智能充電器畢業論文---基于89c51的智能電池充電器的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 94 還具有限壓作用，可以很好地保護電池。 缺點： 硬件的價格比較貴。 TL494 的使用在帶來以上優點的同時，增加了產品的成本，可以采用 LM358 或 LM393 的方式進行克服。 涓流控制簡單，并且是脈動的。電池充電結束后，一 般采用涓流充電的方式對電池維護充電，以克服電池的自放電效應帶來的容量損耗。單片機的普通 I/O 控制端口無法實現 PWM 端口的功能，即使可以用軟件模擬的方法實現簡單的 PWM 功能，但由于單片機工作的實時性要求，其軟件模擬的 PWM 頻率也比較低，所以最終采用的還是脈沖充電的方式，例如在 10%的時間是充電的，在另外 90%時間內不進行充電 ,這樣對充滿電的電池的沖擊較小。 單片機 PWM 控制端口與硬件 PWM 融合 對于單純硬件 PWM 的涓流充電的脈動問題，可以采用具有 PWM 端口的單片機，再結合外部 PWM 芯片即可解決涓流的 脈動性。 在充電過程中可以這樣控制充電電流：采用恒流大電流快速充電時，可以把單片機的 PWM 輸出全部為高電平（ PWM 控制芯片高電平使能）或低電平（ PWM 控制芯片低電平使能）；當進行涓流充電時，可以把單片機的 PWM 控制端口輸出 PWM 信號，然后通過測試電流采樣電阻上的壓降來調整 PWM的占空比，直到符合要求為止。 89C51 與 ADC0809 的接口設計 用單片機控制 ADC 時，多數采用查詢和中斷控制兩種方法。查詢法是在單片機把啟動命令送到 ADC 之后，執行別的程序，同時對 ADC 的狀態進行查詢，以檢查 ADC變 換是否已經結束，則讀入轉換完畢的數據。中斷控制法是在啟動信號達到 ADC 之后，單片機執行別的程序。當 ADC 變換結束并向單片機發出中斷請求信號時，單片 7 機相應次中斷請求，進入中斷 服務程序。讀入轉換數據，并進行必要的數據處理，然后返回到原程序 ,這種方法單片機無需進行轉換時間的管理 ,CPU 效率高，所以特別適合于變換時間較長的 ADC [5] 。 本章小結 本章主要介紹智能電池充電器的原理和相關的技術， PWM 脈寬控制技術和其分類， 89C51 與 ADC0809 的接口技術。 8 2 硬件設計 89C51 及特點概述 AT89C51 是一種帶 4K 字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，俗稱單片機 ，如圖 21 所示。 AT89C2051 是一種帶 2K 字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除 100 次。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲 器制造技術制造，與工業標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL的 AT89C51是一種高效微控制器， AT89C2051 是它的一種精簡版本。 AT89C 單片機為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案 [6] 。 主要特性 （ 1） 與 MCS51 兼容 （ 2） 4K 字節可編程閃爍存儲器 （ 3） 壽命： 1000 寫 /擦循環 （ 4） 數據保留時間： 10年 （ 5） 全靜態工作： 0Hz24Hz （ 6） 三級程序存儲器鎖定 （ 7） 128*8 位內部 RAM （ 8） 32 可編程 I/O 線 （ 9） 兩個 16 位定時器 /計數器 （ 10） 5 個中斷源 （ 11） 可編程串行通道 （ 12） 低功耗的閑置和掉電模式 （ 13） 片內振蕩器和時鐘電路 管腳說明 VCC：供電電壓。 GND：接地。 9 P0口： P0 口為一個 8位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當 P1口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 P0 能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據 /地 址的第八位。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0外部必須被拉高。 P1口： P1 口是一個內部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在 FLASH 編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口： P2 口為一個內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出4個 TTL 門電流，當 P2 口被寫“ 1”時，其管 腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。 P2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數據存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時，它利用內部上拉優勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內容。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口： P3 口管腳是 8個帶內部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。當 P3 口寫入“ 1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下所示： 口管腳 備選功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數據存儲器寫選通） /RD（外部數據存儲器讀選通） 10 P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部 輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個 ALE脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE 只有在執行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執行狀態 ALE 禁止，置位無效 。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現。 /EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內部鎖定為 RESET；當 /EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件， XTAL2 應不接。有余 輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度 。 芯片擦除 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持 ALE管腳處于低電平 10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“ 1”且在任何非空存儲字節被重復編程以前，該操作必須被執行。 11 此外， AT89C51 設有穩態邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下， CPU 停止工作。但 RAM，定時器，計數器，串口和中 斷系統仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止 [6] 。 結構特點 （ 1） 8 位 CPU （ 2） 片內振蕩器和時鐘電路 （ 3） 32 根 I/O 線 （ 4） 外部存貯器尋址范圍 ROM、 RAM64K （ 5） 2 個 16 位的定時器 /計數器 （ 6） 5 個中斷源，兩個中斷優先級 （ 7） 全雙工串行口 （ 8） 布爾處理器 圖 21 89C51芯片 12 ADC0809 及特點概述 主要 特性 （ 1） 8 路 8 位 A／ D轉換器，即分辨率 8 位 （ 2） 具有轉換起停控制端 （ 3） 轉換時間為 100μ s （ 4） 單個＋ 5V電源供電 （ 5）