基于单片机的铅酸蓄电池充电装置的设计.doc

毕业设计(论文)题 目 铅酸蓄电池充电装置设计 学院名称 电 气 工 程 学 院 指导教师 职 称 班 级 学 号 学生姓名 06 月 03 日南 华 大 学毕业设计（论文）任务书学 院： 电气工程学院 题 目： 铅酸蓄电池充电装置设计 起 止 时 间：12月20日至06月 日 学 生 姓 名： 专 业 班 级： 指 导 教 师： 教研室主 任： 院 长： 12月 20日论文 (设计) 内容及规定：一、毕业设计（论文）原始根据牵引式铅酸蓄电池是应用广泛蓄电池之一，蓄电池放电后充电问题一直是一有争议问题，目前诸多所配充电机由于性能技术不完善，常常导致蓄电池提前损坏现象，例如蓄电池生产厂家标明蓄电池循环使用次数为750次，其使用年限应当为23年左右，但登记表明，目前电池平均寿命仅为一年多，这里面除了有蓄电池使用不妥原因外，另一重要原因就是充电机原因。针对牵引式铅酸蓄电池特点，设计一种恒流-恒压-恒流充电装置，自动完毕充电过程，减小对蓄电池伤害，以延长电池使用寿命。二、毕业设计（论文）重要内容运用单片机软、硬件技术，设计一台具有IUIa特性牵引式铅酸蓄电池智能充电装置，该装置可以实现对蓄电池电压进行检测、鉴别，按IUIa特性曲线进行充电，对充电过程进行自动监控。学习设计运用计算机控制技术和SCR控制措施，完毕对蓄电池恒流-恒压-恒流充电过程自动控制。设计出系统总体方案，设计数据采集、放大、转换电路，给出硬件电路和软件流程图。1、 设计单片机接口电路；设计充电控制电路；2、 设计蓄电池电压、充电电流、蓄电池温度等参数测量转换电路；3、 设计电压、电流、温度等参数显示电路；4、 设计充电过程软件流程并调试程序；5、 绘制符合原则设计图纸；编写设计资料、论文。三、毕业设计（论文）基本规定1、 按设计任务、内容规定完毕充电装置软、硬件设计工作。2、 毕业设计论文字数规定在15000字以上，论文格式规范，应包括目录、摘要、关键词、正文、参照文献等。摘要和关键词译成英文。3、 画出电路原理图，原理框图及程序流程图，图文符合规范规定。4、 论文所有电路图规定所有打印装订。程序清单作为附录附在最终。5、 翻译一篇有关英文专业论文，字数不少于3000单词。四、毕业设计（论文）进度安排设计 第1周，下达设计任务书，理解对应设计内容；第24周，查阅资料阶段； 第56周，写文献综述，大体确定设计方案，在第六周完毕开题汇报； 运用寒假期间完毕英文文献翻译工作。 第79周，硬件电路设计阶段，包括各电路参数计算，元器件选择，仪表选型，并绘制各单元电路和总电路图； 第1012周，软件设计和调试阶段； 第1315周，设计论文撰写阶段，在设计第十四面前完毕论文草稿。五、重要参照文献1 高飞燕. 智能牵引式蓄电池IUIa特性充电机J.电子技术，30(7)，1013，2 黄俊、王兆安. 电力电子变流技术M. 北京：机械工业出版社，3 贾英江、王立冬、王维斌. 铅酸蓄电池充电措施初探J.电源技术.2月:27284 郭亮.电动车用蓄电池充电技术进展J.电池.8月：2452465 郭鑫、袁海文、黄进文.电池充电控制技术研究J.电力电子.4期：24276 张幸、杨伟民 、李纲园.智能化电池充电装置研究J.上海理工大学学报.11月：3813847 赵禹唐、王希业.铅酸电池充电技术J.电源技术.10月：3753778 李学海PIC单片机原理、PIC单片机实践M北京：北京航空航天大学出版社， 指导老师： （签 名） 年 月 日南华大学本科生毕业设计（论文）开题汇报设计（论文）题目铅酸蓄电池充电装置设计设计（论文）题目来源自选课题设计（论文）题目类型工程设计类起止时间.12.20.6一、 设计（论文）根据及研究意义：中国在全球试铅酸蓄电池产销大国，铅酸蓄电池已经有200数年历史，是应用广泛一种动力电源。具有价格低廉、原材料易得、可靠性好等长处，目前约有96市场拥有率。铅酸蓄电池作为稳定电源和直流电源，需求广泛，用量巨大，与我们社会生活息息有关。由于铅酸蓄电池维护简朴、供电可靠、价格低廉、使用寿命长，广泛作为飞机、汽车、轮船等机动车辆或发电机组启动电源，也在各类便携式仪器仪表和需要不间断供电电子设备中用作某些电器及控制回路工作电源。 蓄电池放电后充电问题一直是具有争议问题，目前诸多充电机由于性能技术不完善，常常导致蓄电池损坏现象。伴随经济发展，蓄电池应用迅速增长，人们但愿能快捷、安全地对蓄电池进行充电。因此，为了适应市场需求，我们需要设计一种恒流-恒压-恒流铅酸蓄电池智能充电器。二、 设计（论文）重要研究内容、预期目：（技术方案、路线）本次设计运用单片机软、硬件技术，设计一台具有恒压-恒流特性牵引式铅酸蓄电池智能充电装置，该装置可以实现对蓄电池电压进行检测、鉴别，按U-I特性曲线进行充电，对充电过程进行自动监控。基本内容有：1、有关铅蓄电池电化学原理和充放电原理。2、有关充电器对铅蓄电池充电原理及其电路设计。3、涓电流对电池充电原理及其特点。4、充电器对充电过程检测及其自动转换。5、充电器在充电过程中对电池保护功能。6、电路设计及其元件选择调试等。本次设计采用方案是分阶段充电措施，充电曲线图如下：在快充阶段（0t1），充电器以恒定电流1C对蓄电池充电，由单片机控制快充时间，防止过量充电；在慢充阶段（t1t2），单片机输出PWM控制信号，控制斩波开关通断，以恒定电压对蓄电池进行充电，此时充电电流按指数规律下降，当电池电压上升到规定值时，结束慢充，进入涓流充阶段；在涓流充阶段（t2t3），单片机输出PWM控制信号，使充电器以约0.09C充电电流对蓄电池充电，在这种状态下，可长时间对蓄电池充电，从而能最大程度地延长蓄电池寿命。系统构造框图如下：铅酸蓄电池斩波电路220V交流电源隔离、驱动电路电源变换电路电流、电压检测电路单片机辅助电源三、 设计（论文）研究重点及难点：1、重点（1）、滤波电路中电容和电感选择（2）、开关电源设计（3）、单片机程序设计（4）、恒流恒压闭环反馈回路设计2、难点（1）、电路图和PCB图绘制（2）、仿真调试（3）、采样电路设计（4）、控制程序编写四、 设计（论文）研究措施及环节（进度安排）：1、第1周：选题，下达设计任务书，理解对应设计内容；2、第2-6周：查阅和搜集资料，确定设计方案，完毕开题汇报；3、第7-8周：根据设计方案设计硬件电路，选择合适元件、仪器仪表，进行电路参数计算，完毕电路图绘制；4、第9-12周：进行软件系统设计和调试，优化硬件及软件系统；5、第13-14周：开始撰写论文，完毕草稿并提交；6、第15周：论文修改阶段；阐明：特殊状况下日程安排可作弹性调整。五、 进行设计（论文）所需条件：1、参照文献1 扬帮文.实用电池充电器与保护器电路集锦TM.北京：电子工业出版社.2 王鸿钰.实用电源技术手册TM.上海：上海科学技术出版社.3 梁廷贵.现代集成电路实用手册（集成运算放大器 电压比较器分册）M.北京：科学技术文献出版社.4 张占松，蔡宣三.开关电源原理与设计TN.北京：电子工业出版社.5 Marty Brown著，徐德鸿，沈旭译.开关电源设计指南TN.北京：机械工业出版社.6 王兆安,黄俊.电力电子TM.北京： 机械工业出版社,.7 周志敏,周纪海,纪爱华.充电器电路设计与应用TM.北京：人民邮电出版社,.8 杨郑成.智能充电器设计J.湖州职业技术学院学报,.(6):120123.9 丁志亮等.智能铅酸电池充电器设计J.电源技术应用,.9(4):1718.10 胡湘娟,杨毅.多功能充电器设计J.湖南技术学院学报,.26(11):5354.2、所需计算机软件有：protel99，keil，Proteus,altium designer六、 指导教师意见：签名： 年 月 日摘要：铅酸蓄电池容量大、制导致本低、价格低廉，使用广泛。由于其固有特性，若使用不妥，使用寿命将大大缩短。诸多原因都会影响铅酸蓄电池使用寿命，为延长蓄电池使用寿命，必须采用对充电方式。因此，设计一种全新智能型铅酸蓄电池充电器是十分必要。设计铅酸蓄电池智能充电器，包括对充电措施选择和充电装置系统设计。根据对铅酸蓄电池充电特性分析，集合恒流、恒压、涓流三个充电方式长处，采用单片机PIC16C54控制，根据电流、电压自动反馈，采用脉宽调制技术来调整电压，分为快充、慢充、涓流充电三阶段。这种充电措施可以使充电电流在总体上迫近蓄电池可接受充电电流曲线。试验证明，基于单片机PIC16C54控制铅酸电池智能充电器，它能有效发挥迅速调整时间和充电特性，可以提高电池使用容量并延长电池使用寿命，它通过提供了一种全新有效方式来提高电池性能和可靠性，将会有一种好应用前景。+ n0 . 6 V4 V* l. F, H/ p& l关键词：铅酸蓄电池；智能充电；单片机；脉冲宽度调制(PWM)Abstract:Lead-acid battery has many advantages, such as large capacity, low manufacturing cost, low price and wide scope of application. Because of its inherent characteristics, if it used improperly, the service life will be greatly shortened. A lot of factors will affect the life of lead-acid batteries, to prolong the battery life, choosing a correct charging method is necessary. Therefore, it is necessary to design a new intelligent lead-acid battery charger. A intelligent lead-acid battery charger was designed, including the selection of the charging method and the charging device system. Gathering three charging ways advantages, three charging way includs constant current charging, constant voltage charging and trickle charging. According to automatical feedback of the current and voltage, the single chip microcomputer PIC16C54 is used to control and the pulse width modulation techniques are used to regulate the voltage, the whole charging process can be divided into three stages, they are quick charging, slow charging and trickle charging. This charging method can be made to approach the battery charging current on the overall acceptable charging current curve. Experiments show that the lead-acid battery smart charger which is based on single chip microcomputer PIC16C54s control can effectively adjust the time and charge fastly, as the same time, it can improve the capacity of the battery and prolong the service life of the battery. The smart charger provides a new effective way to improve performance and reliability of the battery, it will be a good application prospect.Key words: lead - acid batteries; intelligent-charging; single chip computer; pulse width modulation目录引言11 概述21.1 课题研究背景21.2 课题研究意义22 充电方案选择及系统整体构造32.1 课题总体设计方案32.2 充电措施选择32.2.1 恒流充电32.2.2 恒压充电32.2.3 浮充方式42.2.4 涓充方式42.2.5 分阶段充电方式52.3 系统整体构造62.4 本章小结63 充电器硬件部分设计73.1 充电器充电过程及工作原理73.1.1 充电过程分析73.1.2 充电器工作原理73.2 充电控制电路设计83.2.1 单片机选择93.2.2 控制电路设计103.3 开关电源PWM控制电路设计123.3.1 TL494简介133.3.2 TL494工作原理133.3.3 TL494外围电路设计173.4 开关电源主回路设计193.4.1 功率开关元件选用193.4.2 滤波电路设计203.4.3 开关管驱动电路设计223.5 辅助电源电路设计243.6 显示电路设计253.7 本章小结274 软件部分设计274.1 软件功能284.2 PIC系统指令设计284.2.1 指令系统基本阐明284.2.2 指令寻址方式284.3 程序流程图295 总结35参照文献36谢辞37附录一 主电路图38附录二 程序清单39引言电池是一种化学电源，是通过能量转换而获取电能器件。化学电源是在氧化还原电化学过程中将化学能转化为电能。一次电池是一次性使用电池，二次电池是可多次反复使用电池。二次电池又称可充电电池或蓄电池，能将化学能和直流电能互相转化且放电后能经充电复原反复使用装置叫蓄电池。常用蓄电池有铅酸、福镍、氢镍和锉离子电池。目前所有二次电池中使用最广泛、技术最成熟是铅酸蓄电池。整个电池使用中铅酸蓄电池占有很大比重，据记录大概在65%以上。铅酸蓄电池具有电动势高、能进行大电流放电、使用温度范围宽、性能稳定、工作可靠、价格低廉、原材料来源丰富等长处，因此广泛应用在国民经济各个领域，尤其在电动汽车动力电源、工矿电机车动力电源、汽车起动电源等方面。铅酸蓄电池因其可循环再充电特性，以及成本低廉、使用安全、无污染等长处，在目前生活中需求正日益增大。对应，蓄电池充电技术也引起了普遍地关注。首先，老式充电措施正常充电时，以10h或20h率电流进行充电。这时需要时间一般为10多种小时，甚至20多种小时，充电时间长，并且使用不便。另首先，充电技术不能适应铅酸蓄电池特殊规定，会严重影响蓄电池寿命。国内外数年来实践证明，铅酸蓄电池浮充电压偏差5%，电池浮充寿命将减少二分之一。在其他方面，由于充电措施不对，铅酸蓄电池也很难到达规定循环寿命。衡量蓄电池性能指标，常常以工作电压;电池容量;工作温区;循环寿命四方面性能参数来表征。其中影响电池循环寿命最关键有二点，一是使用时不过放不过充，二是蓄电池充电机性能好坏，充电机充电措施选择不妥，会直接影响电池循环寿命。目前诸多所配充电机由于性能技术不完善，常常导致蓄电池提前损坏现象。因此，研究怎样延长蓄电池寿命，提高蓄电池使用效率，设计一种全新智能型铅酸蓄电池充电器显得十分重要。针对铅酸蓄电池特点，设计一种恒流-恒压-恒流充电装置，自动完毕充电过程，减小对蓄电池伤害，以延长电池使用寿命。1 概述1.1 课题研究背景电池是一种化学电源，是通过能量转换而获得电能设备。也被称为可再充电电池或蓄电池被激活充电电池放电后活性物质继续使用二次电池。当对电池充电时，电能转变为化学能，实现向负荷供电，伴随吸热过程。应用过程中可充电电池，充电器是使用设备，是其成功关键，可充电电池一问世，充电器设计就是一种关键问题，由于直接影响充电电池两个重要方面：充电电池使用容量及循环寿命。因此，直到二十世纪中叶，充电器技术都没有获得大进展，常用恒流或恒压充电措施，效果比较差。这种状况一直持续，直到六十年代MASCC博士基于最低出气率曲线原理，发现可接受电池充电电流大小随时间而减少这一规律，证明恒流或恒压充电是不是最合适措施。根据MASCC曲线，提出了两阶段，三阶段多段充电方式。所谓两阶段第一阶段以恒定电流或恒定电压对电池进行充电，当电池电压到达一定水平，然后涓流充电；所谓三阶段充电先以恒定电流充电，直到电池电压到达一定值时，转入第二阶段，即恒定电压充电阶段，当电流降到某种程度时，进入第三阶段涓流充电。通过几十年发展，铅酸蓄电池充电技术已较为成熟。由于使用这种电池性能靠近镍镉电池，并且不需要维护，国内铅酸电池使用量逐渐增长。充电器在近几年进步已经获得明显进步标志就是世界上最半导体制造商纷纷推出自己充电芯片，其中某些还带有中央处理器。本文也将应用单片机PIC16C54，设计一款智能型铅酸蓄电池充电器。1.2 课题研究意义由于铅酸电池有许多原因影响电池寿命和容量，为了提高效率，消除偏振，缩短充电时间，在分析铅酸电池充电特性基础上，集合涓流充电和恒定电流，恒定电压充电，PIC16C54微控制器，脉宽调制技术长处，根据电压、电流反馈自动调整充电脉冲宽度，设计一种可以在系统控制下进行三阶段充电铅酸蓄电池智能充电器。该充电器根据设计充电措施对12V、4AH蓄电池充电。该充电器某些技术指标有：a）基本输入：单相220VAC5%，50HZ2%；b）充电参数：快充时充电电流为4A，慢充时充电电压为14.7V，涓充时充电电压为14.1V；c）环境温度：-10到50：空气相对湿度不超过85%。2 充电方案选择及系统整体构造2.1 课题总体设计方案该设计采用逐一功能模块分析再组合措施来实现方案。分别对充电控制电路，开关电源PWM控制电路，开关电源主回路中滤波电路、开关管驱动电路以及辅助电源电路和显示电路进行了分析设计。然后对每一部分详细电路特点进行组合。软件方面论述了软件实现功能，阐明了PIC系统指令，绘制了程序流程图，分析和解释了程序。2.2 充电措施选择铅酸蓄电池充电措施选择是至关重要，不一样充电措施差异很大，充电效果有很大差距，对电池性能影响也不相似。选择最合适充电措施，你应当考虑使用充电电池频率，放点放大倍率以及其他原因。下面是对不一样充电措施简要概述：2.2.1 恒流充电 充电器交流电源电压一般是波动，充电需要是直流恒流电源。当使用恒定电流充电时，电池可以具有高充电效率，可以很轻易地根据充电时间来决定与否充电中断，并且还可以变化电池数目。恒流电源充电电路如图2.1所示。图2.1 恒流电源充电电路 2.2.2 恒压充电在该充电模式中，充电电路随电池两端电压波动而变化，初始充电电流比较大，到最终阶段，充电电流变小。充电电流中最大充电电流应设置为最高充电电压，以便将电池过度充电。此外，在用恒压方式充电时，充电电压在充电末期到达峰值后会有所下降。电池充电电流会加大，会导致电池温度上升。当电池温度上升时，电压下降将导致热失控电池，电池性能损坏，因此，不提议使用恒压充电。如图2.2所示：图2.2 恒压充电电路2.2.3 浮充方式在浮充模式下，电池以小电流（C/30号C/20）充电，以保持电池在完全充电状态。浮充法合用于电池作为应急电源或备用电源电气设备。常规浮充方式充电电路如图2.3所示。图2.3 浮充方式充电电路2.2.4 涓充方式电池与负载并联，同步电池与直流电源（充电器）相连。一般状况下，作为负载工作电源，直流电源以涓流充电模式对电池进行充电，只有当负载变大，在直流电源端电压低于电池端电压或直流电源停止供电时，电池对负载放电。在这种方式下，充电电流由使用模式决定。它一般使用在紧急电源、备用电源或电子表等不容许断电场所。如图2.4所示是简朴涓充方式示意图。图2.4 涓流方式简朴示意图2.2.5 分阶段充电方式在分阶段充电方式中，在电池充电初始阶段充电电流较大。当电池电压到达控制点时，电池转为以涓流方式充电。分阶段充电模式是最佳电池充电模式，但缺陷是，所述充电电路复杂性和更高成本。此外，需增设控制点电池电压监测电图。如图2.5所示：图2.5 分阶段充电简朴示意图铅酸蓄电池往往采用恒压充电或恒流充电。恒压充电初始充电电流过大，影响电池寿命铅酸电池，甚至也许导致极板弯曲，损坏电池。因此，大量铅酸蓄电池充电电路以恒流充电方式充电，恒流充电电路一直是一种恒定充电电流给电池充电，直到电池充斥后关断电路，或进入浮充形式。相比而言，恒流充电对蓄电池寿命是有好处。并且恒流充电具有较大电流充放电，使充放电速度大大加紧。不过，假如恒定电流充电，充电电流，以保持原始值，大部分电流消耗在分解水上，使冒气非常强大，电解液沸腾十分剧烈，不仅消耗能量，并且轻易使极板活性脱落，对极板极其不利。 因此，对于铅酸蓄电池分阶段充电措施是一种更好措施，由于在充电过程中，充电电流逐渐下降。使用这种措施中，充电结束电解质沸腾现象减弱，能量损失少，并且保护极板，以防止过度充电和水解带来功率损耗。分析几种充电方式，综合快充和慢充铅酸电池充电器设计优势。使用微控制器控制充电器，充电过程分为迅速充电，慢速充电，涓流充电三个阶段，充电更好。2.3 系统整体构造铅酸蓄电池斩波电路220V交流电源隔离，驱动电路电源变换电路电流、电压检测电路单片机辅助电源图2.6 系统整体构造 充电系统构造框图如图2.6所示。整个充电装置由单片机控制系统，斩波电路，辅助电源电路，电流电压反馈电路，隔离驱动电路和电源变换电路构成。单片机控制系统由PIC16C54及其外围电路构成，单片机接受到电压电流检测电路反馈信号后，控制斩波电路导通，使电压或电流稳定。斩波电路由晶体管构成，重要作用是可以实现占空比调整从而到达电流电压稳定效果。辅助电源电路是将整流电压降压，滤波，为单片机提供工作电压。电流电压检测电路是检测蓄电池两端充电电压或充电电流与否稳定设定值。电源变换电路由滤波电路和整流电路构成，将市网电处理。驱动隔离电路重要作用是有基极驱动电路驱动变压器输出。2.4 本章小结 本章着重对比多种充电方案，综合多种充电方案长处，确定了充电器设计方案，以单片机为控制关键恒流恒压恒流三阶段充电方式。搭建了系统总体框图，接下来就总体框图来进行各部分硬件设计。3 充电器硬件部分设计3.1 充电器充电过程及工作原理3.1.1 充电过程分析 图3.1所示为该充电器充电电流、电压曲线。图3.1 充电器充电电流、电压曲线可以看出，在图3.1中：快充阶段（0至t1），充电器以恒定电流1C充电，由单片机控制迅速充电时间，防止充电过量，慢充阶段（t1至t2），单片机输出PWM控制信号来控制斩波器开关通断，以一种恒定电压，对电池进行充电时，充电电流呈指数下降，当电池电压上升到规定值时，慢充结束；进入涓流充电阶段（t2至t3），单片机输出PWM控制信号，使充电器以约0.09C充电电流充电，在此状态下，很长一段时间，可以对电池进行充电，从而延长电池寿命。3.1.2 充电器工作原理根据框图中所示系统构造中，铅酸蓄电池充电装置原理图，重要包括开关稳压器，斩波器开关，控制器和辅助电源四个部分，并设有过电流保护，过电压保护和过温保护。交流电流输入整流电路和辅助电源，辅助电源给单片机提供工作电压，再输入半桥式转换器，然后通过使用TL494设计电压控制和电流监测，使用单片机控制半桥变换器斩波开关实现对蓄电池充电智能控制，单片机还可以控制灯运行和停止，可以看到目前处在那个阶段充电状态。在此示意图中，必须先设定值，然后由微控制器控制每个阶段充电。详细原理图如图3.2所示：图3.2铅酸蓄电池充电器原理图3.2 充电控制电路设计根据本系统特点，硬件电路采用单片机控制系统来实现。3.2.1 单片机选择 PIC16C54单片机简介：PIC16C54属CMOS单片机，是一种低价位高性能8位单片机，具有体积小，功耗低，性能强，体密性高，价格低等特点。仅使用了33条精简指令集、单字节单周期指令，每条指令执行时间最快可到达200ns。易于记忆和使用指令系统可大大减少产品开发时间。它有两个双向I/O口线，其中A口用来检测四种工作方式按键状况，作为输入，B口中除RB0作为输入，用来检测电流强度控制键按键状况外，其他都用作输出，RB1用于输出脉冲信号，该信号刺激隔离器，耦合到刺激电极上输出，它振荡源有四种，晶体振荡（XT），低功耗振荡（LP），高速振荡（HP）及RC振荡。多种时钟振荡电路低功耗睡眠省电模式和WDT（看门狗）代码保护功能，这些功能有更大优势。RB2-RB7是用来控制六档电流强度指示灯启动和关闭；PIC16C54系列单片机可广泛应用于电机控制、汽车电路、家用电器等领域。 PIC16C54单片机重要性能：RISC精简指令集，指令仅有33条，指令长度为12位绝大部分均为单机器周期指令。工作速度高，最快可达200ns（20MHz时钟时）数据长度为8位片内程序存储器容量为512-2kbyte片内静态数据存储器(SRAM)为25-73byte硬件构成7个专用寄存器两级硬件堆栈有直接、间接、相对和位寻址功能12-20条I/O引脚，每条引脚均可设置为输入和输出态多种时钟振荡电路及WDT定期器电路宽工作电压范围和低功耗模式：工作电压为2.5V-6.0V，经典工作电流为2mA，睡眠状态仅为3uA。 PIC16C54单片机引脚图：图3.3 PIC16C54单片机引脚图PIC16C54单片机引脚功能为：RA0-RA3 I/O输入和输出端口A，与内部F5对应，为一种4位I/O端口，可进行位控。RB0-RB7 I/O输入和输出端口B，与内部F6对应，为一种8位I/O端口，可进行位控。RTCC实时时钟/计数器输入计数在这个端口输入信号上升沿或下降沿，边缘可通过软件选择。MCLR主复位端，当MCLR为低电平时对单片机复位。OSC1振荡信号输入端。此端口用于外部振荡信号输入，使用RC振荡，当它连接到RC电路，使用石英晶体一端连接到一种石英振荡电路。OSC2振荡信号输出端。石英晶体谐振器或陶瓷谐振器通过一种串联电阻R连接到晶体振荡器一端，往往RC振荡器作为CLKOUT输出（CLKOUT1/4fosc）。 VDD电源电压。一般为5V，其范围在2.5-6.25V之间。Vss地端。3.2.2 控制电路设计 电路包括控制主芯片PIC16C54、振荡电路、复位电路。振荡电路是由晶体振图3.4 控制电路电路图荡器及电容构成；复位电路是由二极管、电阻及极性电容构成。迅速充电阶段，IC36脚输出高电平，通过一种电阻器R32连接Q7基极，斩波器开关导通时，通过电流监测电路，以恒定电流对电池进行充电。到达迅速充电时间，IC36脚输出低电平，斩波开关关闭，停止充电，迅速充电阶段结束。慢速充电阶段，IC36脚输出PWM控制信号，斩波开关到一种固定导通占空比，充电器恒压为电池充电，充电电流随电池电压上升指数下降。当电池电压上升到一种预定值，电阻R33，R34，R35对电池电压进行采样，并送到比较器IC2第3脚（同相输入端子），跟引脚2（反相输入端）参照电压比较，1脚输出高电平，IC317脚输出高电平，软件过滤和延迟后，以确定检测对，慢充结束。涓流充电阶段，IC36脚输出PWM控制信号到斩波切换到较小占空比导通，充电电流维持在约0.09C，为电池充电。过热保护是通过外接电池正温度特性热敏电阻RT2，R36，R37完毕。当电池温度升高，热敏电阻RT2阻值正在增大，IC2引脚5（同相输入端）电位升高，电池温度上升到一种特定值，5脚电位超6脚（反相输入端）电位，7脚高电平输出，IC318引脚输入高电平，IC36脚输出PWM信号，将充电器浮动电压给电池充电，有效地保护电池。系统用发光二极管表达充电状态。即快充和慢充阶段，绿色发光二极管亮；涓流充阶段，黄色发光二极管亮。3.3 开关电源PWM控制电路设计采用脉冲宽度调制（PWM）技术，其特点是一种高频率，高效率，高功率密度，高可靠性。脉冲宽度调制开关电源一般是一种模拟控制模式下，按照与对应变化负载，通过调整偏置晶体管栅极或基极来实现开关电源输出晶图3.5 TL494管脚分派图体管或晶体管导通时间，这种方式变化，使得电源输出电压在工作条件变化时保持恒定，是使用单片机数字输出来控制模拟电路一种非常有效方式。调整开关电源占空比，输出电压基本上不随负载变化或输入电压变化措施称为脉冲宽度调制措施。目前有许多脉宽调制控制器，重要生产厂家像美国德州TI企业，其生产脉宽调制控制器有TL598，SG2524，TL494等，而本设计中选用是TL494型脉宽调制器，其可以产生两路PWM输出，并且具有稳压、限流及保护功能。3.3.1 TL494简介TL494是一款固定频率脉宽调制电路，它包括了开关电源控制所需所有功能，被广泛应用于单端正激双管式，半桥式，全桥式开关电源。 TL494SO-16 PDIP-16两种封装形式，以适应不一样场所规定，其重要特点如下：集成了所有脉宽调制电路；芯片内置线性锯齿波振荡器，外接振荡器件只有两个（一种电阻和一种电容）内置误差放大器；内置5V参照基准电压源；可调整死区时间；内置功率晶体管可提供500mA驱动能力；推或拉两种输出方式。3.3.2 TL494工作原理TL494内部器件是由锯齿波发生器、触发器、比较器、误差放大器1和2、5V基准电源与两个驱动晶体管等构成。它是一种脉宽调制型开关电源集成控制器。管脚分派如图3.6所示。脚1、2和脚15、16分别为两个比较器输入端；脚3为相位控制端；脚4为死区电平控制端；脚5、6为振荡器R、C输入端；8,9脚11,10脚分别为两个内部驱动晶体管集电极 、 发射极。他们所发出脉冲，可控制转换器开关交替导电管。引脚13为输出控制端子，两个内部驱动晶体管导通或关闭时，引脚13为低电平，转换器只能控制一种开关，以形成一种单端输出;当脚13为高电平时，就可推挽输出。到达输出脉冲宽度调制，可以通过任何一种在电容器CT侧正锯齿波形与两个控制信号来比较。仅当锯齿波电压时，NOR门电路驱动输出晶体管Q1和Q2，只有当正反器时钟输入信号是在低水平，这个门会是在有效状态，这种状况发生是锯齿波信号电压不小于控制信号电压期间。当控制信号振幅增长时，此时也会一致引起输出脉波宽度线性减少。如图3.7所示：图3.6 TL494内部构造图图3.7 TL494控制器时序波形图 控制信号可以是外部输入端子输入在引脚4控制端子截止时间，误差放大器输入端脚1,2,15,16与其输入端点抵补电压为120mV时，限制输出截止时间降至最低，约为最初锯齿波周期时间约4。当13脚输出模式控制接地时，获得最大占空比为96，当13脚接系统参照电压，最大占空比为48。假如我们控制输入引脚4截止时间设定一种固定电压范围从0V到3.3V，一种额外截止时间必须出目前输出。 PWM比较器提供了一种措施，这是确定最大比例时间做了调整输出脉冲宽度控制输入至零电位，但这次返回授予输入脚电压变化可以是0.5V到3.5V，两个误差放大器模态（共模）输入范围从-0.3V到（工作电压）2V，可以用来检测电源供应器输出电压和电流。 误差放大器输出是高积极状态，并且它们误差放大器输出与PWM比较器非反相输入为或（OR）运算，因此电路构造，放大器需要一种最小输出上时间，控制克制回路，一般第一种误差放大器参照电压和稳定输出电压进行比较，可以依托反馈控制环路增益。 3脚一般用作频率赔偿，其重要目是为整个环路稳定性，尤其注意是必须防止使用反馈引脚3输入过载电流不小于600uA，否则最大脉冲宽度是不正常限制，两个误差放大器，都可以运用正相或反相放大来稳压。第二误差放大器可以用来做电流检测电路，检测电阻与参照电压元比较，回路电压在靠近地时，该误差放大器转换率在7V 至Vcc时为2V/s。不过，在任何状况下，在高频用途中。脉冲宽度比较器和控制逻辑传播延迟，使他不能用于动态电流限制器。它可以应用到恒定电流限制电路或外部组件使电流回叠（电流反馈回路）限流装置，动态电流限值优