基于51單片機的智能充電器設(shè)計論文

1、 . . . 目 錄摘要1關(guān)鍵詞1Abstract1Key words1引言21 緒論211 智能充電器的設(shè)計背景212 智能充電器總體設(shè)計方案313 智能充電器的概念以與智能化的體現(xiàn)31.3.1 智能充電器的概念31.3.2 智能化體現(xiàn)32 AT89C52單片機42.1AT89C52單片機簡介42.2 AT89C52單片機特點42.2.1 單片機的通用特點52.3 單片機應(yīng)用圍52.4 AT89C52管腳定義說明63 鋰離子電池介紹73.1 鋰離子電池簡介極其基本特性73.2 鋰離子電池的優(yōu)越性能84 智能充電器軟硬件電路設(shè)計94.1 其他芯片介紹94.2 系統(tǒng)總體設(shè)計124.2.1智能充電

2、器功能模塊124.3 智能充電器硬件電路設(shè)計與實現(xiàn)134.4 軟件電路設(shè)計155 總結(jié)17參考文獻18附錄18致22 / 23基于51單片機的智能充電器設(shè)計自動化專業(yè)學(xué)生 XXX指導(dǎo)教師 XXX摘要：介紹一種基于單片機芯片AT89C52的智能充電器的硬件和軟件實現(xiàn)。在對鋰離子電池的基本參數(shù)特性做出介紹的基礎(chǔ)上,該充電器的硬件電路包括單片機控制部分、電壓轉(zhuǎn)換與光耦隔離部分、充電控制部分。本產(chǎn)品采用鋰離子電池電源管理芯片 MAX1898，通過AT89C52控制可以實現(xiàn)預(yù)充，快速充電，與恒壓充電。另外可以通過設(shè)置可以方便改變快速充電的電流和充電時間，該充電器可以實時采集和計算電池的參數(shù),并進行智能控

3、制,還可以通過串口和上位機進行通訊并進行實時顯示,根據(jù)不同的電池調(diào)整充電策略。保證了充電器具有很高的精度。實驗證明，所設(shè)計的充電器功耗低、成本低、系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，智能化程度高。這是一種實用的設(shè)計方法，成本較低，而且充電效果很好，包括安全性高，耗時短，對電池損壞小，滿足一般用戶的要求，具有較高的推廣價值。 關(guān)鍵詞：AT89C52單片機；MAX1898；智能充電器；鋰離子電池Intelligent Battery Charger Design Based on 51 Single-chip ComputerStudent majoring inAutomationXXXTutor XXXAbst

4、ract：This article introduced the hardware and software realization of intelligent battery chargerBased on AT89C52 single-chip computer. Based on the introduction of the basic parameters and characteristics of lithium battery, the article fully introduces the hardware which includes MCU control part,

5、 voltage conversion and coupler isolation part and charge section. This product adopts he integration circuit of the linear charger for single-cell Li+ battery-MAX1898, through single chip AT89C52 control can be realized precharging,fast chargingand constant-voltage charging. In addition, MAX1898 ca

6、n be easily changed charging current and charging time by setting. This battery charger could do real time charging, calculate the battery parameter and carry on the intelligent control. It also could communicate with the upper position machine through the serial port, carry on the real time display

7、 and adjust charging strategy according to different batteries，the design can guarantee high accuracy. Experiments show the design low power consumption, low cost, the system is reliable, high intelligence. It is a useful design method, low cost, and charging effect is very good, including high secu

8、rity, little time-consuming, satisfying ordinary users' demand. This design has a high value of promotion.Key words:AT89C52 single-chip computer；MAX1898；intelligent battery charger；lithium ion battery引言隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，信息化正以驚人的速度滲透到各個領(lǐng)域。電池作為一個傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)，正經(jīng)歷著前所未有的變革，特別是在通信，動力等領(lǐng)域。電池是通過能量轉(zhuǎn)化而獲取的電能的器件，化學(xué)電源是通過氧

9、化還原反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。電池可分為一次性電池和可充電電池，一次性電池是一次性應(yīng)用的電池，可充電電池是可以反復(fù)使用的電池?？沙潆婋姵鼐哂休^高的性能價格比、放電電流大、壽命長等特點，廣泛應(yīng)用于各種通信設(shè)備、儀器儀表、電氣測量裝置中。隨著便攜式設(shè)備的發(fā)展，無論從節(jié)約成本來說，還是從環(huán)境保護的角度來說，可充電電池都比一次性電池更有優(yōu)勢，所以可充電電池的市場需求量也越來越大。智能充電器就在這種環(huán)境下應(yīng)運而生。鋰離子電池也是可充電電池的一種。鋰離子電池自20世紀(jì)90年代上市以來，它以能量密度較高，使用壽命長的優(yōu)勢占領(lǐng)市場。世界各大電池生產(chǎn)商為了在市場領(lǐng)域里取得優(yōu)勢，無不致力于開發(fā)具有能量密度高，小型

10、化，薄型化，輕量化，安全性高，循環(huán)壽命長的高性能鋰離子電池。在人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钪?，人們會用到各種各樣的使用可充電電池的產(chǎn)品，各種充電器就應(yīng)運而生。從電動刮胡刀到mp4，從手機到平板電腦再到筆記本電腦和家用電器，所有用到這類電池的設(shè)備都會用到充電器。這些充電器都有便攜的特點，是人們外出旅游和出差比較愿意且必須攜帶的。單片機在電池充電器領(lǐng)域有著廣泛而且深遠的應(yīng)用，利用它的處理控制能力可以實現(xiàn)充電器的智能化。充電器種類品種繁多，但嚴(yán)格意來講，只有單片機參與處理和控制的充電器才能夠被稱為智能充電器。1 緒論11 智能充電器的設(shè)計背景自從2010年起，安卓系統(tǒng)悄然興起，諾基亞時代不復(fù)存在，隨著手機智能

11、化娛樂性的不斷提高，手機的硬件配置與軟件要求就越來越高，其中最為顯著的是屏幕變得越來越大，主頻越來越高，手機不僅僅用來打發(fā)短信，網(wǎng)絡(luò)與多媒體功能越來越強大，甚至超過了最早的臺式電腦，但同時這種高性能要求也顯示出自己的一些弊端，首當(dāng)其沖的就是電池不夠用，諾基亞600mAh的電池可以用一個星期的事實在安卓時代已然成為一個神話，現(xiàn)在1500mAh的電池往往用不到一天，“用安卓的孩子都是好孩子，因為他們每天都要回家充電?！边@句話足以反映電池不夠用的事實，這樣無形中就會增加電池的充電次數(shù)，而電池的循環(huán)放電是有限度的，一些同學(xué)不注意充電的方式與次數(shù)，往往手機電池比較早的損壞，進而影響手機的正常使用。這就對

12、充電器有很高的要求，如果充電器能夠細心的“呵護”我們的電池，可能電池就會長久的保持良好的充放電特性，比如說在你臨睡前充上電池，到醒來至少要充個6到7小時，這時電池早已充滿，如果繼續(xù)供電則會導(dǎo)致電池過充，鋰離子電池致命的缺點就是過度充放電，如果這樣就會損害電池，進一步損害手機。而如果有一種充電器可以檢測電池是否充滿并且可以在充滿時幫我們自動斷電豈不是很好。這種充電器就是所謂的智能充電器，單片機在電池充電器領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，利用它的處理控制能力可以實現(xiàn)充電器的智能化。12 智能充電器總體設(shè)計方案MAX1898配合外部的PMOS或PNP晶體管可以組成完整的鋰離子充電器。MAX1898具有以下功能：

13、（1）提供了充電狀態(tài)的輸出指示、輸入電壓是否與充電器連接的輸出指示和充電電流指示。（2）MAX1898可以提供精確的恒流/恒壓充電，提高了電池性能且延長了電池的使用時間。（3）充電電流可自由設(shè)定，原理無需外部檢流電阻，只用部檢流。（4）可選過放電電池的低電流預(yù)充和充電終止安全定時器、輸入關(guān)斷控制、可選充電周期重啟（不用重新給電）。再利用AT89C52單片機進行控制這些功能的實現(xiàn)，既維持了充電器的便攜性，又保證了充電器的智能化。13 智能充電器的概念以與智能化的體現(xiàn)1.3.1 智能充電器的概念（1）提供基本的電壓電流，滿足一般充電的需求。（2）結(jié)合單片機可以控制整個充電過程，并且根據(jù)鋰離子電池（

14、最主要對象）的特性對于電池的不同狀態(tài)智能采取不同方案充電。（3）所設(shè)計的充電器必須保證安全與便攜。1.3.2 智能化體現(xiàn)因為多數(shù)充電器一般采用大電流的快速充電法，如果電池充滿了，人們不與時斷電就會使電池發(fā)燙，過度的充電會嚴(yán)重損害電池的壽命。本設(shè)計所設(shè)計的充電器迎合鋰離子電池的特性可完成以下智能化功能。（1）預(yù)充安裝好電池之后，直接接通直流電源，充電器會自動檢測到電池，此時將定時器復(fù)位，進入電池預(yù)充過程，在此期間充電器給電池充電電流是標(biāo)注充電流的十分之一，目的是讓電池電壓、溫度恢復(fù)到正常狀態(tài)。預(yù)充時間由外接電容確定，如果在規(guī)定的時間電池電壓和電池溫度都恢復(fù)正常，則轉(zhuǎn)而進入快速過程；如果電池沒有恢

15、復(fù)正常狀態(tài)，則認為電池損壞。（2）恒流充電恒流充電也叫快速充電，充電器以恒定的電流進行充電。根據(jù)電池標(biāo)注的充電速率，進行充電，電池需要一個小時左右的時間來充滿。在這個過程中，電池電壓和溫度上升，直到達到設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓，恒流充電結(jié)束，充電電流減小，進入下一階段滿充過程。（3）恒壓充電恒壓充電又叫做滿充，此階段充電電流慢慢減小，直到降到標(biāo)準(zhǔn)值以下或設(shè)定時間，進入涓流充電，此時充電器以極小的充電電流進行。這是因為充電器在檢測電池電壓達到或者沒達到終止電壓時，充電電流通過電池阻，串聯(lián)電阻形成的壓降對電池電壓檢測的有影響，恒壓充電和涓流充電可以延長5%10%的使用時間。（4）斷電當(dāng)電池充滿后，MAX18

16、98電源管理芯片的2引腳會發(fā)送的脈沖電平，被單片機檢測到后就會引起單片機的中斷，單片機判斷出充電完畢。接著單片機將通過P2.0口控制光耦，切斷LM7805向MAX1898芯片的供電，既保證芯片和電池的安全，又減小功耗。（5） 報警 當(dāng)電池充滿后，MAX1898芯片本身會向外接的LED燈發(fā)出指令，LED燈會閃爍。為了安全，單片機不僅會自動切斷MAX1898芯片的供電，而且會控制蜂鳴器報警，提醒用戶取出電池。2 AT89C52單片機2.1 AT89C52單片機簡介本設(shè)計的單片機芯片選用Atmel公司的AT89C52，它可以完全滿足要求。AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片含8

17、 KB的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器（ROM）和256 B的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片置通用8位中央處理器和Flash存儲單元。AT89C52有40個引腳，32個外部雙向輸入/輸出（I/O）端口，同時含2個外中斷口，3個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線，AT89C52可以按照常規(guī)方法進行編程,但不可以在線編程(S系列的才支持在線編程)。其將通用的微處理器和Flash存儲器結(jié)合在一起，AT89C52單片機屬于AT89C51單片機的增強型，與Intel公司的80C52在引腳排列、硬件組成、工作特點和指令系統(tǒng)等方面兼容。無論從功能

18、和系統(tǒng)兼容性方面均滿足本系統(tǒng)的要求。 AT89C52單片機實物圖如圖2-1所示。圖2-1 AT89C52單片機實物圖2.2 AT89C52單片機特點（1）兼容MCS-51指令系統(tǒng)。（2）8kB可反復(fù)擦寫(大于1000次）Flash ROM。（3）32個雙向I/O口。（4）256x8bit部RAM。（5）3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷。（6）時鐘頻率0-24MHz。（7）2個串行中斷，可編程UART串行通道。（8）2個外部中斷源，共8個中斷源。（9）2個讀寫中斷口線，3級加密位。（10）低功耗空閑和掉電模式，軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能。（11）有PDIP、PQFP、TQFP與PLCC等幾種封裝形式

19、，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。2.2.1 單片機的通用特點 單片機芯片作為本次設(shè)計的核心部件，不僅僅具備通用微機CPU的功能而且有靈活、強大的控制功能，它可以實時監(jiān)測系統(tǒng)的輸入量和控制系統(tǒng)，以便實現(xiàn)自動控制功能。單片機通常工作環(huán)境比較惡劣，如高溫、強電磁干擾，含有腐蝕性氣體。（1）單片機CPU抗干擾性強，工作溫度圍因不同類別不同，按工作溫度分類，有民用級工業(yè)級，軍用級。（2）單片機CPU可靠性高。單片機芯片中普遍采用硬件看門狗技術(shù)，通過定時“復(fù)位”方式喚醒處于“失控”狀態(tài)下的單片機芯片。（3）單片機CPU電磁輻射量小。高可靠性和低電磁輻射指標(biāo)決定了單片機系統(tǒng)的時鐘頻率很低。為此，單片機芯片一般采用H

20、ARVARD雙總線結(jié)構(gòu)，即指令和數(shù)據(jù)存儲器空間相互獨立，并通過各自的數(shù)據(jù)總線與CPU相連，使取指和讀/寫數(shù)據(jù)能同時進行。雙總線結(jié)構(gòu)能提高數(shù)據(jù)的吞吐率，以便在不降低數(shù)據(jù)吞吐率的條件下使用較低的時鐘頻率。（4）單片機的控制功能很強。（5）單片機的指令系統(tǒng)比較簡單。（6）單片機芯片往往不是單一的數(shù)字電路芯片，而是數(shù)字、模擬混合電路系統(tǒng)，即單片機芯片長集成了一定數(shù)量的模擬比較器，A/D與D/A轉(zhuǎn)換電路。（7）單片機CPU采用嵌入式結(jié)構(gòu)。盡管同一系列的單片機品種、規(guī)格繁多，但彼此差異卻不大。2.3 單片機應(yīng)用圍正因為單片機具有如上所述的特點，幾乎所有領(lǐng)域都有單片機的身影。軍事上，導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，電路板，

21、各種儀器儀表，計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊功能；工業(yè)上工業(yè)自動化過程；民用上廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，不論是錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以還是玩具、電子寵物等，這些都有單片機的參與。更不用說機器人、智能儀表、醫(yī)療器械機械了。因此，單片機的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用有著深遠并且長久的意義。 AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片含8k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性、存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，

22、AT89C52單片機在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。AT89C52管腳圖如圖2-2。圖2-2 AT89C52管腳圖2.4 AT89C52管腳定義說明(1) VCC管腳：系統(tǒng)供電電源。(2) GND管腳：接地管腳。(3) P0端口（P0.0P0.7）：此端口是8位開環(huán)的雙向I/O端口。(4) P1端口（P1.0P1.7）：此端口與P0端口不同的是具有部上拉電阻。P1.0和P1.1管腳配置如表2-1所示。表2-1P1.0和P1.1管腳配置管腳配置功能表述P1.0T2（定時/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出P1.1T2EX（定時/計數(shù)器2的處罰和方向選擇）（5）P2端口：此端口也是一組具有部上拉電阻的

23、雙向I/O端口。（6）P3端口：具有部上拉電阻的雙向I/O端口，并且還有許多系統(tǒng)功能如表2-2所示。表2-2 P3的功能管腳配置功能P3.0RXD（串行輸入端口）P3.1TXD（串行輸出端口）P3.2INT0（外部中斷0端口）P3.3INT1（外部中斷1端口）P3.4T0（定時器0的外部輸入）P3.5T1（定時器1的外部輸入）P3.6WR（外部數(shù)據(jù)存儲區(qū)間的寫入端口）P3.7RD（外部數(shù)據(jù)存儲區(qū)間的讀取端口）（7）RST管腳：復(fù)位輸入，振蕩器工作時，單片機在RST引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平時復(fù)位。（8）ALE/PROG管腳：訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用

24、于鎖存地址的低8 位字節(jié)，單片機執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE 禁止位無效。（9）/PSEN管腳：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89C52 由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機器周期輸出兩個脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，PSEN信號被跳過兩次。(10) XTAL1管腳：振蕩器反相放大器的與部時鐘發(fā)生器的輸入端。（11）XTAL2管腳：振蕩器反相放大器的輸出端。3 鋰離子電池介紹3.1鋰離子電池簡介極其基本特性（1）鋰離子電池名稱簡介。 鋰離子電池是由鋰電池發(fā)展來的。在認識鋰離子電池之前，先來介紹一下鋰電池。以前照相機里用的扣式電池就屬于鋰電池。鋰電

25、池的正極材料是碳材，負極材料是鋰金屬。我們稱這種電池為鋰電池。鋰離子電池的正極材料是氧化鈷鋰，負極材料是碳材。電池通過正極產(chǎn)生的鋰離子在負極碳材中的嵌入與遷出來實現(xiàn)電池的充放電過程，與鋰電池有所區(qū)別我們稱之為鋰離子電池。 (2) 鋰離子電池的廣泛用途。發(fā)展高科技的目的是為了使其更好的服務(wù)于人類。鋰離子電池在1990年被發(fā)明，卓越的性能使鋰離子電池得到了迅猛發(fā)展，廣泛地應(yīng)用于社會。鋰離子電池以絕對優(yōu)勢迅速占領(lǐng)了廣大市場，比如移動、平板電腦，筆記本電腦、攝像機等，許多國家將鋰離子電池應(yīng)用于軍事用途。 (3) 鋰離子電池的主要構(gòu)成。 電池蓋 正 極-活性物質(zhì)為氧化鈷鋰 隔 膜-一種特殊的復(fù)合膜 負

26、極-活性物質(zhì)為碳 有機電解液 電池殼 (4) 鋰離子電池的安全特性。 鋰離子電池已非常廣泛的應(yīng)用于人們的日常生活中，所以它的安全性能絕對應(yīng)該是鋰離子電池的第一項考核指標(biāo)。對于鋰離子電池安全性能的考核指標(biāo)，國際上規(guī)定了非常嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，一只合格的鋰離子電池在安全性能上應(yīng)該滿足以下條件。 短路：不起火，不爆炸 過充電：不起火，不爆炸 熱箱試驗：不起火，不爆炸（150恒溫10min） 針剌：不爆炸（用3mm釘穿透電池） 平板沖擊：不起火，不爆炸（10kg重物自1M高處砸向電池） 焚燒：不爆炸（煤氣火焰燒） (5) 鋰離子電池是一種新型綠色環(huán)保電池?！皭圩o環(huán)境，保護地球”是我們每一個人義不容辭的責(zé)任。如

27、何把我們的環(huán)境理念在行動上反應(yīng)出來呢？ 作為電池消費者，應(yīng)該購買、使用新型綠色環(huán)保電池；作為電池制造商，應(yīng)該生產(chǎn)新型綠色環(huán)保電池。只有經(jīng)過大家的共同努力，才能創(chuàng)建、保護我們美麗和諧的自然環(huán)境。 新型綠色環(huán)保電池是指近年來已投入使用或正在研制開發(fā)的一類高性能、無污染的電池。目前已經(jīng)大量使用的鋰離子電池、金屬氫化物鎳電池和正在推廣使用的無汞堿性鋅錳電池以與正在研制開發(fā)的鋰或鋰離子塑料電池、燃料電池、電化學(xué)貯能超級電容器都屬于新型綠色環(huán)保電池的疇。此外，目前已廣泛應(yīng)用的利用太陽能進行光電轉(zhuǎn)換的太陽電池（又稱光伏發(fā)電），也屬于這一疇。3.2鋰離子電池的優(yōu)越性能與工作原理介紹我們經(jīng)常說的鋰離子電池的優(yōu)越

28、性是針對于傳統(tǒng)的鎳鎘電池（Ni/Cd）和鎳氫電池（Ni/MH）來講的。那么，鋰離子電池究竟好在哪里呢？工作電壓高。鋰離子電池的工作電壓在3.6V，是鎳鎘和鎳氫電池工作電壓的三倍。 比能量高。鋰離子電池比能量達140Whkg，是鎳鎘電池，鎳氫電池?zé)o法比擬的。 循環(huán)壽命長。目前鋰離子電池循環(huán)壽命已超過1000次。 自放電小。鋰離子電池月自放電率僅為68，遠低于鎳鎘電池和鎳氫電池 無記憶效應(yīng)。根據(jù)要求隨時充電，而不會記憶電池充電狀態(tài)。 對環(huán)境無污染。該電池中不存在有害物質(zhì)，是名副其實的“綠色電池”。鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池性能的對比如表3-1所示。表3-1 鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池性能的對比 參數(shù) 鎳鎘

29、電池鎳氫電池鋰離子電池 工作電壓（V）1.21.23.6重量比能量(Wh/Kg)5065105-140體積比能量(Wh/l)150200300充放電壽命(次)5005001000自放電率（%/月）25-3030-356-9記憶效應(yīng)有有無污染情況有無無（注：充電速率均為1C）鋰離子電池的工作原理。大家都已知道，鋰離子電池的正極材料是氧化鈷鋰，負極是碳。鋰離子電池的工作原理就是指其充放電原理。當(dāng)對電池進行充電時，電池的正極上釋放出鋰離子，生成的鋰離子經(jīng)過電解液到負極。而作為負極的碳有很多微孔，到達負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，容量越高。同樣道理，當(dāng)對電池進行放電時，嵌在負極碳

30、層中的鋰離子脫出，又回到正極?；氐秸龢O的鋰離子越多，放電越多。不難看出，在鋰離子電池的充放電過程中，鋰離子處于從正極到負極再到正極的反復(fù)運動狀態(tài)。4 智能充電器硬件電路設(shè)計和軟件設(shè)計4.1 其他芯片介紹（1） MAX1898介紹本產(chǎn)品采用鋰離子電池充電器IC MAX1898，下面對MAX1898進行簡單的介紹。MAX1898和外部晶體管PNP或PMOS組成一個鋰離子充電器，可精確地恒流/恒壓充電，電池電壓精度可達±0.75%。MAX1898有兩種型號，MAX1898EUB42應(yīng)用于4.2V的鋰離子電池，類似的MAX1898EUB41用于4.1V的鋰離子電池。其實物如圖4-1所示。 圖

31、4-1 MAX1898實物圖如何選擇電池充電芯片以與MAX1898的特點 選擇電池充電芯片時需要集合實際的應(yīng)用，具體的選擇標(biāo)準(zhǔn)有以下幾點 封裝：即芯片的大小，對于體積有要求的場合需要選擇適合的封裝 電流大?。撼潆姷碾娏鞔笮Q定充電時間 充電方式：即是快充、慢充還是可以控制充電過程 使用的電池類型：不同的電池需要不同的充電器 MAX1898的特點4.5-12V輸入電壓圍 置檢流電阻±0.75%電壓精度 可編程充電電流 輸入電源自動檢測LED充電狀態(tài)指示 檢流監(jiān)視輸出 MAX1898管腳定義與典型充電原理圖MAX1898的引腳功能說明如下，IN（1引腳）：傳感器輸入，檢測輸入電壓和電流C

32、HG（2引腳）：LED驅(qū)動器EN/OK（3引腳）：邏輯電平輸入允許/電源輸入“好”ISET（4引腳）：電流調(diào)節(jié)CT（5引腳）：安全的充電時間設(shè)置RSTRT（6引腳）：自動重新啟動控制引腳BATT（7引腳）：接單個Li+的正極GND（8引腳）：接地DRV（9引腳）：外接電阻驅(qū)動器CS（10引腳）：電流傳感器輸入MAX1898外接限流型充電電源和P溝道場效應(yīng)管，單節(jié)鋰離子電池就可以經(jīng)過此設(shè)備充電。它的最大特點是不使用電感的情況下也能夠做到很低的功率耗散，可以實現(xiàn)預(yù)充電，有過壓保護和溫度保護多種保護功能，最長充電時間作為二次保護。MAX1898的典型充電電路圖4-2所示。IN CSMAX1898CH

33、G DRVEN/OK BAITCT TSETRSTRTGND8鋰電池輸出10974設(shè)置充電電流充電時間選擇56231LEDCOFF電源輸入4.5V-12VON圖4-2 MAX1898的典型充電電路充電過程的啟動很簡單，只要把電池放進充電器就會被MAX1898檢測到，之后就會開始充電。一般情況下，平均的脈沖充電電流要低于設(shè)置的快速充電電流的20%，當(dāng)充電時間超過我們設(shè)置的最大充電時間時，充電周期就會結(jié)束。MAX1898會自動檢測充電電源，如果沒有檢測到電源時就會自動關(guān)斷，盡量少的減少電池的漏電。快速充電啟動之后，打開外接的P型場效應(yīng)管，當(dāng)檢測到電池電壓達到的設(shè)定的閾值時，就會進入脈沖充電，P型場

34、效應(yīng)管打開的時間會越來越短。充電結(jié)束時，LED指示燈會呈現(xiàn)周期性的閃爍。閃爍的含義如表4-1所示。表4-1 MAX1898典型充電電路的LED指示燈狀態(tài)說明充電狀態(tài)LED指示燈電池或充電器沒有安裝滅預(yù)充或快充亮充電結(jié)束滅充電出錯以1.5Hz頻率閃爍（2） 三端穩(wěn)壓集成電路LM7805介紹因為充電器外部由+12V來供電，所以就；需要一個電壓轉(zhuǎn)換芯片將+12V電壓轉(zhuǎn)換為+5V電壓，在這里可以選用三段電壓轉(zhuǎn)換芯片LM7805來完成電壓的轉(zhuǎn)換。三端穩(wěn)壓集成電路lm7805。電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的lm78 ×× 系列和負電壓輸出的lm79×

35、5;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(biāo)準(zhǔn)封裝，也有l(wèi)m9013樣子的TO-92封裝。用lm78/lm79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，電路部還有過流、過熱與調(diào)整管的保護電路，使用起來可靠并且經(jīng)濟適用。該系列集成lm78或lm79后面的數(shù)字代表輸出電壓，像lm7806表示輸出電壓為正6V，lm7909表示輸出電壓為負9V。其實物圖如圖4-3所示。圖4-3 LM7805實物圖（3） 光耦合器6N137介紹要降低電壓的干擾，使得電路保持穩(wěn)定，在LM7805完成電壓轉(zhuǎn)換，將

36、+5V充電電源傳給MAX1898之前，需要先經(jīng)過一次光耦模塊6N137處理，通過單片機對光耦模塊的控制，可以與時關(guān)斷充電電源。6N137管腳圖如圖4-4所示，管腳定義如表4-2所示。圖4-4 6N137引腳表4-2 6N137引腳功能圖引腳引腳功能NC(1、4腳)懸在空中+（2腳）、（3腳）發(fā)光二極管的正負極GND(5腳)接地OUTPUT（6腳）輸出EN(7腳)使能端。低的時候，無論有無輸入，輸出總是高。不用，懸空就行。VCC（8腳）電源輸入端4.2 系統(tǒng)總體設(shè)計4.2.1智能充電器功能模塊智能充電器總體框圖如圖4-5。充電控制電路狀態(tài)指示LED燈蜂鳴報警器電壓轉(zhuǎn)換電路電源單片機光耦隔離電路圖

37、4-5 智能充電器總體框圖各模塊主要功能單片機模塊：實現(xiàn)智能化控制，如低電壓預(yù)充，自動斷電，報警提示等。充電過程控制模塊：利用MAX1898實現(xiàn)對充電過程的控制。電壓轉(zhuǎn)換與光耦隔離模塊：利用三端穩(wěn)壓集成電路LM7805將12v電壓轉(zhuǎn)換為5v電壓，該電壓送至充電控制電路之前需經(jīng)過光耦隔離電路。4.3 智能充電器硬件電路設(shè)計與實現(xiàn)圖4-6 單片機控制部分單片機部分的電路原理圖如圖4-6。其中，U1為單片機AT89C52，這是智能控制控制中心，工作頻率為11.0592MHz，其可通過外部中斷口/INT0（12腳）響應(yīng)充電芯片MAX1898輸出的充電狀態(tài)，并通過P2.0口輸出控制信號控制隔離光耦6N1

38、37，隨時啟動或關(guān)斷充電電源。LS1是蜂鳴器，他可由單片機的P2.1腳控制發(fā)出報警聲提示。圖4-7充電控制部分圖4-7為充電控制部分的電路原理圖，充電控制部分的核心器件是MAX1898，它的充電狀態(tài)引出腳/CHG經(jīng)過74LS04反相后于單片機/INT0相連，觸發(fā)外部中斷。R5是設(shè)置充電電流的電阻，阻值為2.8k，所以最大充電電流為500mA；C12是設(shè)置充電時間的電容，容值為100nF，所以最大充電時間是3個小時。LED_R是紅色發(fā)光二極管，它亮表示電源接通；LED_G是綠色發(fā)光二極管，它亮?xí)r表示電池處于充電狀態(tài)。Q1是由MAX1898驅(qū)動的P溝道場效應(yīng)管。 圖4-8為電壓轉(zhuǎn)換與光耦隔離部分電

39、路原理圖電壓轉(zhuǎn)換與光耦隔離部分電路原理圖如圖4-8所示。U2是電壓轉(zhuǎn)換芯片LM7805，由圖我們可以看出來，輸入時電源電壓12V，輸出經(jīng)過LM7805就成了5V的電壓，這是充電器需要的電壓。C8是光耦隔離芯片6N137，輸入VCC（8腳）與LM7805的輸出（3腳）相連，輸出OUTPUT是經(jīng)過隔離的5V電壓，C8的2腳與單片機的P2.0相連，單片機控制可以適時地關(guān)閉充電電源，這樣可以防止電源的干擾。4.4 軟件設(shè)計本設(shè)計單片機芯片主要是在充電過程中起保護作用，MAX1898控制充電過程。MAX1898完成充電的時候，它的/CHG引腳就會產(chǎn)生由低到高的跳變，這就會引起單片機的/INT0中斷。/C

40、HG存在高電平有三種情況：(1) 沒有電池或沒有輸入電流。(2) 充電完了。 (3) 充電出現(xiàn)錯誤，/CHG引腳會以1.5MHz的頻率改變控制LED閃爍。檢測為第一第二種情況時單片機直接控制光耦切斷充電電源，所以編寫程序時只要區(qū)別對待第三種充電出錯的情況就行了。在中斷中，如果不是充電出錯，則控制P2.0 腳切斷電源，控制P2.1 腳啟動蜂鳴器報警。程序流程圖如圖4-9所示圖4-9程序流程圖 a圖：初始化程序，電池安裝完畢，接通電源后，程序進行初始化，進入空語句，等待中斷觸發(fā)。 b圖：外部中斷0服務(wù)子程序，當(dāng)單片機檢測到外部中斷信號后，定時器計數(shù)器清零并計數(shù)，定時器中斷觸發(fā)。c圖：定時器0服務(wù)子

41、程序，定時器中斷觸發(fā)后3s，檢測是否有第二次中斷觸發(fā)，若沒有則認為充電完畢并關(guān)閉蜂鳴器，切斷充電電源。若有第二次觸發(fā)，則認為充電出錯并關(guān)閉外部中斷和定時器中斷。主要程序見附錄5 總結(jié)畢業(yè)設(shè)計是我們大學(xué)學(xué)習(xí)過程中一個十分重要的環(huán)節(jié)。畢業(yè)設(shè)計可以說是我們大學(xué)校園的最后一課，這對我們來說意義非常重要的經(jīng)歷，經(jīng)過一個月的選題研究，從選題和資料、分析和計劃、畢業(yè)設(shè)計說明書寫等等中，培養(yǎng)了我對電子產(chǎn)品的制作的濃厚興趣。在畢業(yè)設(shè)計的過程中，讓我熟悉了單片機的設(shè)計流程，以與論文的書寫步驟。我們經(jīng)過反復(fù)的研究。綜合我們所學(xué)的知識以與成品制作的可靠性再結(jié)合時代與市場的需求性，選擇了智能充電器的設(shè)計。在設(shè)計背景中我

42、已經(jīng)提到過當(dāng)今世界電子產(chǎn)品的重要性，而在電子產(chǎn)品中，使用鋰離子電池又占有80%之多，可見智能充電器的市場需求非常廣大。這次畢業(yè)設(shè)計的題目是基于51單片機的智能充電器的設(shè)計，主要器件用到51單片機和MAX1898電源管理芯片以與三端穩(wěn)壓集成電路LM7805和光耦合器6N137，對其都已經(jīng)單獨做出介紹。其中51單片機在此設(shè)計中是控制部件，相當(dāng)于人類的大腦，使我們設(shè)計的充電器不再是單純的充電，斷電過程，而是更加高效、安全、細分化的充電過程，本次設(shè)計所實現(xiàn)的充電過程是：預(yù)充、快充、滿充、斷電、報警等過程，這樣就會高效的充電，并且充電過程中不會發(fā)生過度充電的結(jié)果，影響鋰離子電池的壽命。在本設(shè)計中，還是要

43、重點把握預(yù)充、快充、滿充、斷電、報警的充電原理。MAX1898的充電狀態(tài)指示輸出信號CH6在本次設(shè)計中的應(yīng)用：MAX1898在外圍電路的設(shè)計中，其中包括設(shè)置充電電流的電阻和充電時間的電容數(shù)值的選取以與如何在單片機程序中判斷出充電完成還是充電出錯，并做出相應(yīng)的處理。本設(shè)計就迎合了鋰離子一些特點。通過這次畢業(yè)設(shè)計我學(xué)到了很多電路知識,電腦知識，以與相關(guān)軟件的知識，如 Word、Microsoft Office 等等，從中學(xué)到了知識也得到了實際的應(yīng)用。特別是通過本次畢業(yè)設(shè)計鞏固我的理論知識。本設(shè)計主要針對對象還是手機，平板電腦等小型充電設(shè)備，這些設(shè)備因為我們用到的頻率非常之高，而其大小決定了電池容量

44、不能太大，就導(dǎo)致充電次數(shù)頻繁，相信此類智能充電器一旦應(yīng)用于實際，會很好的保護此類設(shè)備最低成度遭受電池損壞。 在這次畢業(yè)設(shè)計中，涉與到單片機原理與應(yīng)用、傳感器與檢測技術(shù)、電路、模擬電子技術(shù)等學(xué)科。我既鞏固了專業(yè)知識，又學(xué)到了在智能化設(shè)計過程中的許多流程和該注意的事項，并使我對單片機產(chǎn)生了濃厚的興趣。本次經(jīng)歷將是我在大學(xué)時期很好的一次實踐和鍛煉機會。也將是我開展單片機深入學(xué)習(xí)的一個良好開端。參考文獻：1 朝青.單片機原理與接口技術(shù)M.3版.：航空航天大學(xué),2010.2 田淑清，周海燕，甲松，葉海建，王衛(wèi)兵.C語言程序設(shè)計M.：高等教育，2010.3文博，文濤單片機語言C51程序設(shè)計M.：人民郵電,2006.4 毅剛，喜元，孟升衛(wèi)，兆慶.MCS-51單片機實用子程序設(shè)計M.2版.：工業(yè)大學(xué),2003年.5 偉.單片機C語言程序設(shè)計實訓(xùn)100例M.：電子工業(yè)，2009.6 永雄.新編單