基于单片机的恒流自动充电器设计_电子论文

（基于单片机的恒流自动充电器设计 64页 26430字包括开题报告文献综述任务书外文翻译程序电路图答辩记录等）

摘要：日常生活中用的电池通常是五号或七号的镍镉电池。对市场调查了解到，由于充电电池的繁多，充电器各式各样，镍镉电池的特点各异，使得对充电有严格的要求。但是部分充电器由于各种原因无法达到电池的要求，从而误导消费者购买了不合适的充电器，使电池很容易损坏。
本文首先对充电电池的特性作了一个深入的了解，通过对镍镉电池的特点，不同的合适的充电方法，充电曲线，放电曲线等研究，分析并设计了适合镍镉电池的充电器。
该充电器，既有恒流充电器结构简单、工作稳定的特性，又有自动充电器快速、安全的优点，能够减少对镍镉电池的伤害。该充电器适合对镍镉电池充电时，采用恒流充电，电压检测。接近充满后通过单片机的检测控制，自动转成绢流充电，以防止电池放电，从而降低电池的寿命。
关键词：充电电池；充电器；恒流源；单片机
中图分类号：TN7

The design of auto charger of constant current basd on MCU

Abstract:
In the daily life, people often use the 5th and 7th Nickel-Cadmium batteries. According to the market research, there are strict requirements for the charging because of so many rechargeable batteries, various chargers and the characteristics of nickel-cadmium battery. But some chargers can not fit the batteries’ requirements for different reasons. That is the cause that leads customers to buy improper chargers, which make batteries easily damaged.
At first, the characteristics of the rechargeable batteries are discussed deeply in this paper. Through the research of nickel-cadmium batteries’ characteristics, different charging methods for nickel-cadmium batteries, the curve of nickel-cadmium batteries’ charging characteristics, the curve of the discharging characteristics and so on, the writer analyzed and created a suitable charger for the nickel-cadmium batteries.
The charger has the simple structure of constant current source chargers and works stably. It also has the rapid and safe characteristics of automatic chargers that could reduce the harm to the nickel-cadmium batteries. When the charger is charging up the battery, it uses the constant current source to charge and the voltage to detect. After the battery is charged up, it is controlled by the MCU to change to silk-charging automatically, in case batteries discharge and the useful life is reduced.
Key words: Rechargeable batteries; charger; constant current source; MCU
Classification: TN7

目次
摘要 I
目次 III
1 绪论 1
1.1 电池发展状况 1
1.2 研究的意义 2
1.3 论文内容安排 2
2 充电电池原理 3
2.1 充电电池参数 3
2.2 充电电池种类 3
2.3 电池充电方法与分析 4
2.4 镍镉电池的充放电原理 6
2.5 充电特性曲线 7
2.6 放电特性曲线 8
2.7 充电过程 9
3 充电电路设计 10
3.1 工作电源 10
3.2 恒流源电路 11
3.3 单片机控制电路 12
3.4 程序流程 13
4 实验数据 15
5 结论 17
参考文献 18
附录A 实物照片 19
作者简介 20
学位论文数据集 21
本科毕业论文附件清单 22

1 绪论
1.1 电池发展状况
最早的电池属锌锰电池了(也称一次电池），早在1868年法国工程师乔治-勒克兰社采用二氧化锰和炭粉作正极粉料，将它压入多孔陶瓷的圆筒体中，并插上一根炭棒集流器作正极，用一根锌棒部分插入溶液中作负极，电解液是用20%的氯化铵水溶液，电池的容器是用玻璃瓶，做成第一个锌锰湿电池。然而，随着时代的发展，普通碱性锌锰电池不能满足市场的需求。直到1950代前后在锌锰干电池的基础上成功研制出碱性锌锰电池。它以锌粉为负极，电解二氧化锰为正极，电解液采用NaOH或KOH，使电池性能成倍的提高。它不仅容量高，还适合于大电流连续放电。还具有优良的低温性能，储存性能和防漏性能。进入二十一世纪以来，碱性锌锰电池得到飞速的发展，大有替代普通锌锰电池和其他电池的趋势。同时用电器具的发展对碱锰电池高容量和大电流放电提出更高的要求。因此，未来碱锰电池的研究主要集中在高功率重负荷放电性能，电池容量的提升以及储存寿命的提高上。
可充电电池由于它的能量质量比、能量体积比和使用成本、环保等指标都比一次电池显现出很多的优越性，所以可充电电池得到了迅速的发展与推广。随着便携设备的普及和能源结构的变化，充电电池成为国民经济的重要支柱产业之一。铅酸、镍镉、镍氢和锂电池是充电电池的主要品种。随着技术的进步，电池的比容量、比能量在不断提高，电池市场出现不同质量等级，不同规格型号和多种尺寸要求的多极化竞争局面。日本仍然稳居榜首，其生产的电池质量和产量都远高于其他国家和地区，主要企业有SANYO，SONY，PANNASONIC，TOSHIBA，DURACELL；中国以低价格、多品种、性能中低档为特色，铅酸电池占国内大部分市场，但很少有出口，镍镉电池出口量很大，镍氢电池举步维艰，但发展速度很快，锂电池也有几家跃跃欲试。中国电池可以说在产量上是“电池大国”，十家较有规模的电池厂家相互竞争，也相互促进，在技术、质量和市场占有率方面都在快速前进。港台在国内投资的五、六家电池厂也非常有实力，比较典型的品牌有超霸和松柏。
进入八十年代以来，电动汽车已成为当前国际上汽车行业发展的新动向，这对电池行业是一个大挑战也是一个大机遇。在“八五”期间，政府就对电动汽车及其相关技术组织了攻关，在电池技术方面也取得了一定的进展和经验。“九五”期间，国家又将电动汽车列入重大科技攻关项目。因此，汽车用电池将会迅速得到发展。电池行业的基本发展趋势是依靠科技进步，对老产品不断改进提高，向小、轻、能量大、长寿命、安全、对环境补污染、国际标准化、通用化方向发展。对新产品改进性能，与应用电池的整机相结合，向新、特、异的方向发展。加强电池的基础研究、应用基础研究、先进技术开发研究、加速电池行业科技成果的商品化、产业化和国际化。
1.2 研究的意义
社会信息化进程的加快对电力、信息系统的安全稳定运行提出了更高的要求。在人们的生产、生活中，各种电气、电子设备的应用的也越来越广泛，与人们的工作、生活的关系日益密切，设备都离不开可靠的电源，如果在工作中间电源突然中断，人们的生产和生活都将受到不可估量的经济损失。
为了避免出现上述不利情况，必须及设计一种电源系统，它能不间断地为人们的生产和生活提供以安全和操作为目的的可靠的电源。电池作为一种电源，它的用途发展到适用于国防、科研、钻探、电讯、航海、航空、医疗、高空气象工农业生产照明、电子计算机、电视机、录音机、摄影机、电子钟、电子表等电源，成为国民经济中不可缺少的一个重要部分。
根据摩尔定律，半导体处理能力大约一年半翻一番，而电池的功效要50年才能翻一番，差距之大，可见一斑。并且在电池的研制过程中，渗透着人们强烈的环保意识，并以次作为电池研制和生产的重要指导原则。
现在市面上有各种各样的电池，由于电池的类型和种类不同，伴随着充电器的类型也多种多样，由此而生的问题和矛盾也非常多。如，电池的种类，电池的容量，电池的型号等等，如果不是专业的人士根本鉴别不了优劣的电池，而且电池没有配有专业的说明书，市面流通的电池很杂很多，这就使消费者很难选择适合自己的电池。充电器则更加的种类繁多，一种类型不同容量的电池可能就有好几种充电器。而往往消费者就忽略了充电器的重要性，其实很多消费者买的电池是很好的，就是用了不好或者不合适的充电器，而使自己的电池寿命降低。
正由于电池在人们的生产和生活中作用巨大，所以研究和研制更方便、高效、安全、环保的充电器有非常重要的意义。
1.3 论文内容安排
本毕业设计结合市场上最常见的两种充电器——恒流充电器和自动充电器，这种充电器既有恒流充电器的简单结构；又有自动充电器的快速和安全。该电路主要有恒流源电路、绢流充电电路、电压检测电路组成。其实现的流程是；恒流源提供电流，单片机实现对充电、停充的控制;当电池充满后，恒流源停止充电并由控制电路对电池进行绢流充电，在整个充电过程中，由单片机控制的指示灯可以很直观的看到充电器的工作过程。
论文内容安排如下：第一章是绪论，第二章介绍了充电电池的充电原理，第三章介绍了充电器电路原理，第四章是实验数据，第五章结论。

基于单片机的恒流自动充电器设计

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