主控單元選用的是NXP公司的P89LPC933單片機，該芯片采用增強型8051內核，速度是標準8051的6倍，內置4KB Flash程序存儲器、256B片內RAM，2個16bit定時／計數器，1個8位4通道逐步逼近式模數轉換模塊(ADC1)和1個DAC 模塊(DAC0)，高達26個I/O口，幾乎所有輸入引腳均具有抗干擾濾波功能，并內置了硬件看門狗，在軟件配合下，抗干擾能力很強[3]。P89LPC933單片機的主要任務是通過采樣電路實時采集電池的端電壓和充電電流，經內部計算決定下一階段的充電電壓和電流，然后送出控制信號給脈寬調制器控制充電電流和電壓的大小，并協調好其他各外圍電路模塊工作。P89LPC933單片機的各個I/O口分配如圖3所示，P0.1、P0.2、P0.3通過內部寄存器設置成A/D轉換輸入端，P0.1腳輸入的是電流采樣電路輸出的電流轉換成的電壓信號，P0.2腳輸入的是電壓采樣電路輸出的電壓信號，P0.3腳輸入的是溫度采樣電路實時檢測的電池溫度和充電器功率管溫度轉換的電壓信號。采樣進來的相關信號經單片機內部存儲、處理、計算，然后從P2.0/DAC0腳送出控制信號去控制脈寬調制器。
電壓采樣、電流采樣及PWM控制電路如圖4所示，電壓采樣直接從電池正端（圖中V1）采集，經過圖中相關電路送入P89LPC933的P0.2腳；電流采樣通過電流互感器TF603和相關電路轉換為電壓值后經R635和R636分壓，送入P89LPC933的P0.1腳，它們都由單片機讀取，并進行存儲和處理。另外,電流采樣和電壓采樣的另一路信號也要送至下面要介紹的脈寬調制器作為比較信號。
脈寬調制器SG3525A在這個閉環控制中起到一個至關重要的作用[4]，脈寬調制器SG3525A的2腳和1腳分別輸入的是P89LPC933的P2.0/DAC0腳送出的控制信號和采樣電路送出的電壓和電流信號，經內部的比較電路比較，得出脈寬可以改變的PWM調制信號，再經11腳和14腳輸出,去驅動主回路的MOSFET管Q603和Q604工作，從而達到調節和穩定充電電壓和電流的作用。SG3525A的10腳送入的是電流取樣電路輸出的過流保護信號PWH，當充電電路發生故障出現過流過載情況時，則及時關閉脈寬調制器SG3525A，使充電電路的主電路停止工作。
顯示模塊用來顯示電池當前的電壓與充電器的電流，顯示狀態由面板上按鈕啟動。由于設計的是一款大功率充電器，所以還要實時采集電池溫度和功率管溫度，一旦溫度過高單片機馬上啟動風冷電路。從而使鉛酸蓄電池在適當的溫度范圍內工作，起到保護作用，得以延長使用壽命。
3 智能充電器的軟件設計
智能充電器的軟件設計采用模塊化設計，各個模塊之間做到低耦合、高內聚。軟件設計主要有四個模塊：主程序、A/D轉換、比較、判斷及控制中斷服務程序。主程序主要負責各個模塊之間的數據傳輸和協調工作。根據上面設計的鉛酸蓄電池四階段充電曲線，軟件設計的充電控制策略流程圖如圖5所示。
由于實際使用環境的復雜性及各種各樣干擾因素的存在，因此系統的可靠性需要使用抗干擾技術來維持。除了必須在硬件上采用了必要的抗干擾電路外（如EMI濾波、RC吸收電路、PCB工藝等），在軟件設計上也采取了一些必要的抗干擾措施，諸如用計數方式對人機交互界面的按鈕消抖，使用P89LPC933內嵌的硬件看門狗（WDT）結合軟件陷阱捕獲“跑飛”的PC指針，隨時復位處于失控狀態下的CPU等[3]。
4 充電器系統測試與總結
4.1充電性能測試
為了檢測充電性能，用基于P89LPC933的大功率智能充電器對12V/200Ah的鉛酸蓄電池組進行充電試驗。電池充滿時電壓為13.8V,充電時間為405分鐘，電池最高溫度為37°C, 充電過程正常。具體充電測試數據如表1所示。
4.2 充電器橫向產品的調查比較
4.2.1 與無單片機控制的恒壓充電器的比較
某廠恒壓充電器只是采用了TL494脈寬調制器為核心的硬件電路，無單片機控制，與基于P89LPC933的大功率智能充電器的比較結果如表2所示。
4.2．2 與較典型的KYD-DDCC-12V型智能充電器的比較
經市場調查發現，智能充電器充電電流普遍比較小，甚至很少有能達到30A以上的智能充電器。KYD-DDCC-12V型智能充電器在市場上是比較常見的。其典型參數如下：
(1)充電電流：0～2.0A；(2)輸出電壓：14.3V；(3)浮充電壓：13.5V；(4)轉換電流：0.3A；(5)待機功耗：≤2W；(6)外型尺寸：160mm×90mm×55mm。
可見基于P89LPC933的大功率智能充電器在充電電流和外型尺寸上都有比較明顯的優勢。
因此，在充電器系統中應用先進的開關電源芯片、單片微控制器及信號檢測技術等，能使傳統的充電技術與信息處理和智能控制技術融合在一起，可以改變充電器行業技術含量低的狀況，而且實現全數字化的電池智能充電管理能極大地提高傳統產品的核心競爭力。該充電器已在廣東省某企業投入使用。實驗數據和實際使用都證明，采用以P89LPC933和SG3525A為核心的控制電路設計的智能充電器，能夠對鉛酸蓄電池實現大電流充電,并能夠根據充電過程自動調整控制參數，同時還可進行故障自診斷，可以實現充電過程中無人值守,延長電池的使用壽命。
參考文獻
[1] 周震宇,張軍明,錢照明.基于PIC單片機的數字式智能鉛酸電池充電器的設計[J].電源技術應用,2006,9(6):
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[2] 彭和平,江正戰.智能型鉛酸蓄電池充電器的設計與實現[J].電子技術應用,2001,27(12)：13-16.
[3] P89LPC933/934/935/936 Flash 單片機使用指南.http://www.zlgmcu.com.廣州周立功單片機發展有限公司，2006-09-15.
[4] LLC.SG3525AA pulse width modulator control circuit.Semiconductor Components Industries, July, 2001.
