當 A/D 轉換結束時，此端 輸出一個高電平（轉換期間一直為低電平） ? OE：數據輸出允許信號，輸入，高電平有效。 ? 中斷方式 ： 把表明轉換完成的狀態信號（ EOC）作為中斷請求信號，以中斷方式進行數據傳送。它通過電 — 光 — 電這種轉換，利用“光”這一環節完成隔離功能，因為光信號的傳送不受電場、磁場的干擾，可以有效地隔離電信號，提高電路的抗干擾能力。 J2為繼電器用于在充滿電時斷開電源， R4和D12為繼電器 線圈的吸收電路，光電耦合器 NEC2501(U10)和 PNP三極管 Q4來控制和驅動繼電器。由于蓄電池充電時電流的信號從 20mA～ 3A，范圍很大，它有一段的信號是很小，并且經過 電路的后，采樣電流信號幅值變為 2mA～ ，為此在本設計中對采樣電流信號進行兩級放 大，既前置放大電路和后級放大電路 [6]。此時，由 R47 和 R56 構成運放 OP07 的反饋電路，放大 11倍。其典型值為 +5V(Vref(+)=+5V, Vref()=5V，在本電路中接的是 Vref(+)=+5V, Vref()=0V的電壓。電解電容用于抑制芯片的自激振蕩，瓷介電容用于壓縮芯片的高頻帶寬，減少高頻噪聲 [10]。接下來就是讀取采樣電流信號，單片機向ADC0809 發送采樣電流信號轉換的地址，然后向 ADC0809 發送寫信號，即發送地址鎖存和模數轉換啟動信號，之后進入等待狀態。 電動車充電站充電電路設計 25 參考文獻 [1] 周志敏，周紀海．開關電源實用技術設計與應用［ M］ .北京：人民郵電出版社， :201215 [2] 孫立群，張寶金．電動自行車充電器維修［ M］ .北京：人民郵電出版社， :106134 [3] 錢逸秋 .單片機原理與應用［ M］ .北京 :電子工業出版社， :5678 [4] 楊幫文．實用電池充電器與保護器電路集錦［ M］ .電子工業出版社， :89103 [5] 段晨東，張文革，李斌 .單片機原理及接口技術［ M］ .北京：清華大學出版社， :202205 [6] 晏澤昕 .230MHz寬帶大功率放大器的研究與實現［ D］ .電子科技大學， :2836 [7] 路秋生 .常用充電器電路與應用［ M］ .北京：機械工業出版社， :83123 [8] 朱松然 .鉛酸蓄電池技術第二版［ M］ .北京：機械工業出版社， :5698 [9] 王鴻麟，錢建立，周曉軍 .智能快速充電器設計與制作［ M］ .北京：科學出版社， :132157 [10] 嚴國萍，龍占超．通信電子線路［ M］ .北京：科學出版社， :108114 [11] 童詩白，華成英．模擬電子技術基礎［ M］ .高等教育出版社， :470483 [12] 趙良炳 .現代電力電子技術［ M］ .清華大學出版社， :82112 [13] 楊宇華 .便攜 式設備節點設計考慮因素 [J].中國科技信息， ： 2125 [14] 彭為，黃科，雷道仲 .單片機典型系統設計實例精講 ［ M］ .電工工業出版社， 2020,5 :237248 [15] Zhang Nannun, New Control principle（ in Chinese）［ M］ .Defence Industry Publishing House, Beijing, :150167 [16] Chips S Power Amplifiers for Communications［ M］ .MA:Artech House,:156176 電動車充電站充電電路設計 26 致謝 通過本次設計，對充電的整個流程的實現有了充分的了解，在這方面的知識面得到了很大的拓寬。設計實現過程中得到了郭建昌老師在百忙之中不厭其煩的、精心的輔導才能使我在有限的時間內順利地完成設計。結果是蓄電池過充電，使得蓄電池的壽命減小，浪費能 源。在輸出端反接一個二極管，用于保護電路。對應 ALE上跳沿， A、 B、 C 地址狀態送入地址鎖存器中。此時，由 R48和 R56 構成運放 OP07 的反饋電路，放大 6倍 [8]。為了提高對充電采樣電流測量的精度，利用放大器 AD620對采樣電流進行精確的放大 10倍，其中電阻 R44的阻值為：R44= /(A1)= /(101)=。蓄電池的負極經 。二極管 D5和電阻 R1構成續流電路，當繼電器的線圈斷電后，二極管 D5和電阻 R1為線圈產生的反向電壓提供續流通道。首先送出口地址并以信號有效時， OE信號即有 效，把轉換數據送上數據總線，供單片機接收 。要求時鐘頻率不高于 640KHZ ? REF（ +）、 REF（ ）：基準電壓 ? Vcc：電源， +5V ? GND：地 （ 4） ADC0809的工作過程 首先輸入 3位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。 （ 1）功能特性描述 AT89C51 是一種帶 4K字節 FLASH 存儲器 的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器，俗稱 單片機 。這個 PWM信號送給開關電源開關管，從而便調節的開關管在一個周 期內關斷和導通的時間，也就是控制了高頻變壓器通斷的時間，從而實現控制高頻變壓器輸出電壓和電流的大小。這種方法是目前市場充電器流行使用的方法，也是一種很技術非常成熟的方法。此時充電電流逐漸減小，當電流下降至某一閾值時，轉入浮充階段。 二階段法采用恒電流和恒電壓相結合的快速充電方 法，如圖 3所示。這個現象對蓄電池充電所必須的最短時間具有重要意義。實踐證明，實際的浮充電壓與規定的浮充電壓相差 5%時，免維護蓄電池的壽命將縮