基于單片機的蓄電池智能充放電控制器研究淺論

孟小芳

【摘要】 由于傳統的蓄電池充電池的結構過于簡單，使得充電方法單一，不能及時地對充電方式進行調整，對充電的條件也做了一定的限制。而基于單片機的蓄電池智能充放電控制器則很好的解決了這些問題，讓系統的靈活性增強，還可以節省成本。本文通過結合了蓄電池的充放電原理對基于單片機的蓄電池智能充放電控制器進行了研究。

【關鍵詞】 單片機 蓄電池 電路設計 軟件設計

一、引言

傳統的蓄電池充電池在結構方面比較簡單，用模擬控制的方式來實現充電的控制，因此充電方法就比較單一，也不能根據蓄電池的充電狀態來及時地對充電方法進行調整，也不能在蓄電池的充電過程當中進行保護以及檢測等功能，在無人監控的時候不能滿足蓄電池的充電需求。在近年來，數字信號處理技術發展得非常迅速，微控制器的用途也越來越廣，蓄電池的充電控制也逐漸想數字化控制轉變，基于單片機的蓄電池智能充放電控制器可以實現多種功能，如實現各種充電控制方法、監控和現實蓄電池的充電過程等等，不僅可以讓系統更加靈活，還可以讓蓄電池壽命延長，提高蓄電池的工作效率。

二、蓄電池智能充放電控制器設計原理

在目前，主流的船用蓄電池是鉛酸蓄電池，鉛酸蓄電池作為備用電源，在整個船的系統當中，作用非常的重要。而隨著技術的發展，閥控式密封鉛酸蓄電池（VRLA）因為擁有無污染、無腐蝕、使用方便、壽命長、自放電小、重量輕以及體積小等優點，已經逐漸取代了開口式的鉛酸蓄電池，優點具體如下：（1）使用方便。在使用VRLAB的時候，只需要對整流器的充電電壓進行嚴格的控制，值班人員就不用對電池的充電過程過多操心，不用經常對電池端電壓進行檢測，也不用添加蒸餾水等等，只需要對電池端的電壓以及放點容量進行定期的檢查。（2）安裝方便。由于VRLAB在出廠前就進行過充放電的處理，因此用戶在安裝的時候非常的方便，不需要再進行繁瑣的充放電處理過程。（3）安全可靠。由于VRLAB采用了密封的結構，因此放置方式隨意，也沒有有害的物質會溢出，也有特定的安全閥向外排出多余的氣體，也不會出現鼓脹或者爆裂的現象。（4）節省費用。由于VRLAB沒有污染性，因此可以在使用的時候與電子設備一起使用，不需要設置專門的房間，減少了維護的工作量，也節省了用地的面積，降低成本。因為VRLAB的優良特定，讓微機控制的實現更加容易，因此也讓微機集中監控和無人值守的現代化管理方式更加容易實現，讓使用者更加的便利。因此本課題研究的基于單片機的蓄電池智能充放電控制器采用了閥控密封鉛酸蓄電池作為了研究對象，來實現智能充放電的控制系統。

三、蓄電池智能充放電控制器硬件設計

（1）系統結構。基于單片機的蓄電池智能充放電控制系統主要包括顯示電路、控制電路、檢測電路以及輸入電路幾個部分。（2）直流電源模塊設計。在主電路設計中，最基本以及最常用的儀器就是直流穩壓電源。直流穩壓電源可以讓電子設備能夠正常的運行。由于蓄電池在放電之后，要對其進行充電并恢復其工作能力只能夠連接直流電源。而本系統的充電電路直流穩壓電源部分由穩壓電路、濾波電路、橋式整流電路以及電源變壓器組成，工作原理如圖1所示。（3）按鍵電路設計。在單片機的應用系統當中，按鍵的形式通常為獨立按鍵或者矩陣編碼鍵盤。前者的每個按鍵都與單片機的一個I/O口進行單獨的連接，通過判斷電位的不同來識別不同的按鍵操作；后者的識別方法則是通過行列交叉的按鍵編碼來進行。在本系統當中，由于按鍵的數量不是非常的多，因此按鍵的形式此阿勇獨立按鍵，這樣在編程的時候就可以降低難度，具體按鍵接線圖如圖2所示。在考慮過總體的電路之后，單片機的P1口與采集電路相連接，并讓P1口來進行采集控制，P1口不用發送數據，僅需要接收數據。（4）顯示線路設計。在日常生活中，很多電子產品都使用了液晶顯示模塊，如在萬用表、計算器以及電子表等等，顯示的主要是數字、圖形以及專用符號。在單片機的人際交流界面當中，輸出方式主要有LED數碼管、發光管以及液晶顯示器，而用液晶顯示器有以下優點：第一，顯示質量高，可以一直保持色彩和亮度，達到恒定發光的效果，且不會有閃爍現象；第二，數字式接口，在與單片機系統的連接當中可以更加的方便可靠；第三，重量輕，體積小，與傳統顯示器相比，液晶顯示器在重量和體積方面有明顯的優勢；第四，功耗低，由于液晶顯示器的功耗主要是在內部的驅動IC以及電極當中消耗，因此功耗非常的低。

四、蓄電池智能充放電控制器軟件設計

（1）充電系統主程序。在這個蓄電池智能充放電控制器當中，以ATmega16單片機作為核心的控制部件，采用C語言進行設計。軟件的程序包括有主程序、顯示程序以及案件程序組成。主程序根據顯示程序和按鍵程序獲得的相關電流以及電壓等信息，對工作狀態進行確定工作，從而采取相應的控制方式使相應的子程序運行，通過這種方法來實現各種模式的充電過程。主程序還包括對蓄電池的相關電流電壓信息進行實時的監測等等。（2）按鍵采集程序。按鍵采集程序的作用是對開關進行探測，從而知道開關的狀態是否有效，并根據得到的結果來決定系統是否進行運轉。讀線、讀取、相連的端口，在判斷處理相關的數據之后，存在相關緩存當中。在其中的讀取端口當中，為了可以排除鍵抖動引起的誤操作，必須要進行一定的延時工作，來讓程序達到最優效果。以下為程序流程圖如圖3所示。（3）液晶顯示程序。由于液晶顯示模塊屬于一個慢顯示部件，因此在對每條指令進行執行之前，必須要對其進行確認，在確認模塊的忙標志為低電平狀態時，指令才可以生效，否則指令失效。要顯示相關的字符時，必須要先對顯示字符地址進行輸入工作，讓模塊知道顯示字符的位置。在對液晶模塊進行初始化操作時，必須要對它的顯示模式進行相應的設置，在每次指令的輸入之前，都要對液晶模塊進行判斷，看液晶模塊是否處于忙的狀態。

五、結言

本文通過對蓄電池的充電方法以及充電器的性能進行了一定的探討，并對基于單片機的蓄電池智能充放電控制器進行了研究，可以知道采用這個控制器的話，由于結構相對簡單，從而讓成本有效降低，充電的性能也相當優越，可以非常容易地對相關的內容進行設置和變成，讓系統更加的智能和先進。

參 考 文 獻

[1] 杜志民. 延長閥控式鉛酸蓄電池使用壽命之探討[J]. 電子制作. 2013（04）

[2] 張軍，董鵬. 鉛酸蓄電池智能充電器控制策略研究[J]. 農業網絡信息. 2011（1）

[3] 沈兵. 淺談閥控密封蓄電池的運行與維護[J]. 科技風. 2013（01）

【摘要】 由于傳統的蓄電池充電池的結構過于簡單，使得充電方法單一，不能及時地對充電方式進行調整，對充電的條件也做了一定的限制。而基于單片機的蓄電池智能充放電控制器則很好的解決了這些問題，讓系統的靈活性增強，還可以節省成本。本文通過結合了蓄電池的充放電原理對基于單片機的蓄電池智能充放電控制器進行了研究。

【關鍵詞】 單片機 蓄電池 電路設計 軟件設計

一、引言

傳統的蓄電池充電池在結構方面比較簡單，用模擬控制的方式來實現充電的控制，因此充電方法就比較單一，也不能根據蓄電池的充電狀態來及時地對充電方法進行調整，也不能在蓄電池的充電過程當中進行保護以及檢測等功能，在無人監控的時候不能滿足蓄電池的充電需求。在近年來，數字信號處理技術發展得非常迅速，微控制器的用途也越來越廣，蓄電池的充電控制也逐漸想數字化控制轉變，基于單片機的蓄電池智能充放電控制器可以實現多種功能，如實現各種充電控制方法、監控和現實蓄電池的充電過程等等，不僅可以讓系統更加靈活，還可以讓蓄電池壽命延長，提高蓄電池的工作效率。

二、蓄電池智能充放電控制器設計原理

在目前，主流的船用蓄電池是鉛酸蓄電池，鉛酸蓄電池作為備用電源，在整個船的系統當中，作用非常的重要。而隨著技術的發展，閥控式密封鉛酸蓄電池（VRLA）因為擁有無污染、無腐蝕、使用方便、壽命長、自放電小、重量輕以及體積小等優點，已經逐漸取代了開口式的鉛酸蓄電池，優點具體如下：（1）使用方便。在使用VRLAB的時候，只需要對整流器的充電電壓進行嚴格的控制，值班人員就不用對電池的充電過程過多操心，不用經常對電池端電壓進行檢測，也不用添加蒸餾水等等，只需要對電池端的電壓以及放點容量進行定期的檢查。（2）安裝方便。由于VRLAB在出廠前就進行過充放電的處理，因此用戶在安裝的時候非常的方便，不需要再進行繁瑣的充放電處理過程。（3）安全可靠。由于VRLAB采用了密封的結構，因此放置方式隨意，也沒有有害的物質會溢出，也有特定的安全閥向外排出多余的氣體，也不會出現鼓脹或者爆裂的現象。（4）節省費用。由于VRLAB沒有污染性，因此可以在使用的時候與電子設備一起使用，不需要設置專門的房間，減少了維護的工作量，也節省了用地的面積，降低成本。因為VRLAB的優良特定，讓微機控制的實現更加容易，因此也讓微機集中監控和無人值守的現代化管理方式更加容易實現，讓使用者更加的便利。因此本課題研究的基于單片機的蓄電池智能充放電控制器采用了閥控密封鉛酸蓄電池作為了研究對象，來實現智能充放電的控制系統。

三、蓄電池智能充放電控制器硬件設計

（1）系統結構。基于單片機的蓄電池智能充放電控制系統主要包括顯示電路、控制電路、檢測電路以及輸入電路幾個部分。（2）直流電源模塊設計。在主電路設計中，最基本以及最常用的儀器就是直流穩壓電源。直流穩壓電源可以讓電子設備能夠正常的運行。由于蓄電池在放電之后，要對其進行充電并恢復其工作能力只能夠連接直流電源。而本系統的充電電路直流穩壓電源部分由穩壓電路、濾波電路、橋式整流電路以及電源變壓器組成，工作原理如圖1所示。（3）按鍵電路設計。在單片機的應用系統當中，按鍵的形式通常為獨立按鍵或者矩陣編碼鍵盤。前者的每個按鍵都與單片機的一個I/O口進行單獨的連接，通過判斷電位的不同來識別不同的按鍵操作；后者的識別方法則是通過行列交叉的按鍵編碼來進行。在本系統當中，由于按鍵的數量不是非常的多，因此按鍵的形式此阿勇獨立按鍵，這樣在編程的時候就可以降低難度，具體按鍵接線圖如圖2所示。在考慮過總體的電路之后，單片機的P1口與采集電路相連接，并讓P1口來進行采集控制，P1口不用發送數據，僅需要接收數據。（4）顯示線路設計。在日常生活中，很多電子產品都使用了液晶顯示模塊，如在萬用表、計算器以及電子表等等，顯示的主要是數字、圖形以及專用符號。在單片機的人際交流界面當中，輸出方式主要有LED數碼管、發光管以及液晶顯示器，而用液晶顯示器有以下優點：第一，顯示質量高，可以一直保持色彩和亮度，達到恒定發光的效果，且不會有閃爍現象；第二，數字式接口，在與單片機系統的連接當中可以更加的方便可靠；第三，重量輕，體積小，與傳統顯示器相比，液晶顯示器在重量和體積方面有明顯的優勢；第四，功耗低，由于液晶顯示器的功耗主要是在內部的驅動IC以及電極當中消耗，因此功耗非常的低。

四、蓄電池智能充放電控制器軟件設計

（1）充電系統主程序。在這個蓄電池智能充放電控制器當中，以ATmega16單片機作為核心的控制部件，采用C語言進行設計。軟件的程序包括有主程序、顯示程序以及案件程序組成。主程序根據顯示程序和按鍵程序獲得的相關電流以及電壓等信息，對工作狀態進行確定工作，從而采取相應的控制方式使相應的子程序運行，通過這種方法來實現各種模式的充電過程。主程序還包括對蓄電池的相關電流電壓信息進行實時的監測等等。（2）按鍵采集程序。按鍵采集程序的作用是對開關進行探測，從而知道開關的狀態是否有效，并根據得到的結果來決定系統是否進行運轉。讀線、讀取、相連的端口，在判斷處理相關的數據之后，存在相關緩存當中。在其中的讀取端口當中，為了可以排除鍵抖動引起的誤操作，必須要進行一定的延時工作，來讓程序達到最優效果。以下為程序流程圖如圖3所示。（3）液晶顯示程序。由于液晶顯示模塊屬于一個慢顯示部件，因此在對每條指令進行執行之前，必須要對其進行確認，在確認模塊的忙標志為低電平狀態時，指令才可以生效，否則指令失效。要顯示相關的字符時，必須要先對顯示字符地址進行輸入工作，讓模塊知道顯示字符的位置。在對液晶模塊進行初始化操作時，必須要對它的顯示模式進行相應的設置，在每次指令的輸入之前，都要對液晶模塊進行判斷，看液晶模塊是否處于忙的狀態。

五、結言

本文通過對蓄電池的充電方法以及充電器的性能進行了一定的探討，并對基于單片機的蓄電池智能充放電控制器進行了研究，可以知道采用這個控制器的話，由于結構相對簡單，從而讓成本有效降低，充電的性能也相當優越，可以非常容易地對相關的內容進行設置和變成，讓系統更加的智能和先進。

參 考 文 獻

[1] 杜志民. 延長閥控式鉛酸蓄電池使用壽命之探討[J]. 電子制作. 2013（04）

[2] 張軍，董鵬. 鉛酸蓄電池智能充電器控制策略研究[J]. 農業網絡信息. 2011（1）

[3] 沈兵. 淺談閥控密封蓄電池的運行與維護[J]. 科技風. 2013（01）

【摘要】 由于傳統的蓄電池充電池的結構過于簡單，使得充電方法單一，不能及時地對充電方式進行調整，對充電的條件也做了一定的限制。而基于單片機的蓄電池智能充放電控制器則很好的解決了這些問題，讓系統的靈活性增強，還可以節省成本。本文通過結合了蓄電池的充放電原理對基于單片機的蓄電池智能充放電控制器進行了研究。

【關鍵詞】 單片機 蓄電池 電路設計 軟件設計

一、引言

傳統的蓄電池充電池在結構方面比較簡單，用模擬控制的方式來實現充電的控制，因此充電方法就比較單一，也不能根據蓄電池的充電狀態來及時地對充電方法進行調整，也不能在蓄電池的充電過程當中進行保護以及檢測等功能，在無人監控的時候不能滿足蓄電池的充電需求。在近年來，數字信號處理技術發展得非常迅速，微控制器的用途也越來越廣，蓄電池的充電控制也逐漸想數字化控制轉變，基于單片機的蓄電池智能充放電控制器可以實現多種功能，如實現各種充電控制方法、監控和現實蓄電池的充電過程等等，不僅可以讓系統更加靈活，還可以讓蓄電池壽命延長，提高蓄電池的工作效率。

二、蓄電池智能充放電控制器設計原理

在目前，主流的船用蓄電池是鉛酸蓄電池，鉛酸蓄電池作為備用電源，在整個船的系統當中，作用非常的重要。而隨著技術的發展，閥控式密封鉛酸蓄電池（VRLA）因為擁有無污染、無腐蝕、使用方便、壽命長、自放電小、重量輕以及體積小等優點，已經逐漸取代了開口式的鉛酸蓄電池，優點具體如下：（1）使用方便。在使用VRLAB的時候，只需要對整流器的充電電壓進行嚴格的控制，值班人員就不用對電池的充電過程過多操心，不用經常對電池端電壓進行檢測，也不用添加蒸餾水等等，只需要對電池端的電壓以及放點容量進行定期的檢查。（2）安裝方便。由于VRLAB在出廠前就進行過充放電的處理，因此用戶在安裝的時候非常的方便，不需要再進行繁瑣的充放電處理過程。（3）安全可靠。由于VRLAB采用了密封的結構，因此放置方式隨意，也沒有有害的物質會溢出，也有特定的安全閥向外排出多余的氣體，也不會出現鼓脹或者爆裂的現象。（4）節省費用。由于VRLAB沒有污染性，因此可以在使用的時候與電子設備一起使用，不需要設置專門的房間，減少了維護的工作量，也節省了用地的面積，降低成本。因為VRLAB的優良特定，讓微機控制的實現更加容易，因此也讓微機集中監控和無人值守的現代化管理方式更加容易實現，讓使用者更加的便利。因此本課題研究的基于單片機的蓄電池智能充放電控制器采用了閥控密封鉛酸蓄電池作為了研究對象，來實現智能充放電的控制系統。

三、蓄電池智能充放電控制器硬件設計

（1）系統結構。基于單片機的蓄電池智能充放電控制系統主要包括顯示電路、控制電路、檢測電路以及輸入電路幾個部分。（2）直流電源模塊設計。在主電路設計中，最基本以及最常用的儀器就是直流穩壓電源。直流穩壓電源可以讓電子設備能夠正常的運行。由于蓄電池在放電之后，要對其進行充電并恢復其工作能力只能夠連接直流電源。而本系統的充電電路直流穩壓電源部分由穩壓電路、濾波電路、橋式整流電路以及電源變壓器組成，工作原理如圖1所示。（3）按鍵電路設計。在單片機的應用系統當中，按鍵的形式通常為獨立按鍵或者矩陣編碼鍵盤。前者的每個按鍵都與單片機的一個I/O口進行單獨的連接，通過判斷電位的不同來識別不同的按鍵操作；后者的識別方法則是通過行列交叉的按鍵編碼來進行。在本系統當中，由于按鍵的數量不是非常的多，因此按鍵的形式此阿勇獨立按鍵，這樣在編程的時候就可以降低難度，具體按鍵接線圖如圖2所示。在考慮過總體的電路之后，單片機的P1口與采集電路相連接，并讓P1口來進行采集控制，P1口不用發送數據，僅需要接收數據。（4）顯示線路設計。在日常生活中，很多電子產品都使用了液晶顯示模塊，如在萬用表、計算器以及電子表等等，顯示的主要是數字、圖形以及專用符號。在單片機的人際交流界面當中，輸出方式主要有LED數碼管、發光管以及液晶顯示器，而用液晶顯示器有以下優點：第一，顯示質量高，可以一直保持色彩和亮度，達到恒定發光的效果，且不會有閃爍現象；第二，數字式接口，在與單片機系統的連接當中可以更加的方便可靠；第三，重量輕，體積小，與傳統顯示器相比，液晶顯示器在重量和體積方面有明顯的優勢；第四，功耗低，由于液晶顯示器的功耗主要是在內部的驅動IC以及電極當中消耗，因此功耗非常的低。

四、蓄電池智能充放電控制器軟件設計

（1）充電系統主程序。在這個蓄電池智能充放電控制器當中，以ATmega16單片機作為核心的控制部件，采用C語言進行設計。軟件的程序包括有主程序、顯示程序以及案件程序組成。主程序根據顯示程序和按鍵程序獲得的相關電流以及電壓等信息，對工作狀態進行確定工作，從而采取相應的控制方式使相應的子程序運行，通過這種方法來實現各種模式的充電過程。主程序還包括對蓄電池的相關電流電壓信息進行實時的監測等等。（2）按鍵采集程序。按鍵采集程序的作用是對開關進行探測，從而知道開關的狀態是否有效，并根據得到的結果來決定系統是否進行運轉。讀線、讀取、相連的端口，在判斷處理相關的數據之后，存在相關緩存當中。在其中的讀取端口當中，為了可以排除鍵抖動引起的誤操作，必須要進行一定的延時工作，來讓程序達到最優效果。以下為程序流程圖如圖3所示。（3）液晶顯示程序。由于液晶顯示模塊屬于一個慢顯示部件，因此在對每條指令進行執行之前，必須要對其進行確認，在確認模塊的忙標志為低電平狀態時，指令才可以生效，否則指令失效。要顯示相關的字符時，必須要先對顯示字符地址進行輸入工作，讓模塊知道顯示字符的位置。在對液晶模塊進行初始化操作時，必須要對它的顯示模式進行相應的設置，在每次指令的輸入之前，都要對液晶模塊進行判斷，看液晶模塊是否處于忙的狀態。

五、結言

本文通過對蓄電池的充電方法以及充電器的性能進行了一定的探討，并對基于單片機的蓄電池智能充放電控制器進行了研究，可以知道采用這個控制器的話，由于結構相對簡單，從而讓成本有效降低，充電的性能也相當優越，可以非常容易地對相關的內容進行設置和變成，讓系統更加的智能和先進。

參 考 文 獻

[1] 杜志民. 延長閥控式鉛酸蓄電池使用壽命之探討[J]. 電子制作. 2013（04）

[2] 張軍，董鵬. 鉛酸蓄電池智能充電器控制策略研究[J]. 農業網絡信息. 2011（1）

[3] 沈兵. 淺談閥控密封蓄電池的運行與維護[J]. 科技風. 2013（01）