基于单片机的铅酸蓄电池充电装置的设计毕业设计Word文件下载.doc
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日期：
导师签名：
日期：
指导教师评阅书
指导教师评价：
一、撰写（设计）过程
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
4、研究方法的科学性；
技术线路的可行性；
设计方案的合理性
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
二、论文（设计）质量
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？
三、论文（设计）水平
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
2、论文的观念是否有新意？
设计是否有创意？
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
建议成绩：
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师：
（签名）单位：
（盖章）
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价：
一、论文（设计）质量
二、论文（设计）水平
评阅教师：
（签名）单位：
（盖章）
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
一、答辩过程
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
3、学生答辩过程中的精神状态
评定成绩：
教研室主任（或答辩小组组长）：
（签名）
教学系意见：
系主任：
（签名）
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的设计
起止时间：
2012年12月20日至2013年06月日
学生姓名：
专业班级：
指导教师：
教研室主任：
院长：
2012年12月20日
论文（设计）内容及要求：
一、毕业设计（论文）原始依据
牵引式铅酸蓄电池是应用广泛的蓄电池之一，蓄电池放电后的充电问题一直是一有争议的问题，目前很多所配的充电机由于性能技术不完善，常常导致蓄电池提前损坏的现象，比如蓄电池生产厂家标明的蓄电池循环使用次数为750次，其使用年限应该为2～3年左右，但统计表明，目前电池的的平均寿命仅为一年多，这里面除了有蓄电池使用不当的因素外，另一主要原因就是充电机的原因。
针对牵引式铅酸蓄电池的特点，设计一个恒流-恒压-恒流的充电装置，自动完成充电过程，减小对蓄电池的伤害，以延长电池的使用寿命。
二、毕业设计（论文）主要内容
利用单片机的软、硬件技术，设计一台具有IUIa特性的牵引式铅酸蓄电池智能充电装置，该装置能够实现对蓄电池的电压进行检测、判别，按IUIa特性曲线进行充电，对充电过程进行自动监控。
学习设计利用计算机控制技术和SCR控制方法，完成对蓄电池的恒流-恒压-恒流的充电过程的自动控制。
设计出系统的总体方案，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、蓄电池温度等参数的测量转换电路；
3、设计电压、电流、温度等参数的显示电路；
4、设计充电过程的软件流程并调试程序；
5、绘制符合标准的设计图纸；
编写设计资料、论文。
三、毕业设计（论文）基本要求
1、按设计任务、内容的要求完成充电装置的软、硬件设计工作。
2、毕业设计论文字数要求在15000字以上，论文格式规范，应包括目录、摘要、关键词、正文、参考文献等。
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，图文符合规范要求。
4、论文所有电路图要求全部打印装订。
程序清单作为附录附在最后。
5、翻译一篇相关的英文专业论文，字数不少于3000单词。
四、毕业设计（论文）进度安排
设计的第1周，下达设计任务书，理解相应的设计内容；
第2~4周，查阅资料阶段；
第5~6周，写文献综述，大致确定设计方案，在第六周完成开题报告；
利用寒假期间完成英文文献的翻译工作。
第7~9周，硬件电路设计阶段，包括各电路参数计算，元器件的选择，仪表的选型，并绘制各单元电路和总电路图；
第10~12周，软件设计和调试阶段；
第13~15周，设计论文撰写阶段，在设计第十四周前完成论文初稿。
五、主要参考文献
[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），10～13，2003
[2]黄俊、王兆安.电力电子变流技术[M].北京：
机械工业出版社，2005
[3]贾英江、王立冬、王维斌.铅酸蓄电池充电方法初探[J].电源技术.2001年2月:
27~28
[4]郭亮.电动车用蓄电池充电技术的进展[J].电池.2002年8月：
245~246
[5]郭鑫、袁海文、黄进文.电池充电控制技术的研究[J].电力电子.2006年4期：
24~27
[6]张幸、杨伟民、李纲园.智能化电池充电装置的研究[J].上海理工大学学报.2004年11月：
381~384
[7]赵禹唐、王希业.铅酸电池充电技术[J].电源技术.2001年10月：
375~377
[8]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，2004
指导老师：
（签名）
年月日
南华大学本科生毕业设计（论文）开题报告
设计（论文）题目
铅酸蓄电池充电装置的设计
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
2012.12.20~2013.6
一、设计（论文）依据及研究意义：
中国在全球试铅酸蓄电池的产销大国，铅酸蓄电池已有200多年的历史，是应用广泛的一种动力电源。
具有价格低廉、原材料易得、可靠性好等优点，目前约有96％的市场占有率。
铅酸蓄电池作为稳定电源和直流电源，需求广泛，用量巨大，与我们的社会生活息息相关。
由于铅酸蓄电池维护简单、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的启动电源，也在各类便携式仪器仪表和需要不间断供电的电子设备中用作一些电器及控制回路的工作电源。
蓄电池放电后的充电问题一直是具有争议的问题，目前很多充电机由于性能技术不完善，常常导致蓄电池损坏的现象。
随着经济的发展，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，我们需要设计一种恒流-恒压-恒流铅酸蓄电池智能充电器。
二、设计（论文）主要研究的内容、预期目标：
（技术方案、路线）
此次设计利用单片机的软、硬件技术，设计一台具有恒压-恒流特性的牵引式铅酸蓄电池智能充电装置，该装置能够实现对蓄电池的电压进行检测、判别，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、有关铅蓄电池的电化学原理和充放电原理。
2、关于充电器对铅蓄电池充电的原理及其电路设计。
3、涓电流对电池充电的原理及其特点。
4、充电器对充电过程的检测及其自动转换。
5、充电器在充电过程中对电池的保护功能。
6、电路设计及其元件的选择调试等。
本次设计采用的方案是分阶段充电方法，充电曲线图如下：
在快充阶段（0～t1），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，避免过量充电；
在慢充阶段（t1～t2），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（t2～t3），单片机输出的PWM控制信号，使充电器以约0.09C的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，从而能最大限度地延长蓄电池寿命。
系统的结构框图如下：
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）的研究重点及难点：
1、重点
（1）、滤波电路中电容和电感的选择
（2）、开关电源的设计
（3）、单片机程序的设计
（4）、恒流恒压闭环反馈回路的设计
2、难点
（1）、电路图和PCB图的绘制
（2）、仿真调试
（3）、采样电路的设计
（4）、控制程序的编写
四、设计（论文）研究方法及步骤（进度安排）：
1、第1周：
选题，下达设计任务书，理解相应的设计内容；
2、第2-6周：
查阅和收集资料，确定设计方案，完成开题报告；
3、第7-8周：
根据设计方案设计硬件电路，选择合适的元件、仪器仪表，进行电路参数计算，完成电路图的绘制；
4、第9-12周：
进行软件系统的设计和调试，优化硬件及软件系统；
5、第13-14周：
开始撰写论文，完成初稿并提交；
6、第15周：
论文修改阶段；
说明：
特殊情况下日程安排可作弹性调整。
五、进行设计（论文）所需条件：
1、参考文献
[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.2000.
[2]王鸿钰.实用电源技术手册[TM].上海：
上海科学技术出版社.2002.
[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.2002.
[4]张占松，蔡宣三.开关电源的原理与设计[TN].北京：
电子工业出版社.2004.
[5]MartyBrown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.2004.
[6]王兆安,黄俊.电力电子[TM].北京：
机械工业出版社,2000.
[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,2005.
[8]杨郑成.智能充电器的设计[J].湖州职业技术学院学报,2004.（6）:
120～123.
[9]丁志亮等.智能铅酸电池充电器的设计[J].电源技术应用,2006.9（4）:
17～18.
[10]胡湘娟,杨毅.多功能充电器的设计[J].湖南技术学院学报,2005.26（11）:
53～54.
2、所需计算机软件有：
protel99，keil，Proteus,altiumdesigner
六、指导教师意见：
签名：
年月日
摘要：
铅酸蓄电池容量大、制造成本低、价格低廉，使用广泛。
由于其固有的特性，若使用不当，使用寿命将大大缩短。
很多的因素都会影响铅酸蓄电池的使用寿命，为延长蓄电池的使用寿命，必须采用正确的充电方式。
因此，设计一种全新的智能型铅酸蓄电池充电器是十分必要的。
设计的铅酸蓄电池智能充电器，包括对充电方法的选择和充电装置系统的设计。
根据对铅酸蓄电池的充电特性的分析，集合恒流、恒压、涓流三个充电方式的优点，采用单片机PIC16C54控制，根据电流、电压的自动反馈，采用脉宽调制技术来调节电压，分为快充、慢充、涓流充电三阶段。
这种充电方法可以使充电电流在总体上逼近蓄电池的可接受充电电流曲线。
实验证明，基于单片机PIC16C54控制的铅酸电池智能充电器，它能有效发挥快速调整时间和充电的特性，可以提高电池的使用容量并延长电池的使用寿命，它通过提供了一个全新的有效的方式来提高电池的性能和可靠性，将会有一个好的应用前景。
+n0`.`6V4V*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）
ii
Abstract:
Lead-acidbatteryhasmanyadvantages,suchaslargecapacity,lowmanufacturingcost,lowpriceandwidescopeofapplication.Becauseofitsinherentcharacteristics,ifitusedimproperly,theservicelifewillbegreatlyshortened.Alotoffactorswillaffectthelifeoflead-acidbatteries,toprolongthebatterylife,choosingacorrectchargingmethodisnecessary.Therefore,itisnecessarytodesignanewintelligentlead-acidbatterycharger.
Aintelligentlead-acidbatterychargerwasdesigned,includingtheselectionofthechargingmethodandthechargingdevicesystem.Gatheringthreechargingway’sadvantages,threechargingwayincludsconstantcurrentcharging,constantvoltagechargingandtricklecharging.Accordingtoautomaticalfeedbackofthecurrentandvoltage,thesinglechipmicrocomputerPIC16C54isusedtocontrolandthepulsewidthmodulationtechniquesareusedtoregulatethevoltage,thewholechargingprocesscanbedividedintothreestages,theyarequickcharging,slowchargingandtricklecharging.Thischargingmethodcanbemadetoapproachthebatterychargingcurrentontheoverallacceptablechargingcurrentcurve.
Experimentsshowthatthelead-acidbatterysmartchargerwhichisbasedonsinglechipmicrocomputerPIC16C54’scontrolcaneffectivelyadjustthetimeandchargefastly,asthesametime,itcanimprovethecapacityofthebatteryandprolongtheservicelifeofthebattery.Thesmartchargerprovidesaneweffectivewaytoimproveperformanceandreliabilityofthebattery,itwillbeagoodapplicationprospect.
Keywords:
lead-acidbatteries;
intelligent-charging;
singlechipcomputer;
pulsewidthmodulation
iii
目录
引言 1
1概述 2
1.1课题研究的背景 2
1.2课题研究的意义 2
2充电方案的选择及系统的整体结构 3
2.1课题的总体设计方案 3
2.2充电方法的选择 3
2.2.1恒流充电 3
2.2.2恒压充电 3
2.2.3浮充方式 4
2.2.4涓充方式 4
2.2.5分阶段充电方式 5
2.3系统的整体结构 6
2.4本章小结 6
3充电器硬件部分的设计 7
3.1充电器的充电过程及工作原理 7
3.1.1充电过程分析 7
3.1.2充电器的工作原理 7
3.2充电控制电路的设计 8
3.2.1单片机的选择 9
3.2.2控制电路的设计 10
3.3开关电源PWM控制电路的设计 12
3.3.1TL494的简介 13
3.3.2TL494的工作原理 13
3.3.3TL494外围电路的设计 17
3.4开关电源主回路设计 19
3.4.1功率开关元件的选用 19
3.4.2滤波电路的设计 20
3.4.3开关管驱动电路的设计 22
3.5辅助电源电路的设计 24
3.6显示电路的设计 25
3.7本章小结 27
4软件部分的设计 27
4.1软件的功能 28
4.2PIC系统指令设计 28
4.2.1指令系统基本说明 28
4.2.2指令寻址方式 28
4.3程序流程图 29
5总结 35
参考文献 36
谢辞 37
附录一主电路图 38
附录二程序清单 39
iv
南华大学电气工程学院毕业设计
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