基于ST72单片机的快速充电系统
芯片ＴＯＰ２２５Ｙ控制脚的电流大小，由芯片调节控制信号的占空比，从而调整脉冲电压的幅值或涓流电流的大小。一般单片机的数字电压转换成模拟电压都需要Ｄ／Ａ转换器，由于ＳＴ７２系列单片机带有ＰＷＭ输出，因此可以直接利用ＰＷＭ输出将数字电压转换成模拟电压，能够保证精度，省却了Ｄ／Ａ转换器。
２系统软件设计
系统软件用Ｃ语言编写，经过汇编、仿真调试烧写在单片机的内部程序存储器内。按照软件工程的规范要求进行软件设计，实现结构层次化、功能模块化，不仅使软件的可读性、可维护性、可扩展性得到了增强，而且提高了软件的可靠性。程序的总体结构框图如图２所示。
程序先检测蓄电池是否已充满和蓄电池的好坏。蓄电池是否充满可以从其两端的电压得出。蓄电池的好坏需要通过开路、短路、测温等试验措施来确定。对蓄电池可施加一个比较小的充电电流（约为快速充电电流的１／５），使电池电压在一定时间内达到某个特定值，确定蓄电池的好坏。开始脉冲充电后，程序自动跟踪检测蓄电池的各种参数。当参数达到脉冲充电终止条件时，系统终止快速充电状态而转入涓流充电状态，以补充蓄电池因自放电而损失的电量。在涓流充电状态下，充电器将以某一充电速率给蓄电池补充电荷，这样可以使电池总处于充足电状态。
为保证在任何情况下，均能准确可靠地控制电池的充电状态，本系统采用了电压控制、温度控制和定时控制的综合控制法。
（１）电压控制使用拐点控制法。这种充电终止方法由检测电压曲线的拐点构成，对镍氢、镍镉电池都适用。用单片机检测电压曲线需要求出电压曲线对时间的一次求导值并检测其顶点值。ＳＴ７２２６４单片机的Ａ／Ｄ转换器每４秒钟测得电池电压一次，为减少由于高频干扰（例如由脉冲充电电流所产生的干扰）而造成的测量误差，连续多次测量电池电压得出一个平均测量值。进而对现今和先前的平均测量结果再做一个滚动平均，去除由于电化学电池电压变化而造成的低频干扰。通过对几次测量数据的运算，以获取电压对时间的导数。因为电压是通过Ａ／Ｄ转换器得到的数字量，电压对时间的一次导数的曲线不平滑，所以必须对该曲线做平滑处理。通过检测在平滑的导数曲线上所遇到的第一个最高顶值来辩认这个拐点（图３中的Ｂ点）。当探测出这个顶值时就终止快速充电。
（２）温度控制使用温度变化率法。镍氢和镍镉电池充足电后，电池温度迅速上升，而且上升速率ΔＴ／Δｔ基本相同。当电池温度每分钟上升１℃时，应立即终止快速充电。需要注意的是：由于热敏电阻的阻值与温度关系是非线性的，因此，为了提高检测精度应设法减小热敏电阻非线性的影响。
（３）定时控制就是设定时间上限，超过时间就停止快速充电。
３系统的性能评价
利用本充电系统对镍氢电池、镍镉电池充电，对于容量为１０００ｍＡＨ电池，充足电时间为２５ｍｉｎ；容量为１３００ｍＡＨ的电池，充足电时间为３３ｍｉｎ；容量为１６００ｍＡＨ的电池，充足电时间为４０ｍｉｎ，远远快于常规充电系统。此外，系统的结构简单、调试容易、充电安全可靠，不会损坏蓄电池或缩短蓄电池寿命。
２系统软件设计
系统软件用Ｃ语言编写，经过汇编、仿真调试烧写在单片机的内部程序存储器内。按照软件工程的规范要求进行软件设计，实现结构层次化、功能模块化，不仅使软件的可读性、可维护性、可扩展性得到了增强，而且提高了软件的可靠性。程序的总体结构框图如图２所示。
程序先检测蓄电池是否已充满和蓄电池的好坏。蓄电池是否充满可以从其两端的电压得出。蓄电池的好坏需要通过开路、短路、测温等试验措施来确定。对蓄电池可施加一个比较小的充电电流（约为快速充电电流的１／５），使电池电压在一定时间内达到某个特定值，确定蓄电池的好坏。开始脉冲充电后，程序自动跟踪检测蓄电池的各种参数。当参数达到脉冲充电终止条件时，系统终止快速充电状态而转入涓流充电状态，以补充蓄电池因自放电而损失的电量。在涓流充电状态下，充电器将以某一充电速率给蓄电池补充电荷，这样可以使电池总处于充足电状态。
为保证在任何情况下，均能准确可靠地控制电池的充电状态，本系统采用了电压控制、温度控制和定时控制的综合控制法。
（１）电压控制使用拐点控制法。这种充电终止方法由检测电压曲线的拐点构成，对镍氢、镍镉电池都适用。用单片机检测电压曲线需要求出电压曲线对时间的一次求导值并检测其顶点值。ＳＴ７２２６４单片机的Ａ／Ｄ转换器每４秒钟测得电池电压一次，为减少由于高频干扰（例如由脉冲充电电流所产生的干扰）而造成的测量误差，连续多次测量电池电压得出一个平均测量值。进而对现今和先前的平均测量结果再做一个滚动平均，去除由于电化学电池电压变化而造成的低频干扰。通过对几次测量数据的运算，以获取电压对时间的导数。因为电压是通过Ａ／Ｄ转换器得到的数字量，电压对时间的一次导数的曲线不平滑，所以必须对该曲线做平滑处理。通过检测在平滑的导数曲线上所遇到的第一个最高顶值来辩认这个拐点（图３中的Ｂ点）。当探测出这个顶值时就终止快速充电。
（２）温度控制使用温度变化率法。镍氢和镍镉电池充足电后，电池温度迅速上升，而且上升速率ΔＴ／Δｔ基本相同。当电池温度每分钟上升１℃时，应立即终止快速充电。需要注意的是：由于热敏电阻的阻值与温度关系是非线性的，因此，为了提高检测精度应设法减小热敏电阻非线性的影响。
（３）定时控制就是设定时间上限，超过时间就停止快速充电。
３系统的性能评价
利用本充电系统对镍氢电池、镍镉电池充电，对于容量为１０００ｍＡＨ电池，充足电时间为２５ｍｉｎ；容量为１３００ｍＡＨ的电池，充足电时间为３３ｍｉｎ；容量为１６００ｍＡＨ的电池，充足电时间为４０ｍｉｎ，远远快于常规充电系统。此外，系统的结构简单、调试容易、充电安全可靠，不会损坏蓄电池或缩短蓄电池寿命。
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