智能充电器开题报告.doc

淮 阴 工 学 院
毕业设计(论文)开题报告

学 生 姓 名：
戴鹏
学 号：
1051202118
专 业：
电子信息工程
设计(论文)题目：
智能充电器的设计研究
指 导 教 师:
鲁庆

2010
年
2
月
27
日

文献综述
1、充电器的发展
摇篮架充电器：
蜂窝电话和其它许多设备首选摇篮架充电器，这是一单独部件，充电器和电池都放在里面（象把婴儿放置在摇篮里一样）。由于充电器与主机相互独立，因此产生的热量比充电器和主机做成一体的要少。
摇篮架充电器中采用的最简单的充电电路通常是线性调节充电器。该调节器通过一个工作于线性区（线性调节器由此而得名）晶体管分担了直流源与电池之间的压差。其功耗为充电电流与管压降之积。因此，如果调节器被封装于一个无空气流动的小空间内，该功率耗散将导致发热、引起温升。
内置式充电器：
包括便携式计算机在内的一些较大设备的电池充电器作为系统一部分内置其中。此时，充电器的效率至关重要，这并非为了能够传输最大能量，仅仅为了最少化产生的热量。因为热量产生温升。而电池工作于高温环境会缩短其寿命。由于要求在整个电池电压范围内保持高效性，充电器应该选用开关模式充电器，因为其功率耗散相对较少并且与输入输出压差无关。
智能电池充电器：
智能电池代表了一种有助于设计和使用的新技术，其封装内部具有一个控制器，控制器通过串行接口与外部通讯，告诉外部充电器电池的充电曲线。这样处理对设计人员有益，因为只需设计一个充电器就能够对所有满足智能电池标准的电池充电。
2、AT89S51简介
单片机诞生于20世纪70年代末，经历了SCM、MCU、SOC三大阶段。（1）SCM即单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段，主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。（2）MCU即微控制器（Micro Controller Unit）阶段，主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。（3）单片机是嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SOC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SOC的单片机应用系统设计会有较大的发展。
主要性能：与MCS-51 兼容、4K字节可编程FLASH存储器、1000次擦写周期、全静态工作：0Hz-33MHz、三级程序存储器保密锁定、128*8位内部RAM、32条可编程I/O线、两个16位定时器/计数器、6个中断源、可编程串行通道、低功耗的闲置和掉电模式、片内振荡器和时钟电路。
功能特性描述：AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
此外，AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RAM定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据，停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP、TQFP和PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。
3、TLC1549串行A/D转换器
TLC1549系列是美国德州仪器公司生产的具有串行控制、连续逐次逼近型的模数转换器，它采用两个差分基准电压高阻输入和一个三态输出构成三线接口，其中三态输出分别为片选(CS低电平有效)，输入／输出时钟(I／O CLOCK)，数据输出(DATAOUT)。由于TLC1549采用CMOS工艺。内部具有自动采样保持、可按比例量程校准转换范围、抗噪声干扰功能，而且开关电容设计使在满刻度时总误差最大仅为±1 LSB(4.8 mV)，因此可广泛应用于模拟量和数字量的转换电路。TLC1549具有6种串行接口时序模式，这些模式是由I／O CLOCK周期和CS定义。根据TLC1549的功能结构和工作时序，其工作过程可分为3个阶段：模拟量采样、模拟量转换和数字量传输。
4、研究意义
中国是全球铅酸蓄电池的产销大国，铅酸蓄电池已有200多年的历史， 是一种应用广泛的动力电源。具有原材料易得、价格低廉、可靠性好等优点，目前约有95％的市场占有率。铅酸蓄电池作为稳定电源和主要的直流电源，需求广泛，用量巨大，与我们的社会生活息息相关
由于铅酸蓄电池维护简单、价格低廉、供电可靠、使用寿命长，广泛作为汽车、飞机、轮船等机动车辆或发电机组的启动电源，也在各类需要不间断供电的电子设备和便携式仪器仪表中用作一些电器及控制回路的工作电源。随着经济的发展，大容量蓄电池的应用迅速增加，人们希望能快捷、安全地对蓄电池进行充电。因此，为了适应市场的需求，我们需要设计一种铅蓄电池智能充电器。因此，该设计的研究成果及设计理念能够很好的在别的设计中移植，做到了与实际的较好结合，具有较强的现实意义。

参考文献
1 南建辉,熊鸣,王军茹.MCS-51单片机原理及应用实例.清华大学出版社,2003
2 张洪润主编. 单片机应用设计200例.科学出版社，2003
3 邹丽新等主编.单片微型计算机接口技术.苏州大学出版社,2002
4 李玉锋、倪虹霞主编．MCS-51系列单片机原理与接口技术．人民邮电出版社，2004
5 杨将新主编.单片机程序设计及应用从基础到实践．机械工业出版社，2003
6 王坚、秦大为编著.慢脉冲快速充电方法的研究.电池工业出版社,2002
7谢志萍主编.传感器与检测技术,电子工业出版社,2006

1 要研究解决的问题
如何检测蓄电池的电压
在充电过程中队蓄电池的保护功能
如何提高充电效率
如何控制充电状态
2 拟采用的手段

图1 总体框架结构图
2.1 硬件设计
（一）温度测量部分
温度检测所使用的传感器非常多，热敏电阻是其中一种用半导体材料制成的敏感元件，起主要特点是灵敏度高、体积小、功耗低而且价格低廉。
用热敏电阻构成的温度检测电路较为简单，使用电阻分压电路，将温度变化引起的电阻变化转为电压信号，可以直接传送给单片机处理。
（二） 电压检测部分
蓄电池的充电电压由一分压电阻检测得，经过单片机的计算，可判断出充电电压值。
（三）A/D转换电路
这里选用TI公司生产的TLC1549串行A/D转换器芯片，它是一种开关电容结构的逐次比较型10位A/D转换器。片内自动产生转换时钟脉冲，转换时间≤21μs；最大总不可调转换误差为±1LSB；单电源供电(+5V)，最大工作电流仅为2.5mA；转换结果以串行方式输出。
（四）主控制器
控制电路由一个单片机AT89S51来实现，单片机通过检测来的电压信号值作出相应的动作：输出不同宽度的脉冲电压和作出不同指示。
2.2 软件设计
（一）电压测量部分
蓄电池的充电电压由一分压电阻检测得，经过单片机的计算，可判断出充电电压值。
（二）A/D转换部分
选用TLC1549 作为A/D转换器，在转换过程的第一阶段，模拟输入量同时关闭SC和ST进行充电采样，这一过程使所有电容的充电电压之和达到模数转换器的输入电压。转换过程的第二阶段打开所有SC和ST，CMOS门限检测器通过识别每一只电容的电压确定每一位，使其接近参考电压。在这个过程中，10只电容逐一检测，直到确定转换的十位数字量。

指导教师意见：
1．对“文献综述”的评语：

2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：

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指导教师：
所在专业审查意见：

负责人：

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