基于ARM7的智能鋰離子電池充電器檢測(cè)系統(tǒng)
摘 要：研究了一種以ARM 為核心的智能嵌入式鋰離子電池充電器檢測(cè)系統(tǒng)。檢測(cè)系統(tǒng)包括對(duì)鋰離子電池充電器的空載輸出電壓、負(fù)載輸出電流、負(fù)載輸出電壓及輸出截止電壓的測(cè)試。測(cè)試控制采用模擬電池電路設(shè)計(jì)，完成對(duì)鋰離子電池充電器性能指標(biāo)的檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該系統(tǒng)具有管理功能強(qiáng)、可靠性好、準(zhǔn)確度高、檢測(cè)速度快、操作簡(jiǎn)單、易維護(hù)等特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：鋰離子電池充電器檢測(cè)系統(tǒng)；嵌入式；ARM7；自動(dòng)測(cè)試
1 引言
隨著電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，電池充電器作為一項(xiàng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，正經(jīng)歷著前所未有的變革并滲透到生活的各個(gè)領(lǐng)域，為了適應(yīng)市場(chǎng)及電子設(shè)備科技發(fā)展的需要，智能充電器檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，并且研究已經(jīng)向高頻化、集成化、智能化和綠色化方向發(fā)展，智能充電器檢測(cè)系統(tǒng)也以其維護(hù)簡(jiǎn)單、檢測(cè)效率高、擴(kuò)展能力強(qiáng)和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，迅速成為各種電子充電設(shè)備檢測(cè)的首選。根據(jù)電池充電器檢測(cè)系統(tǒng)所要完成的性能指標(biāo)，本文討論了一種以微處理器為核心，嵌入uC/OS-II 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的智能鋰離子電池充電器檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
2 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)該系統(tǒng)中，充電器的輸入信號(hào)通過(guò)變換電路傳輸給微處理器，微處理器對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行分析、處理，將控制信號(hào)傳給控制電路，對(duì)充電器的`各個(gè)過(guò)程進(jìn)行控制，并將結(jié)果送給液晶實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)將結(jié)果傳輸給上位機(jī)保存測(cè)試結(jié)果，方便數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢。軟件部分將移植到ARM7 芯片LPC2131 中，完成對(duì)測(cè)試過(guò)程的控制。
2.1 模擬電池控制電路
鋰離子充電器一般采用限流恒壓充電模式，即先以恒定電流對(duì)電池充電，當(dāng)達(dá)到充電截止電壓后，進(jìn)行恒壓充電，此時(shí)電流逐漸減小，降至涓流時(shí)，充電過(guò)程截止。對(duì)充電器的檢測(cè)性能指標(biāo)包括：空載輸出電壓，負(fù)載輸出電流，負(fù)載輸出電壓及充電截止電壓。本系統(tǒng)采用模擬電池電路設(shè)計(jì)對(duì)被測(cè)充電器完成測(cè)試，空載電壓測(cè)試：將k 接上端1 鍵，信號(hào)signal1 傳給單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行A/D 裝換，結(jié)果為充電器的空載輸出電壓。充電過(guò)程測(cè)試：首先給Fa 一個(gè)信號(hào)，導(dǎo)通NPN 三極管，使電容的儲(chǔ)能為空，然后k 接下端2 鍵，充電器給模擬電池電路充電，此時(shí)A 點(diǎn)電壓低于B 點(diǎn)電壓，電容隨著儲(chǔ)能的不斷增加，兩端的電壓不斷升高，此時(shí)單片機(jī)通過(guò)采集signal2 的電壓大小，檢測(cè)充電器的充電電流大小，此時(shí)過(guò)程為充電器的恒流充電過(guò)程；當(dāng)充電器達(dá)到額定輸出電壓之后，B 點(diǎn)電壓停止升高，保持額定輸出電壓不變，此時(shí)過(guò)程為充電器的恒壓充電過(guò)程；隨著A 點(diǎn)電壓的不斷升高，PNP 三極管的導(dǎo)通逐漸截止，充電器的輸出電流逐漸減小，直至達(dá)到設(shè)定參數(shù)，及涓流大小時(shí)，停止測(cè)試。
2.2 液晶顯示模塊
液晶顯示器件在科研、生產(chǎn)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)等領(lǐng)域正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，該模塊是決定系統(tǒng)使用是否方便的關(guān)鍵。本設(shè)計(jì)中采用內(nèi)置T6963 控制器的128*128 圖形點(diǎn)陣式液晶顯示模塊。該液晶顯示模塊的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由液晶顯示控制器T6963 及其周邊電路、行驅(qū)動(dòng)器組、列驅(qū)動(dòng)器組及其液晶驅(qū)動(dòng)的偏壓電路組成。T6963 控制器的最大特點(diǎn)是具有獨(dú)特的硬件初始設(shè)置功能，顯示驅(qū)動(dòng)所需的參數(shù)如占空比系數(shù)，驅(qū)動(dòng)傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)及字符的字體選擇等，均由引腳電平設(shè)置。這樣T6963 的初始化在上電時(shí)就已經(jīng)基本設(shè)置完成，軟件操作的全部精力就可以用于顯示畫面的設(shè)計(jì)上了。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
3.1 主程序
軟件設(shè)計(jì)上應(yīng)遵循程序簡(jiǎn)單，清晰，流程合理的原則[4]。程序流程如圖4 所示，系統(tǒng)上電后，進(jìn)行初始化，參數(shù)設(shè)置完成，將結(jié)果送上位機(jī)和液晶，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和顯示，然后啟動(dòng)A/D 轉(zhuǎn)換，判定是否滿足參數(shù)設(shè)定要求，如滿足則停止測(cè)試，如不滿足，則由處理器控制算法分析處理，發(fā)出調(diào)節(jié)指令，如此循環(huán)返回。
3.2 移植uC/OS-II 到LPC2131
是著名的、源碼公開的實(shí)時(shí)內(nèi)核，具有提供源代碼、可移植性、可固化、可裁剪、可剝奪、多任務(wù)、可確定性、任務(wù)棧、系統(tǒng)服務(wù)、中斷管理、穩(wěn)定性與可靠性等優(yōu)點(diǎn)。它的基本代碼尺寸不到5KB，對(duì)存儲(chǔ)器容量要求低，滿足于嵌入式系統(tǒng)對(duì)體積的苛刻要求。
移植 uC/OS-II 到LPC2131 主要實(shí)現(xiàn)以下功能：充電器功能測(cè)試、上位機(jī)通訊、液晶顯示和鍵盤掃描。
3.3 上位機(jī)通訊界面
系統(tǒng)采用 VB6.0 的窗體和控件對(duì)串口控制，實(shí)現(xiàn)終端監(jiān)控。上位機(jī)主要實(shí)現(xiàn)電壓的實(shí)時(shí)顯示，充電過(guò)程的波形繪制及測(cè)試結(jié)果的報(bào)警和指示。VB6.0 的MSComm 控件在串口編程時(shí)非常方便，使用它可以建立與串行端口的連接，通過(guò)串行端口連接到其他通信設(shè)備，發(fā)出命令，交換數(shù)據(jù)，以及監(jiān)視和響應(yīng)串行連接中發(fā)生的事件和錯(cuò)誤[7]。
4 結(jié)束語(yǔ)
智能鋰離子電池充電器檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋰離子各項(xiàng)性能指標(biāo)的測(cè)試，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸與顯示。該系統(tǒng)外圍電路簡(jiǎn)單、操作方便、穩(wěn)定性好、精度高，可廣泛應(yīng)用于鋰離子電池充電器生產(chǎn)廠家，質(zhì)檢部門及鋰離子電池充電器用戶，具有廣闊的發(fā)展前景。
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