單片機(jī)的智能手機(jī)充電器

1、七夕，古今詩(shī)人慣詠星月與悲情。吾生雖晚，世態(tài)炎涼卻已看透矣。情也成空，且作“揮手袖底風(fēng)”罷。是夜，窗外風(fēng)雨如晦，吾獨(dú)坐陋室，聽一曲塵緣，合成詩(shī)韻一首，覺放諸古今，亦獨(dú)有風(fēng)韻也。乃書丁紙上。畢而臥。凄然入夢(mèng)。乙酉年七月初七。-嘯之記單片機(jī)的智能手機(jī)充電器姓名：鄧柳靖班級(jí)：電信0702學(xué)號(hào)：200703302092摘要手機(jī)電池充電器對(duì)手機(jī)用戶來說必不可少。利用微電腦控制的智能手機(jī)充電器，可以對(duì)目前市面上所有的手機(jī)進(jìn)行充電。本文介紹了當(dāng)前手機(jī)充電器的發(fā)展現(xiàn)狀。并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了面向所有手機(jī)的智能手機(jī)充電器。選擇簡(jiǎn)潔、高效的硬件，設(shè)計(jì)穩(wěn)定可靠的軟件，滿足了對(duì)當(dāng)前市售所有手機(jī)的充電的要求。詳細(xì)介紹了系統(tǒng)

2、的硬件組成，包括采樣電路、控制電路、電源、人機(jī)界面和單片機(jī)控制器，并對(duì)本充電器的核心器件一單片機(jī)進(jìn)行了較詳細(xì)的介紹。重點(diǎn)闡述了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，首先對(duì)控制軟件進(jìn)行需求分析，總體目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。據(jù)此目標(biāo)，用軟件工程的方法設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的總體框架。以匯編語(yǔ)言為工具，采用面向?qū)ο蟮脑砗图夹g(shù)，進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)和編碼實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：手機(jī)充電器、智能、工單片機(jī)控制ABSTRACTOnemobiletelephonecellchargerisnecessarilytoamobiletelephoneuser.Theintelligentchargeronmicrocontroller

3、canchargeforallmobiletelephonecell.Thispaperintroducestheconitionofmobiletelephonecellcharger.Onthebasisofanalysistothecondition,thispaperbuildaintelligentchargerforallmobiletelephonecell.Tomeettherequirementofmobiletelephonecell,theauthorselectshighperformancehardwareanddesignsstableandreliablesoft

4、ware.Thehardwareofthesystemisintroduceddetailedlyincludingdataacquisitioncircuit,controlcircuit,powersupply,interfacebetweenthesystemandthepeople,microcontroller.Microcontroller,thecoreofthesystem,isintroducedmoredetaildely.Thesoftwaredesignismainlyexplained.Requirementofthesoftwaresystemhavebeenana

5、lyzedfirstly.Thegeneralaimofthesoftwaresystemistorealizereliability,stability,safetyandecnomization.Thentheauthordesignsthewholeframeworkofthesystemwiththethinkingofsoftwareaccordingtotheobject-orientedprogrammingprinciplesandtechnologiestoimplementthedetaileddesignandcoding.Keywords:mobletelephonec

6、ellchargerintelligentbasedonPIC16F87740-PinFlash-Based8-BitCMOSMicrocontroller課題背景隨著社會(huì)的快速發(fā)展，手機(jī)越來越成為人們生活中不可或缺的一部分。如果某人的手機(jī)沒法使用，將對(duì)他的工作、生活造成巨大影響，甚至損失。而外出手機(jī)電池沒電，又沒有適用的手機(jī)電池充電器，是造成手機(jī)無法使用的最常見原因。因此，作為流動(dòng)人口大量集散的客運(yùn)站、旅館等場(chǎng)所，為現(xiàn)有市場(chǎng)上出售的各種類型的手機(jī)配備手機(jī)電池充電器，以方便旅客的工作和生活，提高這些服務(wù)場(chǎng)所的服務(wù)質(zhì)量，以提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力，就成為迫切的問題。而目前市場(chǎng)上出售的手機(jī)電池充電器，是只

7、為單一手機(jī)電池充電的專用充電器，僅能對(duì)相應(yīng)的一種手機(jī)充電，而且每部充電器的價(jià)格在人民幣元左右，這就意味著，要配齊目前市場(chǎng)上出售的所有多種充電器，將是一筆較大的開支。另外，利用現(xiàn)有的手機(jī)電池充電器，過于分散，進(jìn)行有效管理的難度大，不適應(yīng)公共場(chǎng)所的需要。基于以上原因，市場(chǎng)呼喚一種能適用目前市場(chǎng)所售的所有手機(jī)，且物美價(jià)廉，便于管理的通用手機(jī)電池充電器。本課題充分利用單片機(jī)的強(qiáng)大功能，進(jìn)行了大量的軟件設(shè)計(jì)，用軟件完成了絕大部分任務(wù)輔以簡(jiǎn)單的外圍電路，即實(shí)現(xiàn)了對(duì)目前市場(chǎng)上所售的所有手機(jī)進(jìn)行充電，且便于集中管理的功能。1.2國(guó)內(nèi)外技術(shù)概況及其發(fā)展趨勢(shì)目前，市場(chǎng)上手機(jī)充電器種類繁多，但其中也有很多質(zhì)量低劣的

8、不合格產(chǎn)品。在去年產(chǎn)品質(zhì)量國(guó)家監(jiān)督抽查結(jié)果中，將近的廠家生產(chǎn)的充電器不合格。其主要問題出現(xiàn)在與交流電網(wǎng)電源的連接，電源端子騷擾電壓，輻射騷擾場(chǎng)強(qiáng)和充電電壓幾個(gè)方面。另外，一些產(chǎn)品的低溫性能、額定容量、放電性能、安個(gè)保護(hù)性能等方面存在質(zhì)量問題。這些質(zhì)量問題會(huì)影響到手機(jī)的正常使用，還會(huì)影響手機(jī)的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)還可能傷害消費(fèi)者。現(xiàn)在市場(chǎng)上發(fā)現(xiàn)有一些假冒偽劣手機(jī)電池便攜式充電器。這些充電器由于價(jià)格非常低，攜帶方便，有許多手機(jī)用戶更愿意使用這些充電器來對(duì)電池進(jìn)行充電。劣質(zhì)充電器實(shí)際上就是一個(gè)沒有安全保證的簡(jiǎn)易變壓器，由于內(nèi)部缺少保護(hù)電路等保證安全的零配件，因而重量較原裝品輕很多。但實(shí)際上，由于現(xiàn)在的手

9、機(jī)電池多采用鏗離子電池或鐐氫電池作電芯，對(duì)充電器的電壓、電流特性及安全保護(hù)有很高的要求。這些假冒偽劣充電器由于設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，采用劣質(zhì)材料，加工手段粗糙，對(duì)手機(jī)電池的性能和壽命有很大損害。沒有保護(hù)電路的充電器，由于不能保證充電時(shí)電流的穩(wěn)定，因而會(huì)有燒壞電池甚至爆炸的危險(xiǎn)。目前手機(jī)充電器主要有旅行充電器，座式充電器和車載充電器。充電方式，目前主要有種一一大電流的快速充電法和電壓比較法，不同充電方式導(dǎo)致其充電效果不同。由于采用大電流的快速充電法，所以在電池充滿后如不及時(shí)停止會(huì)使電池發(fā)燙，過度的過充會(huì)嚴(yán)重?fù)p害電池的壽命。一些低成本的充電器采用電壓比較法，為了防止過充一般充電到山東人學(xué)碩學(xué)位論文就停止大電流

10、快充，采用小電流涓流補(bǔ)充充電。這時(shí)充電器上充滿的指示燈會(huì)亮起，如果用戶此時(shí)急于取下電池，無疑電池只充了，而且由于電壓比較法存在離散性，所以所謂充電到也只是一個(gè)理論值，很難精確掌握，此時(shí)，對(duì)于鐐福鐐氫電池則造成電池的記憶效應(yīng)，使電池的存量減小，損害電池的壽命。而如果用戶電池充電時(shí)間長(zhǎng)一些，則易造成過充。家生產(chǎn)的原裝旅行充電器和座式充電器，設(shè)計(jì)上都采用越來越精密的保護(hù)電路或開關(guān)電路設(shè)計(jì)，對(duì)電池的充電起到了良好的保護(hù)作用。車載充電器可以方便用戶在汽車上為手機(jī)充電，一端插入點(diǎn)煙器，另一端連接手機(jī)，但不宜在汽車中長(zhǎng)期充電，因?yàn)槠囍袦囟容^高。但這些充電器存在共同的缺點(diǎn)一通用性差，一個(gè)廠家出產(chǎn)的充電器只能

11、適用于本廠家的手機(jī)電池，即又回到了所述的問題上。當(dāng)前，手機(jī)充電器的市場(chǎng)走向如下1）目前，手機(jī)充電器可分為單槽形狀和雙槽型充電器，單槽形充電器正在受到雙槽形的攻擊。雙槽形充電器除了具有慢速充電、快速充電、放電及鐐福、鐐氫電池兼充的標(biāo)準(zhǔn)功能外，還有部分產(chǎn)品帶有自動(dòng)溫度控制與電壓控制，嚴(yán)防過充的新功能，因而消費(fèi)者應(yīng)將傾向于選擇雙槽型充電器。2）隨著手機(jī)種類的日益增多，各種充電器因機(jī)型不同，電源端口的大小也不相同，從而不能互換使用，給消費(fèi)者帶來了不便。標(biāo)準(zhǔn)型充電器，是指可以連接所有手機(jī)底端電源插座端口的充電器。而且，生產(chǎn)的手機(jī)的電源端口將統(tǒng)一為適用于標(biāo)準(zhǔn)充電器的規(guī)格。這樣，消費(fèi)者將不必在每次換手機(jī)時(shí)同

12、時(shí)購(gòu)買新的充電器。由此可見，充電器在從坐式向便攜式、雙槽式等方向發(fā)展的同時(shí)，也開始向標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的方向發(fā)展。3）手機(jī)充電器的待機(jī)耗電量的降低逐步成為充電器的設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。相比于以前的充電器，今后生產(chǎn)的產(chǎn)品將會(huì)在各項(xiàng)功能完善的同時(shí)進(jìn)一步降低本身的待機(jī)耗電量。為了達(dá)到這一目標(biāo)，可以設(shè)計(jì)一個(gè)判斷適配器是否連接負(fù)荷手機(jī)的，當(dāng)未連接負(fù)荷時(shí)，將適配器的直流輸出方級(jí)電路切換到高阻抗電路上。通過采取這一措施可以大幅減少待機(jī)時(shí)級(jí)電路的消耗電流可以達(dá)到數(shù)十“。另外，還可以在輸入交流方級(jí)電路中設(shè)置切換電路。在未連接負(fù)荷時(shí)，通過開關(guān)切換電路來減少供應(yīng)給直流輸出方級(jí)電路的功率從而減少耗電量。4）現(xiàn)在市場(chǎng)上

13、的大部分充電器，只是針對(duì)鏗電池或鐐氫電池充電的，但是隨著市場(chǎng)的發(fā)展，自動(dòng)識(shí)別兩種電池而進(jìn)行相應(yīng)的充電進(jìn)程的充電器正在逐步占據(jù)主流。可以自動(dòng)分辨鏗電池或鐐氫電池的座充能“防止將鏗電放電的錯(cuò)誤動(dòng)作”，如果在充鏗電池時(shí)不小心按到了座充上的“放電鈕”，好的座充可以辨識(shí)出來是鏗電池，因此不會(huì)做放電動(dòng)作差的座充則不管三七二一地進(jìn)行放電，這就會(huì)造成鏗電池壽命的折損。系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目的1）熟悉并掌握單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程和應(yīng)用方法。2）做到對(duì)電池充電過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。3）做出智能化的充電器。我發(fā)現(xiàn)在給手機(jī)充電的時(shí)候，往往不能知道電池還有多長(zhǎng)時(shí)間能充滿，而且經(jīng)常忘記是什么時(shí)候開始充電的，因此很容易造成過充或充電

14、不足，從而影響手機(jī)電池的使用壽命，還有可能出現(xiàn)危險(xiǎn)。于是我便萌生了設(shè)計(jì)一種可顯示時(shí)間的手機(jī)充電器的想法功能簡(jiǎn)介1）可與鋰電池中的芯片通信，得到電池組的容量、電壓、電流等參數(shù)。2）用LED顯示電池的剩余充電時(shí)間。3）具備防過充功能，在電池電壓達(dá)到一定值后減小充電電流，直至電池充滿。應(yīng)用能給各種鋰離子電池充電并可以實(shí)時(shí)顯示充電的剩余時(shí)間。實(shí)驗(yàn)資源1）硬件：AVM發(fā)板，Atmega16,LED七段數(shù)碼管，電源2）軟件：ICCAVR,AVRstudio實(shí)驗(yàn)原理電路原理圖cicjiOlACL-:-iTN-llH23C7ZK-JgN：l半Mi心TJO.camsi-口W心jilAiUitlZt。四1江!52

15、所心ountm-4由心ptnwr-il3TiT1-P&iOiLlI-U心rnrKJcz-ATEtL村十-Ln注釋：左下為AD模塊，Mega16的PA口接AD,同時(shí)輸出PWM,PB酸PW譴行充電控制；右下方為以TLC431為主的穩(wěn)壓源，接單片機(jī)的AREF口。1. 實(shí)驗(yàn)原理：鋰電池的充電過程分為預(yù)充、快充、涓流三個(gè)步驟，我們的原理概括的講，就是在預(yù)充階段通過對(duì)電池進(jìn)行掃描測(cè)出電池的容量，與程序中的庫(kù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)從而得出充電所需時(shí)間；再經(jīng)過快充電池電壓達(dá)到一定高的值，為防止由于充電過快引起的電池實(shí)際電壓不足，最后再加上一定時(shí)間的涓流充電。在整個(gè)過程中通過LED來實(shí)時(shí)顯示剩余充電時(shí)間。一. 數(shù)據(jù)采集為使充

16、電器能為不同容量的電池，需要做測(cè)試來采集大量的數(shù)據(jù)，反應(yīng)電池在充電過程中電壓、電流、時(shí)間之間的關(guān)系。以下為幾個(gè)具有代表性的測(cè)試圖樣：1. 容量為600mah的電池快充過程中I-t曲線G44J620GOO560oS4OA5205UO46C4402DGraph5024681012XData161820圖中X軸為時(shí)間(min),Y軸為電流(mA2DGraph6圖中X軸為時(shí)間(min),Y軸為電流(mA2DGraph7CqI&vsCol7注：圖中X軸為時(shí)間（min）,Y軸為電流（mA。2. 容量為650mah電池預(yù)充階段的U-t曲線。2DGraph23. 圖注：X軸為時(shí)間(min),Y軸為電壓(v)容

17、量為860mah的電池預(yù)充階段U-t曲線。20Graph3XDatacol2vsceli圖注：X軸為時(shí)間(min),Y軸為電壓(v)。由以上各圖可以看出，在一定時(shí)間段內(nèi)電壓和電流與時(shí)間很好的符合了線性關(guān)系。4.電池容量與K值對(duì)應(yīng)曲線（K值為充電電壓每升高0.04v與對(duì)應(yīng)時(shí)間之比）容覽(mAh)五.軟件設(shè)計(jì)流程圖六.結(jié)論本設(shè)計(jì)闡述了智能手機(jī)的總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)選型、軟件開發(fā)。首先，在對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行深入調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，分析得出智能手機(jī)充電器必須具備的基本特征。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)集控制工程、傳感技術(shù)、電子技術(shù)與一體。包括電源、控制電路、采樣電路、手機(jī)充電接口、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。按上款得出的設(shè)計(jì)

18、要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，完成硬件設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)有效地解決了對(duì)不同手機(jī)進(jìn)行在線充電的問題。受時(shí)間和水平的限制，該設(shè)計(jì)還有很多不足之處，敬請(qǐng)多多指教批評(píng)。參考文獻(xiàn)：C程序設(shè)計(jì)教程譚浩強(qiáng)著單片機(jī)原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)蔣輝平周國(guó)雄編著DSP技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用（第二版）程序:#include#include#includemath.h/8.00000MHZunsignedlongled_710=0x3f,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F;/七段數(shù)碼顯示數(shù)組unsignedlongposition6=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0x0f,0xdf;/六位數(shù)碼管

19、位選unsignedlongMin30=1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,35,37,39,41,43,45,47,49,51,53,55,57,59;/使能充電停止數(shù)組unsignedlongk_value60=40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,57,58,59,/預(yù)充電壓斜率數(shù)組60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91

20、,92,93,94,95,96,97,98,99,;unsignedlongV_Table12=380,381,390,391,400,401,410,411,415,416,419,420;/電壓比較判斷signedchartime3;/時(shí)間存儲(chǔ)unsignedchardis_buff6;/時(shí)分秒六位分別存儲(chǔ)unsignedcharPWMnum,a=0x15,m=0,X,Y,Z;/溢出中斷次數(shù)，OCR國(guó)，if判斷，時(shí)分秒，電壓unsignedlongK,n,Vref=4.846,T,t,V;/預(yù)充斜率，延遲時(shí)間，參考電壓，時(shí)間，signedlongCap;/電池容量#pragmainterr

21、upt_handleradc_isr:iv_ADCvoidadc_isr()unsignedlongADNum=0,adc_data;unsignedcharVa;ADNum=ADNum+1;/AD轉(zhuǎn)換次數(shù)計(jì)數(shù)if(ADNum=98888)ADNum=110000;adc_data=ADCH;adc_data=adc_data*4;if(ADNum=2)/初始電壓值保存Va=Vref*adc_data*100/1024;V=Vref*adc_data*100/1024;/實(shí)時(shí)電壓if(V-Va=4)/斜率計(jì)算K=(20000000/ADNum)%10;voidA_value()/OCR0實(shí)際值(if(K=k_value60)a=250-K;if(K!=k_value60)a=0;voidCap_value()/容量計(jì)算值(unsignedlongAa=2000,P;if(K=k_value60)(P=K/Aa;Cap=(-1)*log(P)*200;if(K!=k_value60)(Cap=0;voidTime_Compu()/時(shí)間計(jì)算程序(t=3*OCR0;T=Cap/t;if(T=60.000)(X=(T/60);Y=(T%60);Z=(T-60)-(T%60)*60;if(T60.000)(X=0;Y=(T*10)%10);Z=(T-(