电动车电池防过充节电控制器.docx
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电动车电池防过充节电控制器
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及充电时间。
两个发光二极管用来指示不同的充电模式及不同的充电阶段。
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）=1V
R3的功率为
Pr3=（Vmax/580K）*（Vmax/580K）*20K
<<0.125W
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，最后到程序的调试及输入。
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，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及调试。
在写程序之前老师讲解了关于51单片机的一些知识及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！
对于程序的编写及调试，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单片机的变成及调试，但是我们对于51单片机的产品开发及制作全过程有了更近一步的了解，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，提升自己的专业水准。
四、单片机编程代码：
#include
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#defineAD_SPEED0x60//0110,000011270个时钟周期转换一次，
/*数码管IO口设置******************************************************/
sbitST_CP=P1^1;
sbitSH_CP=P1^2;
sbitDS=P1^3;
sbitLED4=P1^4;//数码管
sbitLED3=P1^5;
sbitLED2=P1^6;
sbitLED1=P1^7;
sbitled0=P3^0;//LED
sbitled1=P3^1;
sbits3=P3^2;//按键
sbits2=P3^3;
sbits1=P3^4;
sbitBEE=P3^5;//蜂鸣器
sbitk1=P3^7;//继电器
/*********************/
uchartemp=0;//595数据标识
uintad_data;//AD数据
intcount1=0;//数码管位标识
intcount2=0;
intcount3=0;
intcount4=0;
uintcount_m=0;
ucharcount_f=0;
ucharcount_s=0;
uintcount=0;//ms数码管显示标识
ucharcount0=0;//0.5s
ucharstate=0;//数码管显示标识
ucharshi=0;//时分秒初始设置
ucharfen=0;
ucharmiao=0;
ucharm=0;
ucharq=0;//按键标识
uchark=0;
intk2;//按键标识
ucharad_flag=0;
bittime_flag=0;
bitauto_flag=0;
ucharcountb=0;
uintvoltage=0;//电压初始
uintvoltage1=0;
uchari=0;
ucharflag1=0;
ucharV;
ucharvalue_buf[50];ucharcount5,i5,j5,temp5;//采集的电压
ucharVCC=4.88;//电源参考电压
ucharcodeDSY_CODE[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//字符
ucharcodeDSY_CODE1[]={0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10};//带小数点的字符
//**********************************************
voidADC（）;/*AD转化函数*/
voidInitADC（）;//AD设置函数
voidkeyserve（void）;//按键设定
voidkeyscan（）;//键盘扫描
voidDelay（uintx）;//延时
voidIn_595（）;//595函数
voidOut_595（）;
voidbeek（void）;//蜂鸣器继电器
voidinit（）;//初始化
//*******************************************************
voidmain（）
{init（）;
while
（1）
{
keyscan（）;
beek（）;
if（auto_flag==1）
{for（count5=0;count5<50;count5++）
{
value_buf[count5]=V;
Delay（10）;
}
for（j5=0;j5<50-1;j5++）
{
for（i5=0;i5<50-j5;i5++）
{
if（value_buf[i5]>value_buf[i5+1]）
{
temp5=value_buf[i5];
value_buf[i5]=value_buf[i5+1];
value_buf[i5+1]=temp5;
}
}
}
voltage=（value_buf[0]*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=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_f>2）//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=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*******************************
voidinit（）
{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;
}
voidInitADC（）
{
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
}
voidADC（）interrupt5
{
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ad
}
voidTime0（）interrupt1//显示数码管
{
TH0=0xfa;
TL0=0x00;
count++;
if（count==20）//循环20次检测一次电压
{
count=0;
ad_flag=1;
}
state++;
switch（state）
{
case1:
{
temp=DSY_CODE[count1];
In_595（）;
Out_595（）;
LED1=0;
LED2=1;
LED3=1;
LED4=1;
}break;
case2:
{
temp=DSY_CODE1[count2];
In_595（）;
Out_595（）;
LED1=1;
LED2=0;
LED3=1;
LED4=1;
}break;
case3:
{
temp=DSY_CODE[count3];
In_595（）;
Out_595（）;
LED1=1;
LED2=1;
LED3=0;
LED4=1;
}break;
case4:
{
state=0;
temp=DSY_CODE[count4];
In_595（）;
Out_595（）;
LED1=1;
LED2=1;
LED3=1;
LED4=0;
}break;
}
}
//****************************************
voidTime1（）interrupt3
{
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（++count0==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）
{}
}}}}}
//*********************************************
voidDelay（uintx）
{
uchari;
while（x--）
{
for（i=120;i>0;i--）;
}}
//******************************************
voidIn_595（）
{
uchari;
for（i=0;i<8;i++）
{
temp<<=1;
DS=CY;
SH_CP=1;
_nop_（）;
_nop_（）;
SH_CP=0;
}
}
voidOut_595（）
{
ST_CP=0;
_nop_（）;
ST_CP=1;
_nop_（）;
ST_CP=0;
}
//*********************************数据处理
voidkeyscan（）
{
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）;
//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------------
voidkeyserve（）
{
switch（k）
{
case1:
switch（m）
{
case0:
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
case1:
led1=1;led0=0;m=0;break;//自控模式，绿灯亮
}
break;
case2:
if（time_flag==1）
{shi++;
if（shi==13）
{shi=0;}
}
break;
case3:
switch（m）
{
case1:
ADC_CONTR&=0x7e;TR1=1;time_flag=1;auto_flag=0;shi=0;fen=1;miao=10;break;//定时模式
case0:
TR1=1;time_flag=0;InitADC（）,auto_flag=1;break;//自控模式
//default:
break;
}
break;
}}
voidbeek（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;}
}
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