電動車充電站畢業(yè)論文(已改無錯字)

　　

【正文】 器；六是具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ?；七是共模范圍擴(kuò)展到負(fù)電源；八是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳排列；九是輸入端具有靜電保護(hù)功能。 LM324系列由四個獨(dú)立的，高增益，內(nèi)部頻率補(bǔ)償 運(yùn)算放大器 。 由于 LM324四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛用在各種電路中。 應(yīng)用領(lǐng)域包括傳感器放大器， 有源帶通濾波器，測溫電路，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器， 直流增益模塊和所有傳統(tǒng)的運(yùn)算放大器 。 功能模塊電路設(shè)計(jì) 整流濾波電路設(shè)計(jì) 交流 220V整流濾波電路由繼電器電路、橋形濾波整流電路和保護(hù)電路組成。其中繼電器電路用于接通和斷開電源，橋形濾波整流電路用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電源，保護(hù)電路用于過壓和過流保護(hù)。繼電器 J1驅(qū)動電路由光電耦合器 NEC250 PNP三極管 Q3和續(xù)流電路構(gòu)成，光電耦合器 NEC2501為了防止現(xiàn)場強(qiáng)電磁干擾或工頻電壓通過輸出通道反串到單片機(jī)系統(tǒng)。它通過電 — 光 — 電這種轉(zhuǎn)換，利用“光”這一環(huán)節(jié)完成隔離功能，因?yàn)楣庑盘柕膫魉筒皇茈妶?、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。三極管 Q3用于將光電耦合器 NEC2501的信號放大，以確保有效的驅(qū)動繼電器，其中R1 R17和 R18為限流電阻。二極管 D5和電阻 R1構(gòu)成續(xù)流電路，當(dāng)繼電器的線圈斷電后，二極管 D5和電阻 R1為線圈產(chǎn)生的反向電壓提供續(xù)流通道。整流濾波電路由四個二極管D1～ D四個電容 C31～ C34和一個濾波電容 C1組成，電容 C31～ C34()對交流 50Hz阻抗很大，而對高頻干擾的阻抗很小，基本上可以通過它順利入地。此外， C31～ C34對整流二極管也有保護(hù)作用，在電路剛接通的瞬間，大電容 C1的充電電流很大，在沒有C31～ C34的情況下，將全部通過二極管。由于 C31～ C34兩端的電壓不能突變， C31～ C34處于短路狀態(tài)，二極管上不全流過很大的電流，從而保護(hù)了二極管。濾波電容 C1將整流電路出來的脈動電流變?yōu)橹绷麟娫?，電壓大小?U= 220=311V。保護(hù)電路的 熔斷器用保護(hù)電路過流，壓敏電阻 RT1用于保護(hù)電路的過壓。如圖 11所示： 電動車充電站充電電路設(shè)計(jì) 14 圖 11 交流 220V整流濾波電路 充電主電路設(shè)計(jì) 本課題是基于單片機(jī)技術(shù)和 RFID技術(shù)的電動車充電站設(shè)計(jì)， 設(shè)計(jì)內(nèi)容把射頻識別技術(shù)與電動車充電站結(jié)合起來，以 AT89C51單片機(jī)為核心進(jìn)行控制， 主要包括電量檢測功能、 RFID電子錢包功能以及充電功能三部分，各部分功能模塊及外圍接口模塊連接成了一個功能齊全的電動車充電站系統(tǒng)。 充電電路部分是電動車充電站三大功能的一部分，主要實(shí)現(xiàn)智能充電功能。 本課題經(jīng)整流濾波的 300V直流電源送給脈沖變壓器 T1的初級繞組，初級繞組的下端與開關(guān)管 DFF4N60相連，開關(guān)管 DFF4N60由光電耦合器 NEC2501(U11)和 PNP三極管 Q2來控制和驅(qū)動。其中，光電耦合器 NEC2501(U11)用于隔離強(qiáng)電與弱電，防止強(qiáng)電部分干擾單片機(jī)系統(tǒng)， PNP三極管 Q2用于驅(qū)動開關(guān)管 DFF4N60，確保開關(guān)管的導(dǎo)通， R8～ R11為限流電阻。 R C D6和 C R D7構(gòu)成開關(guān)管 DFF4N60的保護(hù)電路，在變壓器的初級繞組上電的瞬間，如果沒有 C R D7，則就會有一個階躍的電壓加在開關(guān)管的漏源極 ，產(chǎn)生一個過高的 du/dt加在開關(guān)管的兩端，使開關(guān)容易被擊穿。而有了 C R D7組成的緩沖電路，在變壓器上電一瞬間，由于電容 C6兩端的電壓不能突變，有個上升的過程，它兩端的電壓隨著電容的充電而升高，從而起到緩沖的作用。當(dāng)開關(guān)管斷開后，初級繞組將會產(chǎn)生一個反向電壓，此時， R C D6為反向電壓提供了一個通路，反向電壓返回到初級組，將能量消耗在 RC回路上。次級繞組接 D D D10和 D15構(gòu)成二次整流電路，然后用一個 470UF的大電容進(jìn)行濾波。 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(qū)動繼電器。 R15～ R17構(gòu)成蓄電池實(shí)際電壓的采樣電路，在本電路采樣蓄電池的 1/10的電壓。蓄電池的負(fù)極經(jīng) 。如圖 12所示 ： 電動車充電站充電電路設(shè)計(jì) 15 圖 12 充電主電路模塊 單片機(jī)電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)小系統(tǒng)電路如圖 13所示： 圖 13 單片機(jī)電路模塊 單片機(jī)采用的是 AT89C51型芯片，在 18和 19腳上接一個 12MHz晶振，并聯(lián)兩個 30PF的瓷介電容，為單片機(jī)提供時鐘基準(zhǔn)。單片機(jī)的復(fù)位電路為上電復(fù)位， 電源通過 22UF的電解電容加到單片機(jī)的復(fù)位腳 9腳上一個高電平復(fù)位信號， RC常數(shù) t為 t=22 106 10電動車充電站充電電路設(shè)計(jì) 16 103==220mS,因此，上電復(fù)位電路能給單片機(jī)提供高電平的時間遠(yuǎn)大于 2個機(jī)械周期的時間 (即 2mS),即單片機(jī)在加電后，單片機(jī)能完成復(fù)位。單片機(jī)的 P0口通過排阻 RR5與電源相連，為 P0口的每個引腳接了一個 10K的上拉電阻。 P0口與 ADC0809的數(shù)據(jù)口相連，用于讀取取樣的電壓和電流信號。單片機(jī)的地址鎖存輸出引腳經(jīng)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(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)束的中斷 [5]。 信號采樣與放大電路設(shè)計(jì) 整體信號采樣與放大模塊電路圖如下所示 : 圖 14 信號采樣與放大模塊電路圖 （ 1）電壓采樣信號處理電路 如圖 14所示，信號采樣與放大模塊由電流和電壓信號的采樣電路和放大電路組成。其中，電流采樣信號經(jīng)過兩級放大和量程自動轉(zhuǎn)換電路調(diào)整后級放大電路的放大倍數(shù)。由電壓采樣電路出來的電壓信號送入由 R15和 C24組成的低通濾波器，其截止頻率為fH=1/2 R15 C24=1/2 103 108≈ 。對于頻率大于 的干擾信號經(jīng)電容 C24流入地，而對頻率小于 中，再將信號送進(jìn)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片中。電壓跟隨器具有電壓隔離的作用，也稱為電壓隔離電動車充電站充電電路設(shè)計(jì) 17 器， 電壓隔離器輸出電壓近似輸入電壓幅度，并對前級電路呈高阻狀態(tài)，對后級電路呈低阻狀態(tài)，因而對前后級電路起到 “ 隔離 ” 作用。電壓跟隨器 的電壓放大倍數(shù)恒小于且接近 1， 具有輸入阻抗高、輸出阻抗低的特點(diǎn) ，極端一點(diǎn)去理解，當(dāng)輸入阻抗很高時，就相當(dāng)于對前級電路開路，當(dāng)輸出阻抗很低時，對后級電路就相當(dāng)于一個恒壓源，即輸出電壓不受后級電路阻抗影響。一個對前級電路相當(dāng)于開路，輸出電壓又不受后級阻抗影響的電路當(dāng)然具備隔離作用，即使前、后級電路之間互不影響 。 （ 2）前置放大電路 對電流信號的處理經(jīng)過一個低通濾波器和兩級電路放大電路。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(jīng)過 電路的后，采樣電流信號幅值變?yōu)?2mA～ ，為此在本設(shè)計(jì)中對采樣電流信號進(jìn)行兩級放 大，既前置放大電路和后級放大電路 [6]。如圖 14所示，采樣電流經(jīng)過由 R15和 C6組成的低通濾波器，讓 10 KHz的有用信號能進(jìn)入到前置放大器中，而 10 KHz以上的諧波信號則從電容 C24流入地中，提高了電路的搞干擾能力。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(jìn)行精確的放大 10倍，其中電阻 R44的阻值為：R44= /(A1)= /(101)=。 （ 3）高精度自動換擋比例運(yùn)放電路 從前置放大電路輸出電流信號的幅值為 20mA～ 3A，變化的范圍很大，為了方 便對電流信號的處理，在本設(shè)計(jì)中采用了高精度自動換擋比例運(yùn)放電路，將前置放大電路輸出電流信號分成了四個量程 :第一檔為 20mA～ 100mA；第二檔為 100mA～ 500mA；第三檔為500mA～ 1000mA；第四檔為 1A～ 5A，在這范圍內(nèi)的電流信號放大 1倍，放大后的信號幅值為 1V～ 5V；高精度自動換擋比例運(yùn)放電路分為電壓比較電路。由四電壓比較器 LM339構(gòu)成的電壓比較電路組成，在電壓比較器的同相輸入端接一個基準(zhǔn)電壓，在反相輸入端輸入采樣的電流信號 [7]。這四個基淮電壓信號分別為 1V、 、 ,當(dāng)采樣信號大于基準(zhǔn)電壓時，電壓比較器 LM339輸出低電平，當(dāng)采樣信號小于基準(zhǔn)電壓時，電壓比較器 LM339輸出高電平。采樣信號在不同的范圍時，就會對應(yīng)一個或幾個電壓比較器輸出低電平，再由譯碼器 74HC154進(jìn)行譯碼使對應(yīng)的引腳輸出低電平，以便用于分析電流信號的范圍和實(shí)現(xiàn)放大倍數(shù)自動轉(zhuǎn)換。 （ 4）繼電器陣列驅(qū)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(shù)自動轉(zhuǎn)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(qū)動繼電器，所以需要一個繼電器陣列驅(qū)動電路，以驅(qū)動繼電器實(shí)現(xiàn)放大倍數(shù)的自 動轉(zhuǎn)換。繼電器陣列驅(qū)動由 PNP三極管A1015所構(gòu)成的放大電路，其中 5V直流繼電器，線圈額定電壓為 ，額定功率為 ，由此可算出限流電阻 R的阻值為： R=Δ U2/P=()2/≈ 。在這用的是 Ω的電阻。三極管 A1015的放大倍數(shù)為 200倍，故流入基極的電流 I為： I=Δ電動車充電站充電電路設(shè)計(jì) 18 U/AR=()/200 = R為： R=UEB/I=()/ = ,在本電路中用 KΩ的電阻。其電路如圖 15所示： 圖 15 繼電器陣列驅(qū)動電路 （ 5）后級放大電路 后級放大電路由低噪聲高精度運(yùn)放 OP07 對前置放大電路輸出的信號進(jìn)行放大，而放大倍數(shù)自動轉(zhuǎn)換則由繼電器陣列所構(gòu)成 。其中電位器 RTR2 用于調(diào)零，以提高運(yùn)放的精度， R45 為限流電阻，電容 C28 為濾波電容，用于濾去諧波信號提高電路的抗干擾能力。繼電器陣列用于實(shí)現(xiàn)放大倍數(shù)的自動轉(zhuǎn)換，當(dāng)充電電流為 20mA～ 100mA 時，引腳 15和 16 所接的線圈通電，使最左邊的繼電器導(dǎo)通。此時，由 R46 和 R56 構(gòu)成運(yùn)放 OP07 的反饋電路，放大 51 倍。當(dāng)充電電流為 100mA～ 500mA 時， 引腳 13 和 14所接的線圈通電，從左邊數(shù)第二個繼電器導(dǎo)通。此時，由 R47 和 R56 構(gòu)成運(yùn)放 OP07 的反饋電路，放大 11倍。當(dāng)充電電流為 500mA～ 1000mA 時，引腳 11 和 12 所接的線圈通電，從左邊數(shù)第三個繼電器導(dǎo)通。此時，由 R48和 R56 構(gòu)成運(yùn)放 OP07 的反饋電路，放大 6倍 [8]。當(dāng)充電電流為 1000mA～ 2250mA 時，引腳 9和 10所接的線圈通電，最右邊的繼電器導(dǎo)通。此時，由R49 和 R56 構(gòu)成運(yùn)放 OP07 的反饋電路，放大兩倍。 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì) 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片為 8 通道模擬輸入的 ADC0809，由于 在本設(shè)計(jì)中只用了兩個模擬通道，所以 模擬通道選擇信號 地址 A由單片機(jī)通過鎖存器 74HC573 來控制，而 B、 C 接 低電平。由 控制，則 8 路模擬通道的地址為 0FEFEH～ 0FEFFH。 CLK(10 腳 )—— 時鐘信號。ADC0809 的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，因此有時鐘信號引腳。通常使用頻率為 500KHz 的時鐘信號 ， ADC0809 的時鐘信號由單片機(jī)的 地址鎖存允許信號 引腳ALE 輸出 1MHZ 的方波，經(jīng)兩個 D 觸發(fā)器組成的四分頻電路后得到 500KHZ 的方波時鐘信號。 EOC(7 腳 )—— 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。 EOC=0,正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換； EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。 在本設(shè)計(jì)中將該引腳經(jīng)反相后 作為中斷請求信號 送給單片機(jī)的外部中斷 0(即 INT0， 12引腳 )，用于電動車充電站充電電路設(shè)計(jì) 19 觸發(fā)單片機(jī)的中斷 。 D0～ D7—— 數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式， 直接 和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連 ，在本設(shè)計(jì)與單片機(jī)的 P0相連 。 Vref(1 16腳 )—— 參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。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。 ALE(22 腳 )