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開題報(bào)告-電池充電管理器的設(shè)計(jì)開題報(bào)告電氣工程及自動化電池充電管理器的設(shè)計(jì)一、綜述本課題國內(nèi)外研究動向,說明選題的依照和意義隨著半導(dǎo)體元件、大規(guī)模集成電路的飛快發(fā)展及人們生活水平的不停提升,各樣便攜式收錄機(jī)、電動剃須刀、筆錄本、電腦、攝像機(jī)、電子計(jì)算器、挪動電話等電器寬泛應(yīng)用,這就使各樣干電池的需求量快速增添。一次性的一般堿性電池使用壽命較短,特別是對諸如便攜式收錄機(jī)一類功耗較大的小型家用電器來說,一般1~2小時(shí)就需改換電池,所以,人們廣泛希望用可充電的干電池來取代一次性干電池,只管可充電電池成本較高,一次性投資較大,但因?yàn)榭深l頻充電使用,其總的成本相對仍是比較低的。據(jù)相關(guān)資料介紹,一般一次性堿性電池只要使用適合(即電池電壓在使用中不致降至過低)采納適合的充電方法也能夠頻頻使用,充放電循環(huán)可達(dá)30次以上,甚至能夠用上幾年。采納可充電的電池(如鎳福電池)雖一次性投資較高,但使用壽命很長可頻頻充放電1000%次以上,所以,不論是一次性堿性電池仍是可充電電池都能夠經(jīng)過適合的充電器來延伸其使用壽命。但是,各樣可充電電池對充電方式有不一樣的要求,所以,依據(jù)電池的特征,研究其相第1頁共7頁應(yīng)的充電方法就顯得十分重要了。別的,充電器的開發(fā)應(yīng)用,對節(jié)儉原資料、節(jié)儉能、減少環(huán)境污染也有重要意義。此刻可充電電池的資料,構(gòu)造、規(guī)格種類好多,其作用原理大多是同樣的,它們都屬反響可逆的化學(xué)能,即充電時(shí)借助充電產(chǎn)生的化學(xué)反響將能量儲藏起來,使用時(shí)再利用逆向反響將儲藏的能量開釋出來。二次世界大戰(zhàn)后,各國為知足戰(zhàn)爭和軍備比賽的需要而開發(fā)了很多種可充電電池,除大量使用的鉛酸電池外還有鎳鐵、鎳鋅、銀氫、氧化銀鋅、鋅空氣、鎘空氣、鋁空氣、鋰碘(寬泛用于心臟起博器)鋰鑰、鋰鐵鋁等等。每種可充電電池均有其自己的充電要求,假如混用將會嚴(yán)重影響它的使用壽命,所以應(yīng)依據(jù)使用狀況采納適合的充電器。簡略充電器有的過于簡單,充電參數(shù)不易調(diào)正控制,有的采納專用集成電路控制,調(diào)正參數(shù)許多,但又過于繁瑣,別的成本也較高。單片機(jī)是在一塊芯片上集成了CPU、儲存器、輸入輸出部件、時(shí)鐘電路及各樣應(yīng)用系統(tǒng)所需的零件,如A/D變換器、D/A變換器等。它擁有體積小、使用靈巧方便、成本低、易于產(chǎn)品化、抗擾亂能力強(qiáng)、可在各樣惡劣的環(huán)境下靠譜地工作等特色。特別是它強(qiáng)盛的面向控制的能力,使它在工業(yè)控制、智能儀表、外設(shè)控制、家用電器、機(jī)器人、軍事裝置等方面獲得第2頁共7頁了寬泛的應(yīng)用,整個(gè)工業(yè)設(shè)施和工藝將進(jìn)行一次以普及應(yīng)用微機(jī)為特色的技術(shù)改造。單片機(jī)技術(shù)正以驚人的速度向前發(fā)展,就已出現(xiàn)的單片機(jī)而言也正以其各自獨(dú)到的長處或先進(jìn)的技術(shù)在進(jìn)行挑戰(zhàn),主要表此刻(1)CPU的發(fā)展,增添CPU的字長或提升時(shí)鐘頻次均可提升CPU的數(shù)據(jù)辦理能力和運(yùn)算速度。CPU的字長已有8位、16位、32位、64位。時(shí)鐘頻次也已發(fā)展到20MHZ以上。標(biāo)準(zhǔn)的8051單片機(jī)一個(gè)機(jī)器周期要占用12個(gè)時(shí)鐘周期,履行一條命令最少要一個(gè)機(jī)器周期,而此刻的單片機(jī)履行命令的速度大大的提升了。2)一般的RAM為64~128B,程序儲存器ROM在1~2KB,新式的單片機(jī)片內(nèi)的RAM在256B以上,片內(nèi)程序儲存器也采納了快速閃存Flash,使得在線編程ISP和在應(yīng)用中編程技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)。3)增強(qiáng)片內(nèi)輸入/輸出接口功能,最先的單片機(jī),片內(nèi)只有輸入/輸出接口、準(zhǔn)時(shí)器、計(jì)數(shù)器,他們的功能也較差,在實(shí)質(zhì)應(yīng)用中常常還要經(jīng)過特別的接口擴(kuò)展功能,這樣既增添了應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)造的復(fù)雜性,也降低了系統(tǒng)的穩(wěn)固性。近幾年來,新式單片機(jī)內(nèi)的接口,不論從種類上仍是從數(shù)目上都有很大的發(fā)展。這不單大大的提升了單片機(jī)的功能,且使系統(tǒng)的整體構(gòu)造也大大的簡化了8位單片機(jī)是當(dāng)前品種最豐富、應(yīng)用第3頁共7頁最寬泛的單片機(jī)自8位單片機(jī)問世以來,因?yàn)橹圃旃に嚨奶嵘托录夹g(shù)的采納,使8位單片機(jī)的性能也以驚人的提升和完美,此刻在單片機(jī)內(nèi)集成的應(yīng)用系統(tǒng)常用電路愈來愈多,還有的在單片機(jī)內(nèi)會合了局部網(wǎng)絡(luò)控制模塊,其資已能知足好多應(yīng)用處合的需要。加之單片機(jī)擁有體積、功耗低、功能強(qiáng)、穩(wěn)定、靠譜、使用靈巧、性能/價(jià)錢比高、便于推行應(yīng)用等明顯長處、所以8位單片機(jī)被寬泛應(yīng)用于自動控制、智能儀器儀表、數(shù)據(jù)收集和辦理、通信系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、家用電器等領(lǐng)域。跟著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展,在單硅片上的集成度愈來愈高,使設(shè)計(jì)者把目標(biāo)系統(tǒng)所需要的功能零件都集成在單硅片上成為可能,如在單片機(jī)中再集成A/D/、D/A、看門狗準(zhǔn)時(shí)器、LCD控制器、局部網(wǎng)絡(luò)控制模塊等。把一個(gè)微型的應(yīng)用系統(tǒng)集成在一塊芯片,稱為片上系統(tǒng)SOC。SOC就是將中央辦理器、模擬IP核、數(shù)字IP核和儲存器等都會合成在一塊片上。SOC的出現(xiàn)使集成電路發(fā)展成為集成系統(tǒng)。片上系統(tǒng)能夠供給更好的性能、更低的功耗、更小的印制板空間以及更低的成本,因而日趨遇到人們的重視鉛酸蓄電池因?yàn)槠渲圃斐杀镜?、容量大、價(jià)錢便宜而寬泛應(yīng)用于發(fā)電廠、變電站、通信系統(tǒng)、電動汽車、航空航天等各個(gè)部門,但若使用不妥,其壽命將大大縮短。影響鉛酸蓄電池壽命的要素好多。研究發(fā)現(xiàn),電池充電過程對電池壽命的影響最大,放電過程的影響較小,而采納正確第4頁共7頁的充電方式能有效延伸蓄電池的使用壽命。也就是說,絕大多數(shù)蓄電池不是用壞的,而是“充壞”的。因而可知,一個(gè)好的充電器對延伸蓄電池的使用壽命擁有舉足輕重的作用,為了達(dá)到這個(gè)目的,完整有必需研制智能型的充電設(shè)施。針對鉛酸蓄電池充電器在充電過程中不可以對電流、電壓實(shí)時(shí)性監(jiān)測,交互能力和控制能力衰等問題。設(shè)計(jì)了一種鑒于MSP430F169單片機(jī)能夠及時(shí)顯示電流、電壓大小、并且能夠調(diào)理電流大小的智能充電器,這類充電器擁有硬件電路簡單,功耗低等特色。MSP430F169是美國TI企業(yè)生產(chǎn)的16位超低功耗單片機(jī)它擁有超低功耗的構(gòu)造系統(tǒng)(0.1~400微安的額定工作電流,1.8~3.6伏的工作電壓),豐富的儲存器和外設(shè),編程相對簡單,優(yōu)秀的可擴(kuò)展性。且其ADC12是高精度的12位A/D變換模塊,擁有高速、通用的特色。假如采納傳統(tǒng)的微辦理器8051則需要在外面擴(kuò)展A/D變換模塊,電路復(fù)雜,且很難達(dá)到較高的精度,在此使用MSP430F169多功能超低功耗混淆信號辦理器則能夠解決以上問題。其內(nèi)置8通道12bitA/D電路簡單且精度高。MSP430F169內(nèi)置256BFlash儲存器能夠方便的保留重要數(shù)據(jù),且掉電不失。MSP430F169功耗極低,能夠減小系統(tǒng)的電負(fù)荷,同時(shí)也為系統(tǒng)的電池供電供給了可能。第5頁共7頁關(guān)于充電器開發(fā)來說,此后要做的工作還有好多:(1)此后會有好多種先進(jìn)的。新蓄電池面市,每種電池性能各異,就是同一種電池也有不一樣的規(guī)格,所以要進(jìn)行產(chǎn)品系列化,將先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和氣的電路做成通用模塊應(yīng)用于系列的各產(chǎn)品中,可使生產(chǎn)過程簡化、成本降低。2)變換器中采納軟開關(guān)和同步整流等新技術(shù)后,振蕩頻次可大幅提升(如提至200kHz)進(jìn)而使體積大幅減少,成本降低,效率提升。3)電路成熟定型此后盡量制成專用集成塊,大量量生產(chǎn),能夠特別廉價(jià),并且質(zhì)量靠譜體積小。4)體積變小此后,可直接裝在電池箱里,這省去了外殼電纜、插優(yōu)等。熱敏電阻直接裝在電池內(nèi),減少了賠償偏差。5)充電器與平衡器歸并成一體,總造價(jià)更廉價(jià)。二、研究的基本內(nèi)容,擬解決的主要問題:1.有多個(gè)電輸入,比方溝通適配器、USB接口、電池等直流輸入;采納專業(yè)的電池充電芯片實(shí)現(xiàn)對充電過程的控制;對電池充放電狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)督,并給出相應(yīng)的狀態(tài)信號;利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)充電器的智能化,擁有預(yù)充、充電保護(hù)、自動斷電和充電達(dá)成報(bào)警提示等功能。第6
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