单片机与DSP中的基于AT89S52的智能快速充电器控制系统的设计与实现

1.引言　　本控制系统是为120w智能快速稳压电源设计的。　　该快速充电器是为部队在野战条件下工作而研制的，因此要求其具有体积小、重量轻、智能化程度高、操作简便等优点，同时对电源的可靠性和抗干扰性提出了很高的要求。有稳压供电和充电两种工作方式。稳压供电时输出恒定的24V;处于充电状态时有四种充电方式：常规充电、快速充电、电池浮冲、电池训练，可以为镉镍、氢镍蓄电池充电。　　2. 控制系统总体设计要求　　根据实际情况，本控制系统要完成以下功能：　　(1) 能自动识别电池的类型(镍镉电池、镍氢电池、锂电池)。　　(2) 有稳压供电和充电两种工作模式。　　(3) 采用最高电压Vmax、最高温度Tmax 在现代电子设备应用中，快速充电器已成为不可或缺的组成部分，尤其对于军事用途，在野外环境下对电源的稳定性和可靠性有着极为严格的要求。本文探讨的是一个针对120W智能快速稳压电源而设计的控制系统，这个系统基于AT89S52单片机，并结合了数字信号处理器（DSP）技术。其研发旨在为部队提供一个体积小、重量轻、操作简便且智能化程度高的充电设备，以应对各种复杂多变的野战条件。 控制系统的设计需求在以下几个方面进行了具体化：控制系统能够自动识别电池的类型，无论是镍镉、镍氢还是锂电池。系统具有稳压供电和充电两种工作模式，满足不同的使用需求。稳压供电时，系统输出恒定的24V直流电压；而在充电状态下，系统又提供了常规充电、快速充电、电池浮冲和电池训练等多种充电方式，以适应不同类型的电池和充电需求。 在硬件电路设计方面，该控制系统的核心为AT89S52单片机，其丰富的指令集和良好的兼容性使其成为监控系统的首选。硬件组成部分包括微处理器、压频变换装置（A/D转换器）、输出控制电路、上电复位电路、输入控制和数码显示电路以及保护告警电路。压频变换装置利用LM331芯片将电压信号转换为频率信号，而输出控制电路则通过一个由电阻网络组成的解码器来控制功率电路。上电复位电路则采用MAX813L芯片提供监控和手动复位功能，确保系统的稳定启动。输入控制和数码显示电路则由按键输入和LED显示屏组成，方便用户操作和查看设备状态。保护告警电路使用硬件中断来实现对过载、过热、电池故障等潜在问题的实时监测和报警。 系统的软件设计同样重要，必须与硬件配合才能实现完整的功能。软件设计包括初始化程序、电压与温度检测算法、充电策略控制算法、故障诊断与报警程序等。为了提高充电效率和安全性，系统采用了多种快速充电终止方法，如最高电压Vmax、最高温度Tmax、最长充电时间tmax、电压负增长-△V以及温度变化率△T/△t。这些方法可以在电池达到完全充电状态时立即停止充电，从而防止过充，延长电池寿命，保障电池使用安全。 此外，系统还设计了多重保护机制，包括输入交流过压保护、输出直流过流保护、过充电保护、故障检测报警、电池开路、短路、反接保护等，确保了设备在使用过程中的人身和设备安全。 恒压恒流模块和放电模块是控制系统中最为关键的电路模块。恒压恒流电路主要由SR12单片机的模拟电路模块和外部MOSFET、肖特基二极管等组成，能够根据设定的参数实现恒定电压和电流的输出，确保电池得到最合适的充电环境。而放电模块则用于在快速充电过程结束后，帮助电池安全有效地释放多余的电能，保障电池的安全和延长使用寿命。 综合来看，基于AT89S52单片机的智能快速充电器控制系统集成了高效、安全和智能化的管理，提供了便捷的操作界面和丰富的充电策略。通过精确的硬件设计与智能的软件算法相结合，实现了在各种复杂环境下的稳定工作，满足了现代野战条件下对电源系统高可靠性的要求。此系统在军事、野外作业等领域具有广泛的应用前景，并为未来充电技术的发展提供了新的思路和可能。