該快速充電器是為部隊在野戰條件下工作(zuo)而研制(zhi)的，因(yin)此(ci)要求(qiu)其具有體積小、重量輕、智能化程度高(gao)、操作(zuo)簡便等優點，同時(shi)對電源的可靠性和抗干擾性提(ti)出了很高(gao)的要求(qiu)。有穩壓供(gong)電和充電兩種(zhong)工作(zuo)方(fang)(fang)式(shi)。穩壓供(gong)電時(shi)輸出恒定的24V；處于(yu)充電狀態時(shi)有四種(zhong)充電方(fang)(fang)式(shi)：常規充電、快速(su)充電、電池(chi)浮(fu)沖(chong)、電池(chi)訓(xun)練，可以為鎘鎳、氫鎳蓄電池(chi)充電。

　1． 控制(zhi)系統總體設計要求(qiu)

　　根據實(shi)際情況，本控制(zhi)系統要完(wan)成(cheng)以下功能：

　　（1） 能(neng)自動(dong)識(shi)別電(dian)池(chi)的類型（鎳鎘電(dian)池(chi)、鎳氫電(dian)池(chi)、鋰電(dian)池(chi)）。

　　（2） 有穩壓供電(dian)和充電(dian)兩種工作模式。

　　（3） 采用最(zui)高電(dian)壓(ya)Vmax、最(zui)高溫(wen)度(du)(du)Tmax、最(zui)長充電(dian)時間(jian)tmax、電(dian)壓(ya)負(fu)增長-△V、溫(wen)度(du)(du)變化率△T/△t等快速充電(dian)中(zhong)止(zhi)法。

　　（4） 具有輸入(ru)交流過(guo)壓保護、輸出直流過(guo)流保護、過(guo)充電保護等

　　（5） 通電后(hou)能自動(dong)檢(jian)測(ce)整個電源系統，有故障報警。

　　（6） 設有電(dian)池開路、短(duan)路、反接保護(hu)。

　　（7） 具有硬(ying)件和軟件相結合的雙(shuang)重保護(hu)功(gong)能。

　　（8） 良好的抗干(gan)擾能力。

　　2． 統硬件電路的設計

　　2.1　AT89S52單片機簡介(jie)

　　AT89S52是ATMEL公司研制的通用(yong)單片機。它在AT89S51單片機的基礎上(shang)為P1口定義了第二功能，有六(liu)個外部中斷、三(san)個定時(shi)／計數器，以及(ji)四個全(quan)雙工的串(chuan)行通信口，同(tong)時(shi)在指(zhi)令上(shang)與AT89S51兼容，對監(jian)控系統較為適(shi)用(yong)。

　　2.2　基于AT89S52的監(jian)控系統硬件(jian)電路設計

　　按(an)照上述(shu)系(xi)統設計(ji)要求，設計(ji)了如圖1所示(shi)的(de)監控系(xi)統。

　　（1） 微處(chu)理(li)器：AT89S52非常適用于控制，他的(de)主要結構和特點在前面已經介紹過了(le)(le)，為了(le)(le)滿(man)足外圍接口(kou)電(dian)路(lu)的(de)需要，一般(ban)都要在輸出(chu)口(kou)處(chu)接鎖存驅動電(dian)路(lu)，這里我們采用的(de)是SN74HC573。

　　（2） 壓頻變換裝置(zhi)：將(jiang)模擬的(de)電壓量轉化(hua)成頻率值，這是一種(zhong)A/D轉化(hua)方(fang)式，將(jiang)輸出電壓U0采樣通過壓頻變換裝置(zhi)傳(chuan)給單片機，壓頻轉化(hua)裝置(zhi)我(wo)們用的(de)是National Semiconductor的(de)LM331。

　　（3） 輸(shu)出(chu)(chu)控制(zhi)電(dian)(dian)路：單(dan)片機的(de)輸(shu)出(chu)(chu)控制(zhi)信號通(tong)過電(dian)(dian)阻解(jie)碼網絡轉(zhuan)化成(cheng)模擬電(dian)(dian)壓(ya)(ya)值，控制(zhi)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)和電(dian)(dian)流比較器的(de)基準值，實現對外圍功率(lv)電(dian)(dian)路的(de)控制(zhi)。

　　（4） 上(shang)電復位電路(lu)：為了防止單片(pian)(pian)機(ji)的程序飛跑，出現(xian)死鎖，我們采用MAXIM公司的MAX813L系統監控集(ji)成芯片(pian)(pian)來實現(xian)對(dui)單片(pian)(pian)機(ji)的監控，該芯片(pian)(pian)具有看門(men)狗電路(lu)、門(men)限值檢測器、手動(dong)復位等功能。

　　（5） 輸(shu)入控制和(he)數碼顯示電路：包(bao)括按鍵和(he)顯示部分(fen)。通過(guo)簡單的(de)按鍵選(xuan)擇(ze)，實現(xian)運(yun)行方(fang)式選(xuan)擇(ze)、復位(wei)及(ji)故障的(de)顯示。顯示部分(fen)采(cai)用SN74HC573驅動兩個8位(wei)七段LED顯示；同(tong)時通過(guo)發光二極(ji)管(guan)和(he)蜂鳴器(qi)提(ti)示運(yun)行狀態。

　　（6） 護告警電(dian)路：通過硬件電(dian)路實現(xian)保(bao)護，給(gei)單片(pian)機中(zhong)(zhong)斷管腳發出脈沖信號，引(yin)發中(zhong)(zhong)斷程序(xu)實現(xian)保(bao)護，并引(yin)發蜂鳴器告警。

  　下(xia)面介(jie)紹(shao)本系統中的一些(xie)關鍵性電路

　　2.2.1　恒壓恒流模塊

　　恒(heng)(heng)壓恒(heng)(heng)流電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路是整個智能充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)(qi)的(de)關(guan)鍵(jian)部分，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路結(jie)構見圖(tu)(tu)2。恒(heng)(heng)流恒(heng)(heng)壓電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路由SR12單片(pian)(pian)機(ji)片(pian)(pian)內(nei)模擬(ni)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路模塊(kuai)和片(pian)(pian)外(wai)的(de)MOSFET開關(guan)管、肖特基(ji)二極(ji)管、濾波(bo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)感(gan)、濾波(bo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容等器(qi)(qi)件組(zu)成。模擬(ni)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路模塊(kuai)是SR12的(de)特有部件，圖(tu)(tu)3為(wei)它的(de)結(jie)構框圖(tu)(tu)。它由輸入(ru)多(duo)路開關(guan)、兩組(zu)溫(wen)(wen) 度 傳 感(gan)器(qi)(qi)Rsense0.01Ω可(ke)程(cheng)控放(fang)大(da)器(qi)(qi)、片(pian)(pian)內(nei)溫(wen)(wen)度傳感(gan)器(qi)(qi)、電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流檢測(ce)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路等組(zu)成。可(ke)程(cheng)控放(fang)大(da)器(qi)(qi)總(zong)放(fang)大(da)倍數(shu)為(wei)1～256。放(fang)大(da)器(qi)(qi)的(de)輸入(ru)可(ke)選擇為(wei)兩路模擬(ni)輸入(ru)腳（ATD0、ATD1）、片(pian)(pian)內(nei)溫(wen)(wen)度傳感(gan)器(qi)(qi)、模擬(ni)地(di)輸入(ru)（VSSAM）。ATD0和VSSAM間可(ke)接(jie)一個電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流檢測(ce)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)，用(yong)于測(ce)量外(wai)部電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流，它還(huan)連接(jie)至(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流檢測(ce)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路，可(ke)在電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流超過指(zhi)定值時(shi)產生(sheng)中斷(duan)并(bing)輸出(chu)信號。

　　圖2 恒(heng)壓恒(heng)流(liu)電路

　　2.2.2　放(fang)電(dian)模塊

　　快速充電的(de)硬件電路圖如(ru)下所示(shi)

　　圖3　放(fang)電(dian)器部分電(dian)路

　　快速(su)充(chong)電(dian)(dian)的原(yuan)理(li)是通過電(dian)(dian)池兩端(duan)(duan)不斷的充(chong)放電(dian)(dian)來(lai)提高充(chong)電(dian)(dian)效(xiao)率，從(cong)而減(jian)少(shao)了充(chong)電(dian)(dian)時間。放電(dian)(dian)器部分利用(yong)電(dian)(dian)壓比較(jiao)器，在5腳設(she)置電(dian)(dian)壓基準(zhun)，6腳通過一(yi)個二極(ji)管和電(dian)(dian)阻同(tong)單片(pian)(pian)機相連(lian)，單片(pian)(pian)機接受外部控(kong)制(zhi)指令(ling)，通過計(ji)數器控(kong)制(zhi)TDIS端(duan)(duan)電(dian)(dian)平的高低；比較(jiao)器的輸出應用(yong)兩個三極(ji)管級聯，改(gai)善了靜態(tai)工作點(dian)。

　　快速充電(dian)(dian)時(shi)，AT89S52單片機必須不(bu)斷檢測以下幾項關鍵(jian)技(ji)術(shu)指標：電(dian)(dian)路是(shi)(shi)否(fou)出現(xian)斷路、電(dian)(dian)池(chi)是(shi)(shi)否(fou)出現(xian)不(bu)均(jun)衡現(xian)象、電(dian)(dian)池(chi)是(shi)(shi)否(fou)達到規定的安(an)全(quan)電(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)池(chi)是(shi)(shi)否(fou)溫度過(guo)高、電(dian)(dian)池(chi)是(shi)(shi)否(fou)滿足-△V或△T/△t條件(jian)。

　　2.2.3　壓頻變換模塊

　　圖4　壓頻變換器

　　壓(ya)頻(pin)變換(huan)器(qi)本質上是A/D變換(huan)器(qi)，上圖是由LM331N組成的(de)壓(ya)頻(pin)變換(huan)電路，它將輸出的(de)電壓(ya)信號轉變成頻(pin)率(lv)，接入單片機的(de)計(ji)(ji)數(shu)器(qi)接口，通過計(ji)(ji)數(shu)器(qi)的(de)計(ji)(ji)數(shu)計(ji)(ji)算出輸出電壓(ya)的(de)大小。該型號壓(ya)頻(pin)變換(huan)器(qi)V/F變換(huan)公式是：

　　4． 系統軟件設計

　　圖(tu)5　軟件流程(cheng)圖(tu)

　　主(zhu)程(cheng)序流(liu)程(cheng)圖如圖2所示(shi)。系(xi)統(tong)上電(dian)(dian)(dian)復位后(hou)，首先對單片(pian)機、外圍芯(xin)片(pian)及控制(zhi)(zhi)狀態進行初(chu)始化；然后(hou)設(she)置(zhi)輸出(chu)控制(zhi)(zhi)口的(de)電(dian)(dian)(dian)壓閥值，通過(guo)讀取輸出(chu)電(dian)(dian)(dian)壓的(de)值來判斷(duan)系(xi)統(tong)是(shi)(shi)(shi)否正(zheng)(zheng)常，若(ruo)正(zheng)(zheng)常則(ze)進入功能設(she)置(zhi)模(mo)(mo)塊，否則(ze)轉故(gu)障處(chu)理；進入功能控制(zhi)(zhi)模(mo)(mo)塊后(hou)，用戶可以通過(guo)按鍵設(she)置(zhi)系(xi)統(tong)的(de)工作狀態，是(shi)(shi)(shi)供(gong)(gong)電(dian)(dian)(dian)模(mo)(mo)式(shi)(shi)(shi)還是(shi)(shi)(shi)充電(dian)(dian)(dian)模(mo)(mo)式(shi)(shi)(shi)。然后(hou)按下確定按鈕，系(xi)統(tong)進入相(xiang)應的(de)工作模(mo)(mo)式(shi)(shi)(shi)。若(ruo)是(shi)(shi)(shi)供(gong)(gong)電(dian)(dian)(dian)模(mo)(mo)式(shi)(shi)(shi)，單片(pian)機將(jiang)(jiang)實(shi)時(shi)監測(ce)(ce)(ce)各主(zhu)要參量(liang)若(ruo)發現故(gu)障或過(guo)流(liu)過(guo)壓則(ze)轉故(gu)障處(chu)理模(mo)(mo)塊，沒有的(de)話繼續監測(ce)(ce)(ce)。若(ruo)是(shi)(shi)(shi)充電(dian)(dian)(dian)模(mo)(mo)式(shi)(shi)(shi)，插入電(dian)(dian)(dian)池后(hou)系(xi)統(tong)將(jiang)(jiang)監測(ce)(ce)(ce)是(shi)(shi)(shi)否反接(jie)，是(shi)(shi)(shi)則(ze)提出(chu)告警，否則(ze)將(jiang)(jiang)進入充電(dian)(dian)(dian)狀態，在此(ci)過(guo)程(cheng)中故(gu)障檢測(ce)(ce)(ce)的(de)過(guo)程(cheng)和供(gong)(gong)電(dian)(dian)(dian)模(mo)(mo)式(shi)(shi)(shi)相(xiang)同，但充電(dian)(dian)(dian)模(mo)(mo)塊中有充電(dian)(dian)(dian)中止(zhi)算(suan)法(fa)和定時(shi)算(suan)法(fa)，都(dou)是(shi)(shi)(shi)判斷(duan)電(dian)(dian)(dian)池是(shi)(shi)(shi)否充滿(man)的(de)算(suan)法(fa)。

　　4． 　　以單片機AT89S52為核心的智能充電器制成(cheng)后，經過半年的(de)調試和運行(xing)，各項指標基(ji)本上(shang)達到(dao)了設計要求，由于(yu)在制作過程(cheng)中充分利用了各模塊的(de)功能，使該充電器的(de)集成(cheng)度大大提(ti)(ti)高(gao)，從而(er)減小了體(ti)積，更有利于(yu)在野外條件下工作，提(ti)(ti)高(gao)了系(xi)統的(de)可可靠(kao)性。