基于太陽能的手機(jī)充電系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)大學(xué)論文

桂林理工大學(xué)博文管理學(xué)院實習(xí)實訓(xùn)課程指導(dǎo)教程PAGEPAGE1編號：桂林理工大學(xué)博文管理學(xué)院實習(xí)實訓(xùn)課程指導(dǎo)教程——《單片機(jī)應(yīng)用實踐》——《電子設(shè)計與應(yīng)用實踐》基于太陽能的手機(jī)充電系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)2015年9月摘要當(dāng)今社會，手機(jī)作為一種工具已經(jīng)極大的方便了人們的生活和工作，但由于其電池容量是非常有限的，需要經(jīng)常進(jìn)行充電，而太陽能作為一種綠色能源卻得不到充分利用，因此，如果能設(shè)計一款基于太陽能的手機(jī)充電器，必然符合社會發(fā)展潮流和趨勢。本系統(tǒng)的主要功能是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，給手機(jī)進(jìn)行充電。即通過電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為220V交流電能，并經(jīng)過硬件電路降壓處理后轉(zhuǎn)換為直流供電電源，給手機(jī)進(jìn)行充電；整個系統(tǒng)設(shè)計是以單片機(jī)為控制核心，包含電源變換電路（DC-DC）、采樣電路、處理器、脈寬調(diào)制控制器和鋰電池等組成部分，本系統(tǒng)具有智能保護(hù)功能，在檢測到手機(jī)充滿電后自動停止。關(guān)鍵詞：太陽能；單片機(jī)；電源；控制

目錄HYPERLINK1目的和要求 5HYPERLINK1.1基本目的 5HYPERLINK1.2基本要求 5HYPERLINK1.3成績構(gòu)成和注意事項 5HYPERLINK2系統(tǒng)方案設(shè)計 6HYPERLINK2.1整體設(shè)計方案 7HYPERLINK2.2系統(tǒng)主要功能 7HYPERLINK2.3太陽能電池板 7HYPERLINK3硬件電路設(shè)計 8HYPERLINK3.1單片機(jī)選型 8HYPERLINK3.2鍵盤輸入電路 9HYPERLINK3.3顯示電路 10HYPERLINK3.4蜂鳴器電路 11HYPERLINK3.5BUCK斬波電路 11HYPERLINK3.6數(shù)據(jù)采集電路 12HYPERLINK3.7D/A轉(zhuǎn)換電路 13HYPERLINK3.8電源集成控制器 14HYPERLINK4系統(tǒng)軟件設(shè)計 15HYPERLINK4.1主程序 15HYPERLINK4.2程序初始化 15HYPERLINK4.3按鍵輸入子程序 16HYPERLINK4.4顯示子程序 17HYPERLINK4.5數(shù)據(jù)采集子程序 18HYPERLINK4.6充電子程序 19HYPERLINK5系統(tǒng)調(diào)試 20HYPERLINK5.1硬件調(diào)試 20HYPERLINK5.2程序調(diào)試 21HYPERLINK5.3聯(lián)合調(diào)試 22HYPERLINK6結(jié)論與展望 22HYPERLINK6.1結(jié)論 22HYPERLINK6.2展望 23HYPERLINK附錄1電路設(shè)計原理圖（參考） 24HYPERLINK附錄2PCB設(shè)計原理圖（參考） 25HYPERLINK附錄3關(guān)鍵程序（參考） 26HYPERLINK附錄4實習(xí)報告格式（參考） 26

基于太陽能的手機(jī)充電系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)1目的和要求1.1基本目的本實習(xí)指導(dǎo)書是電子信息類專業(yè)的集中性專業(yè)實踐——《電子設(shè)計與應(yīng)用實踐》中的一個項目?！峨娮釉O(shè)計與應(yīng)用實踐》為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計前的一次綜合性課程設(shè)計實習(xí)，實習(xí)時間為4~6周。通過本次實習(xí)，使學(xué)生加深對電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、單片機(jī)或嵌入式系統(tǒng)等知識和技術(shù)的理解、掌握、應(yīng)用、創(chuàng)新等。本實習(xí)主要培養(yǎng)電子信息類應(yīng)用型本科人才的創(chuàng)新能力、工程能力和實踐能力等，也即是電路設(shè)計與調(diào)試能力、軟件設(shè)計能力、系統(tǒng)的集成能力和系統(tǒng)運行維護(hù)能力。1.2基本要求以設(shè)計小組為單位，每組約2-3人（也可以1人）。每組選擇一個題目，按照各題目的功能和技術(shù)指標(biāo)要求完成以下任務(wù)：（1）查閱相關(guān)技術(shù)資料，通過閱讀資料了解相關(guān)技術(shù)的歷史、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢；（2）通過閱讀資料了解已有的主要技術(shù)方案，以及這些技術(shù)方案、相關(guān)產(chǎn)品所達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)；（3）制定總體技術(shù)方案，自主購買元器件和相關(guān)材料；（4）完成電路原理和PCB設(shè)計、程序設(shè)計；（5）完成樣機(jī)實物硬件制作、調(diào)試和測試校準(zhǔn)，完成軟件設(shè)計與調(diào)試；（6）完成作品功能和技術(shù)指標(biāo)測試；（7）完成設(shè)計報告的撰寫；（8）提交作品實物和設(shè)計報告，設(shè)計報告要求每人一份（設(shè)計報告格式見附錄4）。注：設(shè)計報告要求每人一份，同一組幾個人在整個設(shè)計中分工合作共同完成整個設(shè)計任務(wù)，但每人的側(cè)重點不一樣，完成的具體工作有一定的差異，這些都需要在設(shè)計報告中明確反映出來，每個人的設(shè)計報告除了共同的內(nèi)容，還應(yīng)該有自己的特點，要對自己的工作重點進(jìn)行重點描述，同一組的兩個人不應(yīng)全相同，不允許拷貝。1.3成績構(gòu)成和注意事項要求必須完成實物作品制作，進(jìn)行作品的驗收和答辯。沒有完成作品，或作品不能運行，不予驗收，無實習(xí)成績。實習(xí)成績構(gòu)成比例見表1.1。表1.1成績組成部分序號內(nèi)容比例備注1實物制作硬件、軟件40%演示基本功能，功能擴(kuò)展可加分2設(shè)計報告、現(xiàn)場答辯40%PPT展示、提問3考勤、紀(jì)律20%（1）由于實驗室空間限制，部分時間需要同學(xué)們在圖書館查閱資料，或在其他自選場地進(jìn)行設(shè)計工作；（2）實習(xí)需按時填寫實習(xí)記錄本，提交實習(xí)總結(jié)；（3）實習(xí)時間：第6學(xué)期第14-18周；（4）實習(xí)地點：單片機(jī)應(yīng)用實驗室、嵌入式實驗室、電子工藝實驗室等。（5）每2~3人一組選擇一題，組內(nèi)分工協(xié)作共同完成設(shè)計、制作、調(diào)試工作；（6）每人提交一份設(shè)計報告，同一組內(nèi)每個人以自己承擔(dān)的分工為重點撰寫設(shè)計報告，體現(xiàn)出分工與合作的工作過程，不能拷貝。（7）其他注意事項①嚴(yán)格遵守學(xué)校的相關(guān)規(guī)定和學(xué)院實驗室管理制度；②注意實習(xí)安全；③不得提前離校。

2系統(tǒng)方案設(shè)計手機(jī)作為當(dāng)前信息化手機(jī)作為當(dāng)前信息化社會不可或缺的工具，給人們的生活、工作帶來了極大的便利，也極大的促進(jìn)了社會進(jìn)步和發(fā)展，但是由于手機(jī)電池的容量限制，使得手機(jī)在普通電能無法涉及的野外等地方無法給手機(jī)進(jìn)行及時充電，進(jìn)而影響工作進(jìn)度和工作效率。因此，如果能開發(fā)出一款在野外也能持續(xù)給手機(jī)進(jìn)行充電的系統(tǒng)，將極大的促進(jìn)社會信息化的發(fā)展和進(jìn)步。而用之不竭的太陽能是是目前比較清潔和環(huán)保的綠色能源，不需要消耗燃料和水等物質(zhì)，太陽能電池的應(yīng)用已從軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng)域進(jìn)入工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、通信、家用電器以及公用設(shè)施等部門，尤其可以分散地在邊遠(yuǎn)地區(qū)、高山、沙漠、海島和農(nóng)村使用，可以節(jié)省造價很貴的輸電線路。由于太陽能是通過太陽光和材料相互作用轉(zhuǎn)化為電能，因此，能否設(shè)計一款手機(jī)充電系統(tǒng)，利用太陽能給手機(jī)進(jìn)行充電，既環(huán)保又能解決野外手機(jī)充電不方便的問題？如何設(shè)計這樣的一個手機(jī)充電系統(tǒng)？需要用到哪些材料？這就是本項目的設(shè)計來由。2.1整體設(shè)計方案由于太陽能是通過太陽光的光線照射表示，而光線變化較大，使得轉(zhuǎn)換后的電能不太穩(wěn)定，因此造成輸出電壓不穩(wěn)定，輸出電流較小，這就需要用硬件控制電路將太陽能電池板輸出的電流進(jìn)行變換降壓后供給電池充電，設(shè)計框圖如下圖2.1所示。圖2.1整體設(shè)計方案系統(tǒng)設(shè)計思路是：通過太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，由單片機(jī)編程實現(xiàn)PWM波控制DC/DC變換芯片從而實現(xiàn)輸出電壓電流的改變，通過顯示電路顯示輸出狀態(tài)及大小，再由單片機(jī)內(nèi)部ADC實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集及轉(zhuǎn)換并傳給單片機(jī)做判斷處理，從而實現(xiàn)電路的智能輸出與控制。由于充電器多采用大電流的快速充電法，在電池充滿后如果不及時停止會使電池發(fā)燙，過度的充電會嚴(yán)重?fù)p害電池的壽命，因此系統(tǒng)必須含有智能保護(hù)功能。2.2系統(tǒng)主要功能系統(tǒng)主要功能如下：（1）通過太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為220V交流電能，以及交流電能轉(zhuǎn)化為手機(jī)充電使用的5V直流電源。（2）設(shè)計DC-DC控制電路，通過濾波和降壓，控制交流和直流穩(wěn)壓模塊的輸出。（3）實時顯示交流電源，直流電源的電壓、電流等。（4）手機(jī)充電系統(tǒng)具能自動停止充電，能智能控制。2.3太陽能電池板太陽能電池板是太陽能供電系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，是該充電器的核心部分，其功能是將太陽光的輻射能量轉(zhuǎn)化為電能，如今的便攜式數(shù)碼設(shè)備種類較多，所需電壓電流不等，對于輸入功率較大的設(shè)備，必須采用面積較大的電池板，而這又給攜帶帶來不便。因此該設(shè)計采用模塊式組合，根據(jù)不同充電負(fù)載的需要，將太陽能板進(jìn)行組合以達(dá)到具有一定要求的輸出功率和輸出電壓的一組光伏電池。本文以手機(jī)、MP3等常用小功率用電設(shè)備為例，說明其太陽能充電器的設(shè)計過程。所選用的太陽能電池板技術(shù)參數(shù)指標(biāo)如下：尺寸280mm×200mm，峰值電壓9V，峰值電流500mA，標(biāo)稱功率5W?？紤]被充電池的電流不同所需充電時間不等，采用四塊相同參數(shù)電池板進(jìn)行串聯(lián)，實測電池板的輸出電壓最大值為10.8V,電流最大可達(dá)450mA，總標(biāo)稱功率為5W左右,實際輸出可根據(jù)不同的被充電對象進(jìn)行平滑調(diào)整。硅太陽能電池片常用的為單晶125大角，其尺寸為125mm*125mm，對角線150mm，功率Pmax2.60W，工作電壓Vm0.523V，工作電流Im4.934A，開路電壓Voc0.629V，短路電流Isc5.285A。太陽能電池可根據(jù)電壓大小需要，由不同數(shù)量的太陽能電池片組成，其轉(zhuǎn)換效率受光照、溫度、太陽電池晶體類型及制造工藝等影響，2010年中國平均效率為17.2%。常見的太陽能電池電壓有3V、6V、9V、12V、18V、32V、48V等，更大的用于太陽能電廠發(fā)電項目。本設(shè)計中采用單晶硅太陽能電池板，尺寸135mm×200mm×3mm，峰值電壓9V，峰值電流1800mA，串聯(lián)。

3硬件電路設(shè)計本系統(tǒng)采用51單片機(jī)為控制核心進(jìn)行設(shè)計，主要硬件電路設(shè)計如下所示：按鍵51單片機(jī)按鍵51單片機(jī)DC/DC變換手機(jī)充電器或鋰電池太陽能電池板手機(jī)充電器或鋰電池太陽能電池板 LCDLCD顯示屏聲光報警3.聲光報警圖3.1系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1單片機(jī)選型STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S)。圖3.2單片機(jī)最小系統(tǒng)（STC12C5A60S2）3.2鍵盤輸入電路在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，按鍵主要有兩種形式：1、獨立按鍵；2、矩陣編碼鍵盤。獨立按鍵的每個按鍵都單獨接到單片機(jī)的一個I/O口上，獨立按鍵則通過判斷按鍵端口的電位即可識別按鍵操作；而矩陣鍵盤通過行列交叉按鍵編碼進(jìn)行識別。通常所用的按鍵為輕觸機(jī)械開關(guān)，正常情況下按鍵的接點是斷開的，當(dāng)我們按壓按鈕時，由于機(jī)械觸點的彈性作用，一個按鍵開關(guān)在閉合時不會馬上穩(wěn)定地接通，在斷開時也不會一下子斷開。因而機(jī)械觸點在閉合及斷開的瞬間均伴隨有一連串的抖動，抖動時間的長短由按鍵的機(jī)械特性及操作人員按鍵動作決定，一般為5ms～20ms；按鍵穩(wěn)定閉合時間的長短是由操作人員的按鍵按壓時間長短決定的，一般為零點幾秒至數(shù)秒不等。在本設(shè)計中由于按鍵不是太多，故采用獨立按鍵法，這樣可以減小編程的難度，其功能是用來設(shè)置充電的相關(guān)參數(shù)：如設(shè)置充電電流大小，設(shè)置充電電壓大小，充電時間清除等等。下圖為本設(shè)計的按鍵接線圖。圖3.3獨立鍵盤連接圖對電路總體考慮后，將采集電路接在了單片機(jī)的P1口，并用PD口做采集控制，這樣P0口僅用接收數(shù)據(jù)，不用發(fā)送數(shù)據(jù)，有P0口的硬件構(gòu)成知道，其做輸出的話需要接上拉電阻，做輸入的不用接，這樣整體上減少了電路的硬件開支，而P3口要做串口傳輸?shù)裙ぷ?，所以在本電路中將按鍵接在P1口，其中B2是數(shù)字減鍵，PB1為數(shù)字加鍵，PB0鍵位確定鍵，P1.3為過電流保護(hù)指示燈，P1.4、P1.5為輸出功能選擇鍵，按下P1.4代表給手機(jī)電池充電，按下P1.5則做普通直流電源使用，其中5V輸出可直接用USB連接線給手機(jī)充電，電池充電控制則有手機(jī)提供。3.3顯示電路系統(tǒng)顯示部分是采用液晶模塊LCD1602，主要用來顯示電流、電壓和充電時間。LCD1602字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。系統(tǒng)單片機(jī)STC12C5A60S2的P2.7，P2.6，P2.5作為LCD1602顯示器的控制口，把P0口作為數(shù)據(jù)輸出。圖3.4LCD1602顯示電路圖3.4蜂鳴器電路蜂鳴器驅(qū)動電路一般包含：一個三極管、一個蜂鳴器、一個續(xù)流二極管，當(dāng)程序檢測到P3.6=1時，蜂鳴器發(fā)出“嘟嘟”的危險警告聲。下圖為本系統(tǒng)的蜂鳴器的鏈接圖。圖3.5蜂鳴器電路3.5BUCK斬波電路DC/DC變換器廣泛應(yīng)用于便攜裝置（如筆記本計算機(jī)、蜂窩電話、PDA等）中。它有兩種類型，即線性變換器和開關(guān)變換器。開關(guān)變換器因具有效率高、靈活的正負(fù)極性和升降壓方式的特點，而備受人們的青睞。DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調(diào)制方式Ts不變，改變ton(通用)，二是頻率調(diào)制（1）Buck電路——降壓斬波器，其輸出平均電壓U0小于輸入電壓Ui，極性相同。（2）Boost電路——升壓斬波器，其輸出平均電壓U0大于輸入電壓Ui，極性相同。（3）Buck－Boost電路——降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓U0大于或小于輸入電壓Ui，極性相反，電感傳輸。（4）BCuk電路——降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓U0大于或小于輸入電壓Ui，極性相反，電容傳輸。還有Sepic、Zeta電路。3.6數(shù)據(jù)采集電路STC12C5A60S2有8路10位高速A/D轉(zhuǎn)換器，速度可達(dá)到250KHZ。8路電壓輸入型A/D，可做溫度檢測、電池電壓檢測、按鍵掃描、頻譜檢測等。上電復(fù)位后P1口為上拉型I/O口，用戶可以通過軟件設(shè)置將8路中的任何一路設(shè)置為A/D轉(zhuǎn)換，不需要作為A/D使用的口可繼續(xù)作為I/0口使用。STC12C5A60S2系列單片機(jī)的ADC是逐次比較型ADC。逐次比較型ADC由一個比較器和D/A轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，通過逐次比較邏輯，從最高位（MSB）開始，順序地對每一輸入電壓與內(nèi)置D/A轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比較，經(jīng)過多次比較，使轉(zhuǎn)換所得的數(shù)字量逐次逼近輸入的模擬對應(yīng)值。逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器具有速度高，功耗低等優(yōu)點。圖3.6電池電壓采樣電路對于電流采樣，電路中采用了放大電路，對微小的電流信號一定比例的放大后處理。下面是太陽能充電器中用到的差分放大電路。圖3.7差分運放電路圖其中必須滿足R2=R6;R5=R4放大倍數(shù)為：，圖中的運放是LM358，LM358內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。內(nèi)部頻率補(bǔ)償直流電壓增益高(約100dB)單位增益頻帶寬(約1MHz)電源電壓范圍寬：單電源(3—30V)；雙電源(±1.5一±15V)低功耗電流，適合于電池供電低輸入偏流低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流共模輸入電壓范圍寬，包括接地差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍輸出電壓擺幅大(0至1.5V)3.7D/A轉(zhuǎn)換電路PWM信號是一種具有固定周期（T）不定占空比（）的數(shù)字信號，如果PWM信號的占空比隨時間變化，那么通過濾波之后的輸出信號將是幅度變化的模擬信號。因此通過控制PWM信號的占空比，就可以產(chǎn)生不同的模擬信號。在電子和自動化技術(shù)的應(yīng)用中，單片機(jī)和DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)是經(jīng)常需要同時使用的，然而許多單片機(jī)內(nèi)部并沒有集成DAC,即使有些單片機(jī)內(nèi)部集成了DAC,DAC的精度也往往不高，在高精度的應(yīng)用中還是需要外接DAC，這樣增加了成本。但是，幾乎所有的單片機(jī)都提供定時器或者PWM輸出功能。如果能應(yīng)用單片機(jī)的PWM輸出（或者通過定時器和軟件一起來實現(xiàn)PWM輸出），經(jīng)過簡單的變換電路就可以實現(xiàn)DAC，這將大量降低成本電子設(shè)備的成本、減少體積，并容易提高精度。本文在對PWM到DAC轉(zhuǎn)換關(guān)系的理論分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計出輸出為0～5V電壓的DAC。如對8-bitDAC，計數(shù)器的長度為8bits，或者256個計數(shù)值。那么分辨率也就是8bits，或者256。3.8電源集成控制器電路圖中所述的集成電路KA7500B是三星公司出品的一顆專用的脈寬調(diào)制型開關(guān)電源集成控制器，它與TL494完全兼容并可互換。圖中所繪電路本質(zhì)上是一個電源電路，具有恒流/恒壓輸出功能。它帶有兩路反饋電路，為電流反饋和電壓反饋，其中電流反饋的正、負(fù)極對應(yīng)KA7500B的第1、2腳，輸出電流在電流取樣電阻上產(chǎn)生一壓降，該壓降經(jīng)R9、R10和R14、R15電阻回饋回來，當(dāng)KA7500B的第1腳電壓大于第2腳電壓時，KA7500B會減小輸出脈寬（第8、11腳），使電流減小，否則增加脈寬，使輸出電流恒定在預(yù)設(shè)值，其恒流值符合以下公式：

式中R為電流取樣電阻，PWM為單片機(jī)PWM輸出濾波后的電壓

電路中的電壓反饋的正、負(fù)極對應(yīng)KA7500B的第16、15腳，在上電后，單片機(jī)輸出PWM電壓，提供給KA7500B的15腳作為電壓基準(zhǔn)，輸出電壓經(jīng)過前面電壓取樣電阻分壓后，與基準(zhǔn)電壓比較，當(dāng)電壓太大時，則減小脈寬，太小則增加脈寬，使之保持恒定的輸出電壓值，其輸出電壓值符合下列公式：

由于KA7500B的兩路反饋是在其內(nèi)部是相“與”后再進(jìn)行控制的，因此當(dāng)輸出電壓低于恒壓值時，電流反饋起控制作用，當(dāng)輸出電壓達(dá)到所設(shè)定的值后，電壓反饋起控制作用，這樣電路就完成了恒流/恒壓控制功能，其原理與穩(wěn)壓電源的工作原理完全一樣，只是該電路為開關(guān)電源控制方式，因此效率高，溫升低。

4系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1主程序本系統(tǒng)整體工作主要由單片機(jī)程序控制實現(xiàn)，其工作過程為：電路啟動初始化，電路功能選擇，輸出選擇并確定輸出，單片機(jī)采集計算輸出PWM信號，定時采集數(shù)據(jù)并處理調(diào)節(jié)PWM信號占空比等，通過調(diào)節(jié)占空比來完成電壓調(diào)節(jié)程序整體框架如下圖4.1所示。開始初始化開始初始化電池充電充電監(jiān)視程序等待接入電池程序YesNo結(jié)束圖4.1程序整體框架流程4.2程序初始化初始化是為單片機(jī)的運行設(shè)置初始的運行環(huán)境，主要完成以下工作：清片內(nèi)，每次單片機(jī)加電時，都將引起單片機(jī)的上電復(fù)位操作。復(fù)位操作完成以后，單片機(jī)的寄存器會被置以不同的值，這些值中有相當(dāng)一部分是未知的值。這些未知的值在單片機(jī)復(fù)位完成，正式運行以后，會產(chǎn)生無法讓程序設(shè)計人員掌握的后果，甚至?xí)斐上到y(tǒng)的損壞。因此，在單片機(jī)運行后，首先清0使之置初始參數(shù)設(shè)定，便于程序設(shè)計人員掌握，以利系統(tǒng)的工作。設(shè)置系統(tǒng)運行所需的各個參數(shù)，設(shè)置定時器和中斷設(shè)定。圖開始清片內(nèi)RAM開始清片內(nèi)RAM初始參數(shù)設(shè)定AD設(shè)定定時器設(shè)定中斷設(shè)定返回圖4.2程序初始化4.3按鍵輸入子程序鍵盤子程序用于探測開關(guān)、是否處在有效的開關(guān)狀態(tài)，以決定是否啟動系統(tǒng)運轉(zhuǎn)。讀線、讀取、相連的端口，并將其值判斷處理后存于相關(guān)緩存中。其中讀取端口后要做一定的延時以排除消抖引起的誤動作。入口入口讀I/O口延時處理存入緩存YesNo返回圖4.3按鍵輸入子程序4.4顯示子程序LCD1602液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也是告訴模塊在哪里顯示字符，下圖是LCD1602的內(nèi)部顯示地址。圖4.41602LCD內(nèi)部顯示地址開始開始LCD初始化設(shè)置第一行顯示位置延時顯示第一行內(nèi)容設(shè)置第二行顯示位置顯示第二行內(nèi)容返回圖4.51602LCD顯示子程序4.5數(shù)據(jù)采集子程序數(shù)據(jù)采集主要由單片機(jī)內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊完成，程序分為ADC寄存器初始化，發(fā)送啟動轉(zhuǎn)換命令，等待轉(zhuǎn)換結(jié)束，產(chǎn)生中斷接收數(shù)據(jù)，處理并存入緩存，程序流程如圖4.6所示。入口初始化入口初始化進(jìn)入ADC中斷處理存儲返回啟動轉(zhuǎn)化圖4.6數(shù)據(jù)采集子程序結(jié)構(gòu)流程圖4.6充電子程序充電過程分兩階段進(jìn)行，第一階段為恒流充電，充電電流可設(shè)定，當(dāng)充電電壓達(dá)到4.2V時轉(zhuǎn)入第二階段，即4.2V的恒壓充電方式，恒壓充電電流會隨著時間的推移而逐漸降低，待充電電流降到10mA時，表明電池已充到額定容量的80%～85%，此時即可認(rèn)為基本充滿，如果，繼續(xù)充下去充電電流會慢慢降低到零，電池完全充滿。具體充電曲線如下：圖4.7充電曲線充電過程中，“充電”指示燈亮；充滿時，“充飽”指示燈亮，“充電”指示燈滅，通過按鍵設(shè)置來控制充電時間。充電子程序流程圖如圖4.8所示。入口入口設(shè)定電壓電流設(shè)定電壓電流恒流充電恒流充電恒壓充電恒壓充電充電結(jié)束充電結(jié)束返回返回圖4.8充電子程序5系統(tǒng)調(diào)試本手機(jī)充電器系統(tǒng)的設(shè)計分為硬件電路設(shè)計和軟件設(shè)計兩個部分，因此調(diào)試也分成兩部分進(jìn)行調(diào)試。5.1硬件調(diào)試主要根據(jù)系統(tǒng)框圖和硬件原理設(shè)計進(jìn)行原理的繪制、各參數(shù)的設(shè)置、電路板的制作，以及元器件的焊接等。具體如下：5.1.1各單元電路，確認(rèn)各單元電路鏈接無誤，尤其是關(guān)鍵元器件，一定要接保護(hù)電阻。（1）關(guān)鍵器件放置：在器件布置方面與其它邏輯電路一樣，應(yīng)把相互有關(guān)的器件盡量放靠近些，這樣可以獲得較好的抗噪聲效果。（2）時鐘發(fā)生器、晶振和CPU的時鐘輸入端都易產(chǎn)生噪聲，要相互靠近些；CPU復(fù)位電路、硬件看門狗電路要盡量靠近CPU相應(yīng)引腳；易產(chǎn)生噪聲的器件、大電流電路等應(yīng)盡量遠(yuǎn)離邏輯電路，如有可能，應(yīng)另外做電路板。D/A、A/D轉(zhuǎn)換電路要特別注意地線的正確連接，否則干擾影響將很嚴(yán)重。（3）硬件防干擾技術(shù)：防止從電源系統(tǒng)引入干擾、接地技術(shù)、屏蔽線與雙膠線傳輸；隔離技術(shù)、模擬信號采樣抗干擾技術(shù)等。5.1.2PCB設(shè)計原則：在進(jìn)行PCB設(shè)計時，必須遵守PCB設(shè)計的一般原則，并應(yīng)符合抗干擾設(shè)計的要求。（1）盡量采用多層印制電路板，多層板可提供良好的接地網(wǎng)，可防止產(chǎn)生地電位差和元件之間的耦合。（2）印制電路板要合理分區(qū)。模擬電路區(qū)、數(shù)字電路區(qū)、功率驅(qū)動區(qū)要盡量分開，地線不能相混，分別和電源端的地線相連。（3）元件面和焊接面應(yīng)采用相互垂直、斜交、或者彎曲走線，避免相互平行以減小寄生耦合：避免相鄰導(dǎo)線平行段過長；加大信號線間距。高頻電路互聯(lián)導(dǎo)線盡量短，使用45°或者圓弧折線布線，不要使用90°折線，以減小高頻信號的發(fā)射。（4）印制電路板要按單點接電、單點接地的原則送電。三個區(qū)域的電源線、地線分三路引出。地線、電源線要盡量粗，噪聲元件與非噪聲元件要盡量離遠(yuǎn)一些。時鐘振蕩電路、特殊高速邏輯電路部分用地線圈起來，讓周圍電場趨近于零。（5）使用滿足系統(tǒng)要求的最低頻率的時鐘，時鐘產(chǎn)生器要盡量靠近用到該時鐘的器件。石英晶體振蕩器外殼要接地，時鐘線盡量短，時鐘線要遠(yuǎn)離I／O線，在石英晶體振蕩器下面要加大接地的面積而不應(yīng)該走其它信號線。（6）I／O驅(qū)動器件、功率放大器件盡量靠近印制板的邊緣、靠近引出接插件。重要的信號線盡量短并要盡量粗，并在兩側(cè)加上保護(hù)地。將信號通過扁平電纜引出時，要使用地線—信號—地線相間的結(jié)構(gòu)。（7）原則上每個IC元件要加一個0．01—0．1μF去耦電容，布線時去耦電容應(yīng)盡量靠近IC的電源腳和接地腳。要選高頻特性好的獨石電容或瓷片電容作去耦電容。去耦電容焊在印制電路板上時，引腳要盡量短。（8）閑置不用的IC管腳不要懸空以避免干擾引入。不用的運算放大器正輸入端接地，負(fù)輸入端接輸出。單片機(jī)不用的I／O口定義成輸出。單片機(jī)上有一個以上電源、接地端，每個都要接上，不要懸空。5.1.3電路板調(diào)試方法，電路板焊接完畢，接下來就對電路進(jìn)行調(diào)試，要步驟如下：

首先，在裝上芯片之前，先用萬用表測試各個芯片供電以及接地引腳的電壓是否正常。當(dāng)全部正常時，才能裝上芯片。對于單片機(jī)板上帶有DC-DC電壓轉(zhuǎn)換電路，應(yīng)先檢查電壓轉(zhuǎn)換輸出是否正常。

其次，調(diào)節(jié)各個運算放大器的失調(diào)電壓，以減小系統(tǒng)的誤差。調(diào)節(jié)失調(diào)電壓的具體方法是：使輸入信號