畢業(yè)設計（論文）智能型液晶顯示充電器

1、摘 要隨著社會的進步和科技的發(fā)展，便捷式移動設備與日俱增，而給便捷式移動設備提供動力的電池也不斷更新發(fā)展，從曾經的鎳鎘電池到鎳氫電池再到現(xiàn)在鋰離子電池。鋰離子電池具有較高的能量重量和能量體積比，無記憶效應，可重復充電次數(shù)多，使用壽命長等一系列的優(yōu)點而被廣泛應用，成為了現(xiàn)在的主流，同時價格也越來越低。一個充電電池的重復使用需要一個充電器，一個良好的充電器可延長電池的使用壽命。本論文以單片機stc89c52和充電芯片max1898為核心，加上液晶、穩(wěn)定的電源、限壓、限時和恒流等控制電路，構建一種智能型液晶顯示充電器。此充電器具有較高的測量精度，可很好的控制充電電流的大小，適時的調整，并可根據(jù)充電的

2、狀態(tài)判斷充電的時間，及時終止充電，以避免電池的過充。對基于單片機的充電器的智能部分的設計與實現(xiàn)的研究，是本論文研究的主要任務。關鍵字：智能充電器；max1898；stc89c52；充電控制；液晶顯示。abstractalong with the progress of society and development of technology, portable mobile devices is growing, and the batteries that provide power for portable mobile devices are also constantly updat

3、ing and developing from nickel-cadmium batteries to the nickel-metal hydride batteries until current lithium-ion batteries.because of lithium-ion batteries have a series of advantages such as high energy weight and energy volume ratio, no memory effect, can be recharged more times, long life, they a

4、re widely used and being the mainstream now. at the same time, their prices are lower and lower.repeatedly use of a rechargeable battery requires a charger, and a good charger can extends battery life.in this paper, making chargingic max1898 and scm stc89c52 as the core, together with control circui

5、t like liquid crystal, a stable power supply, threshold voltage, limited time and constant electric current, then build an intelligent lcd charger.this charger has a high precision. it can control the capacity of charge current, and adjust it when needed. also it determine the time of charging accor

6、ding to the state of charging, and suspending charging in order to avoid overcharging when the capacity of the battery is full.the main work of this paper is the design and realization of intelligent part of the charger based on scm .keywords: intelligent charger; max1898; stc89c52;charge control;lc

7、d.目 錄引 言11 設計要求12 設計構思及理論22.1 鋰離子充電原理23 方案選擇24 原理方框圖35 硬件電路實現(xiàn)45.1 電源電路設計45.2 振蕩電路設計55.3 單片機整體電路設計65.4 lcd顯示電路設計85.5 電壓采樣電路設計115.6 溫度傳感器18b20電路設計125.7 充電電路電源開關控制電路設計135.8 充電電路設計135.9 充電器總電路圖及pcb圖165.9.1 充電器總電路圖165.9.2 充電器pcb圖166 軟件設計說明176.1 實現(xiàn)功能176.3主要程序說明196.3.1 數(shù)據(jù)定時更新程序設計196.3.2 定時器初始化程序設計206.3.3 l

8、cd顯示程序226.3.4 溫度傳感器18b20程序設計236 工程設計制作及調試分析286.1 pcb板的制作286.2 手工焊接286.3 硬件調試286.4 軟件調試287 結論29謝 辭30參考文獻31附 錄32引 言鋰離子電池具有較高的能量重量和能量體積比，無記憶效應，可重復充電次數(shù)多，使用壽命長等一系列的優(yōu)點而被廣泛應用于心臟起搏器、電子手表、計算器、錄音機、手機、筆記本、導彈點火系統(tǒng)、大炮發(fā)射設備、潛艇、魚雷和飛機等設備上，成為了現(xiàn)在的主流。鋰離子電池是鋰電池的改進型產品。鋰電池很早以前就有了，但鋰是一種高度活躍的金屬，它使用時不太安全，經常會在充電時出現(xiàn)燃燒、爆裂的情況，后來就

9、有了改進型的鋰離子電池，加入了能抑制鋰元素活躍的成份（比如鈷、錳等等）從而使鋰電真正達到了安全、高效、方便，而老的鋰電池也隨之基本上淘汰了。至于如何區(qū)分它們，從電池的標識上就能識別，鋰電池為li、鋰離子電池為li-ion?，F(xiàn)在，筆記本和手機使用的所謂“鋰電池”，其實都是鋰離子電池。(不要，要講充電器而不是電池)現(xiàn)代電池的基本構造包括正極、負極與電解質三項要素。作為電池的一種，鋰離子電池同樣具有這三個要素。一般鋰離子技術使用液體或無機膠體電解液，因此需要堅固的外殼來容納可燃的活性成分，這就增加了電池的重量和成本，也限制了尺寸大小和造型的靈活性。一般而言，液體鋰離子二次電池的最小厚度是6mm，再減

10、少就比較困難。而所謂聚合物鋰離子電池是在這三種主要構造中至少有一項或一項以上使用高分子材料作為其主要的電池系統(tǒng)。新一代的聚合物鋰離子電池在聚合物化的程度上已經很高，所以形狀上可做到薄形化（最薄0.5毫米）、任意面積化和任意形狀化，大大提高了電池造型設計的靈活性，從而可以配合產品需求，做成任何形狀與容量的電池。同時，聚合物鋰離子電池的單位能量比目前的一般鋰離子電池提高了50%，其容量、充放電特性、安全性、工作溫度范圍、循環(huán)壽命與環(huán)保性能等方面都較鋰離子電池有大幅度的提高。目前市面上所銷售的液體鋰離子（lib）電池在過度充電的情形下，容易造成安全閥破裂因而起火的情形，這是非常危險的，所以必需加裝保

11、護ic線路以確保電池不會發(fā)生過度充電的情形。而高分子聚合物鋰離子電池方面，這種類型的電池相對液體鋰離子電池而言具有較好的耐充放電特性，因此對外加保護ic線路方面的要求可以適當放寬。此外在充電方面，聚合物鋰離子電池可以利用ic定電流充電，與鋰離子二次電池所采用的cccv(constant currert-constant voltage)充電方式所需的時間比較起來，可以縮短許多的等待時間。1 設計要求1.充電器必須能夠在快速充電階段能夠準確的判斷電池的狀態(tài)，在過度充電之前自動降低充電速率。2.適用于充電電池的種類數(shù)：3。3.能判斷是否是充電電池或充電電池是否已損壞。4.液晶顯示充電過程，包括已充

12、電量，剩余充電量。2 設計構思及理論2.1 鋰離子充電原理鋰離子只能在一個限制的溫度范圍內充電，而且必須在一個電流限制的電壓下充電，直到達到特定的電壓。他們還需要保持恒定電壓，直到電池完全充滿。最后，當充電電流達到零時，兩者在恒定電壓完全充電。對鋰離子電池而言，充電的規(guī)格限制在0到50溫度范圍，而且必須不能超過電池最大充電速率“c”的1/10或c/10，直到電池電壓高于2.5v。視其特定的鋰離子化學成分，當開路電池電壓達到4.1v或4.2v時電池完全充好。電壓必須精確，因為超過最大充電電壓會造成電池災難性的問題。2.2 鋰離子電池充電要求鋰離子電池需要精密的充電電路以保證充電的安全和充滿。鋰離

13、子電池充電要求：1.電壓要求：終止充電電壓的誤差不超過1%。2.電流要求：充電電流一般1.25c1c。3.鋰離子電池先采用涓流充電，再采用大電流恒流充電。4.鋰離子電池終止放電電壓為2.5v。3 充電方案選擇在本論文的充電器設計中，有三種方案可判斷充電是否完成。方案一：根據(jù)溫度變化作為充電結束的條件 鋰電池在充電的過程中由于其內部的化學成分進行化學反應，所以在充電的時候電池會產生熱量，電池溫度就會上升，當電池滿充時溫度達到一定。所以根據(jù)電池的溫度可以作為結束充電的判斷條件。但是在不同的天氣條件下，或是溫度變化很大的時候這個條件作為結束條件會使出現(xiàn)誤判。 方案二：根據(jù)滿充電壓作為充電結束的條件

14、鋰電池在充電的過程中電池隨著充電的進行，其內部的化學成分反應電池的電壓會隨著充電時間的增長而升高，當電池滿充的時候其電壓會達到滿充電壓。但是如果電池在充電的過程中發(fā)生意外情況，例如參考電壓降低，導致采集數(shù)據(jù)錯誤，那么可能會使做出錯誤判斷；再有對于久用的電池電池有部分損壞，導致就算是滿充電壓也不會上升到滿充電壓，這導致充電時間過長，加劇電池的損壞程度。 方案三：根據(jù)電壓和溫度變化率作為充電結束的條件 根據(jù)鋰電池充電的原理，在充電的時候電池的溫度和電壓都會發(fā)生變化，但是電池在快速充電的時候，雖然電壓，溫度都變化但是都是很慢的，只有在接近滿充的時候電壓和溫度都會發(fā)生很大的變化，電池的電壓在充電的過程

15、中先緩慢上升，到了接近滿充變化很快，而且上升到最大值以后會發(fā)生下降，所以電壓出現(xiàn)下降的變化作為判斷條件之一；溫度在平常的快充中溫度變化也是相當緩慢的，只有滿充的時候才會發(fā)生劇烈變化，一分鐘大概會變化1c。所以選用溫度和電壓的變化率作為滿充的判斷條件，即可以能準確判斷出電池的滿充，還可以對充電的鋰電池最大保護。 對比以上三種方案，我選擇了方案三，因為它能最準確的判斷出電池是否充滿。一下是方案三中充電時的時間與電流、電壓關系示意圖：圖3-1 充電時的時間與電流、電壓關系應放到硬件電路中，4 原理方框圖本次設計的智能型液晶顯示充電器原理方框圖如下：lcd顯示單片機最小系統(tǒng)按鍵控制ad轉換電路溫度控制

16、電路電源電路控制電路充電電路圖4-1 原理方框圖5 硬件電路實現(xiàn)5.1 電源電路設計圖5-1 供電電路設計電源供應是整個電路能否正常工作的關鍵，本電路設計有三個主要特點：一：使用雙封裝設計方便不同供電條件下的供電，同時提供了一個非5v電壓下供電用7805穩(wěn)壓電路的設計使得供電更加方便，還對輸入電壓用電容進行了濾波去波紋等的電路設計使得整個系統(tǒng)的工作電壓更加穩(wěn)定；二：本設計把單片機系統(tǒng)與充電電路的供電電路完全分離，以保證7805穩(wěn)壓管可以在充電電路負載較重的快充階段的時候還可以為單片機控制系統(tǒng)提供穩(wěn)定的系統(tǒng)工作電壓以及adc的參考電壓；三：充電電路的供電方式還可以在不同的充電電壓情況下依靠外部的

17、不同直流電壓進行對不同充電電壓的li電池進行充電。另外還有電源開關以及電路中的led是指示電源是否正常工作，由于led的電流不能超過5ma所以及了一個限流電阻。7805介紹：7805是一個三端穩(wěn)壓集成電路。電子產品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78 系列和負電壓輸出的79系列。顧名思義，三端ic是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管，to- 220 的標準封裝，也有9013樣子的to-92封裝。 用78/79系列三端穩(wěn)壓ic來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內部還有過流、過熱及調整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價

18、格便宜。該系列集成穩(wěn)壓ic型號中的78或79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7805表示輸出電壓為正5v，7909表示輸出電壓為負9v。 因為三端固定集成穩(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經常采用。 不要5.2 振蕩電路設計圖5-2 振蕩電路8051片內有一由高增益反相放大器構成的振蕩器。反相放大器的輸入端為xtall，輸出端為xtal2，兩端躊接石英晶體及兩個電容形成穩(wěn)定的自激振蕩器。電容通常取30pf左右。振蕩頻率范圍是1212mhz，晶體振蕩器的振蕩信號從xtal2端輸出到片內的時鐘發(fā)生器上。時鐘發(fā)生器為二分頻器向cpu提供兩相時鐘信號p1 和p2。時鐘信號納周期稱作饑器狀態(tài)時

19、間s是振蕩周期2倍。每個時鐘周期有兩個節(jié)拍p1和p2，cpu就以兩相時鐘p1和p 2為基本節(jié)拍指揮805l單片機各部件協(xié)調工作。5.3 單片機整體電路設計圖5-3 單片機系統(tǒng)電路 stc89c52的管腳和封裝和at89s52是完全兼容的，故這里只用at89s52代替，但是為了確保lcd可以正常顯示，在p0做數(shù)據(jù)端口處上啦一個10k的排阻，保證單片機在輸出高電平是可以達到4.8v以上，在p1口可以做adc模擬輸入端處用插針與外接電路（傳感器電路）相連。p2口用來做lcd的控制信號端口以及按鍵控制，p3的rx和tx用作在線程序下載接口使程序調試更加方便。單片機stc89c52介紹：stc89c52

20、的引腳分布圖：圖5-4 stc89c52引腳分布圖其引腳說明如下：vcc：stc89c52電源正極輸入，接+5v 電壓。gnd：電源接地端。xtal1：接外部晶振的一個引腳。在單片機內部，它是一反相放大器輸入端，這個放大器構成了片內振蕩器。它采用外部振蕩器時，些引腳應接地。xtal2：接外部晶振的一個引腳。在片內接至振蕩器的反相放大器輸出端和內部時鐘發(fā)生器輸入端。當采用外部振蕩器時，則此引腳接外部振蕩信號的輸入。rst：stc89c52的復位信號輸入引腳，高電位工作，當要對芯片又時，只要將此引腳電位提升到高電位，并持續(xù)兩個機器周期以上的時間，stc89c52便能完成系統(tǒng)復位的各項工作，使得內部

21、特殊功能寄存器的內容均被設成已知狀態(tài)。ale/prog：ale 是英文address latch enable的縮寫，表示允許地址鎖存允許信號。當訪問外部存儲器時，ale 信號負跳變來觸發(fā)外部的 8 位鎖存器 (如 74ls373)，將端口 p0 的地址總線(a0-a7)鎖存進入鎖存器中。在非訪問外部存儲器期間，ale 引腳的輸出頻率是系統(tǒng)工作頻率的 1/16，因此可以用來驅動其他外圍芯片的時鐘輸入。當問外部存儲器期間，將以 1/12 振蕩頻率輸出。ea/vpp：該引腳為低電平時，則讀取外部的程序代碼 (存于外部eprom中)來執(zhí)行程序。因此在 8031 中，ea 引腳必須接低電位，因為其內部

22、無程序存儲器空間。如果是使用 stc89c52或其它內部有程序空間的單片機時，此引腳接成高電平使程序運行時訪問內部程序存儲器，當程序指針 pc 值超過片內程序存儲器地址(如 8051/8751/89c52 的 pc 超過 0fffh)時，將自動轉向外部程序存儲器繼續(xù)運行。此外，在將程序代碼燒錄至 8751 內部 eprom、89c52 內部 falsh 時，可以利用此引腳來輸入提供編程電壓（8751 為 2lv、stc89c52 為 12v、8051 是由生產廠方一次性加工好)。psen：此為program store enable的縮寫。訪問外部程序存儲器選通信號，低電平有效。在訪問外部程序

23、存儲器讀取指令碼時，每個機器周期產生二次 psen 信號。在執(zhí)行片內程序存儲器指令時，不產生 psen 信號，在訪問外部數(shù)據(jù)時，亦不產生 psen 信號。p0：p0 口(p0.0p0.7)是一個 8 位漏極開路雙向輸入輸出端口，當訪問外部數(shù)據(jù)時，它是地址總線（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復用。外部不擴展而單片應用時，則作一般雙向 io 口用。p0 口每一個引腳可以推動 8 個 lsttl 負載。p1：p1 口(p1.0p1.7)口是具有內部提升電路的雙向 i/0 端口(準雙向并行 i/o 口)，其輸出可以推動 4 個 lsttl 負載。僅供用戶作為輸入輸出用的端口。p2：p2 口(p2.0p2.7)

24、口是具有內部提升電路的雙向 i/0 端口(準雙向并行 i/o 口)，當訪問外部程序存儲器時，它是高 8 位地址。外部不擴展而單片應用時，則作一般雙向 i/o口用。每一個引腳可以推動 4 個 lstl 負載。p3：p3 口(p3.0p3.7)口是具有內部提升電路的雙向 i/0 端口(準雙向并行 i/o 口)，它還提供特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計時計數(shù)控制及外部隨機存儲器內容的讀取或寫入控制等功能。其特殊功能引腳分配如下：表5-1 特殊功能引腳分配表引腳號功能p3.0rxd 串行通信輸入p3.1txd 串行通信輸出p3.2int0 外部中斷 0 輸入，低電平有效p3.3int1 外部中

25、斷 1 輸入，低電平有效p3.4t0 計數(shù)器 0 外部事件計數(shù)輸入端p3.5t1 計數(shù)器 1 外部事件計數(shù)輸入端p3.6wr 外部隨機存儲器的寫選通，低電平有效p3.7rd 外部隨機存儲器的讀選通，低電平有效14不要5.4 lcd顯示電路設計圖5-5 液晶顯示電路1602lcd顯示器由16個控制/數(shù)據(jù)管腳。其中15為lcd供電地端，16為lcd供電正端，3為背光調節(jié)，4，5，6，為信號控制端，713為數(shù)據(jù)端口。1，2,3為背光供電。2腳上接的電阻為可調電阻，用來調整背光亮度。1602字符液晶介紹：1602引腳圖如下：圖5-6 1602引腳圖1602字符型lcd通常有14條引腳線或16條引腳線的

26、lcd，多出來的2條線是背光電源線 。vcc(15腳)和地線gnd(16腳)，其控制原理與14腳的lcd完全一樣。下表為1602引腳功能表：表5-2 1602引腳功能表引腳符號功能說明1vss一般接地2vdd接電源（+5v）3v0液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高（對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10k的電位器調整對比度）。4rsrs為寄存器選擇，高電平1時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時選擇指令寄存器。5r/wr/w為讀寫信號線，高電平(1)時進行讀操作，低電平(0)時進行寫操作。6ee(或en)端為使能(enable)端，下降沿使能。7db0低4位三

27、態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位）8db1低4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1位9db2低4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2位10db3低4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3位11db4高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4位12db5高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5位13db6高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6位14db7高4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7位（最高位）（也是busy flag）15bla背光電源正極16blk背光電源負極1602液晶模塊內部的字符發(fā)生存儲器（cgrom)已經存儲了160個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號、和日文假名等，每一個字符都有一個固定的代碼，比如大寫的

28、英文字母“a”的代碼是01000001b（41h），顯示時模塊把地址41h中的點陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“a”。因為1602識別的是ascii碼，試驗可以用ascii碼直接賦值，在單片機編程中還可以用字符型常量或變量賦值，如“a”。1602指令集：1602通過d0d7的8位數(shù)據(jù)端傳輸數(shù)據(jù)和指令。 顯示模式設置： (初始化) 0011 1000 0x38 設置162顯示，57點陣，8位數(shù)據(jù)接口； 顯示開關及光標設置：(初始化) 0000 1dcb d顯示(1有效)、c光標顯示(1有效)、b光標閃爍(1有效) 0000 01ns n=1(讀或寫一個字符后地址指針加1 &光標加1)， n

29、=0(讀或寫一個字符后地址指針減1 &光標減1)， s=1 且 n=1 (當寫一個字符后，整屏顯示左移) s=0 當寫一個字符后，整屏顯示不移動 數(shù)據(jù)指針設置： 數(shù)據(jù)首地址為80h，所以數(shù)據(jù)地址為80h+地址碼(0-27h，40-67h) 其他設置： 01h(顯示清屏，數(shù)據(jù)指針=0，所有顯示=0)；02h(顯示回車，數(shù)據(jù)指針=0)。 通常推薦的初始化過程： 延時15ms 寫指令38h 延時5ms 寫指令38h 延時5ms 寫指令38h 延時5ms （以上都不檢測忙信號） （以下都要檢測忙信號） 寫指令38h 寫指令08h 關閉顯示 寫指令01h 顯示清屏 寫指令06h 光標移動設置 寫指令0c

30、h 顯示開及光標設置 完畢5.5 電壓采樣電路設計ads1100是ti公司生產的一款16位具有自動校準的adc，以其高精度小封裝，低電耗深受設計人員喜愛。ads1100是使用i2c通信協(xié)議進行操作的，而i2c接口采用漏極開路機制，器件本書只能輸出點低電平，無法主動輸出高電平，只能通過外部上拉電阻將信號線拉至高電平，故在sda和sck線上來一個1k的電阻，以提高總線上的電平。圖5-7 ads1100，adc電路本電路是用來對充電電壓，電池電壓等進行采樣，返回給單片機進行充電狀態(tài)進行判斷，是預充電，快速充電，電池是否滿充電池充電百分比以及電池是否接錯等判斷的重要依據(jù)。故本設計的電壓的穩(wěn)定對于整個系

31、統(tǒng)的精確度具有很大的影響。這也是為什么在電源設計中把單片機系統(tǒng)供電以及充電電路分開設計的一個重要原因。ads1100介紹：ads1100是精密的連續(xù)自校準模數(shù)a/d轉換器，帶有差分輸入和高達16位的分辨率 ，封裝為小型sot23-6轉換按比例進行，以電源作為基準電壓 ads1100使用可兼容的i2c串行接口 在2.7v至5.5v的單電源下工作。 ads1100可每秒采8 ，16 ，32或128次以進行轉換，片內可編程的增益放大器pga 提供高達8倍的增益 允許對更小的信號進行測量，并且具有高分辨率 在單周期轉換方式中 adsa1100在一次轉換之后自動掉電在空閑期間極大地減少了電源消耗。ads

32、1100為需要高分辨率測量的應用而設計在這種應用中 空間和電源消耗是首要慮的問題。典型應用包括便攜式儀器、工業(yè)過程控制和小型發(fā)達器。5.6 溫度傳感器18b20電路設計圖5-8 溫度傳感器18b20電路18b20介紹：ds18b20數(shù)字溫度計是dallas公司生產的1wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計，十分方便。 1、ds18b20產品的特點： （1）、只要求一個端口即可實現(xiàn)通信。 （2）、在ds18b20中的每個器件上都有獨一無二的序列號。 （3）、實際應用中不需要外部任何元器件即可實現(xiàn)測溫。

33、 （4）、測量溫度范圍在55。c到125。c之間。 （5）、數(shù)字溫度計的分辨率用戶可以從9位到12位選擇。 （6）、內部有溫度上、下限告警設置。 2ds18b20的使用方法：由于ds18b20采用的是1wire總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對stc89s52單片機來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時序來完成對ds18b20芯片的訪問。 由于ds18b20是在一根i/o線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴格的時序要求。ds18b20有嚴格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。該協(xié)議定義了幾種信號的時序：初始化時序、讀時序

34、、寫時序。所有時序都是將主機作為主設備，單總線器件作為從設備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機主動啟動寫時序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進行寫命令后，主機需啟動讀時序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。 3ds18b20的讀時序：對于ds18b20的讀時序分為讀0時序和讀1時序兩個過程。 對于ds18b20的讀時隙是從主機把單總線拉低之后，在15秒之內就得釋放單總線，以讓ds18b20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。ds18b20在完成一個讀時序過程，至少需要60us才能完成。4ds18b20的寫時序：對于ds18b20的寫時序仍然分為寫0時序和寫1時序兩個過程。 對于ds18b20寫

35、0時序和寫1時序的要求不同，當要寫0時序時，單總線要被拉低至少60us，保證ds18b20能夠在15us到45us之間能夠正確地采樣io總線上的“0”電平，當要寫1時序時，單總線被拉低之后，在15us之內就得釋放單總線。5.7 充電電路電源開關控制電路設計充電器的充電電路電源開關電路主要是用一個5v的繼電器作為主要器件，繼電器是一種利用繼電器內部線圈流過電流產生磁場把內部鐵質的觸片進行吸/放操作從而達到控制電路的開關。由于單片機的管腳的輸出電流不足以驅動繼電器的操作，所以單片機輸出端接一個晶體管進行電流放大，以滿足繼電器的驅動電流要求。圖5-9 繼電器控制電路 本設計中在利用pnp晶體管901

36、5對電流進行放大。在繼電器的輸出端還加了一個led指示燈，用以顯示充電電路的供電開關狀態(tài)。5.8 充電電路設計圖5-10 充電電路圖2-6所示的為充電控制部分的電路原理圖，其核心器件為充電芯片max1898，其充電狀態(tài)輸出引腳/chg經過74ls04反相后與單片機int0相連，觸發(fā)外部中斷。ledr為紅色發(fā)光二極管，紅燈表示電源接通；ledg為綠色發(fā)光二極管，綠燈表示處于充電狀態(tài)。q1為p溝道的場效應管，由max1898提供驅動。圖4中，rx1為設置充電電流的電阻，阻值為2.8k，設置最大充電電流為500ma;cx3為設置充電時間的電容，容值為100nf，設置最大充電時間為3小時。max189

37、8介紹：max1898引腳分布圖如下：圖5-11 max1898引腳分布圖充電芯片max1898有10個引腳，其引腳功能如下：in（1腳）：傳感輸入，檢測輸入的電壓或電流。/chg（2腳）：充電狀態(tài)指示腳，同時驅動led。en/ok（3腳）：使能輸入腳/輸入電源“好”輸出指示腳。en為輸入腳，可以通過輸入禁止芯片工作；ok為輸出腳，用于指示輸入電源是否與充電器連接。iset（4腳）：充電電流調節(jié)引腳。通過串聯(lián)議和電阻到地來設置最大充電電流。ct（5腳）：安全充電時間設計引腳。接一個時間電容來設置充電時間，電容為100nf時，幾乎為3個小時，此引腳直接接地將禁用此功能。rstrt（6腳）：自動重

38、新啟動控制引腳。當此引腳直接接地時，如果電池電壓掉至基準電壓閥值以下200mv，將會重新開始一輪充電周期。此引腳通過電阻接地時，可以降低他的電壓閥值。此引腳懸空或者ct引腳接地（充電時間設計功能禁用）時，自動重新啟動功能被禁用。batt（7腳）：電池傳感輸入腳，接單個li+電池的正極。此引腳需旁接一個大電解電容到地。gnd（8腳）：接地端。drv（9腳）：外部晶體管驅動器，接晶體管的基極。cs（10腳）：電流傳感輸入，接晶體管的發(fā)射極。充電芯片max1898的內部電路包括輸入電流調節(jié)器、電壓檢測器、充電電流檢測器、定時器、溫度檢測器和主控制器。輸入電流調節(jié)器用于限制電源的總輸入電流，包括系統(tǒng)負

39、載電流與充電電流。當檢測到輸入電流大于設定的門限電流時，通過降低充電電流從而控制輸入電流。因為系統(tǒng)工作時電源電流的變化范圍較大，如果充電器沒有輸入電流檢測功能，則輸入電源必須能夠提供最大負載電流與最大充電電流之和，這將使電源的成本增高、體積增大，而利用輸入限流功能則降低充電器對直流電源的要求，同時也簡化了輸入電源的設計。max1898外接限流型充電電源和p溝道場效應管，可以對單節(jié)鋰電池進行安全有效的快充，其最大特點是：在不使用電感的情況下，仍能做到很低的功率耗散，可以實現(xiàn)預充電，具有過壓保護和溫度保護功能，最長充電時間的限制可為鋰電池提供二次保護。本設計的核心器件是max189。max1898

40、可對所有化學類型的li+電池進行安全充電，它具有高集成度，在小尺寸內集成了更多功能，盡可能多地覆蓋了基本應用電路，只需要少數(shù)外部元件。max1898配合外部pnp或pmos晶體管可以組成完整的單節(jié)鋰電池充電器。max1898提供精確的恒流/恒壓充電，電池電壓調節(jié)精度為0.75%，提高了電池性能并延長了電池使用壽命。充電電流可由用戶設定，采用內部檢流，無須外部檢流電阻。max1898提供了充電狀態(tài)的輸出指示、輸入電源是否與充電器連接的輸出指示和充電電流指示。max1898還具有一寫功能，包括輸入關斷控制、可選的充電周期重啟（無須從新上電）、可選的充電終止安全定時器和過放電電流的低電流預充。max

41、1898的關鍵特性如下：l 簡單、安全的線形充電方式。l 使用低成本的pnp或pmos調整元件。l 輸入電壓：4.512v。l 內置檢流電阻。l 0.75%電壓精度。l 可編程充電電流。l 輸入電源自動檢測。l led充電狀態(tài)指示。l 可編程安全定時器。l 檢流監(jiān)視輸出。l 可選/可調節(jié)自動重啟。l 小尺寸max封裝。135.9 充電器總電路圖及pcb圖5.9.1 充電器總電路圖經過各模塊電路的原理設計分折，下一步是進行總電路的設計，總電路原理圖如圖5-12所示圖5-12充電器總電路圖5.9.2 充電器pcb圖由總電路圖得到pcb圖如圖5-13所示圖5-13充電器pcb圖6 軟件設計說明6.1

42、 實現(xiàn)功能充電器的充電過程主要由max1898控制，而單片機芯片主要是對電池起保護作用。其主要功能如下：當max1898完成充電時，其/chg引腳會產生由高到低的跳變，該跳變引起單片機的int0中斷。/chg輸出為高存在3種情況：一是電池不在位或無充電輸入，二是充電完畢，三是充電出錯（此時，實際上/chg會以1.5hz頻率反復跳變）。顯然前兩種情況單片機都可以直接控制繼電器切斷充電電源，所以，程序中只要區(qū)別對待第3種充電出錯的情況即可。因此，在此中斷中，如果判斷出不是充電出錯，則控制p2.0腳切斷電源。 6.2 程序流程圖程序是用c語言編寫，通過編譯之后自動生成機器語言。單片機控制智能充電器工

43、作的程序流程分為平行執(zhí)行的兩部分。1. 主函數(shù)程序流程圖如圖6-1所示液晶初始化開機檢測電池正確否定時器2初始化 while（1）類型是否改變開/關按下？否是結束開始更換電池參數(shù)先前是否開是是否是否否圖6-1 主函數(shù)程序流程圖2. 定時中斷服務函數(shù)程序流程圖如圖6-2所示t2中斷服務程序更新數(shù)據(jù)并顯示1s是否到？充電是否滿充電狀態(tài)監(jiān)測1min是否到？溫度測量30min是否到？是否達預充電下限？快速充電是否充滿？定時3h是否到？斷開充電電源結束是否是是否否否是否是否是否是圖6-2 定時中斷服務函數(shù)程序流程圖6.3主要程序說明6.3.1 數(shù)據(jù)定時更新程序設計本設計中使用數(shù)據(jù)自動更新已達到自動監(jiān)測電池參數(shù)的目的，在這次設計中使用的是定時器2的模式0自動重裝的定時器定時50ms在定時2中斷服務函數(shù)中每中斷一次就計數(shù)一次再判斷是否以達到1s時時間，要是沒有到定時就退出中斷服務程序，要是定時時間已到，則進入數(shù)據(jù)更新程序，更新完以后就在lcd顯現(xiàn)出來再退出程序，期間屏蔽所有的中斷請求，以保護數(shù)據(jù)更新可以順利進行。數(shù)據(jù)更新函數(shù) void refresh_data(void) ea=0; delayms(1); 18b20 /更新溫度數(shù)據(jù) ads1100(); /更新氣壓數(shù)據(jù) ea=1;定時2s部分程序if(time_1s=130) /2s 10s-666 time_1s =