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基于ARM7的智能锂离子电池充电器检测系统-机电毕

2013-10-09 01:07

　　摘 要：研究了一种以ARM 为核心的智能嵌入式锂离子电池充电器检测系统。检测系统包括对锂离子电池充电器的空载输出电压、负载输出电流、负载输出电压及输出截止电压的测试。测试控制采用模拟电池电路设计，完成对锂离子电池充电器性能指标的检测。实验结果表明：该系统具有管理功能强、可靠性好、准确度高、检测速度快、操作简单、易维护等特点。
　　关键词：锂离子电池充电器检测系统；嵌入式；ARM7；自动测试
　　1 引言
　　随着电子技术的迅猛发展，电池充电器作为一项传统产业，正经历着前所未有的变革并渗透到生活的各个领域，为了适应市场及电子设备科技发展的需要，智能充电器检测系统应运而生，并且研究已经向高频化、集成化、智能化和绿色化方向发展，智能充电器检测系统也以其维护简单、检测效率高、扩展能力强和使用寿命长等特点，迅速成为各种电子充电设备检测的首选。根据电池充电器检测系统所要完成的性能指标，本文讨论了一种以微处理器为核心，嵌入uC/OS-II 实时操作系统的智能锂离子电池充电器检测系统的设计。
　　2 系统的整体设计该系统中，充电器的输入信号通过变换电路传输给微处理器，微处理器对采集的信号进行分析、处理，将控制信号传给控制电路，对充电器的各个过程进行控制，并将结果送给液晶实时显示，同时将结果传输给上位机保存测试结果，方便数据存储、查询。软件部分将移植到ARM7 芯片LPC2131 中，完成对测试过程的控制。
　　2.1 模拟电池控制电路
　　锂离子充电器一般采用限流恒压充电模式，即先以恒定电流对电池充电，当达到充电截止电压后，进行恒压充电，此时电流逐渐减小，降至涓流时，充电过程截止。对充电器的检测性能指标包括：空载输出电压，负载输出电流，负载输出电压及充电截止电压。本系统采用模拟电池电路设计对被测充电器完成测试，空载电压测试：将k 接上端1 键，信号signal1 传给单片机，单片机进行A/D 装换，结果为充电器的空载输出电压。充电过程测试：首先给Fa 一个信号，导通NPN 三极管，使电容的储能为空，然后k 接下端2 键，充电器给模拟电池电路充电，此时A 点电压低于B 点电压，电容随着储能的不断增加，两端的电压不断升高，此时单片机通过采集signal2 的电压大小，检测充电器的充电电流大小，此时过程为充电器的恒流充电过程；当充电器达到额定输出电压之后，B 点电压停止升高，保持额定输出电压不变，此时过程为充电器的恒压充电过程；随着A 点电压的不断升高，PNP 三极管的导通逐渐截止，充电器的输出电流逐渐减小，直至达到设定参数，及涓流大小时，停止测试。

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　　2.2 液晶显示模块
　　液晶显示器件在科研、生产、产品设计等领域正发挥着越来越重要的作用，该模块是决定系统使用是否方便的关键。本设计中采用内置T6963 控制器的128*128 图形点阵式液晶显示模块。该液晶显示模块的驱动系统是由液晶显示控制器T6963 及其周边电路、行驱动器组、列驱动器组及其液晶驱动的偏压电路组成。T6963 控制器的最大特点是具有独特的硬件初始设置功能，显示驱动所需的参数如占空比系数，驱动传输的字节数及字符的字体选择等，均由引脚电平设置。这样T6963 的初始化在上电时就已经基本设置完成，软件操作的全部精力就可以用于显示画面的设计上了。
　　3 系统软件设计
　　3.1 主程序
　　软件设计上应遵循程序简单，清晰，流程合理的原则[4]。程序流程如图4 所示，系统上电后，进行初始化，参数设置完成，将结果送上位机和液晶，实现数据的实时传输和显示，然后启动A/D 转换，判定是否满足参数设定要求，如满足则停止测试，如不满足，则由处理器控制算法分析处理，发出调节指令，如此循环返回。
　　3.2 移植uC/OS-II 到LPC2131
　　是着名的、源码公开的实时内核，具有提供源代码、可移植性、可固化、可裁剪、可剥夺、多任务、可确定性、任务栈、系统服务、中断管理、稳定性与可靠性等优点。它的基本代码尺寸不到5KB，对存储器容量要求低，满足于嵌入式系统对体积的苛刻要求。
　　移植 uC/OS-II 到LPC2131 主要实现以下功能：充电器功能测试、上位机通讯、液晶显示和键盘扫描。
　　3.3 上位机通讯界面
　　系统采用 VB6.0 的窗体和控件对串口控制，实现终端监控。上位机主要实现电压的实时显示，充电过程的波形绘制及测试结果的报警和指示。VB6.0 的MSComm 控件在串口编程时非常方便，使用它可以建立与串行端口的连接，通过串行端口连接到其他通信设备，发出命令，交换数据，以及监视和响应串行连接中发生的事件和错误[7]。

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　　4 结束语
　　智能锂离子电池充电器检测系统，实现了对锂离子各项性能指标的测试，同时实现了数据的实时传输与显示。该系统外围电路简单、操作方便、稳定性好、精度高，可广泛应用于锂离子电池充电器生产厂家，质检部门及锂离子电池充电器用户，具有广阔的发展前景。