单片机充电器.docx

PIC16C711单片机构成的智能充电器

摘要：介绍由PIC16C711单片机及其它附加电路组成的智能性充电器，适用于对镍镉电池组的充电。

关键词：单片机，镍镉电池

传统的镍镉电池充电器普遍采用恒流充电，仅在使用说明书中注明连续充电时间，由人掌握时间到时切断电源，这既不利于电池的正常使用，又有损于电池的使用寿命。人们在使用镍镉电池时，经常发现电池未使用多长时间就发生电池容量衰减或电压下降现象，原因就是人们没有正确地使用，或是充电器不具备智能功能，充电前未进行预放电处理，充电过程中不能准确地确定充电终止时刻。真对以上问题，我们采用PIC16C711单片机研制出智能充电器，该智能充电器具有以下功能：

电池充电前自动进行放电处理，确保电池组的电压降至10V，消除人们称之谓的“记忆效应”，使每次充电后电池达到它的最大容量。

充电电流采用调频、调宽、脉冲恒流技术，提高了充电速度，缩短了充电时间。

充电终止检测采用电池电压检测、计时器定时和充电时的-AV检测，充电终止检测到后自动转为续流充电状态，既保证电池充足容量，又保护电池不因过充而导致损坏。

采用PIC16C711的看门狗监控电路对充电器进行监控，防止处理器失控而不能终止充电造成的电池损坏。

注：为了介绍方便，下面以12V/1.5Ah镍镉电池组为对象，以450mA充电电流为事例介绍充电器的硬件电路、软件设计。

一.硬件电路

智能充电器的电原理图见图1所示，其核心是PIC16C711单片机，外围电路包括电源电路、电池电压取样电路、电池放电电路和电池充电电路，下面分别加以介绍。

1.PIC16C711单片机

PIC16C711是美国Microchip公司的PIC系列单片机之一，采用CMOS制造工艺，低功耗，I/O口具有较大的带负载能力。采用精简指令集RISC结构CPU，35条高效指令，除了程序跳转指令是两周期外，其余全部是单周期指令。八级硬件堆栈，4个通道的8位A/D转换器，1K字节的片内ROM，68字节数据存储器，带有片内RC振荡器的看门狗电路。

智能充电器判断是否插有电池、判别电池电压的大小、放电电路和充电电

路的控制都是由PIC16C711单片机来进行，单片机在这里是总控制机构。

电池电压取样电路

R18、R19两电阻并联在待充电电池组正负极两端，分压取样后送至AN3通道进行A/D转换，单片机A/D转换的基准电压可由软件设定为单片机的5V供电电压，故此电池电压取样电路的最大鉴别极限为16.6V，计算公式为①式。

v2.4k ①

X =5V

5.6k+2.4k

X=16.6V

电池放电电路

当12V电池组插入充电插口时，充电器首先进行电压判断，如电池组电压大于10V则进行放电处理，使电池电压降至10V，然后关断放电电路才进入充电状态。放电电路主要有N沟道增强型场效应管IRF540和放电功率电阻R17组成。当处于放电状态时由一只红色的发光二极管作为放电指示。

充电电路

R20为充电电流检测电阻。W1为调整充电电流电位器，调整W1可调整比较器反相输入端电压的大小，借助比较器开启充电电路的时间长短达到调整充电电流的大小。

T5为充电电路的电子开关，当PIC16C711的RB2端输出为“1”时，比较器LM393的正相输入端电压大于反相输入端电压，则比较器输出为高电平，把T2、T3、T4关断，充电电路停止工作。当PIC16C711的RB2端输出为“0”时，充电供电电路的开启由R20上通过的电流大小来确定。当电流小于某一值时，比较器的正相输入端小于反相输入端，比较器输出为低电平，T4导通，启动充电供电电路，通过电感L1对电池充电，同时电感也进行储能，这时充电电流是逐渐增大；当电流增大到某一值时，比较器的正相输入端大于反相输入端，比较器输出为高电平，T4关断，充电供电电路断开，电感L1储存的能量通过续流二极管D3泄放，继续对电池充电，这时充电电流逐渐减小；当电流小于某一值时又把T4接通，这样周而复始地关启充电供电电路，但充电一直是连续进行，充电电流的有效值保持不变。当处于充电状态时由一只绿色的发光二极管作为充电指示。

在连续的充电过程中，确定开启和关断充电供电电路的取样电流的回差由R10电阻确定。R10电阻小则切换回差大，R10电阻大则切换回差小，但R10电阻取值不能太大，否则比较器电路会产生自激。R10阻值一般不要超过1M。连续充电过程中充电电流可以从电阻R20上用电压波形观察，R20上的电压波形见图2，比较器正相输入端和输出端的电压波形见图3和图4。

图2.电阻R20上电压波形

图3.比较器正相输入端波形

图4.比较器输出端波形 t

二.软件设计

软件程序主要分为两大块，1个为主