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1、电 子 科 技 大 学毕 业 设 计（论 文）论文题目：蓄电池充电机专用控制器设计 学习中心（或办学单位）：天津汉沽电大奥鹏学习中心指导老师：漆强 职 称： 讲师 学生姓名：王立民 学 号: 201003682289专 业：电力系统及其自动化 电子科技大学继续教育学院制网络教育学院2011年 10月25日电 子 科 技 大 学毕业设计（论文）任务书题目：蓄电池充电机专用控制器设计任务与要求：时间： 2011 年 11 月 18 日 至 2011 年 12 月 16日 共 3 周学习中心（或办学单位）： 天津汉沽电大奥鹏学习中心学生姓名： 王立民 学 号：201003682289专业： 电力系统
2、及其自动化指导单位或教研室： 天津汉沽电大奥鹏学习中心指导教师：漆强 职 称：讲师电子科技大学继续教育学院制网络教育学院2011 年 10 月 25 日毕业设计(论文)进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字10.1310.25开题报告10.2511.18论文初稿11.1812.16论文终稿教师对进度计划实施情况总评 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一。摘要本设计介绍了铅酸蓄电池自动充放电控制器的构成，给出了充放电时电流和电压控制策略。用计算机来控制其过程，共分为四个阶段，每个阶段以恒电流或恒电压充电，依赖于电流，电压的设定值Ib1,Ib2,Eb1,Eb2。第
3、一阶段，以Ib1恒流充电，当电压达到Eb1时转入第二阶段。第二阶段以电压Eb1进行恒压充电，随着电池开路电压的提高，电流会逐渐变小，当充电电流达到Ib2时，转入第三阶段。第三阶段以Ib2恒流充电，这时电池电压进一步提高，当电压达到，当电压达到Eb2时转入第四阶段。第四阶段以Eb2恒压充电，这时电流进一步逐渐变小，当充电安时数达到后停止。具体步骤通过单片机PIC16F877进行控制，并用C语言进行软件设计。实际应用表明，采用混合型模糊PID控制可满足充放电控制速度快、精度高的要求。关键词：蓄电池 模糊控制 单片机PIC16F877AbstractThis design introduced th
4、e automatic in sour storage battery in lead turns on electricity the composing of the controller, giving the current and voltage control strategy for to turn on electricity.Control its process with the calculator, is divided into four stages totally, each stage refreshes with the electric current of
5、 the electric voltage, depending on in the electric current, the initial value Ib1, Ib2, Eb1 of the electric voltage, Eb2.First stage, flow to refresh with the Ib1 , be the electric voltage attain the hour of Eb1 turns into the second stage.The second stage presses to refresh with the electric volta
6、ge Eb1 proceeding , openning a new road the exaltation of the electric voltage along with the battery, the electric current will size down, being to refresh the electric current attain the Ib2, turn into the third stage.Flow to refresh with the Ib2 the third stage, the battery electric voltage furth
7、er increases at this time, being the electric voltage attains, being the electric voltage attain the Eb2 the hour turns into the fourth stage.Press to refresh with the Eb2 the fourth stage, the electric current further sizes down at this time, being to refresh peaceful hour number stop after attaini
8、ng,。in a specific way the step passes the single a machine PIC16F877 proceeds the control, counteracting the C language proceeds software design.Actual the application expresses, adopting the misty the control of PID in type in admixture can satisfy the turns on electricity the control speed quick,
9、high request in accuracy.Key works: Storage battery; Fuzzy Controller; microcomputer PIC16F877目录第一章 绪言1 第一节 蓄电池的应用与发展1 第二节 蓄电池的工作原理2 第三节 蓄电池的基本概念2 第四节 本文的主要研究内容2第二章 蓄电池化成充放电控制技术的概述3第一节 微机的控制意义3第二节 化成充放电控制器的发展4第三节 极板化成的阶段4第三章 系统总体结构5第一节 蓄电池化成充放电系统5第二节 控制器的设计要求.5第三节 实现方案6第四节 控制器的总体设计6第四章 控制器的硬件设计7第一节
10、主控单片机的选择.7第二节 输入电路.8第三节 输出电路.11第五章 控制器的软件设计.12第一节 运行控制模块.12第二节 软件设计中对开关的控制.12第三节 安时运算模块.14第四节 键盘控制模块.14结束语. .15谢辞. .16参考文献17第一章 绪 言第一节 蓄电池的应用与发展随着科学技术和生产力的发展，蓄电池作为一种性能可靠的化学电源，其应用价值与日俱增，日益广泛地运用在航空航天、交通运输、电力、通信、军事工业等部门的设备中，已经成为这些设备中最重要的关键系统部件之一。常用的蓄电池根据电解质 性质可分为酸性蓄电池和碱性蓄电池两大类，以酸性水溶液为电解质的电池称为酸性蓄电池，以碱性水
11、溶液为电解质的电池称为碱性蓄电池。目前，使用最多的是铅酸蓄电池。铅酸蓄电池是1859年由普兰特发明的，至今已有一百多年的历史。一百多年来，随着科学技术的发展，铅酸蓄电池的工艺结构、生成机械化和自动话程序不断完善，性能不断提高。铅酸蓄电池以其成熟的技术，优良的性能价格比，及资源的循环利用等优势始终保持着在蓄电池行业的主导地位。铅酸蓄电池的种类繁多，根据其用途的不同，可分为以下几种：起动型蓄电池、固定型蓄电池、牵引车蓄电池、内燃机车蓄电池、铁路车辆用蓄电池等。如在电信系统中，电报、电话、微波通讯等部门都采用各式固定型蓄电池组来充电供电或作为直流升压、事故照明、信号知识和遥控等的供电电源；汽车和摩托
12、车都采用各式移动型蓄电池作为启动或点火电源等等。近年来，我国铅酸电池性能有了很大的改进，重量/能量比和体积/能量比均有较大的提高。从最早的GGF型防酸隔爆电池到后来的GGM、GAM型字消氢防酸隔爆电池，再到现在最常用的免维护阀控式（VRLA）铅酸蓄电池。随着铅酸蓄电池免维护化的实现以及监控、管理手段的不断完善，铅酸蓄电池在大容量备用电池系统中将继续保持良好的市场。今后，无论国内还是国外，铅酸蓄电池将进一步发展。蓄电池的原料丰富、价格便宜、制造简单、使用寿命长、并且具有宽广的使用温度范围和电流范围、易于用电解液比重检查放电程度等优点，而且它是一种直流电源，具有电压稳定，供电方便和可靠等优点，不受
13、电突然中断的影响。因此，蓄电池在工业、企业中有着重要的应用。但同时蓄电池能否正常运行，及能否按要求充放电对各行各业将有一定的影响，因此，随着工业的发展，对蓄电池质量和寿命的要求越来越高，越来越严格，这对蓄电池工业所生产出的蓄电池提出了更高的要求。第二节 蓄电池的工作原理蓄电池的工作原理就是化学能与电能相互转换的变化规律。当蓄电池将化学能转化为电能而供用电设备使用时，叫蓄电池的放电过程；当蓄电池与外界直流电源相连而将电能转化为化学能储存起来时，叫蓄电池的充电过程。铅酸蓄电池的充放电过程是通过极板上的活性物质与电解液发生电化学反应来实现的。根据电化学理论，铅酸蓄电池的两组极板插入电解液里就会发生化
14、学变化而产生电压，它的正极活性物质是二氧化铅，负极活性物质是海绵状的金属铅，电解液是稀硫酸。铅蓄电池放电时，正负极板上的活性物质都吸收硫酸，逐渐变成硫酸铅，当两种极板上大部分活性物质都变成了同样的硫酸铅后，蓄电池的电压就下降到不能再放电了。蓄电池放完了电，这时就要马上对它充电，使之恢复成为原来的二氧化铅和绒状铅，这样，蓄电池就可以反复使用了。第三节 蓄电池的基本概念1. 电池容量：是蓄电池使用过程中的一个重要参数，它指蓄电池充足电后放电到终止电压时输出的电量，也就是在一定的放电条件下可以从电池中获得的电量，单元电池内活性物质的数量决定了单元电池含有的电荷量，因此，通常电池体积越大，它的容量越高
15、。电池容量用C表示。2. 充电终止电压和放电终止电压:蓄电池充足电时，极板上的活性物质已达到饱和状态，再继续充电，蓄电池的电压也不会上升，此时的电压称为充电终止电压。放电终止电压是指蓄电池放电时允许的最低电压。如果电压低于放电终止电压后，电池还继续放电，电池两端电压会迅速下降，形成深度放电，这时，极板上形成的生成物在正常充电时就不易再恢复，从而影响电池的寿命。放电终止电压与放电率有关。3. 电池的内阻：当电流流过蓄电池时，蓄电池两端所呈现出来的电阻称为蓄电池的内阻。第四节 本文的主要研究内容本文主要是以铅酸蓄电池化成充放电为研究对象，设计一个微机控制器系统，实现对蓄电池化成充放电过程的智能控制
16、。利用单片机对蓄电池充放电主回路进行控制，实现对蓄电池进行静电、恒压限流充电、恒流充电、恒流放电等多阶段充放电控制，并自动记录和显示充放电过程中的各项参数。起到提高效率、控制精度和产品质量的作用，并可以节约能源、降低工人的劳动强度。本文的研究工作主要包括两大方面：1. 控制器硬件平台的设计，包括人机接口电路，看门狗电路，数据存储电路，数据采集和调理电路，开关量输出电路以及串行口通讯电路的设计；2. 控制软件平台的设计，包括软件总体结构的设计，各个功能模块的设计，如：充电机的启动控制，充放电回路的闭环控制和串行通信模块等等。第二章 蓄电池化成充放电控制技术的概述目前，国内常用的蓄电池化成充电装备
17、主要有相控式和高频开关电源式两种。相控电源是较传统的直流电源，它的发展历史较长，技术比较成熟。它将是电直流经过整流滤波后输出直流，通过改变可控硅的导通相位角，来控制整流器的输出电压。相控电源所使用的变压器是工频电源变压器，体积比较庞大，价格相对较低。它的缺点是功率因数低，谐波较高，对电网的影响较大。但由于可控硅的可靠性较高，它所承受的功率可以做到很大（几千伏，几百安培），而发热量比开关电源使用的功率管小，因此，在发电厂、变电站等大功率场合仍有较多的应用。当整流负载容量较大时，也应采用对电网来说比较平衡的三相全控整流装置。开关电源在我国的研究发展比较晚，因其体积小、动态响应速度快，输出纹波小、效
18、率高等特点，近年来得到国内外的广泛研究与专注，特别在通信、电力等领域中，已经得到了普遍的研究与使用。但相对于相控电源来说，它的价格比较高，而且功率器件的发热量也比较高，所以，在电力系统中的大功率场合，相控式的充电装置仍然占有较大的比重。第一节 微机的控制意义传统的蓄电池化成充放电机采用人工操作，充放电时间、次序、电流大小都由人工操作执行，费工费时，由于充电时间长，工作环境差，使他们极易产生疲劳而出现差错，导致控制精度低，人为因素对产品的质量影响很大。同时该方式下不易实现集中监视和集中控制，分散系统之间不易实现通讯联系，控制方案更改比较困难等等，不能适应生产和技术的发展。随着微型计算机的发展和控
19、制理论的相结合，使控制水平越来越高，在生产过程中应用越来越广泛，微型计算机控制系统上是一个闭合控制系统，它较模拟量控制系统有着很多的的优点。因此，人们考虑采用微机控制技术来实现蓄电池化成充放电过程中的控制任务。采用微机程控装置控制蓄电池的化成充放电，对充电电源和蓄电池组成的闭合环路系统的实时控制和数据采集用微机进行全方位的设计和实现，取得采用普通的充电方法不容易或不可能取得的数据资料，为制定最佳化成工艺参数提供了可靠的依据。并且改善了操作过程，提高产品的质量，增加了充放电过程中的可靠性，提高了工作效率，降低了操作人员的劳动强度。 第二节 化成充放电控制器的发展蓄电池化成充放电控制器的发展是和微
20、型计算机的发展密切相关的，早期的微机控制器为一般通用程控设备，采用PLC（可编程控制器）控制。PLC是一种数字运算操作的电子系统，其内部存储了执行逻辑运算、顺序控制、顶事、记数和算术运算等操作指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的生产过程。具有抗干扰能力强，适应性好，编程直观，简单等优点，但是其功能简单，操作复杂，价格较高。随着大规模及超大规模集成电路技术的不断提高，蓄电池化成充放电机的微机控制器也就从PLC控制发展到以性能/价格比高的单片机为控制核心，可以与上位机一起构成复杂的控制系统，完成对系统中诸多参数的自动检测及过程调节和控制，与智能终端连接完成各种画面的控制及组态功能
21、。具有体积小，重量轻、智能度高、成本低、操作简单等优点。蓄电池化成充放电机的微机控制器也就从PLC控制发展到以性能/价格比高的单片机为控制核心，可以与上位机一起构成复杂的控制系统，完成对系统中诸多参数的自动检测及过程调节和控制，与智能终端连接完成各种画面的控制及组态功能。具有体积小，重量轻、智能度高、成本低、操作简单等优点。第三节 极板化成的阶段根据蓄电池型号的不同，极板化成通常包括以下阶段：1） 反向充电阶段：反向充电即极板恒流放电，当原始极板插入稀硫酸后，由于多种原因有可能造成全组极板的初始状态不平衡，此时可用一较小的电流进行反向充电以达到均衡负载的目的。2） 静电阶段：当反向充电阶段或插
22、板结束后，因电解液与极板发生化学反应而使槽温上升，此时需要等待一段时间，待槽温下降到规定值时才可进行充电。3） 恒压充电阶段：在此阶段过程中，化成槽两端自始自终用恒定不变的电压进行充电。由于极板端电压是不断上升的，因此充电电流先大后小，当电源电压与极板端压相等时，电流即停止。4） 恒流充电阶段：在此阶段中始终保持一个恒定的电流进行充电。但当极板充电快要完成时，有可能造成过充使极板活性物质脱落，因此对其充电时间进行限制。5） 恒压限流充电阶段：此阶段首先以限定的电流进行恒流充电，当电压上升到设定的值时便转入恒压充电进行恒压充电。6） 恒流放电阶段：为提高极板的储能性能，在某些充电阶段完成之后需要
23、进行放电。通常放电阶段均采用恒流方式。第三章 系统总体结构第一节 蓄电池化成充放电系统蓄电池化成装置是为蓄电池生产行业化成工艺设计的专用设备。采用微机控制的蓄电池化成充放电系统的总体结构主要有两大部分组成，即充电机电路和微机控制系统。虚线上方是充电机电路。它包括晶闸管整流主电路、调节触发电路、电器控制线路以及UI（电压、电流）检测电路四部分；实线下方是微机控制系统。它是整个蓄电池化成充放电系统的指挥中心。微机控制器系统提供一个操作平台，将蓄电池化成工艺控制参数输入到控制器。控制器根据设定的工作方式，通过输出的开关量控制化成充放电主电路中的接触器的闭合和断开。控制器将采集的电压和电流值，动态显示
24、在显示器上，并与设定值判断比较，若不相等，则调节输出给定值的大小，使其满足化成工艺参数的要求，提高控制的精度。控制器按设定的条件自动控制化成充电机完成对蓄电池的多阶段多工作方式的充放电操作，使蓄电池的储存性能达到最佳。第二节 控制器的设计要求控制蓄电池化成充放电机的运行，要求能实现以下的功能：1） 能够同时控制各个阶段蓄电池化成充放电机的运行；2） 控制化成充放电机能够按时间、电压或安时等条件对蓄电池进行多次的充放电，具有静电、恒流充电、恒压（限流）充电、恒流放电等多种充放电模式；3） 动态显示每路化成充放电机的实时电流，电压值，充放电模式，工作时间和安时数。4） 自动对每路化成充放电机的实时
25、参数进行采集、运算、显示和控制；第三节 实现方案一般一个蓄电池生产厂有上十台甚至上百台化成充电机在同时运行，不同型号的产品充放电的运行阶段可不相同，阶段转换结束的条件也各不相同，如时间、电压、电流、安时数等等。一般通用程控设备（如PLC等），功能简单、操作复杂、价格较高很难满足设计要求，往往需要采用专用控制器。早期的控制器采用通用工控机进行二次开发，但是体积大，成本高。改进后的微控制器系统采用一般单片机为核心，但这类系统往往需要在外部扩展程序存储器及输入输出口等，加大了系统的不可靠性，且接线复杂，尤其当与外围设备间采用并行接口需要光电隔离时，系统的结构庞大，体积不够紧凑，很难满足目前大量需要的
26、小电流、低电压化成充放电的配套要求。相比之下随着新型单片机内置大容量的FlashROM、各种串行ADC、DAC以及高密度串行EEPROM等技术的发展，开发高性能、低成本、紧凑型蓄电池充放电控制器成为可能。根据小容量多回路蓄电池化成充电机设备的需要，本文提出了一套由嵌入式单片机及其外围串行设备组成的微控制器的设计方案，可以满足控制器设计的要求，实现指定的功能。第四节 控制器的总体设计一、硬件总体设计图3-2 控制器硬件的内部结构微控制器的硬件分为两大部分，主控模块和处理模块。主控模块应具有以下功能：1）良好的人机交互界面，包括开关控制和数字显示；2）存储工艺控制参数；3）高可靠性和抗干扰性。而处
27、理模块则应具有：1）控制器系统输出给定值的转换和调理；3）开关量的输出。二、软件总体设计控制器的软件设计主要包括如下几个功能模块：1） 开关控制模块：运行中通过开关命令充放电机转换显示设定的工艺参数；2） 显示处理模块：运行过程中，实时显示充放电工作参数值（电流、电压、时间、安时）；3） 运行控制模块：根据设定的不同工作方式进行启动；4） 串行中断模块：用来实现和上位机之间数据的传送。第四章 控制器的硬件设计根据系统硬件总体设计的要求，蓄电池的充放电结构如图3-2所示。其中硬件设计主要包括以下几个部分组成：主控单片机，显示电路，开关电路和模拟转换电路等。第一节 主控单片机的选择工业测控装置的微
28、机化是测控系统智能化和网络化的基本要求，单片机由于其体积小，功能齐全，价格低廉，可靠性高等诸多特点在微机测控装置中得到广泛的应用。根据设计要求，我们选用单片机PIC16F877作为主控单片机。PIC16F877单片机采用双列直插和表面贴装等3种封装形式：PDIP40、PLLC44 和QFP44，有用引脚共40条。常用的是PDIP40引脚排列如图4-1所示。在图4-1中给出了引脚功能简化之后的877，在本设计中主要用到以下各个引脚的功能，图 4-1 图4-2其引脚的基本功能如表4-1所列。如果按功能的相近程度进行分类，可以将所有的引脚划分为4大类：控制类（包含）、时钟类（包含OSC1和OSC2）
29、、电源类（包含VDD和VSS）、端口类（包含RA、RB、RC，甚至还有RD和RE，仅对40脚的型号而言）。这样一来，就可以将单片机的外观进一步化简为如图4-2所示的逻辑符号图。第二节 输入电路一、模拟量输入电路：本文中的蓄电池充电微控制器需要采用模拟量来对应其充放电机的电压和电流值。而且与单片机的接口只需四根线，使得系统电路更加简洁，可靠性更高。引 脚 名引 脚 号引脚类型功能说明OSC113I时钟震荡器输入端，也是晶振连接端OSC214O时钟震荡器输出端，也是晶振连接端MCLR1I/P人工复位输入端（低电平有效）RA0RA527I/ORA是一个输入/输出可编程的双向6线端口RB0RB7334
30、0I/ORB是一个输入/输出可编程的双向端口；作输入时内部有可编程的弱上拉电路RC0RC7 1518、2326I/ORC是一个输入/输出可编程的双向端口RD0RD71922、2730I/ORD是一个输入/输出可编程的双向端口RE0RE2810I/ORE是一个输入/输出可编程的双向3线端口VSS12、13P接地端VDD11、32P正电源端1.电压信号调理电路:由前面的工作原理可知，蓄电池充放电的输出电压经采样电路后降到5V以内，然后送到控制器的处理模块，由于ADC转换芯片要求输入的模拟电压在2.5V以内的电压，因此要经过调理电路如图4-4所示，然后输入给ADC进行转换。2.电流信号调理电路:对电
31、流信号调理如图4-5所示，输入的模拟量先经过跟随器进行隔离，然后降压到2.5V以内，再经过一个跟随器输出，送到ADC进行转换。同时在输出端加上2.5V的稳压二极管，以确保ADC的输入模拟量不超过其基准电压2.5V。 图4-4 电压信号调理3.A/D转换电路：此电路中运用A/D转换器进行转换,A/D转换模块工作时，一般用芯片的工作电压作为A/D转换的参考电源（可以为+5V）；因此对交流信号而言，需要把双极性输入电压经过提升变成单极性电压，输入调理电路如图4-6所示。图4-5 电流信号调理实际测出，输出的信号CH0在输入信号VIN0的基础上叠加了一个直流分量，调节VREF的值，该直流分量大小可以改
32、变，如果适当调整VREF，是直流分量为2V，则输入为幅值2V的交流正弦信号，输出就为最大值为4V，最小值为0V的正弦单极性信号；从而得到了提升的效果，是一般的双极性交流信号变成了适当单片机处理的单极性信号。 图4-6 输入调理电路二、键盘输入硬件电路在本设计中，利用单片机的RB1，RB2，RB4和RB5进行扩展，来完成键盘硬件简单扩展，具体方法如图4-7所示。B5和B4与单片机的变位中断输入引脚RB5和RB4相连；B1和B2与单片机引脚RB1，RB2相连，设置为输出。对键盘的输入扫描可采用查询方式或者中断方式（单片机的RB5和RB4可产生变位中断），在本设计中运用了中断方式。三、LED数码管与
33、PLC接口的连接PLC通过8点NPN输出通道与4个LED数字显示表头相连。在硬件上，每个LED数字显示表头都对应一个地址，地址由2位跳针设定。要显示的参数为12bit的数据，分2帧送到PIC单片机。传输的数据包括高位数据帧，低位数据帧、低位数据帧标志、地址标志、数据信息、PLC将2帧分2次传输，才能传输完1个参数。传输协议为：第1帧1A1A0B11B10B9B8B7第2帧0B6B5B4B3B2B1B0通过以上的传输，使参数传送到LED数码管中。四、光耦隔离电路本系统中，为保证蓄电池充放电微控制器和外电路电源有效的隔离，防止干扰信号串入蓄电池化成充放电微控制器，在电源输入部分增加了隔离变压器，以
34、提高抗共模干扰的能力。与单片机芯片借口的输入输出通道均采用隔离技术，将单片机的接地和外电路接地隔离开来，从而避免了外来干扰信号传输到单片机线路上来。 图4-7在输入输出通道的隔离中，常用的是光电隔离技术，因为光信号传送不受电场、磁场的干扰，可以有效的隔离电信号。光电耦合器的原边是一个发光二极管，副边是一个光敏三极管，信号是用光传递的，原边与副边之间完全没有电的联系。电磁感应产生的干扰电压在线路悬空时可能很高，但是能量并不大。在闭合回路中产生的电流一般不足以使发光二极管产生足够的亮度，因此光电耦合器能有效地抑制干扰信号。光电耦合器一般用于数字信号，模拟信号可用线性光电耦合器件来隔离。本系统中采用
35、TLP521-4来实现单片机和输入输出通道的隔离。电路图如下4-8所示。 图4-8 光电隔离电路第三节 输出电路一、开关量输出电路：随着电子技术的迅速发展，数字量输出控制已越来越广泛的被应用。由于采用数字电路和计算机技术，对时间控制可以达到更高的精度，在许多场合开关量输出精度比一般的模拟输出控制高，而且，利用开关量输出控制往往不需要改动硬件，只需要改动程序就可以用于不同的控制场合。因此，开关量控制是目前最常用的一种输出方式。本系统中，微控制器输出的开关量，经过光电隔离后，驱动直流继电器，通过I/O口的输出来控制光电隔离器的通断，从而控制直流继电器来完成蓄电池充放电主回路的控制。二、数字滤波：由
36、于本文的控制器系统工作的环境比较恶劣，所以在检测的信号中可能混有干扰信号，为了保证测量和控制的准确性，在进行数据处理之前必须消除输入信号中的干扰，干扰信号可通过模拟滤波器和数字滤波器加以削弱或滤除。系统在硬件部分采用滤波器进行滤波。第五章 控制器的软件设计第一节 运行控制模块根据系统设计的要求，本文的蓄电池充放电系统提供以下几种充放电方式按电压、电流以及时间的给定值条件来完成对蓄电池进行充放电：1.静电方式：静电/暂停方式。在规定的时间内不控制，时间到转到下一阶段。2.恒流限压充电方式：恒流限压充电控制，电流在一定的给定值之内先按限定电流Ib1给定控制，如电压达到恒压Eb1给定值时则切换为恒压
37、控制。3.恒压限流充电方式：恒压限流充电控制，当电压在一定的给定值时先按限定电压Eb1给定控制，如电流下降到恒流Ib2给定时则再次切换为恒压充电方式。4.恒压充电方式：这个时候电压的值进一步提高，当达到更高的电压Eb2给定值时停止再转入以恒定电流Ib2为条件的充电方式。5.恒流充电方式：这个时候以恒压充电，当达到安时数时，停止充电。静电方式时，控制器不做任何控制，充电机不工作，恒流限压方式时，软件部分进行电压的PID计算，当电压达到Eb1时，停止此部分运算，转入下一个阶段，当结束的时候，用软件进行编程对硬件板上LED进行切换，来表示此阶段完成成功，并对此阶段的安时数进行记录，然后进入恒压限流充
38、电方式。在此恒压限流阶段中，软件部分转入对电流进行PID运算，当电流下降到Ib2时，停止此部分运算，转入下一个阶段，和上一阶段一样，再对LED进行切换，来显示恒压限流阶段的完成，同时也对此阶段中的安时数进行计算并显示，然后转入恒压充电方式，此阶段与第一阶段相似，不再赘述。当转入最后一个阶段时，充电完之后，需要间歇一段时间，如果蓄电池没有使用，自己可能要进行一定的放电过程，最后一个阶段就是对其少量的放电进行充电的控制。下面给出以上几个阶段软件编程的流程图。 第二节 软件设计中对开关的控制在以上的各个阶段中需要对电压、电流、时间、安时进行显示，因此需要在设计时用开关来控制LAMP，从后面附录的电路
39、图中可以看到，有四个LAMP。并列，在软件编程中，用开关对其进行控制，从上到下分别来表示当LED（8位数码管）显示数值时的电流、电压、时间、安时。并从软件中来设计出开关用来控制启动、终止等。图5-1从以上的流程图中可以看到，电流和电压的PID算法得到很大的应用，所以一下对PID算法进行简单的介绍。由于电网的波动及周边负荷的变化，在交流电的一个或多个周波内会使充电电流出现跃变。自动充放电控制器的调节功能是使充电电流或电压稳定。电池在深放电后充电，开始阶段电池的内阻较大，随着充电电压的升高，内阻会变的非常小，因此使电网中很小的电压波动也会引起充电电流较大的变化。这就要求充 图 5-2 混合型模糊P
40、ID控制器电控制器的调节速度要快，不然会引起跳闸，甚至损坏整流电路。在对铅酸蓄电池充放电过程的控制，采用混合型模糊PID控制器较为合适，因此，以上四个过程都用到模糊PID对电流或者电压进行运算控制。模糊PID控制器如图2所示。第三节 安时运算模块在此模块中，定时的累计蓄电池安时量，它是蓄电池化成工艺中的一个重要的参数。每隔1秒对其安时数进行计算并相加，在8位数码管上显示出累计出的数值。 以上对蓄电池充放电控制器系统的软件设计过程做了简单的介绍。其中包括运行控制模块，安时计算模块，显示模块等。第四节 键盘控制模块系统通过键盘对数码管的显示进行控制，通过程序的编译，来完成上述几个阶段的电压、电流、
41、时间、安时数的显示。具体的流程图如下：图5-3结束语完成情况：本文以蓄电池化成充放电过程为背景，设计了一个蓄电池充放电的控制器。主要完成了以下几个方面的工作：1.分析了蓄电池的发展历史，论述了微机控制系统在蓄电池充放电控制技术中的意义。提出了一个设计微机控制蓄电池充放电的方案。2. 开发出基于单片机（PIC16F877）的蓄电池充放电智能控制器的硬件平台。设计出了在MPLAB-ICD下，用C语言对单片机PIC16F877进行控制的软件系统。所得收获：在本课题的研究过程中，微控制器的实现功能基本都通过模拟实验得到了验证。由于时间和实验条件的限制，本课题尚有一些未尽事宜。希望在后续的工作中得到逐步
42、的完善。一些按键没有设置显示部分，需要进一步去完善。需结合现场的调试，进一步优化程序，不断完善控制器的功能和性能。 谢辞 在整个毕业设计中，我得到了指导老师漆强老师的热心指导和帮助，开拓了眼界，增长了知识。参考文献1. 邱书波,綦星光.铅酸蓄电池自动充放电控制器的设计与实验J.电子技术应用，2001，27（6）：32-33.2. 李学海.PIC单片机原理M.北京航空航天大学出版社，2004年5月.3. 刘和平.PIC16F87X单片机实用软件与接口技术C语言及其应用M.北京航空航天大学出版社，2003年1月.4. 雷卫军，张良兵.单片机控制的蓄电池快速充电系统C.华中科技大学出版社，2004年3
