详细设计说明

辅助电源：由工频变压器、整流元件、滤波元件和三端稳压集成电路L7812组成，为单片机供电部分和运算放大器提供工作电压。采用这种为单片机单独供电的方式，可避免负载(蓄电池)电压波动对单片机供电部分的影响，增强系统的抗干扰能力，提高可靠性。

开关电源：以电流控制型脉宽调制器UC3842为核心，由三端可调分流基准源TL431和光耦EL817构成反馈回路，实现稳定的电压输出。电路因为采用了光电耦合器，实现了输出和输入、弱电和强电的隔离，减少了电磁干扰，增强了抗干扰能力，而且是对输出电压采样，具有很好的稳压性能。

需要注意的是，使用TL431和EL817时，必须注意外围参数的设计。对于TL431，要保证TL431工作的必要条件，即通过阴极的电流要大于1mA;对于EL817，要使其工作在比较宽的线性带内，否则电路对运行参数的敏感度太强，不利于电路的稳定工作。

MXT8051单片机控制部分。主要由单片机最小系统、充电电压电流控制、电压电流检测、液晶显示、风扇和蜂鸣器控制部分组成。

1. 单片机最小系统。以MXT8051为核心，配合3.3V系统电源、2.5V数字核电压、11.0592MHz系统时钟晶振以及32.768kHz RTC晶振构建最小系统。

2. 充电电压、电流控制。根据开关电源部分的实现原理，通过改变TL431参考端的电压可获得不同的电压输出，从而获得不同的充电电压。充电电流的控制也是通过控制充电电压来实现的。程序中，通过控制单片机内建的PWM0输出PWM波的占空比，即可控制充电电压和电流。

根据铅酸蓄电池三段式充电原理，每个阶段对应一种充电电压。对48V型号的蓄电池而言，预充、直充和浮充阶段的充电电压分别设定为47.5V、57.5V和54.5V。分别计算三种电压对应的PWM0H和PWM0L寄存器的值，存入数组中，作为三种充电电压的设定值。程序中，根据不同的充电阶段调用相应的设定值写入PWM*H和PWM*L寄存器，实现对充电电压和电流的控制。程序流程如图4所示。

3. 风扇、蜂鸣器控制。单片机输出脉宽调制信号控制三极管的导通与关断，实现风扇和蜂鸣器的开关控制;同时，通过调整PWM波的占空比可以控制三极管集电极电流，从而实现对风扇风速和蜂鸣器鸣声大小的控制。蜂鸣器控制采用PWM1，风扇控制采用PWM2。

4. 充电电压、电流检测。MXT8051内嵌一个五通道的10位逐次逼近型ADC，电压采样信号送入AIN0通道，电流采样信号送入AIN1通道。电压采样信号由开关电源电压输出经分压电阻获得，经AD转换后由程序换算处理得到充电电压;电流采样信号由与电池组串接的水泥电阻获得，AD转换后经过程序换算处理得到充电电流。

5. 液晶显示。MXT8051内嵌36×4 LCD DRIVER，可直接驱动液晶屏，因此只需将单片机的SEGMENT和COMMON引脚与LCD的相应管脚连接即可。本设计采用36×4段式LCD。程序中，通过设置LCD控制寄存器LCDCON来设定内部分压电阻的阻值和刷新频率;由LCD数据寄存器LCDDATA17~0来控制要显示的数据。

6. 计时。主要功能是在充电器开始工作时启动计时，为用户判断充满剩余时间提供参考。最大计时时间为9小时59分59秒。程序实现主要由启动定时器T0、重载计数初值和软件计数变量控制三部分组成。

7. 看门狗监控。主要功能是防止程序跑飞导致系统死机，发生不可预料的后果。由看门狗初始化和喂狗程序组成。初始化程序负责选择看门狗定时器时钟，设置定时时间;喂狗程序负责向看门狗定时器重载数据。

关键词： 时代民芯 MXT8051 开关电源 UC3842