基于单片机的蓄电池智能充放电控制器研究浅论

孟小芳

【摘要】 由于传统的蓄电池充电池的结构过于简单，使得充电方法单一，不能及时地对充电方式进行调整，对充电的条件也做了一定的限制。而基于单片机的蓄电池智能充放电控制器则很好的解决了这些问题，让系统的灵活性增强，还可以节省成本。本文通过结合了蓄电池的充放电原理对基于单片机的蓄电池智能充放电控制器进行了研究。

【关键词】 单片机 蓄电池 电路设计 软件设计

一、引言

传统的蓄电池充电池在结构方面比较简单，用模拟控制的方式来实现充电的控制，因此充电方法就比较单一，也不能根据蓄电池的充电状态来及时地对充电方法进行调整，也不能在蓄电池的充电过程当中进行保护以及检测等功能，在无人监控的时候不能满足蓄电池的充电需求。在近年来，数字信号处理技术发展得非常迅速，微控制器的用途也越来越广，蓄电池的充电控制也逐渐想数字化控制转变，基于单片机的蓄电池智能充放电控制器可以实现多种功能，如实现各种充电控制方法、监控和现实蓄电池的充电过程等等，不仅可以让系统更加灵活，还可以让蓄电池寿命延长，提高蓄电池的工作效率。

二、蓄电池智能充放电控制器设计原理

在目前，主流的船用蓄电池是铅酸蓄电池，铅酸蓄电池作为备用电源，在整个船的系统当中，作用非常的重要。而随着技术的发展，阀控式密封铅酸蓄电池（VRLA）因为拥有无污染、无腐蚀、使用方便、寿命长、自放电小、重量轻以及体积小等优点，已经逐渐取代了开口式的铅酸蓄电池，优点具体如下：（1）使用方便。在使用VRLAB的时候，只需要对整流器的充电电压进行严格的控制，值班人员就不用对电池的充电过程过多操心，不用经常对电池端电压进行检测，也不用添加蒸馏水等等，只需要对电池端的电压以及放点容量进行定期的检查。（2）安装方便。由于VRLAB在出厂前就进行过充放电的处理，因此用户在安装的时候非常的方便，不需要再进行繁琐的充放电处理过程。（3）安全可靠。由于VRLAB采用了密封的结构，因此放置方式随意，也没有有害的物质会溢出，也有特定的安全阀向外排出多余的气体，也不会出现鼓胀或者爆裂的现象。（4）节省费用。由于VRLAB没有污染性，因此可以在使用的时候与电子设备一起使用，不需要设置专门的房间，减少了维护的工作量，也节省了用地的面积，降低成本。因为VRLAB的优良特定，让微机控制的实现更加容易，因此也让微机集中监控和无人值守的现代化管理方式更加容易实现，让使用者更加的便利。因此本课题研究的基于单片机的蓄电池智能充放电控制器采用了阀控密封铅酸蓄电池作为了研究对象，来实现智能充放电的控制系统。

三、蓄电池智能充放电控制器硬件设计

（1）系统结构。基于单片机的蓄电池智能充放电控制系统主要包括显示电路、控制电路、检测电路以及输入电路几个部分。（2）直流电源模块设计。在主电路设计中，最基本以及最常用的仪器就是直流稳压电源。直流稳压电源可以让电子设备能够正常的运行。由于蓄电池在放电之后，要对其进行充电并恢复其工作能力只能够连接直流电源。而本系统的充电电路直流稳压电源部分由稳压电路、滤波电路、桥式整流电路以及电源变压器组成，工作原理如图1所示。（3）按键电路设计。在单片机的应用系统当中，按键的形式通常为独立按键或者矩阵编码键盘。前者的每个按键都与单片机的一个I/O口进行单独的连接，通过判断电位的不同来识别不同的按键操作；后者的识别方法则是通过行列交叉的按键编码来进行。在本系统当中，由于按键的数量不是非常的多，因此按键的形式此阿勇独立按键，这样在编程的时候就可以降低难度，具体按键接线图如图2所示。在考虑过总体的电路之后，单片机的P1口与采集电路相连接，并让P1口来进行采集控制，P1口不用发送数据，仅需要接收数据。（4）显示线路设计。在日常生活中，很多电子产品都使用了液晶显示模块，如在万用表、计算器以及电子表等等，显示的主要是数字、图形以及专用符号。在单片机的人际交流界面当中，输出方式主要有LED数码管、发光管以及液晶显示器，而用液晶显示器有以下优点：第一，显示质量高，可以一直保持色彩和亮度，达到恒定发光的效果，且不会有闪烁现象；第二，数字式接口，在与单片机系统的连接当中可以更加的方便可靠；第三，重量轻，体积小，与传统显示器相比，液晶显示器在重量和体积方面有明显的优势；第四，功耗低，由于液晶显示器的功耗主要是在内部的驱动IC以及电极当中消耗，因此功耗非常的低。

四、蓄电池智能充放电控制器软件设计

（1）充电系统主程序。在这个蓄电池智能充放电控制器当中，以ATmega16单片机作为核心的控制部件，采用C语言进行设计。软件的程序包括有主程序、显示程序以及案件程序组成。主程序根据显示程序和按键程序获得的相关电流以及电压等信息，对工作状态进行确定工作，从而采取相应的控制方式使相应的子程序运行，通过这种方法来实现各种模式的充电过程。主程序还包括对蓄电池的相关电流电压信息进行实时的监测等等。（2）按键采集程序。按键采集程序的作用是对开关进行探测，从而知道开关的状态是否有效，并根据得到的结果来决定系统是否进行运转。读线、读取、相连的端口，在判断处理相关的数据之后，存在相关缓存当中。在其中的读取端口当中，为了可以排除键抖动引起的误操作，必须要进行一定的延时工作，来让程序达到最优效果。以下为程序流程图如图3所示。（3）液晶显示程序。由于液晶显示模块属于一个慢显示部件，因此在对每条指令进行执行之前，必须要对其进行确认，在确认模块的忙标志为低电平状态时，指令才可以生效，否则指令失效。要显示相关的字符时，必须要先对显示字符地址进行输入工作，让模块知道显示字符的位置。在对液晶模块进行初始化操作时，必须要对它的显示模式进行相应的设置，在每次指令的输入之前，都要对液晶模块进行判断，看液晶模块是否处于忙的状态。

五、结言

本文通过对蓄电池的充电方法以及充电器的性能进行了一定的探讨，并对基于单片机的蓄电池智能充放电控制器进行了研究，可以知道采用这个控制器的话，由于结构相对简单，从而让成本有效降低，充电的性能也相当优越，可以非常容易地对相关的内容进行设置和变成，让系统更加的智能和先进。

参 考 文 献

[1] 杜志民. 延长阀控式铅酸蓄电池使用寿命之探讨[J]. 电子制作. 2013（04）

[2] 张军，董鹏. 铅酸蓄电池智能充电器控制策略研究[J]. 农业网络信息. 2011（1）

[3] 沈兵. 浅谈阀控密封蓄电池的运行与维护[J]. 科技风. 2013（01）

【摘要】 由于传统的蓄电池充电池的结构过于简单，使得充电方法单一，不能及时地对充电方式进行调整，对充电的条件也做了一定的限制。而基于单片机的蓄电池智能充放电控制器则很好的解决了这些问题，让系统的灵活性增强，还可以节省成本。本文通过结合了蓄电池的充放电原理对基于单片机的蓄电池智能充放电控制器进行了研究。

【关键词】 单片机 蓄电池 电路设计 软件设计

一、引言

传统的蓄电池充电池在结构方面比较简单，用模拟控制的方式来实现充电的控制，因此充电方法就比较单一，也不能根据蓄电池的充电状态来及时地对充电方法进行调整，也不能在蓄电池的充电过程当中进行保护以及检测等功能，在无人监控的时候不能满足蓄电池的充电需求。在近年来，数字信号处理技术发展得非常迅速，微控制器的用途也越来越广，蓄电池的充电控制也逐渐想数字化控制转变，基于单片机的蓄电池智能充放电控制器可以实现多种功能，如实现各种充电控制方法、监控和现实蓄电池的充电过程等等，不仅可以让系统更加灵活，还可以让蓄电池寿命延长，提高蓄电池的工作效率。

二、蓄电池智能充放电控制器设计原理

在目前，主流的船用蓄电池是铅酸蓄电池，铅酸蓄电池作为备用电源，在整个船的系统当中，作用非常的重要。而随着技术的发展，阀控式密封铅酸蓄电池（VRLA）因为拥有无污染、无腐蚀、使用方便、寿命长、自放电小、重量轻以及体积小等优点，已经逐渐取代了开口式的铅酸蓄电池，优点具体如下：（1）使用方便。在使用VRLAB的时候，只需要对整流器的充电电压进行严格的控制，值班人员就不用对电池的充电过程过多操心，不用经常对电池端电压进行检测，也不用添加蒸馏水等等，只需要对电池端的电压以及放点容量进行定期的检查。（2）安装方便。由于VRLAB在出厂前就进行过充放电的处理，因此用户在安装的时候非常的方便，不需要再进行繁琐的充放电处理过程。（3）安全可靠。由于VRLAB采用了密封的结构，因此放置方式随意，也没有有害的物质会溢出，也有特定的安全阀向外排出多余的气体，也不会出现鼓胀或者爆裂的现象。（4）节省费用。由于VRLAB没有污染性，因此可以在使用的时候与电子设备一起使用，不需要设置专门的房间，减少了维护的工作量，也节省了用地的面积，降低成本。因为VRLAB的优良特定，让微机控制的实现更加容易，因此也让微机集中监控和无人值守的现代化管理方式更加容易实现，让使用者更加的便利。因此本课题研究的基于单片机的蓄电池智能充放电控制器采用了阀控密封铅酸蓄电池作为了研究对象，来实现智能充放电的控制系统。

三、蓄电池智能充放电控制器硬件设计

（1）系统结构。基于单片机的蓄电池智能充放电控制系统主要包括显示电路、控制电路、检测电路以及输入电路几个部分。（2）直流电源模块设计。在主电路设计中，最基本以及最常用的仪器就是直流稳压电源。直流稳压电源可以让电子设备能够正常的运行。由于蓄电池在放电之后，要对其进行充电并恢复其工作能力只能够连接直流电源。而本系统的充电电路直流稳压电源部分由稳压电路、滤波电路、桥式整流电路以及电源变压器组成，工作原理如图1所示。（3）按键电路设计。在单片机的应用系统当中，按键的形式通常为独立按键或者矩阵编码键盘。前者的每个按键都与单片机的一个I/O口进行单独的连接，通过判断电位的不同来识别不同的按键操作；后者的识别方法则是通过行列交叉的按键编码来进行。在本系统当中，由于按键的数量不是非常的多，因此按键的形式此阿勇独立按键，这样在编程的时候就可以降低难度，具体按键接线图如图2所示。在考虑过总体的电路之后，单片机的P1口与采集电路相连接，并让P1口来进行采集控制，P1口不用发送数据，仅需要接收数据。（4）显示线路设计。在日常生活中，很多电子产品都使用了液晶显示模块，如在万用表、计算器以及电子表等等，显示的主要是数字、图形以及专用符号。在单片机的人际交流界面当中，输出方式主要有LED数码管、发光管以及液晶显示器，而用液晶显示器有以下优点：第一，显示质量高，可以一直保持色彩和亮度，达到恒定发光的效果，且不会有闪烁现象；第二，数字式接口，在与单片机系统的连接当中可以更加的方便可靠；第三，重量轻，体积小，与传统显示器相比，液晶显示器在重量和体积方面有明显的优势；第四，功耗低，由于液晶显示器的功耗主要是在内部的驱动IC以及电极当中消耗，因此功耗非常的低。

四、蓄电池智能充放电控制器软件设计

（1）充电系统主程序。在这个蓄电池智能充放电控制器当中，以ATmega16单片机作为核心的控制部件，采用C语言进行设计。软件的程序包括有主程序、显示程序以及案件程序组成。主程序根据显示程序和按键程序获得的相关电流以及电压等信息，对工作状态进行确定工作，从而采取相应的控制方式使相应的子程序运行，通过这种方法来实现各种模式的充电过程。主程序还包括对蓄电池的相关电流电压信息进行实时的监测等等。（2）按键采集程序。按键采集程序的作用是对开关进行探测，从而知道开关的状态是否有效，并根据得到的结果来决定系统是否进行运转。读线、读取、相连的端口，在判断处理相关的数据之后，存在相关缓存当中。在其中的读取端口当中，为了可以排除键抖动引起的误操作，必须要进行一定的延时工作，来让程序达到最优效果。以下为程序流程图如图3所示。（3）液晶显示程序。由于液晶显示模块属于一个慢显示部件，因此在对每条指令进行执行之前，必须要对其进行确认，在确认模块的忙标志为低电平状态时，指令才可以生效，否则指令失效。要显示相关的字符时，必须要先对显示字符地址进行输入工作，让模块知道显示字符的位置。在对液晶模块进行初始化操作时，必须要对它的显示模式进行相应的设置，在每次指令的输入之前，都要对液晶模块进行判断，看液晶模块是否处于忙的状态。

五、结言

本文通过对蓄电池的充电方法以及充电器的性能进行了一定的探讨，并对基于单片机的蓄电池智能充放电控制器进行了研究，可以知道采用这个控制器的话，由于结构相对简单，从而让成本有效降低，充电的性能也相当优越，可以非常容易地对相关的内容进行设置和变成，让系统更加的智能和先进。

参 考 文 献

[1] 杜志民. 延长阀控式铅酸蓄电池使用寿命之探讨[J]. 电子制作. 2013（04）

[2] 张军，董鹏. 铅酸蓄电池智能充电器控制策略研究[J]. 农业网络信息. 2011（1）

[3] 沈兵. 浅谈阀控密封蓄电池的运行与维护[J]. 科技风. 2013（01）

【摘要】 由于传统的蓄电池充电池的结构过于简单，使得充电方法单一，不能及时地对充电方式进行调整，对充电的条件也做了一定的限制。而基于单片机的蓄电池智能充放电控制器则很好的解决了这些问题，让系统的灵活性增强，还可以节省成本。本文通过结合了蓄电池的充放电原理对基于单片机的蓄电池智能充放电控制器进行了研究。

【关键词】 单片机 蓄电池 电路设计 软件设计

一、引言

传统的蓄电池充电池在结构方面比较简单，用模拟控制的方式来实现充电的控制，因此充电方法就比较单一，也不能根据蓄电池的充电状态来及时地对充电方法进行调整，也不能在蓄电池的充电过程当中进行保护以及检测等功能，在无人监控的时候不能满足蓄电池的充电需求。在近年来，数字信号处理技术发展得非常迅速，微控制器的用途也越来越广，蓄电池的充电控制也逐渐想数字化控制转变，基于单片机的蓄电池智能充放电控制器可以实现多种功能，如实现各种充电控制方法、监控和现实蓄电池的充电过程等等，不仅可以让系统更加灵活，还可以让蓄电池寿命延长，提高蓄电池的工作效率。

二、蓄电池智能充放电控制器设计原理

在目前，主流的船用蓄电池是铅酸蓄电池，铅酸蓄电池作为备用电源，在整个船的系统当中，作用非常的重要。而随着技术的发展，阀控式密封铅酸蓄电池（VRLA）因为拥有无污染、无腐蚀、使用方便、寿命长、自放电小、重量轻以及体积小等优点，已经逐渐取代了开口式的铅酸蓄电池，优点具体如下：（1）使用方便。在使用VRLAB的时候，只需要对整流器的充电电压进行严格的控制，值班人员就不用对电池的充电过程过多操心，不用经常对电池端电压进行检测，也不用添加蒸馏水等等，只需要对电池端的电压以及放点容量进行定期的检查。（2）安装方便。由于VRLAB在出厂前就进行过充放电的处理，因此用户在安装的时候非常的方便，不需要再进行繁琐的充放电处理过程。（3）安全可靠。由于VRLAB采用了密封的结构，因此放置方式随意，也没有有害的物质会溢出，也有特定的安全阀向外排出多余的气体，也不会出现鼓胀或者爆裂的现象。（4）节省费用。由于VRLAB没有污染性，因此可以在使用的时候与电子设备一起使用，不需要设置专门的房间，减少了维护的工作量，也节省了用地的面积，降低成本。因为VRLAB的优良特定，让微机控制的实现更加容易，因此也让微机集中监控和无人值守的现代化管理方式更加容易实现，让使用者更加的便利。因此本课题研究的基于单片机的蓄电池智能充放电控制器采用了阀控密封铅酸蓄电池作为了研究对象，来实现智能充放电的控制系统。

三、蓄电池智能充放电控制器硬件设计

（1）系统结构。基于单片机的蓄电池智能充放电控制系统主要包括显示电路、控制电路、检测电路以及输入电路几个部分。（2）直流电源模块设计。在主电路设计中，最基本以及最常用的仪器就是直流稳压电源。直流稳压电源可以让电子设备能够正常的运行。由于蓄电池在放电之后，要对其进行充电并恢复其工作能力只能够连接直流电源。而本系统的充电电路直流稳压电源部分由稳压电路、滤波电路、桥式整流电路以及电源变压器组成，工作原理如图1所示。（3）按键电路设计。在单片机的应用系统当中，按键的形式通常为独立按键或者矩阵编码键盘。前者的每个按键都与单片机的一个I/O口进行单独的连接，通过判断电位的不同来识别不同的按键操作；后者的识别方法则是通过行列交叉的按键编码来进行。在本系统当中，由于按键的数量不是非常的多，因此按键的形式此阿勇独立按键，这样在编程的时候就可以降低难度，具体按键接线图如图2所示。在考虑过总体的电路之后，单片机的P1口与采集电路相连接，并让P1口来进行采集控制，P1口不用发送数据，仅需要接收数据。（4）显示线路设计。在日常生活中，很多电子产品都使用了液晶显示模块，如在万用表、计算器以及电子表等等，显示的主要是数字、图形以及专用符号。在单片机的人际交流界面当中，输出方式主要有LED数码管、发光管以及液晶显示器，而用液晶显示器有以下优点：第一，显示质量高，可以一直保持色彩和亮度，达到恒定发光的效果，且不会有闪烁现象；第二，数字式接口，在与单片机系统的连接当中可以更加的方便可靠；第三，重量轻，体积小，与传统显示器相比，液晶显示器在重量和体积方面有明显的优势；第四，功耗低，由于液晶显示器的功耗主要是在内部的驱动IC以及电极当中消耗，因此功耗非常的低。

四、蓄电池智能充放电控制器软件设计

（1）充电系统主程序。在这个蓄电池智能充放电控制器当中，以ATmega16单片机作为核心的控制部件，采用C语言进行设计。软件的程序包括有主程序、显示程序以及案件程序组成。主程序根据显示程序和按键程序获得的相关电流以及电压等信息，对工作状态进行确定工作，从而采取相应的控制方式使相应的子程序运行，通过这种方法来实现各种模式的充电过程。主程序还包括对蓄电池的相关电流电压信息进行实时的监测等等。（2）按键采集程序。按键采集程序的作用是对开关进行探测，从而知道开关的状态是否有效，并根据得到的结果来决定系统是否进行运转。读线、读取、相连的端口，在判断处理相关的数据之后，存在相关缓存当中。在其中的读取端口当中，为了可以排除键抖动引起的误操作，必须要进行一定的延时工作，来让程序达到最优效果。以下为程序流程图如图3所示。（3）液晶显示程序。由于液晶显示模块属于一个慢显示部件，因此在对每条指令进行执行之前，必须要对其进行确认，在确认模块的忙标志为低电平状态时，指令才可以生效，否则指令失效。要显示相关的字符时，必须要先对显示字符地址进行输入工作，让模块知道显示字符的位置。在对液晶模块进行初始化操作时，必须要对它的显示模式进行相应的设置，在每次指令的输入之前，都要对液晶模块进行判断，看液晶模块是否处于忙的状态。

五、结言

本文通过对蓄电池的充电方法以及充电器的性能进行了一定的探讨，并对基于单片机的蓄电池智能充放电控制器进行了研究，可以知道采用这个控制器的话，由于结构相对简单，从而让成本有效降低，充电的性能也相当优越，可以非常容易地对相关的内容进行设置和变成，让系统更加的智能和先进。

参 考 文 献

[1] 杜志民. 延长阀控式铅酸蓄电池使用寿命之探讨[J]. 电子制作. 2013（04）

[2] 张军，董鹏. 铅酸蓄电池智能充电器控制策略研究[J]. 农业网络信息. 2011（1）

[3] 沈兵. 浅谈阀控密封蓄电池的运行与维护[J]. 科技风. 2013（01）