电动车电池防过充节电控制器

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1、. . . . 随着人们对环境意识的加强，节能环保的电动车行业，各种电动车也随之出现。经过市场调研，我们发现所有电动车的电池充电器都没有自动断电功能，电池已经充满，充电器仍然处于浮充状态，这样不但电池会被充坏也造成了很大的电能浪费，所以对安全性、节能型、智能型的电池充电器的需求也越来越大。基于此我们设计了电动车电池防过充节电控制器。本设计是在普通电动车充电器的基础上增加了单片机控制部分，可直接将家用充电器接入本产品的输入端，从产品的输出端接到电动车电池的原充电口， 以实现智能充电的目的。硬件电路由两种工作模式：定时充电和自动控制充电。定时充电时，时钟数码管显示定时时间；自动充电时，时钟数码管显

2、示电池两端电压和浮充时间。电池充满后自动切断电源，本产品具有电池电压检测工能，既可以应用于36V电池控制，又可以应用于48V电池控制，用户只需将自己的电池接至相应的地方，即可直接充电，如果电池接反会自动保护，不让电池损坏，具有良好的通用性和实用性。二、原理说明:原理图如图所示：电源部分：接220端子为输入端，接插座端子为输出端，P3为与单片机AD检测部分的连接排针。我们用LM7805为控制部分电路提供5V稳定电源。单片机通过控制继电器的吸合与断开来控制充电电源的开启与闭合，R1,R2,R3,R4为检测电池电压的分压电阻，因为输入单片机IO口的电压不能超过5V，所以要先将所采集的电压经过电阻分压

3、后才能输入单片机。图中R19为上拉电阻，R6为限流电阻，继电器通过晶体管9013（0.5A）驱动。当单片机引脚输出低电平时，三极管截止，没有电流流过继电器的线圈，继电器断开，开始充电。当单片机引脚输出高电平时，三极管导通，继电器吸合，停止充电。防止电池因过充而导致电池损坏。当电池充满电时，单片机进入掉电模式，即使是在没人在的时候，也浪费不了多少电。图中的D3是为电池反接时保护电池设计的。D4是为了保护继电器设计的。控制显示部分：如图所示：智能充电器控制显示部分主要是以STC12C2052AD单片机为控制核心设计的。此单片机部带AD转换，十分方便，不需外接比较器；且能很精确的检测到电池两端的电压

4、大小。外围电路包括输入设备按键，显示设备时钟数码管，发光二极管（红和绿）和充满电报警设备蜂鸣器。用户可通过按键设置所需的充电模式与充电时间。两个发光二极管用来指示不同的充电模式与不同的充电阶段。图中U3即74HC595，为8位串转并移位寄存器，为节省单片机IO口设计的。四个按键的功能分别为：S1为模式（自动控制模式和定时模式）选择键， S2为“+”键用来调节定时时间，S3为“确认键”。时钟数码管在定时模式时显示定时时间的时和分。而在自动控制模式时，在电池两端电压达到浮充状态之前，数码管显示的是电池两端的电压值的大小，此时中间的一点亮；在电池两端电压达到浮充状态时，数码管显示定时两个小时，显示状

5、态和定时模式时一样。理论设计计算：AD采集部分分压电阻的设计计算对于48V的电池来说，R3为570K，R4为10K，要求当电池电压达到浮充状态即57.2V时，分压后输入单片机的电压不超过5V，为了计算方便取 Vmax=57V:此时分压后输入单片机的电压为 Vin=Vmax*R3/(R2+R3)=1VR3的功率为Pr3 =(Vmax/580K)*( Vmax/580K)*20K0.125W 所以取1/4W的电阻设单片机中AD转换寄存器中的值为ad_data 则 ad_data=(Vin/5)*256 若取10位的转换精度，则只需将256换为1024即可。由此将模拟量转换成数字量，通过数码管显示出

6、来。三、学习心得体会：在学习这门课之前，我几乎对51单片机一无所知。实际上讲，在选这门课之前，我也不知道这门课具体是讲什么的，只知道是电子制作，自己本着想锻炼一下的想法就选了这门课，当老师开始讲课时才知道我们学习的是单片机，是我们大三下学期才开的课程。真的很庆幸能提前接触，这是一大收获。在这个课上我了解到了一个单片机开发板的成品的的全过程，从最初的原理图的设计到PCB板的生成，到事物的焊接，最后到程序的调试与输入。虽然我们在课堂上学过原理图的设计和PCB板的生成，但那大多是照着书上做的，所以比较简单。然而，在这个实验选修课上则完全是自己动手做的，在自己画原理图时，开始真是觉得有点小困难，因为好

7、多元件元件库里都没有，都需要自己画，也就是说要自己封装，比较麻烦。对于我这初学者来说，是一种考验。画原理图基本上用了我两大节课的时间，相对来说，时间比较长，但画完后有一种小小的成就感，这也是我对接下来的学习制作更感兴趣。如果原理图画的很成功，那么PCB就没那么难了，自动生成很快，但是布局就比较麻烦了，如果PCB能够很好的完成，那么这个制作就基本上完成了三分之一的进程。这是成功的第一步。等同学们都完成后，老师给发了一些器件，开始了板子的实物焊接。由于一些原因，这个焊接我在课上没有完成，下课后我又到同学的实验室里继续焊接，大概两个多小时的时间完全焊完了，看着自己亲手做的板子，心里有一种说不出的高兴

8、，真的有一种成就感，也许这是因为我第一次焊接这样的板子吧！所以决定以后多往这方面注重些。接下来的课程就是程序的设计与调试。在写程序之前老师讲解了关于51单片机的一些知识与应用和一些单片机程序的程序代码，老师还推荐了一些书籍，让同学们下去自学单片机知识。在写程序期间，觉得很难，比较折磨人，因为不会，毫无头绪，也许是因为还没有深入学习单片机的原因吧！对于程序的编写与调试，老师要求的不是很严，因为老师知道我们还没有学习单片机，他的这个课程也是为了提前带我们进入单片机的学习，为以后的学习打下基础。虽然我们还不能熟练掌握51单片机的变成与调试，但是我们对于51单片机的产品开发与制作全过程有了更近一步的了

9、解，不再迷茫和去猜测。课堂时间毕竟很少，深入的学习就要靠我们自己。如果想在这方面有过突破有所发展，那么单片机的深入学习是必然的。通过这个课程的学习，使我对51单片机产品的开发有了一定的了解，同时我也对这门课程产生了憧憬，我觉得这个制作全过程很有意思。所以我决定，如果大三还有这样的课程我还会去选，如果没有了，我会利用课余时间去做一些这样的课题，又不懂得地方去问老师或一些比较懂得同学。总之，从这门课中我在一定程度上学到了不少知识。另外，王俊杰老师的认真辅导也让我们倍感亲切。还有就是我自己独立的完成了一个电路板的制作，第一次尝到了做东西的成就感。这给了我很大的信心。我会以此为契机，好好学习专业知识，

10、提升自己的专业水准。四、单片机编程代码：#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define AD_SPEED 0x60 /0110,0000 1 1 270个时钟周期转换一次， /*数码管IO口设置*/sbit ST_CP =P11;sbit SH_CP =P12;sbit DS =P13;sbit LED4 =P14;/数码管sbit LED3 =P15;sbit LED2 =P16;sbit LED1 =P17;sbit led0 =P30; /LED sbit led1 =P31;sb

11、it s3 =P32;/按键sbit s2 =P33;sbit s1 =P34;sbit BEE =P35;/蜂鸣器sbit k1 =P37;/继电器/*/uchar temp=0; /595数据标识uint ad_data; /AD数据int count1 = 0;/数码管位标识int count2 = 0;int count3 = 0;int count4 = 0;uint count_m=0;uchar count_f=0;uchar count_s=0;uint count = 0;/ms 数码管显示标识uchar count0 = 0;/0.5suchar state=0; /数码管

12、显示标识uchar shi=0; /时分秒初始设置uchar fen=0;uchar miao=0;uchar m=0;uchar q=0; /按键标识uchar k=0;int k2; /按键标识uchar ad_flag=0; bit time_flag=0;bit auto_flag=0;uchar countb=0;uint voltage=0; /电压初始uint voltage1=0;uchar i=0;uchar flag1=0;uchar V; uchar value_buf50;uchar count5,i5,j5,temp5; /采集的电压uchar VCC=4.88;/电

13、源参考电压uchar code DSY_CODE= 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;/字符uchar code DSY_CODE1=0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10;/带小数点的字符/*void ADC(); /*AD转化函数*/void InitADC();/AD设置函数void keyserve(void);/按键设定void keyscan();/键盘扫描void Delay(uint x);/延时void In_595(); /595函数void Out

14、_595();void beek (void);/蜂鸣器继电器void init();/初始化/* void main() init(); while(1) keyscan(); beek();if(auto_flag=1) for ( count5=0;count550;count5+) value_bufcount5 = V; Delay(10); for (j5=0;j550-1;j5+) for (i5=0;i5value_bufi5+1 ) temp5 = value_bufi5; value_bufi5 = value_bufi5+1; value_bufi5+1 = temp5;

15、 voltage=(value_buf0*1.96); if(voltage=395) voltage1=4801; if(voltage=409) voltage1=4902; if(voltage=416) voltage1=5003; if(voltage=425) voltage1=5104; if(voltage=433) voltage1=5205; if(voltage=442) voltage1=5306; if(voltage=460) voltage1=5504; if(voltage=468) voltage1=5601; if(voltage=478) voltage1

16、=5702; count1=(voltage1/1000); count2=(voltage1%1000)/100); count3=(voltage1%1000%100)/10); count4=(voltage1%1000%100%10); Delay(300);if(voltage=480) BEE=1;Delay(200);BEE=0; TR1=1;shi=0;/充满电后的延时时间fen=1;miao=15;ADC_CONTR&=0x6e;auto_flag=0;flag1=1;if(count_f2)/自动控制定时时间设定，时间是大于2分钟时继电器断开TR0=0;TR1=0;BEE=

17、1;ADC_CONTR&=0x6e;k1=0;Delay(2000); BEE=0; auto_flag=0;count_m=0;/把秒清0，不让蜂鸣器一直响 /*AD初始化*void init()TMOD = 0x11;TH0=0xfa;TL0=0x00;TH1=(65535-50000)/256;TL1=(65535-50000)%256;ET0=1;/开定时器中断ET1=1;TR0=1;TR1=0;EA=1; P3M0=0X00;/设置BEE端口 P3M1=0X20;AUXR|=0x10;EADC_SPI=1;LED1=1;LED2=1;LED3=1;LED4=1;BEE=0; k1=1

18、;void InitADC() P1=0xff;ADC_CONTR=0xe8;Delay(80); P1M0|=0x01;/这两个寄存器用来设置 P1口四种状态,每一位对应一个P1引脚 ，按状态组合操作 P1M1&=0xfe;/设置P1.1为开漏状态 void ADC() interrupt 5 if(ad_flag=1)ad_flag=0;ad_data=ADC_DATA;V= ad_data; ADC_CONTR&=0xe7;/清除标志位同时关闭AD采集ADC_CONTR=0xe8;/开中断advoid Time0() interrupt 1/显示数码管 TH0 = 0xfa;TL0 =

19、0x00;count+;if(count=20)/循环20次检测一次电压count=0;ad_flag=1; state+; switch(state) case 1: temp = DSY_CODEcount1; In_595(); Out_595(); LED1=0; LED2=1; LED3=1; LED4=1;break;case 2: temp = DSY_CODE1count2; In_595(); Out_595(); LED1=1; LED2=0; LED3=1; LED4=1;break;case 3: temp = DSY_CODEcount3; In_595(); Out

20、_595(); LED1=1; LED2=1; LED3=0; LED4=1;break; case 4: state=0; temp = DSY_CODEcount4; In_595(); Out_595(); LED1=1; LED2=1; LED3=1; LED4=0;break; /*void Time1() interrupt 3 TH1 = (65535-50000)/256;TL1 = (65535-50000)%256;if(auto_flag=0) count4=fen%10; count3=fen/10; count2=shi%10; count1=shi/10;if(+c

21、ount0=10)count0=0; miao-;if(miao=0) fen-; if(fen=0xff) fen=59;shi-;if(shi=0) shi=0; miao=59; if(auto_flag=1) if(+count0=10)count0=0; count_m+;if(count_m=59) count_m=0;count_f+;if(count_f=60) count_f=0;count_s+;if(count_s=24) /*void Delay(uint x) uchar i;while(x-) for(i=120;i0;i-);/*void In_595() uch

22、ar i;for(i=0;i8;i+) temp = 1;DS = CY;SH_CP = 1;_nop_();_nop_();SH_CP = 0;void Out_595() ST_CP = 0;_nop_();ST_CP = 1;_nop_();ST_CP = 0;/*数据处理void keyscan()if(s1=0)/Delay(5); Delay(200);if(s1=0)while(!s1);/Delay(5); Delay(200);while(!s1);k=1;keyserve();if(s2=0) /Delay(5); Delay(200);if(s2=0)while(!s2)

23、;/Delay(5); Delay(200);while(!s2);k=2;keyserve();if(s3=0) /确认键/Delay(5); Delay(200);if(s3=0)while(!s3);/Delay(5); Delay(200);while(!s3);k=3;keyserve();/-按键功能-void keyserve()switch(k)case 1:switch(m)case 0:led0=1;led1=0;m=1;break;/led0表示绿色LED，LED1表示红色LED，红灯亮，定时模式case 1:led1=1;led0=0;m=0;break;/自控模式，绿

24、灯亮break;case 2:if(time_flag=1) shi+; if(shi=13) shi=0;break;case 3:switch(m)case 1:ADC_CONTR&=0x7e;TR1=1;time_flag=1;auto_flag=0;shi=0;fen=1;miao=10;break;/定时模式case 0:TR1=1;time_flag=0;InitADC(),auto_flag=1;break;/自控模式/default:break;break;void beek (void)/控制继电器和蜂鸣器 if(shi=0)&(fen=0)&(miao=20)/到一分钟20秒时跳 k1=0; TR0=0;TR1=0; BEE=1; Delay(1000); BEE=0; Delay(500); BEE=1; miao+; else BEE=0;14 / 14