基于AVR單片機(jī)的可充電電池的放電監(jiān)測

摘 要：本文介紹AVR單片機(jī)ATtiny12的主要性能特點(diǎn)，并利用它實(shí)現(xiàn)了可充電電池放電的自動監(jiān)測。
關(guān)鍵詞：單片機(jī)；可充電電池；自動監(jiān)測
AVR是增強(qiáng)型RISC、內(nèi)置Flash的高性能8位單片機(jī)。設(shè)計上采用低功耗CMOS 技術(shù)，而且在軟件上有效支持C語言及匯編語言。其型號較多，可供不同場合選用。在8位MCU市場上，AVR單片機(jī)具有最高的MIPS/mW能力。本文介紹ATtiny12單片機(jī)的主要性能特點(diǎn)及其在實(shí)際中的應(yīng)用。

ATtiny12單片機(jī)簡介
AVR核將32個工作寄存器和豐富的指令集聯(lián)結(jié)在一起。所有的工作寄存器都與算術(shù)邏輯單元ALU直接相連，允許在一個時鐘周期內(nèi)執(zhí)行的單條指令同時訪問2個獨(dú)立的寄存器。這種結(jié)構(gòu)提高了代碼效率，使AVR得到了比普通CISC單片機(jī)高將近10倍的性能。
ATtiny12工作于空閑模式時，CPU將停止運(yùn)行，而定時器/計數(shù)器和中斷系統(tǒng)將繼續(xù)工作；掉電模式時振蕩器停止工作，所有功能都被禁止，而寄存器內(nèi)容得到保留。只有外部中斷或硬件復(fù)位才可以退出此狀態(tài)。引腳電平變化中斷的特點(diǎn)使得ATtiny12對外部事件有很高的響應(yīng)性，同時具有掉電模式的低功耗優(yōu)點(diǎn)。
ATtiny12內(nèi)部集成有RC振蕩器，其固定頻率為1MHz。它還可以通過XTAL1和XTAL2引腳外接晶體振蕩器或陶瓷振蕩器。當(dāng)使用外部時鐘時，XTAL2應(yīng)懸空。通過熔絲位控制，可以有多種時鐘選擇。

ATtiny12應(yīng)用于電池的放電監(jiān)測
圖1為放電監(jiān)測電路圖，其功能是對6V/10AH鉛酸免維護(hù)電池的放電進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。電路中使用了TLC549，用于采集可充電電池的電壓。TLC549是8位串行ADC芯片，可與通用微處理器、控制器通過CLK、CS、DOUT三條線進(jìn)行串行連接。它具有4MHz片內(nèi)系統(tǒng)時鐘和軟、硬件控制電路，轉(zhuǎn)換時間最長17ms，允許的最高轉(zhuǎn)換速率為40,000次/s。總失調(diào)誤差最大為±0.5LSB，典型功耗值為6mW。采用差分參考電壓高阻輸入，抗干擾，可按比例量程校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換范圍，VREF接地，VREF+-VREF-≥1V，可用于較小信號的采樣。
ATtiny12使用其內(nèi)部上電復(fù)位、內(nèi)部RC振蕩器，其PB2與TLC549的CS連接，作為片選信號端口；PB1與DOUT連接作為數(shù)據(jù)接收端口；PB0與CLK連接作為脈沖時鐘端口。PB3接一個蜂鳴器，PB5接一個發(fā)光二極管，它們用于聲光報警，在可充電電池電壓低于5.5V時，蜂鳴器報警，而發(fā)光二極管也開始閃爍。PB3控制繼電器JRC的關(guān)/閉，通過控制繼電器來控制外部電源的供給，當(dāng)可充電電池電壓低于5.4V時，將切斷對外部電路的電源供給，以保護(hù)6V/10AH鉛酸免維護(hù)電池，否則將導(dǎo)致過度放電，降低電池壽命。
電路中還用了一個穩(wěn)壓器TPS7250。TPS7250具有低漏失(LDO)電壓、微功耗和小型化封裝的優(yōu)點(diǎn)。此穩(wěn)壓器的特點(diǎn)和一般LDO穩(wěn)壓器相比有特別低的漏失電壓和靜態(tài)電流。模塊中運(yùn)用它來給單片機(jī)ATtiny12和TLC549提供穩(wěn)定的+5V電壓。當(dāng)可充電電池的電壓低于5.4V時，停止給外部供電，但還會給ADC與單片機(jī)供電，不過ADC將不再工作，而單片機(jī)繼續(xù)工作(發(fā)出警報)。通過開關(guān)S1可切斷內(nèi)部供電。

軟件設(shè)計
軟件程序流程如圖2所示。與MCS-51系列單片機(jī)不同，開機(jī)后首先要對ATtiny12的B口進(jìn)行初始化，定義每一個PB腳是輸入口還是I/O口。初始化結(jié)束后直接啟動ADC。通過它采集到的電壓信號是可充電電池的實(shí)際電壓值，若此電壓值小于5.4V，則關(guān)閉繼電器JRC，A/D轉(zhuǎn)換也不再進(jìn)行，可發(fā)光二極管LED快速閃爍，蜂鳴器BEEP發(fā)出警報聲音(頻率較高)，告訴工作人員可充電電池已經(jīng)不再給外部供電了，需要充電。若此電壓值不小于5.4V，再看它是否低于5.5V，如果低于5.5V，則發(fā)光二極管LED慢速閃爍，蜂鳴器BEEP發(fā)出警報聲音(頻率較低)，告訴工作人員可充電電池電壓不足，但是此時ADC還在繼續(xù)工作，可充電電池也還在給外部供電。若電壓值高于5.5V，警報停止，可充電電池給外部電路正常供電。

結(jié)語
本設(shè)計的軟硬件很簡單，而且功耗比較低，價格低廉，所以對于可充電電池的放電監(jiān)測非常實(shí)用?！?/P>

參考文獻(xiàn)
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[12]. 吉雷主編. 電子電路設(shè)計師Protel 99完全手冊. 四川電子音像出版社，2000

來源:零八我的愛