毕业论文-铅酸蓄电池智能充放电系统的设计.doc

邯郸学院本科毕业论文（设计）题 目 铅酸蓄电池智能充放电系统的设计学 生 指导教师 年 级 专 业 电子信息工程二级学院 信息工程学院邯郸学院信息工程学院2015年 5 月蓄电池智能充放电系统的设计摘要 本文介绍了一种铅酸蓄电池智能充电以及放电的设计过程，其中包括了对电池充电方法的研究和充电放电系统的具体设计。在对铅蓄电池充电方式研究的基础上，提出了采用恒流限压以及恒压限流充电相结合的方法进行充电。此方法可以使充电过程更符合蓄电池的充电特性曲线，并且在整个充电的过程中，采取去蓄电池极化的措施，理论研究和实验数据均表明，此方式可以延长电池使用寿命，提高充电效率。 在本设计中，采用了降压高频开关电源，主回路包括一个24v/1A的直流电源，P沟道MOS管及开关降压电路以及P沟道MOS管和大功率LED构成的放电回路。控制电路包括了STC12C5A60S2单片机最小系统、LCD12864液晶显示模块、按键选择电路以及执行机构。P沟道MOS管选用IRF4905,大功率LED是1W的灯珠，显示屏使用的是自带字库的LCD12864；由于STC12C5A60S2内部自带10位ADC及PWM,所以超过5V模拟量的检测直接由分压电阻分压后接到ADC端口即可实现，而控制MOS管的PWM也由单片机直接产生。通过采集采样电阻的电压，可以计算出充电电流。而通过采集铅蓄电池的端电压，可以实现充电和放电电压的检测。然后通过控制单片机进行PID调节，改变PWM的占空比达到控制电池充电电流曲线趋向理想状态的目的，从而实现铅酸蓄电池的智能充电。放电则是通过按键控制MOS管开关大功率LED实现。实验结果表明，基于STC12C5A60S2的智能充放电系统，充电效果好，充电电流曲线趋于最佳状态，充电后电池电量足，此系统的应用前景广阔。 关键词：蓄电池；PID；恒流充电；恒压充电；LCD12864The design of the battery intelligently charging and discharging systemABSTRACT This article is mainly introduced a process that a battery charging and discharging intelligently , including the study of battery charging method and the specific design of the charging and discharging system. On the basis of the research of battery charging method , proposed by adopting the combination of constant current and constant voltage charge method to charge.This method can make the process more accord with battery charging characteristic curve, and i-n the process of the charging , take measures to battery polarization, both theoretical research andexperimental data show that this approach can extend battery life, improve the charging efficie-ncy. In this design, uses high-frequency step-down switching power supply, the main circuit includes a 24V/1A DC power supply, P-channel MOS transistor and the switching step-down circuit and the P-channel MOS transistors and high-power LED constitute a discharge circuit. The control circuit includes STC12C5A60S2 smallest single-chip system, the display circuit, as well as key control circuit implementation of the circuit.P-channel MOS transistor selectS IRF4905, high power LED is 1W lamp beads, the display uses its own font LCD12864;Since STC12C5A60S2 own internal 10-bit ADC and PWM, So more than 5V analog detection directly after dividing resistor divider connected to ADC port can be realized, and PWM control MOS tube directly generated by the microcontroller.By collecting The voltage across the battery and voltage difference of Sampling resistor,.can realize the detection of Charging current and the charge-discharge voltage.And then do PID regulation By controlling the microcontroller，change the Duty cycle of PWM to the purpose that control the charging current and voltage , so as to realize the intelligently charging of batteries,Discharge is a Lamp beads light or not by button control MOS .The results of experiment show that the intelligently charging and discharging system based on STC12C5A60S2 MCU control, charging efficiency is high, during charging, the charging curve adjustment is quickly and effectively, charging performance is good, and with a good prospect.KEY WORDS： Storage battery PID Constant current charging Constant voltage charging LCD12864 28前言随着电子技术的进步，以及社会的不断发展，电子产品得到越来越广泛的应用，便携式的店址产品也变的日益普及，电量的存储技术显得越来越重要，电池成为越来越多电子产品的理想电源。铅蓄电池由于其可循环再充电的特性以及成本较低、使用安全、耐腐蚀无污染等特点在电池市场中还占据着重要地位。所以关于铅酸蓄电池的充电及放电技术也备受大家的关注。但是，一方面，传统的充电方法是以10h或20h率电流进行充电。这样导致充电时间过长，一般需要10多个小时，且使用不方便。另一方面，铅酸蓄电池的充电过程在不能满足技术指标时，将会非常影响铅蓄电池的使用寿命等。国内外多年来实践有力的证明了，铅酸蓄电池浮充电压偏差达到5%时，电池的浮充寿命就将会减少一半。并且，在其他方面，由于充电方法的不正确，铅酸蓄电池也很难达到额定的循环充放电寿命。智能充电是指使实际充电过程中，充电电流能动态的满足电池在不同阶段所需要的充电电流。充电系统根据电池的当前状态确定充电电流及充电电压的参数，使得充电过程自始至终都满足电池理想状态下的充电过程，保持电池充电状态最优，这样既节约用电又能延长电池使用寿命而且对电池的损害很小。现阶段，我国是铅蓄电池使用大国，但是铅蓄电池的充电方法很多都不科学，设备普遍落后，迫切需要一种新型高效的铅蓄电池充电系统以满足生产生活的需要。本次毕业设计就是设计一种铅蓄电池组充放电系统，通过单片机实现对充电电路的控制，达到快速充电且最大限度保护电池的目的。 目 录摘要IABSTRACTII前言11 背景介绍41.1 选题的背景41.2 铅蓄电池充电系统现状41.3 铅蓄电池充电系统的发展前景52 设计要求52.1 基本内容52.2 具体要求53 设计方案的选择63.1 方案一63.2 方案二63.3 方案三64 硬件系统设计74.1 设计思路74.1.1 系统的基本构成及工作原理74.1.2 流程图84.1.3 系统的设计步骤94.2 STC12C5A60S2单片机104.2.1 STC12C5A60S2系列单片机简介104.2.2 STC12C5A60S2系列单片机特点124.3 LCD12864134.4 P沟道MOS管驱动电路144.5 降压型开关电源电路154.6 5V电源电路154.7 铅酸蓄电池充电方法及PID算法164.8 铅蓄电池充放电原理图及PCB图185 软件系统设计195.1 程序的编译链接195.2 仿真206 调试206.1 硬件调试206.2 软件调试207 总结20参考文献22附录23致 谢241 背景介绍1.1 选题的背景铅蓄电池由于其可以循环充电，成本较低，放电稳定，耐腐蚀无污染等特点，在现在工农业生产中日益重要。铅蓄电池的充电方法却是个很重要的方面，目前，我国关于铅蓄电池的充电设备都还很落后，迫切需要一种低成本且充电效率高的充电系统，以满足人们日常生产生活的需求。1.2 铅蓄电池充电系统现状铅酸蓄电池的历史已经很久了，在铅酸蓄电池发明初期，其工艺还不科学，充电繁琐，还需要经常自行添加电解液等，使用并不方便。后来，科学家们对铅蓄电池进行了一系列的改进，在硫酸溶液中加入了胶凝剂，做成了胶体蓄电池。这样做的结果就是，电解液由液体变成胶体，离子的导电能力下降了，电池内阻也相应的增大很多，非常影响电池的放电容量和电池性能，并且充电过程中仍然存在水的分解，胶体失水，产生龟裂以及萎缩等问题，最终导致电池很快废弃。1965年，科学实验发现了电池阴极吸收原理。80年代初期，一位美国的科学家发明了免维护密封电池，后来经过不断的改进，最终发展成了今天的密封式免维护铅酸蓄电池。其在设计上采用了内部循环的氧气系统，在放电时，正极产生的氧气与负极活性物质发生化学反应，并在充电时还原成水，当充电气体达到一定限值时，自动开启安全阀，内部压力释放然后自动关闭。在充放电过程中，产生的气体内部发生化合反应，因此无酸液、酸雾的溢出，达到了密封免维护的效果。 20世纪80年代，日本实现了铅蓄电池化工业批量生产，其后又修改制定了JisCC8807-1992工业标准。国际电工委员会制定了“携带式铅酸蓄电池(阀控式)”IEC1506-1推荐标准。紧随其后，德、英和前苏联等国家也都制定了自己的铅酸蓄电池标准。随着铅酸蓄电池工业的不断发展进步，它的应用范围越来越广，普及型越来越高。近几年来,蓄电池的整体性能不断的改进完善，充电技术也在不断改进发展。传统意义上铅蓄电池的充电技术，主要可以分为恒流充电、恒流限压充电、恒压充电以及恒压限流充电等，这些都是人工控制充电过程，没有根据电池的实际充电情况动态调节充电参数，这不仅仅造成了电池充电时间长，而且大多存在非常严重的虚冲、过充等现象，影响了蓄电池正常使用，远不能满足现代生产和生活的需求。事实上，如果充电方式有效合理，电池的使用寿命将提高30%左右。针对传统的充电方法的种种不足，国内外陆陆续续提出了一些新型高效的充电方法，努力改变现状。当然，这些充电方法的实际工作原理大多数都是在传统的方法上进行改进，使蓄电池的充电电流能更好的逼近其可接受充电电流曲线。这些充电方法开始摆脱传统充电方法的思路束缚，逐渐将模糊控制算法引入充电过程中，利用模糊控制技术本身适合处理多输入多输出非线性系统的优势，更好的处理蓄电池充电过程中的时变性和干扰性等问题。1.3 铅蓄电池充电系统的发展前景铅蓄电池虽然相较现在的新型电池存在笨重，充电周期长灯光缺点。但由于其成本低，放电过程平稳，使用寿命长且无污染等优点，在未来的几十年中，其还会发挥无与伦比的重要性。那么，对铅蓄电池进行合理有效的充电方法显得至关重要。传统的充电方式已经不能满足生活节奏不断加快的社会需求，新型高效的铅酸蓄电池充电系统日益显现出其重要性。传统的充电方法也在实现从不智能到模糊控制应用再到数字化智能调节的转变。蓄电池充电系统数字化管理可以方便的实现各种复杂的充电控制方法，能够对蓄电池的充电过程进行实时的监控和显示处理等，能很好的满足在无人监控和遥控方式的铅酸蓄电池充电需求。2 设计要求 2.1 基本内容主要是利用单片机的PWM通过PID算法控制铅蓄电池的充电电流。2.2 具体要求（1）需要能够实现对铅酸蓄电池充电过程中充电电流的PID调节。（2）12864液晶可显示电池电量，充放电状态信息，充电电流，充电电压等信息；（3） 通过液晶屏上的信息提示电池充电与否；（4） 充电和放电状态是相反的，即充电时放电无效，放电时充电无效，充放电状态的切换是通过按键进行控制的；（5）通过按键选择液晶屏显示的信息并且能对蓄电池的充放电进行控制。3 设计方案的选择3.1 方案一由于本设计需要用到PWM及10位的ADC，而STC12C5A60S2内部已经集成了这些资源，应用非常方便，所以采用STC12C5A60S2作为主控单片机，再通过LCD12864实时显示整个充放电系统的状态。本方案系统是由STC12C5A60S2最小系统、24V/1A直流电源、STC12C5A60S2的PWM进行PID调节控制P沟道MOS管实现充电管理、并通过LCD12864实时显示充放电系统的主要参数信息。3.2 方案二通过PWM波形发生器及TLC1549进行模拟量采样，再通过STC89C52进行数据处理及控制，使用LCD1602进行数据的显示，采样的电压值经PID调节后，通过MOS管控制铅蓄电池充放电的过程。此方法和方案一功能类似，但是TLC1549由于电流采样的原因，需要使用两片，大大增加了系统设计的成本及复杂度。3.3 方案三使用STM32系列单片机进行数据的处理，STM32属于32位单片机，系统资源丰富，完全能胜任本次设计的要求，但是STM32的成本相对来说也高些，本设计我们需要用到的资源主要有PWM及ADC，相对于STM32，资源会浪费许多。通过如上整体分析可以得出结论，方案一拥有整体规划长处，因此本次毕业设计方案最终选择方案一。4 硬件系统设计4.1 设计思路4.1.1 系统的基本构成及工作原理用单片机的ADC通道通过一个采样电阻采集铅蓄电池充电电流的大小，然后经过单片机的PID处理调节充电电流，使得充电电流能满足蓄电池充电电流曲线的要求，再加上LCD12864显示电池电压，充电电流，充电状态及放电状态信息等。在此基础上，通过按键实现充电及放电状态的切换。本系统以STC12C5A60S2为控制核心，与外围电路组成充放电管理系统。由按键控制模块的充放电状态的切换，以LCD12864显示，完成铅蓄电池的充放电管理。系统设计的总体结构框图，如图4-1所示：图4-1 系统的总体结构框图当电源上电后，通过按键操作单片机是充电还是放电，如果是放电状态，充电电源断开，大功率LED灯亮，蓄电池处于放电状态，若电池电量过低，12864液晶会出现电池电量过低的提示，并断开灯的电源，结束放电状态；如果是充电状态，液晶上会直观的显示电池电压、充电电流等信息，电池在充电过程中会根据电池电压的状态通过PID算法智能调整充电电流大小，使得充电电流更贴近铅蓄电池充电电流的曲线，当电池充满后，系统会自动将充电电源断开，充电结束。4.1.2 流程图主程序流程图，如图4-2所示：图4-2 主程序流程图程序运行过程流程图，如图4-3所示：图4-3 程序运行过程流程图4.1.3 系统的设计步骤（1） 按照功能要求设计电路框图。 根据总体的设计要求，对系统的电路结构框图进行合理的设计。（2） 依据系统的电路结构框图设计出仿真电路，节省实际实验调试成本。 先安装Proteus仿真软件，然后在此仿真软件中放置各个硬件电路模块需要用到的各个部件，并对其进行连线。由于51单片机的仿真需要将源程序的.HEX文件下载到仿真中的单片机中，所以仿真也需要进行单片机程序的编写。通过编译器Keil编写51单片机的C语言程序，将生成的.hex文件下载到仿真图的单片机中，由于铅蓄电池的充放电系统在Proteus仿真软件中有些元器件是没有元件库的，所以仿真的程序以及电路跟实际的系统电路有一些差别，但是根据仿真电路可以使得系统在实际制作中解决很多电路问题。（3）按照仿真电路，绘制电路原理图以及PCB图。 按照仿真图中验证的电路，使用Altium Designe绘制硬件电路原理图，当然，原理图与PCB的封装库也都需要先制作完成，然后将原理图导成PCB，并手动布线完成PCB电路板的制作。（4） 制作实物电路板并在腐蚀完成的电路板上焊接元器件。 完成PCB图之后，将PCB板做成电路板，去电子市场购买此次毕业设计所需要的元器件。用电烙铁分别焊接各个元件，进而把整个系统焊接完成。（5）编写实际系统的程序。由于仿真电路与实际的调试电路有所区别，毕竟仿真与现实是有出入的，所以实际的单片机程序需要在仿真程序的基础上改善。将编写的程序生成的.HEX文件通过串口的方式下载到单片机中，验证程序是否存在Bug。并不断完善系统功能。（5）调试，实现功能要求。通过硬件调试和软件调试相结合，一个一个解决系统设计中的问题，完成铅蓄电池充放电系统的制作与调试，实现本次毕业设计中要实现的具体功能。4.2 STC12C5A60S2单片机4.2.1 STC12C5A60S2系列单片机简介单片机，又叫单片微型控制器,它是把一个计算机系统集成到一个芯片上，相当于一个微型计算机。它体积小巧、质量轻、价格低廉、开发周期短。自从单片机诞生以来，其发展速度很快，目前已有几千个种类，应用越来越广泛。宏晶公司生产的STC12C5A60S2系列单片机，是新一代8051单片机，其具有低功耗、高速、抗干扰能力强等优点，完全兼容传统8051的指令代码,但速度比普通51单片机快8-12倍。内部集成2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S)等资源。STC12C5A60S2单片机有60K的Flash,1280字节的SRAM，资源丰富，且成本低廉，非常适合本铅蓄电池充放电系统的设计。STC12C5A60S2有LQFN、QFN以及直插等几种封装，其引脚图如下图4-4所示： 图4-4 STC90C52RC引脚图4.2.2 STC12C5A60S2系列单片机特点STC12C5A60S2是8051系列单片机，其主要特点如下： （1）增强型8051 CPU，1T，单时钟/机器周期，是新一代8051单片机，其具有低功耗、高速、抗干扰能力强等优点，完全兼容传统8051的指令代码,但速度比普通51单片机快8-12倍； （2）STC12C5A60S2系列单片机工作电压：5.5V-3.3V （3）用户应用程序空间60K 字节; （4）片上集成1280字节RAM; （5）通用I/O口(36/40/44个)，复位后为：准双向口/弱上拉(普通8051传统I/O口)，可设置成四种模式：准双向口/弱上拉，推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏，每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过55mA; （6） 无需专用仿真器，可通过串口(P3.0/P3.1)直接下载用户程序，数秒即可完成一片; （7）有EEPROM功能(STC12C5A62S2/AD/PWM无内部EEPROM); （8） 看门狗; （9）内部集成MAX810专用复位电路； （10）外部掉电检测电路:在P4.6口有一个低压门槛比较器，5V单片机为1.32V，误差为+/-5%,3.3V单片机为1.30V，误差为+/-3%; （11）时钟源：外部高精度晶体，内部RC振荡器(温漂为+/-5%到+/-10%以内) ，用户在下载用户程序时，可选择是使用内部RC振荡器还是外部晶体，常温下内部RC振荡器频率为：11MHz15.5MHz，精度要求不高时，可选择使用内部时钟，但因为有制造误差和温漂，以实际测试为准; （12）共4个16位定时器，两个与传统8051兼容的定时器/计数器,16位定时器T0和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器 做串行通讯的波特率发生器 再加上2路PCA模块可再实现2个16位定时器; （13）2个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟; （14）两路PWM：可用来再实现2个定时器，也可用来再实现2个外部中断(上升沿中断/下降沿中断均可分别或同时支持); （15）A/D转换, 10位精度ADC，共8路，转换速度可达250K/S(每秒钟25万次)18.通用全双工异步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定时器或PCA软件实现多串口; （16） STC12C5A60S2系列有双串口，后缀有S2标志的才有双串口，RxD2/P1.2(可通过寄存器设置到P4.2)，TxD2/P1.3(可通过寄存器设置到P4.3); 4.3 LCD12864所使用的是自带中文字库的LCD12864,具有4 位/8 位并行、2 线或3 线串行等多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128*64, 内置8192 个16*16 点汉字，和128 个16*8 点ASCII字符集。利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示84 行1616 点阵的汉字，也可完成图形显示.低电压低功耗是其又一显著特点。该液晶模块，通信方式可以选择串口或并口。使用方便，适合作为本设计的显示界面。LCD12864的实物图如下图4-5所示。 图4-5 LCD12864实物图LCD12864的管脚定义及与单片机连接方式如图4-6所示。 图4-6 LCD12864液晶管脚定义4.4 P沟道MOS管驱动电路本设计系统中所用MOS管为P沟道MOS管，且属于低压控制高压，如果直接驱动，会遇到单片机高电平时MOS管不能完全关断的情况，为了解决这个问题，特设计如下电路，第一级三极管起到高电压电平置高置低的目的，后面的互补输出级可以实现保证高低电平迅速切换的目的。经验证，此电路可以达到控制P沟道MOS管快速且正常开关的目的。其电路原理图如下图4-7所示。 图4-7 P沟道MOS管驱动电路4.5 降压型开关电源电路铅蓄电池充放电系统设计中供电电源为24V直流电源，铅蓄电池的充电过程是先恒流，再恒压，相对于12V的铅酸蓄电池，24V的电源电压是非常高的，所以需要降压，本设计中所用降压电路为开关型降压电路。这是因为开关型降压电路控制方便，电路简单明了，可以在进行PID恒流充电时进行快速而精确的控制。降压型开关电源电路，如图4-8所示： 图4-8 降压型开关电源电路此电路的原理如下： （1）当开关闭合时续流二极管D1截至，又由于输入电压UI与储能电感L1接通，因此输入-输出压差（UI-Uo）就加在L上，使通过L1的电流IL线性地增加。（由公式L*di/dt=U可以看出，U、L不变，则di/dt为常数，即I线性增加。）在此期间除向负载供电外，还有一部分电能储存在L1和C2中，流过负载RL的电流为Io。 （2）当开关断开时，L1与UI断开，但由于通过电感的电流不能在瞬间发生突变，因此在L1上就产生反向电动势以维持通过电感的电流不变。此时续流二极管D1导通，储存在L1中的电能就经过由D1构成的回路向负载供电，维持输出电压不变。开关断开时，C2对负载放电，这有利于维持Uo和Io不变。4.6 5V电源电路由于本系统中单片机电源为5V，而电源电压为24V,所以单片机的的电压需要经过降压稳压模块降到5V。本设计中使用可调降压模块降压。所用降压模块如图4-9所示。 图4-9 智能降压模块4.7 铅酸蓄电池充电方法及PID算法 传统的铅酸蓄电池充电方法由于充电状态的不合理性，可能会导致电池充电不足、过充等问题，而且这些方法充电时间过长，温升过快。专家研究表明：铅酸蓄电池充电过程对其寿命影响最大，过充电、充电不足以及温升都是引起电池故障的主要原因。 基于以上原因，系统根据蓄电池的充电特性，采用模糊PID 控制算法，它能够实时采集电池充电过程中的电流、电压等模拟量，使充电始终在最佳状态下进行，实现了高效、快速、无损的充电过程。在蓄电池充电时，单片机实时采集铅蓄电池充电过程中的电流、电压等模拟量，通过单片机内部的A/D 转换器将模拟量转化为数字量供单片机采样，并判断电池是否出现过压、过流等问题。若出现问题，单片机立即关断MOS管，并通过LCD12864提示错误。若检测正常，则采用模糊PID 控制算法产生相应占空比的PWM 脉冲来控制MOS管开关，通过降压开关电路对电池进行充电。由于充电电压为9-15V,而单片机的检测电压为0-5V，所以充电电压的检测需要进行分压然后再送到单片机进行采样处理。其分压电路如图4-10所示。 如图4-10 分压电路 关于PID算法连续状态的公式如下：假设采样时间间隔为T，则在第KT时刻：偏差Err(k)=Rin(k)-Rout(k);积分环节用加和的形式表示，即err(K)+err(K+1)+;微分环节用斜率的形式表示，即err(K)-err(K-1)/T; 从而形成如下PID离散表示形式：则u(K)可表示成为：另外一种表述PID的方式为增量式PID，由上述表达式可得：则：这就是离散化PID的增量式表达式，由公式可看出，增量式的表达结果和最近三次的偏差有关，这样就大大提高了系统的稳定性能。需要注意的是最终的输出结果应该为u(K)+增量调节值。4.8 铅蓄电池充放电原理图及PCB图 铅蓄电池充放电原理图如图4-11所示，铅蓄电池充放电PCB图如图4-12所示。 图4-11 铅蓄电池充放电原理图 图4-12 铅蓄电池充放电PCB图5 软件系统设计5.1 程序的编译链接单片机的程序是通过KEIL编写编译的，生成的.HEX文件通过串口下载到单片机中。串口程序的下载是通过串口助手实现的。由于串口通信需要进行电平转换，本设计所用电平是TTL电平，当然，也可以使用RS232电平，其下载方式和用法类似。在使用KEIL编写单片机程序时，需要注意软件的设置，如晶振频率设置、生成.HEX文件设置及单片机型号选择等。在程序编写的过程中，还要注意程序的逻辑关系，学会程序的模块化编程。模块化编程会增强程序的可读性，提高程序的利用率。5.2 仿真本设计所使用的仿真软件为Protuse，由于Protuse中，没有STC12C5A60S2系列的单片机的封装库，所以以普通型51单片机为仿真模型，以8位模数转换芯片ADC0804作为ADC转换器。本仿真实现了模拟量的采集及显示，搭载好仿真的硬件电路后，使用KEIL编写相关的驱动程序，将KEIl生成的.HEX文件加载到Protuse的单片机仿真模型中，点击开始仿真运行仿真程序，观察仿真结果，结果显示，仿真中的模拟量的检测是相当准确的。其系统运行效果图如下图5-1所示。图5-16 调试在本系统设计中，软件仿真和实物设计有很大的区别，所以在做实物时，由于仿真的效果满足不了测试要求，所以硬件设计和软件设计都需要大量的实际测试和调试。6.1 硬件调试本系统的硬件原理图如图4-11，由于仿真与实际有区别，所以硬件电路的问题很多，需要一步步的调试，直至完成目标任务为止。在调试时，首先遇到的问题是LCD12864不显示任何数据，分析有两种情况：第一种是LCD12864液晶坏了，不能正常显示数据，导致显示在屏幕中的数据不再正常工作。第二种情况是单片机与12864液晶的某一个或者某几个接口接触不良或者接线错误。使用万用表测PCB板中两个端点处的电压是否正确，经检测，发现是LCD12864的管脚定义错误，12864液晶与PCB底板的连接错误。 电路在最初调试时，MOS管前面的三极管驱动部分直接用24V电压驱动，电源供电后，三极管就会烧坏，后来查阅资料发现是因为S9013三极管集电极-发射极电压虽然能达到25V，但是由于本设计电源为开关电源，所以电网的波动导致9013三极管的击穿。于是，把电源电压经LM317降压后再用作充电MOS管的驱动电源。在本设计中，电池充电控制是采用MOS管与电感电容二极管等元件组成的开关降压电路，充电过程中，使用1/3W的电阻作为采样电阻，在采样电阻后，加上了一个二极管，是放置电池电压对充电电源以及电流检测的影响。由于单片机ADC采样值只能达到5v，所以铅蓄电池充电部分的电流检测和电池电压检测都需要进行分压处理，以实现到达单片机ADC合理采样的目的。设计中所用的放电系统为通过MOS管控制的串联的3个1W灯珠，由于灯珠额定电压较低，而其供电电压为电池电压，所以和普通的小型发光二极管一样，在回路中串联了一个限流电阻以实现灯珠正常工作的目的。6.2 软件调试软件的调试其实分两部分，一部分是仿真程序的调试，一部分是实物程序的调试。由于仿真与实物有一定差别，且仿真部分难度较低，探讨仿真程序调试意义不大，下面主要讲解实物程序调试的过程。实物程序中，由于12864自带字库，汉子点阵的取模部分被简化。但是在调试液晶显示时，由于第一版把12864与单片机接口顺序颠倒，所以通过按位交替数据的方式改变了数据的高低位然后实现液晶读写命令及数据的控制。7 总结本次毕业设计综合考虑铅蓄电池充放电的各个环节，达到了预期效果，实现了设计的目的。同时，在做毕业设计的过程中，我也学到了很多东西，从KEIL的使用，程序的编译编写，到Protuse单片机仿真的制作，再到Altium Designer原理图、PCB的绘制以及电路板的制作。可以说，这一切让我明白我们所学专业是多么复杂而又神奇美好。毕业设计的完成固然让人高兴，更让我兴奋的是我看到了我学习的方向，体会到了电子世界的神奇。这是大学里做的最后一个专业又有意义的事，为整个大学画上了圆满一个句号。毕业设计综合了大学里我们所学到的专业知识，虽然还有很多细节性的问题，并且所做的电子设计也只是处于实验室阶段，但是其可行性以及重要性却得以全面体现。大学专业课程注重理论，虽然近年来，学校领导们也发现了理工科大学生们普遍存在的动手能力差的问题，越来越重视实验课，增强同学们的动手能力，但是课堂所能学到的知识毕竟是有限的。通过本次毕业设计，把四年来所学习的各种专业知识，专业技能融汇贯通。当然在实际操作的过程中，不可避免的遇到了各种各样的问题，走了一些弯路，但是，它实现了从理论到实际的转型。很多问题在我解决时恍然大悟，原来这就是课本上说讲的内容。可以说，毕业设计，一方面是学校考察大学生们在大学里的学习情况，另一方面，也是大学生自我检查、自我总结、自我学习的一个良好方法。参考文献1 李朝青. 单片机原理及接口技术 M. 第3版. 北京：北京航天航空大学出版社, 2005.2 沙占友，王彦朋，安国臣，孟志永. 开关电源设计入门与实例解析M. 北京：中国电力出版社，2009.3 王水平，史俊杰，田庆安. 开关稳压电源-原理、设计及实施电路M. 西安：西安电子科技大学出版社，2005：1-22. 4 沙占友，庞志锋等. 开关电源外围元器件选择与检测M. 北京：中国电力出版社，2009：1-141. 5 阎石. 数字电子技术基础 M. 第5版. 北京：高等教育出版社, 2006.6 王东峰等.单片机C语言应用100例M.电子工业出版社，2009.7 陈海宴.51单片机原理及应用M.北京航空航天大学出版社，2010.8 刘守义等.单片机技术基础M.西安电子科技大学出版社，2007.9 钟富昭等.8051单片机典型模块设计与应用M.人民邮电出版社，2007.10 李平等.单片机入门与开发M.机械工业出版社，2008.11 胡汉才. 单片机原理及其接口技术 M. 北京：清华大学出版, 1996.12 余锡存. 单片机原理及接口技术 M. 西安：西安电子科技大学出版社, 2000.13 周航慈. 单片机应用程序设计技术 M. 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SCM in Merseyside SMEs:Benefits and barriersJ. TQM Journal. 2008：55-59. 24Yeager Brent. How to troubleshoot your electronic scaleJ.Powder and Bulk Engineering. 1995：77-81附录附录A系统程序 致谢本次毕业设计蓄电池智能充放电系统的设计，我是在指导教师郭红俊的精心指导和严格要求下完成的。通过这次毕业设计，使我不仅获得了更加丰富的单片机理论知识，更重要的是极大地提高了自己的实践动手能力，并且使我对目前电子领域的研究状况和发展方向有了更深层次的了解。这对自己今后进一步学习单片机方面的知识会有很大的帮助。再就是,此次毕业设计还得到了信息工程学院各位领导和老师的大力支持以及我们本班同学的帮助。在此，我忠心感谢信息工程学院各位老师的细心指导和大力支持以及我们电本班同学的帮助。在以后的工作和学习中，我会努力用更好的成绩来回报各位领导、老师和同学。请删除以下内容，O(_)O谢谢！The origin of taxation in the United States can be traced to the time when the colonists were heavily taxed by Great Britain on everything from tea to legal and business documents that were required by the Stamp Tax. The colonists disdain for this taxation without representation (so-called because the colonies had no voice in the establishment of the taxes) gave rise to revolts such as the Boston Tea Party. However, even after the Revolutionary War and the adoption of the U.S. Constitution, the main source of revenue for the newly created states was money received from customs and excise taxes on items such as carriages, sugar, whiskey, and snuff. Income tax first appeared in the United States in 1862, during the Civil War. At that time only about one percent of the population was required to pay the tax. A flat-rate income tax was imposed in 1867. The income tax was repealed in its entirety in 1872. Income tax was a rallying point for the Populist party in 1892, and had enough support two years later that Congress passed the Income Tax Act of 1894. The tax at that time was two percent on individual incomes in excess of $4,000, which meant that it reached only the wealthiest members of the population. The Supreme Court struck down the tax, holding that it violated the constitutional requirement that direct taxes be apportioned among the states by population (pollock v. farmers loan & trust, 158 U.S. 601, 15 S. Ct. 912, 39 L. Ed. 1108 1895). After many years of debate and compromise, the sixteenth amendment to the Constitution was ratified in 1913, providing Congress with the power to lay and collect taxes on income without apportionment among the states. The objectives of the income tax were the equitable distribution of the tax burden and the raising of revenue. Since 1913 the U.S. income tax system has become very complex. In 1913 the income tax laws were contained in eighteen pages of legislation; the explanation of the tax reform act of 1986 was more than thirteen hundred pages long (Pub. L. 99-514, Oct. 22, 1986, 100 Stat. 2085). Commerce Clearing House, a publisher of tax information, released a version of the Internal Revenue Code in the early 1990s that was four times thicker than its ve