鋰電池充放電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)(1)

1、.; 題目： 鋰電池充放電系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 所在院系：信息與通信技術(shù)系專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化 .;摘要摘要隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展使得各種各樣的電子產(chǎn)品都朝著便攜化和小型輕量化的方向發(fā)展，也使得更多的電氣化產(chǎn)品采用基于電池的供電系統(tǒng)。目前為止，較多使用的電池有鎳鎘、鎳氫、鉛蓄電池和鋰電池。由于不同類型電池的充電特性不同，通常對(duì)不同類型，甚至不同電壓、容量等級(jí)的電池使用不同的充電器，但這在實(shí)際使用中有很多不便。本設(shè)計(jì)是一種基于單片機(jī)的鋰離子電池充電器，在設(shè)計(jì)上，選擇了簡(jiǎn)潔、高效的硬件，設(shè)計(jì)穩(wěn)定可靠的軟件，說(shuō)明了系統(tǒng)的硬件組成，包括單片機(jī)電路、充電控制電路、電壓轉(zhuǎn)換及光耦隔離電路，并對(duì)充電器的核心器件

2、MAX1898充電芯片、AT89C2051 單片機(jī)進(jìn)行了較詳細(xì)的介紹。闡述了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。以 C 語(yǔ)言為開(kāi)發(fā)工具，進(jìn)行了設(shè)計(jì)和編碼。保證了系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。該充電器具有檢測(cè)鋰離子電池的狀態(tài)；自動(dòng)切換充電模式以滿足充電電池的充電需求；充電器短路保護(hù)功能；充電狀態(tài)顯示的功能。在生活中更好的維護(hù)了充電電池，使電池更好被運(yùn)用到生活中。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)、MAX1898、AT89C51.;AbstractAbstractElectronic technologys fast development causes various electronic products deve

3、lops toward portable and the small lightweight direction, It also causes the more electrification products to use based on batterys power supply system. At present, the many uses batteries have the nickel cadmium, the nickel hydrogen, the lead accumulator and the lithium battery. Their respective ch

4、aracteristic had decided they will coexist in a long time develop. Because the different type batterys charge characteristic is different, usually to different type, even different voltage, capacity rank battery use different battery charger, but this has many inconveniences in the actual use. This

5、topic design is one kind lithium ion battery charger which is based on Single Chip, in the design, it has chosen succinctly, the highly effective hardware, the design stable reliable software, explained in detail systems hardware composition, including the monolithic integrated circuit electric circ

6、uit, the charge control electric circuit, the voltage transformation and the light pair isolating circuit, and to this battery chargers core component - MAX1898 charge chip, at89C2051 monolithic integrated circuit has carried on the detailed introduction. Elaborated systems software and hardware des

7、ign. Take the C language as the development kit, has carried on the detailed design and the code. Has realized systems reliability, the stability, the security and the efficiency. The intelligence battery charger has the examination lithium ion batterys condition; The automatic cut over charge patte

8、rn meets when rechargeable batterys charge needs; Battery charger has short circuit protection function; The charge condition demonstrations function. The battery charger has made the better maintenance rechargeable battery in the life，and lengthened the rechargeable batterys service life.KeyKey wor

9、ds:words: SCM,STC89c51, MAX1898.;目目 錄錄引引 言言.5 5第第 1 1 章章 緒論緒論.6 61.1 課題研究的背景 .61.2 課題研究的主要工作 .7第第 2 2 章章 電池的充電方法與充電控制技術(shù)電池的充電方法與充電控制技術(shù).9 92.1 電池的充電方法和充電器 .112.1.1 電池的充電方法.112.1.2 充電器的要求和結(jié)構(gòu).152.1.3 單片機(jī)控制的充電器的優(yōu)點(diǎn) .162.2 充電控制技術(shù) .162.2.1 快速充電器介紹.162.2.2 快速充電終止控制方法.17第第 3 3 章章 鋰電池充電器硬件設(shè)計(jì)鋰電池充電器硬件設(shè)計(jì).20203.1

10、單片機(jī)電路 .203.2 電壓轉(zhuǎn)換及光耦隔離電路 .233.3 電源電路 .243.4 充電控制電路 .263.4.1 MAX1898 充電芯片.263.4.2 充電控制電路的實(shí)現(xiàn) .30第第 4 4 章章 鋰電池充電器軟件設(shè)計(jì)鋰電池充電器軟件設(shè)計(jì).32324.1 程序功能 .324.2 主要變量說(shuō)明 .324.3 程序流程圖 .32結(jié)論與展望結(jié)論與展望.3535致致 謝謝.3535參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).3636附錄附錄 A A 電路原理圖電路原理圖 .3737附錄附錄 B B 外文文獻(xiàn)及其譯文外文文獻(xiàn)及其譯文 .3838附錄附錄 C C 主要參考文獻(xiàn)的題錄及摘要主要參考文獻(xiàn)的題錄及摘要 .404

11、0附錄附錄 D D 主要源程序主要源程序 .4242.;引言電池是通過(guò)能量轉(zhuǎn)換獲得電能的一種器件，電池可以分為一次電池與二次電池，一次電池是一次性的，二次電池可以反復(fù)循環(huán)使用。隨著便攜式設(shè)備的發(fā)展，不管從節(jié)約資源上還是從環(huán)保上考慮，二次電池的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。鋰電池就是二次電池的一種。 隨著社會(huì)的快速發(fā)展，電子產(chǎn)品小型化、便攜化也使得充電電池越來(lái)越重要，鋰離子電池因?yàn)榫哂休^高的比能量，放電曲線平穩(wěn)，自放電率低，循環(huán)壽命長(zhǎng)，有良好的充放電性能，可隨充隨放、快充深放，無(wú)記憶效應(yīng)，不含鎘、鉛、汞等有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，被稱為綠色電池?；谶@些特性，所以鋰電池得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。鋰電池充電

12、器是為鋰離子充電電池補(bǔ)充能源的靜止變流裝置，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)用電系統(tǒng)的安全性和可靠性指標(biāo)。本論文從鋰電池技術(shù)特性、充電過(guò)程、充電器電路結(jié)構(gòu)、充電器典型電路和電池保護(hù)等方面，多角度地闡述了充電技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用。.;第第 1 1 章章 緒論緒論1.11.1 課題研究的背景課題研究的背景電池是一種將物質(zhì)的化學(xué)能通過(guò)電化學(xué)氧化還原反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化成電能的一種裝置。電池可以分為一次電池和二次電池兩種。二次電池是可以反復(fù)使用的電池。而當(dāng)對(duì)二次電池充電時(shí)，電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，期間還伴隨著吸熱反應(yīng)。對(duì)于二次電池有很多性能參數(shù)。主要的有以下四個(gè)指標(biāo)：工作電壓：二次電池放電曲線上的平臺(tái)電壓。電池容量：常用單位為

13、毫安時(shí)(mAh)和安時(shí)(Ah)工作溫區(qū)：二次電池正常充放電的溫度范圍。二次電池正常工作的充、放電次數(shù)。二次電池的性能可以由電池的特性曲線表示，這些特性曲線包含了充電曲線、放電曲線、充放電循環(huán)曲線、溫度曲線等。二次電池的安全性可以用特性的安全檢測(cè)方式對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。二次電池可以反復(fù)使用，十分切合經(jīng)濟(jì)使用的原則。對(duì)于市場(chǎng)上二次電池的種類，大致可分為：鉛酸(LA)電池、鎳鎘(NiCd)電池、鎳氫(NiMH)電池和鋰離子(Liion)電池。1. 二次電池的性能比較 二次電池間的性能比較見(jiàn)下表 1-1電池類型工作電壓(V)重量比能量(Wh/kg)體積比能量(Wh/L)循環(huán)次數(shù)記憶效應(yīng)自放電率(%/月)鉛酸

14、電池2.0400600無(wú)3鎳鎘電池1.250150400500有1530鎳氫電池1.26080240300500無(wú)2535鋰離子電池3.61201403001000無(wú)25 表 1-1 鉛酸、鎳鎘、鎳氫和鋰離子電池的性能比較2.鋰電池與鎳氫電池、鎳鎘電池之間的區(qū)別(1)重量方面從每一個(gè)單元電池的電壓來(lái)看，鎳氫電池和鎳鎘電池是 1.2V，而鋰離子電池是 3.6V，鋰離子電池的電壓是鎳氫、鎳鎘電池的 3 倍。而且，同型電池的重量鋰離子電池與鎘鎳電池幾乎相等，鎳氫電池卻比較重。但鋰離子電池因其端電壓為 3.6V，在輸出同電池的情況下，單個(gè)電池組合時(shí)數(shù)目減少 2/3 從而使成型后的電池組重量與體積都減小

15、。(2)記憶效應(yīng)鎳氫電池和鎳鎘電池不同，它沒(méi)記憶效應(yīng)。對(duì)鎳鎘電池來(lái)說(shuō)，定期的放電管理是必要的。定期放電管理屬于模糊狀態(tài)下的被動(dòng)管理，甚至是在鎳鎘電池荷電量不確切的情況下進(jìn)行放電，這種煩瑣的放電管理在使用鎳鎘電池時(shí)是沒(méi)法避免的。相比較而言，鋰離子電池沒(méi)有記憶效應(yīng)，使用非常方便，完全不用考慮電池殘余電壓的多少，就可直接對(duì)其進(jìn)行充電，充電時(shí)間自動(dòng)可以縮短。記憶效應(yīng)是電池因?yàn)槭褂枚闺姵貎?nèi)容產(chǎn)生結(jié)晶的一種效應(yīng)，一般都是長(zhǎng)期.;不正確的充電方式導(dǎo)致的，它可使電池早衰，使電池?zé)o法進(jìn)行有效的充電，出現(xiàn)一充就滿、一放就完的現(xiàn)象。防止電池出現(xiàn)記憶效應(yīng)的方法有，在充電前最好將電池剩余的電量放光，充電時(shí)記得要一次充

16、滿。一般鎳鎘電池容易出現(xiàn)記憶效應(yīng)，所以充電時(shí)要特別注意；鎳氫電池理論上沒(méi)有記憶效應(yīng)，但使用中最好也得注意，這也是許多充電器提供放電附加功能的原因。對(duì)于因?yàn)橛洃浶?yīng)而導(dǎo)致容量下降的電池，可以用一次充足再一次性放光的方法反復(fù)數(shù)次，大部分電池就可以修復(fù)。(3)自放電率自放電率又稱電荷保持能力，是指電池在開(kāi)路狀態(tài)下，電池所儲(chǔ)存的電量在一定條件下的保持能力。主要受電池制作工藝，材料，儲(chǔ)存等因素影響。鎳鎘電池為 15%30%，鎳氫電池為 25%35%，鋰離子電池為 2%5%。鎳氫電池的自放電率最大，鋰離子電池的自放電率最小。(4)充電方式鋰離子電池易受到過(guò)充電、深放電以及短路的損害。單體鋰離子電池的充電電

17、壓必須嚴(yán)格限制。充電速率(蓄電池的充電電流通常用充電速率 C 表示，C 為蓄電池的額定容量，例如用 2A 的電流對(duì) 1Ah 電池充電，充電速率就是 2C)通常不超過(guò) 1C，最低放電電壓為 2.73.0V，如果再繼續(xù)放電，就會(huì)損害電池。鋰離子電池以恒流轉(zhuǎn)恒壓方式充電。采用 1C 充電速率充電到 4.1V 時(shí)，充電器此時(shí)立即轉(zhuǎn)入恒壓充電，充電電流逐漸減??；當(dāng)電池充滿電后，進(jìn)入涓流充電過(guò)程。為避免過(guò)充電或過(guò)放電，鋰離子電池不僅在內(nèi)部設(shè)有安全機(jī)構(gòu)，充電器也必須采取安全保護(hù)措施，以監(jiān)測(cè)鋰離子電池的充放電狀態(tài)。3.課題研究的意義本課題研究的主要是鋰離子電池的充電原理和充電控制。鋰離子電池的充電設(shè)備需解決的

18、問(wèn)題有:(1)能進(jìn)行充電前處理。(2)解決充電時(shí)間長(zhǎng)、充電效率低的問(wèn)題。(3)改善充電控制不合理，而造成過(guò)充、欠充等問(wèn)題，提高電池的使用效率和使用壽命。(4) 通過(guò)加強(qiáng)單片機(jī)的控制，簡(jiǎn)化外圍電路的復(fù)雜性，同時(shí)增加自動(dòng)化管理設(shè)置，減輕充電過(guò)程的勞動(dòng)強(qiáng)度和時(shí)間，從而使充電器具有更高的可靠性、更好的靈活性，且成本低。本課題研究的意義在于：(1)充分研究鋰離子電池的充放電特性，尋找有效的充電及電池管理途徑。(2)使充電設(shè)備具有完善的自診斷功能和適時(shí)處理功能。1.21.2 課題研究的主要工作 本文主要研究鋰電池的充電方法，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和電路設(shè)計(jì)。第一章 緒論。首先敘述了課題研究的背景，還介紹了

19、鋰電池的特點(diǎn)和應(yīng)用中存在的主要問(wèn)題及課題研究的意義和要做的工作。第二章 電池的充電方法與控制技術(shù)。介紹了電池的充電方法和鋰電池的快速充電終止的控制方法，確保在充電過(guò)程中不過(guò)充、不損壞電池。第三章 鋰電池充電器電路設(shè)計(jì)。選擇控制芯片進(jìn)行介紹和比較。在此基礎(chǔ)之上，對(duì)該電路的充電控制芯片進(jìn)行選擇、介紹與分析。.;第四章 通過(guò) C 語(yǔ)言軟件設(shè)計(jì)出鋰電池快速充電器電路。第第 2 2 章章 電池的充電方法與充電控制技術(shù)電池的充電方法與充電控制技術(shù)2.12.1 電池的充電方法與充電器電池的充電方法與充電器2.1.12.1.1 電池的充電方法電池的充電方法1.恒流充電（1）恒流充電充電器的交流電源電壓一般會(huì)波

20、動(dòng)，充電時(shí)需要用一個(gè)直流恒流電源(充電器)。當(dāng)采用恒流充電時(shí)，可使電池具有較高的充電效率，可方便地依據(jù)充電時(shí)間來(lái)決定充電是否停止，也可以改變電池的數(shù)目。恒流電源充電電路如圖 2-1 所示圖 2-1 恒流電源充電電路(2)準(zhǔn)恒流充電在準(zhǔn)恒流充電電路中，通過(guò)直流電源與電池之間串聯(lián)一個(gè)電位器，以增加電路內(nèi)阻來(lái)產(chǎn)生恒定電流。電阻值可以依據(jù)充電末期的電流進(jìn)行調(diào)整，使電流在電池的允許值范圍內(nèi)。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，所以此充電電路被廣泛應(yīng)用于充電器中。準(zhǔn)恒流充電電路如圖 2-2 所示。圖 2-2 準(zhǔn)恒流充電電路2.恒壓充電恒壓充電是指每只單體電池都以某一恒定電壓進(jìn)行充電。當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行恒定電壓充電時(shí)，電池兩

21、端的電壓決定了充電電流。恒壓充電的充電初期電流較大，末期電流較小。充電電流會(huì)隨著電壓的波動(dòng)而改變，所以充電電流的最大值應(yīng)設(shè)置在充電電壓最高時(shí)，防止電池過(guò)充電。另外，恒壓充電的充電末期電壓在達(dá)到峰值后會(huì)有所下降。電池的充電電流將變大，會(huì)導(dǎo)致電池溫度升高。隨著電池溫度升高，電壓下降，將會(huì)導(dǎo)致電.;池的熱失控，有損電池的性能。恒壓充電電路如圖2-3所示。圖2-3 恒壓充電電路3.浮充方式在浮充方式中，電池用很小的電流(C/30C/20)進(jìn)行充電，以便電池保持在滿充狀態(tài)。浮充方式廣泛應(yīng)用于備用電源或應(yīng)急電源的電氣設(shè)備中。常規(guī)浮充方式充電電路如圖2-4所示。圖2-4 浮充方式充電電路 4.涓充方式 電池

22、與負(fù)載并聯(lián)，同時(shí)電池與充電器相連接。一般情況下，直流電源作為負(fù)載的工作電源，并以涓充方式為電池充電，只有當(dāng)負(fù)載變很大、直流電源端電壓小于電池端電壓或直流電源停止供電后，電池才對(duì)負(fù)載放電。在這種情況下，充電電流由使用模式?jīng)Q定。涓充方式通常使用在緊急電源、備用電源或電子表等不允許斷電的場(chǎng)合。涓充方式的簡(jiǎn)單示意圖下圖2-5所示。圖 2-5 涓充方式的簡(jiǎn)單示意圖5.分階段充電方式在分階段充電方式中，在電池充電的初始階段充電電流較大。當(dāng)電池電壓達(dá)到控制點(diǎn)時(shí)，電池將轉(zhuǎn)為以涓流方式充電。分階段充電方式是電池目前最理想.;的充電方式，但缺點(diǎn)是充電電路復(fù)雜和成本高。而且需增設(shè)控制點(diǎn)的電池電壓的監(jiān)測(cè)電路。分階段充

23、電方式的簡(jiǎn)單示意圖如圖2-6所示。圖2-6 分階段充電的簡(jiǎn)單示意圖 6.快速充電當(dāng)用大電流短時(shí)間對(duì)電流充電時(shí)，需要電池電壓檢測(cè)和控制電路。該電路在電池充電末期實(shí)時(shí)檢測(cè)電池電壓和電池溫度，并且依據(jù)檢測(cè)參數(shù)控制充電過(guò)程。(1)電池電壓檢測(cè)在大電流充電末期，檢測(cè)電池的電壓，當(dāng)電池電壓達(dá)到設(shè)定值的時(shí)候，將大電流充電轉(zhuǎn)換成小電流充電。這里采用小電流充電方式是為了確保電池充電容量?？刂齐娐吩O(shè)置的充電截止電壓一定要比充電峰值電壓低。(2)V檢測(cè)電池充電過(guò)程的充電電流是通過(guò)檢測(cè)電池充電末期的電壓降來(lái)進(jìn)行控制的，V控制系統(tǒng)框圖如圖2-7所示。采用V控制系統(tǒng)的充電控制電路，當(dāng)充電峰值電壓確定后，若V檢測(cè)電路檢測(cè)的

24、電壓降達(dá)到設(shè)定值，控制電路將使大電流充電電路分?jǐn)?。電池的充電電流、電池電壓和充電時(shí)間的關(guān)系如圖2-8所示。圖2-7 V控制系統(tǒng)框圖.;圖2-8 充電電池、電池電壓和充電時(shí)間的關(guān)系 (3)電池溫度檢測(cè)電池在充電末期，電池負(fù)極會(huì)發(fā)生氧復(fù)合反應(yīng)產(chǎn)生熱量，使電池溫度升高。由于電池溫度升高將會(huì)導(dǎo)致充電電流增大，為了控制充電電流，可一在電池外殼上設(shè)置溫度傳感器或電阻等溫度檢測(cè)元件。當(dāng)電池溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，電池充電電路會(huì)被切斷。電池溫度檢測(cè)簡(jiǎn)圖如圖2-9所示，電池溫度和充電時(shí)間的關(guān)系如圖2-10所示圖2-9 電池溫度檢測(cè)簡(jiǎn)圖.;圖2-10 電池溫度和充電時(shí)間的關(guān)系2.1.22.1.2 充電器的要求和結(jié)構(gòu)充電

25、器的要求和結(jié)構(gòu)1.充電器的要求對(duì)充電器的要求是：安全，快速，省電，功能齊，使用簡(jiǎn)便，成本低?？焖俪潆娖?1C4C 的充電器)的安全尤為重要，終止快速充電的檢測(cè)方法要可靠、精確，防止過(guò)充電。另外，一些充電器集成電路還設(shè)有充電時(shí)間定時(shí)器來(lái)作為一種附加的安全措施。功能全的充電器一般具有電池電壓檢測(cè)功能。如果充電電池的電壓大于終止放電電壓，為了防止“記憶效應(yīng)”的產(chǎn)生，應(yīng)先放電至終止放電電壓后，然后自動(dòng)充電。先進(jìn)行快速充電，到終止快速充電時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為涓流充電，各個(gè)充、放電過(guò)程都有 LED 指示。功能較齊全的充電器還應(yīng)具有充電率的設(shè)定、充電電池?cái)?shù)的設(shè)定、涓流電流大小的設(shè)定、定時(shí)器時(shí)間的設(shè)定、充電前電池狀態(tài)

26、測(cè)定功能，并且可以依據(jù)電池的溫度來(lái)選擇充電參數(shù)。當(dāng)充電電流較小時(shí)可采用線性電源，充電電流較大時(shí)采用開(kāi)關(guān)電源，它既可以省電又能解決電池發(fā)熱的問(wèn)題，并有可能由市電直接整流經(jīng) ACDC 變換獲得低壓直流電，可以省去笨重的工頻變壓器。2.充電器的結(jié)構(gòu)框圖較早的充電器是沒(méi)有處理器的,它主要由充電器集成電路和電源部分組成，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，引腳也較多。一般的功能較完善的充電器結(jié)構(gòu)框圖如圖 2-11 AA 線右邊所示。.;圖2-11 充電器結(jié)構(gòu)框圖2.1.32.1.3 單片機(jī)控制的充電器的優(yōu)點(diǎn)單片機(jī)控制的充電器的優(yōu)點(diǎn)目前，市場(chǎng)上有很多的電池管理芯片，對(duì)于充電器開(kāi)發(fā)的電池充電管理芯片業(yè)很多，可以直接使用這些

27、芯片進(jìn)行充電器的設(shè)計(jì)。但是，充電器實(shí)現(xiàn)的方式不同導(dǎo)致其充電效果也不同。因?yàn)椴捎么箅娏鞯目焖俪潆姺ǎ栽陔姵爻錆M后如不及時(shí)停止會(huì)使電池發(fā)燙，過(guò)充會(huì)損害電池的壽命。一些低成本的充電器采用電壓比較法，為了防止過(guò)充一般充電到 90%就停止大電流快充，采用小電流涓流補(bǔ)充充電。一般的情況下，為了使電池充電充分，容易造成過(guò)充，表現(xiàn)為有些充電器在充電結(jié)束時(shí)電池發(fā)燙，如若電池在充電后期明顯發(fā)燙一般說(shuō)明電池已過(guò)充。設(shè)計(jì)比較科學(xué)的充電器采用專業(yè)充電控制芯片，具備業(yè)界公認(rèn)較好的V 檢測(cè)，可以檢測(cè)出電池充電飽和時(shí)發(fā)出的電壓變化信號(hào)，能比較精確地結(jié)束充電工作。這些芯片往往具備了充電過(guò)程控制，加上單片機(jī)對(duì)充電后的功能，如

28、圖 2-11所示。還可加入關(guān)斷電源、蜂鳴報(bào)警和 LED 顯示等，就能完成一個(gè)比較實(shí)用的充電器。2.22.2充電控制技術(shù)充電控制技術(shù)2.2.12.2.1 快速充電器的介紹快速充電器的介紹快速充電器的特點(diǎn)是對(duì)充電電池采用大電流充電。常用的充電電流值為0.32小時(shí)率電流。小時(shí)率電流值是由公式C(Ah)/t(h)規(guī)定的，其中C代表電池.;額定容量，t代表時(shí)間。例如用1小時(shí)率電流對(duì)5號(hào)鋰電池快速充電，0.5(Ah)1(h)500(mA)，即采用500mA的充電電流，而一般慢速充電，選用10小時(shí)率電流。性能完善的快速充電器原理圖如圖2-12所示：圖2-12 快速充電器原理框圖主控電路的類型如下：(1)定時(shí)

29、型對(duì)電池進(jìn)行定時(shí)充電時(shí)，主控電路采用定時(shí)電路，定時(shí)時(shí)間可由充電電流決定。定時(shí)主控電路常設(shè)置不同的時(shí)間以控制不同的小時(shí)率電流對(duì)電池按時(shí)間分檔充電，使用起來(lái)很方便。因?yàn)槎〞r(shí)器制作容易，所以常用它自制定時(shí)快速充電器。自制時(shí)，為了確保充電安全，最好選用 5 小時(shí)率的電流充電。(2)電壓峰值增量V 型有的可充電電池在充電時(shí)端電壓隨著充電時(shí)間的增長(zhǎng)而變大，但充足電后端電壓又開(kāi)始下降。設(shè)計(jì)主控電路時(shí)，利用該特性能監(jiān)測(cè)到電池電壓出現(xiàn)峰值之后的微量下降，以控制充電結(jié)束，達(dá)到自動(dòng)充電的目的。這也稱為V法。由于這種控制電路比較復(fù)雜，所以不適于自制。(3)其他主控電路主控電路除了上面兩種以外，還有溫度監(jiān)測(cè)和脈寬調(diào)制(

30、PWM)控制電路。溫度監(jiān)測(cè)常用熱敏電阻監(jiān)測(cè)電池溫度。當(dāng)電池溫度高于設(shè)定值時(shí)，立即停止快速充電，即使電池溫度下降后，充電器也不會(huì)啟動(dòng)工作。只有它復(fù)位后，才能啟動(dòng)再次快速充電。2.2.22.2.2 快速充電快速充電終止控制方法終止控制方法充電控制技術(shù)是充電器系統(tǒng)中軟件設(shè)計(jì)的核心部分。依據(jù)充電電池的原理，將鋰電池的電壓曲線分成三個(gè)階段，如下圖2-13所示。.;圖2-13 鋰電池的充電特性由于鋰電池的最佳充電過(guò)程無(wú)法用單一量實(shí)現(xiàn)，在這三個(gè)階段應(yīng)分別用不同的控制方式。具體為:進(jìn)入BC階段之前，電池電量基本用完，此時(shí)采用恒定的小電流充電。當(dāng)進(jìn)入BC階段時(shí)，如果還采用恒流充電，電流過(guò)大就會(huì)損壞電池，電流過(guò)小

31、就會(huì)使充電時(shí)間變長(zhǎng)，根據(jù)電壓變化情況控制充電電流，使電池充電已滿，如果此時(shí)停止充電，電池就會(huì)自放電。為防止自放電現(xiàn)象得發(fā)生，必須采用浮充維護(hù)充電方式，用小電流進(jìn)行涓流充電。在恒流充電狀態(tài)下，不斷檢測(cè)電池端電壓，當(dāng)電池電壓達(dá)到飽和電壓時(shí)，恒流充電狀態(tài)將終止，自動(dòng)進(jìn)入恒壓充電狀態(tài)；恒壓充電時(shí)，保持充電電壓不變。由于電池內(nèi)阻不斷變大，導(dǎo)致充電電流不斷下降，當(dāng)充電電流下降到恒流狀態(tài)下充電電流的1/10時(shí)，終止恒壓充電，進(jìn)入浮充維護(hù)充電階段。電池在充滿后，如果不能及時(shí)停止充電，電池的溫度將會(huì)迅速上升。溫度的升高將加速板柵腐蝕速度及電解液的分解，會(huì)使縮短電池壽命、容量下降。為了保證電池充足電而又不過(guò)充電，

32、可以采用定時(shí)控制、電壓控制和溫度控制等多種方法來(lái)終止充電。(1)定時(shí)控制定時(shí)控制適用于恒流充電。采用恒流充電法時(shí)，依據(jù)電池的容量和充電電流，能很容易的確定所需要的充電時(shí)間。充電的過(guò)程中，達(dá)到預(yù)定的充電時(shí)間后，定時(shí)器會(huì)發(fā)出信號(hào)，使得充電器迅速停止充電或者將充電電流迅速轉(zhuǎn)換成浮充維護(hù)充電電流，這樣可以避免電池長(zhǎng)時(shí)間大電流過(guò)充電。這種控制方法較簡(jiǎn)單，但也有缺點(diǎn)：充電前，電池的容量不能準(zhǔn)確知道，而且電池和一些元器件的發(fā)熱使充電電能有一定量的損失，實(shí)際的充電時(shí)間很難確定。而該方法充電時(shí)間是固定的，不能依據(jù)電池充電前的狀態(tài)而自動(dòng)調(diào)整，會(huì)使有的電池可能充不足電，有的電池過(guò)充電，所以，只有充電速率小于0.3C

33、時(shí)，才會(huì)采用這種方法。(2)電池電壓控制在電壓控制法中，最容易檢測(cè)的是電池的最高電壓值。常用的電壓控制法如下：最高電壓(VMAX)：從充電特性曲線能看出，電池電壓達(dá)到最大值時(shí)，電池此時(shí)充足電。充電過(guò)程中，當(dāng)電池電壓達(dá)到規(guī)定值后，應(yīng)立即停止快速充電。這種控制方法的缺點(diǎn)是：電池充足電的最高電壓會(huì)隨環(huán)境溫度、充電速率而變，而且電池組中各單體電池的最高充電電壓也會(huì)有差別，所以采用這種方法不可能非常準(zhǔn)確地判斷電池是否充滿電。.;電壓負(fù)增量(V)：由于電池電壓的負(fù)增量和電池組的絕對(duì)電壓無(wú)關(guān)，而且不受環(huán)境溫度和充電速率等因素影響，所以可以比較準(zhǔn)確地判斷電池是否充滿電。而這種控制方法的缺點(diǎn)有：電池充足電之前，

34、也有可能出現(xiàn)局部電壓下降的情況，使電池在未充足電時(shí)，由于檢測(cè)到了負(fù)增量而停止快充；鎳鎘電池充足電后，電池電壓要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間，才出現(xiàn)負(fù)增量，此時(shí)過(guò)充電較嚴(yán)重，此時(shí)電池的溫度較高，對(duì)電池有所損害。所以這種控制方法主要適用于鎳鎘電池。電壓零增量(V)：鋰電池充電器中，為了避免等待出現(xiàn)電壓負(fù)增量的時(shí)間過(guò)久而損壞電池，通常采用0V控制法。這種方法的缺點(diǎn)是：未充足電以前，電池電壓會(huì)在某一段時(shí)間內(nèi)可能變化較小，如果此時(shí)誤認(rèn)為0V出現(xiàn)而停止充電，會(huì)造成誤操作。為此，目前大多數(shù)鋰電池快速充電器都采用高靈敏0V檢測(cè)，當(dāng)電池電壓略有降低時(shí)，立即停止快速充電。(3)電池溫度控制為了避免損壞電池，電池溫度上升到一定數(shù)值

35、后，必須立即停止快速充電。常用的溫度控制方法如下：最高溫度(TMAX)：充電過(guò)程中，通常當(dāng)電池溫度達(dá)到40時(shí)，應(yīng)立刻停止快速充電，否則就會(huì)損害電池。電池的溫度可通過(guò)與電池裝在一起的熱敏電阻來(lái)檢測(cè)。這種方法的缺點(diǎn)是熱敏電阻的響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，溫度檢測(cè)有一定滯后。溫度變化率(T/t)：充電電池在充電的過(guò)程中溫度都會(huì)發(fā)生變化，在充足電后，電池溫度迅速上升，而且上升速率T/t基本相同，當(dāng)電池溫度每分鐘上升1時(shí)，應(yīng)當(dāng)立即終止快速充電。這里要說(shuō)明的是，由于熱敏電阻的阻值與溫度關(guān)系是非線性的，所以為了提高檢測(cè)精度應(yīng)設(shè)法減小熱敏電阻非線性的影響。采用溫度控制法時(shí)，由于熱敏電阻響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，再加上環(huán)境溫度的影響，所

36、以不能準(zhǔn)確的檢測(cè)電池的充足電狀態(tài)。(4)綜合控制法以上各種控制方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)：因?yàn)榇嬖陔姵貍€(gè)體的差異和個(gè)別的特殊電池，若只采用一種方法，就會(huì)很難保證電池有高質(zhì)量的充電。為了保證在任何情況下均能可靠的檢測(cè)電池的充足電狀態(tài)，可采用具有定時(shí)控制、溫度控制和電池電壓控制功能的綜合控制法。依據(jù)定時(shí)控制、溫度控制、最高電壓控制等單獨(dú)作為終止條件使用的局限性，有的系統(tǒng)中鋰電池的充電終止也采用綜合控制法。鋰電池是以零增量檢測(cè)為主，時(shí)間、溫度和電壓檢測(cè)為輔的方式。系統(tǒng)在充電過(guò)程檢測(cè)有無(wú)零增量(V)出現(xiàn)，作為判斷電池已充滿的正常標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)判斷充電時(shí)間、電池溫度及端電壓，是否已超過(guò)預(yù)先設(shè)定的保護(hù)值作為輔助的檢測(cè)手

37、段。當(dāng)電池電壓超過(guò)檢測(cè)門限時(shí)，系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)有無(wú)零增量出現(xiàn)，若出現(xiàn)V，就會(huì)認(rèn)為電池正常充滿，進(jìn)入浮充維護(hù)狀態(tài)；在充電過(guò)程中，系統(tǒng)會(huì)一直判斷充電時(shí)間、電池溫度及端電壓是否已經(jīng)到達(dá)或超過(guò)了充電保護(hù)條件。若其中有一個(gè)條件滿足，系統(tǒng)會(huì)終止現(xiàn)有充電方式，進(jìn)入浮充維護(hù)狀態(tài)。.;第第 3 3 章章 鋰電池充電器硬件設(shè)計(jì)鋰電池充電器硬件設(shè)計(jì) 3.13.1 單片機(jī)電路部分單片機(jī)電路部分1.AT89C51AT89C51 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器，

38、俗稱單片機(jī)。AT89C2051 是一種帶 2K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可反復(fù)擦除 1000 次。該器件采用ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS-51 指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的 AT89C51 是一種高效微控制器，AT89C2051 是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C 系列單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。結(jié)構(gòu)如下圖所示：（1）主要特性：與 MCS-51 兼容4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲(chǔ)器 壽命：1000 寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：

39、10 年全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定1288 位內(nèi)部 RAM32 可編程 I/O 線兩個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5 個(gè)中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路（2）特性概述：.;AT89C51 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4k 字節(jié) Flash 閃速存儲(chǔ)器，128 字節(jié)內(nèi)部RAM，32 個(gè) I/O 口線，兩個(gè) 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中

40、斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。（3）管腳說(shuō)明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0 口：P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng)P0 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的低八位。在 FIASH 編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須接上拉電阻。P1 口：P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。P

41、1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1 口作為低八位地址接收。P2 口：P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀

42、寫時(shí)，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3 口：P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流。當(dāng) P3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷 0）P3.3 /INT1（外部中斷 1）P3.4 T0（計(jì)時(shí)器 0 外部輸入）

43、P3.5 T1（計(jì)時(shí)器 1 外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用.;作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸

44、出可在 SFR8EH 地址上置0。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN 有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當(dāng)/EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH） ，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)，/EA 將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也

45、用于施加 12V 編程電源（VPP） 。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性:XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。(4)芯片擦除整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在

46、任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU 停止工作。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。串口通訊單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和特殊寄存器，這是你編寫軟件的關(guān)鍵。至于串口通信需要用到那些特殊功能寄存器呢，它們是 SCON，TCON，TMOD，SCON 等，各代表什么含義呢？SBUF 數(shù)據(jù)緩沖寄存器這是一個(gè)可以直接尋址的串行口專用寄存器。有朋友這樣問(wèn)起過(guò)“為何在串行口收發(fā)中，都

47、只是使用到同一個(gè)寄存器 SBUF？而不是收發(fā)各用一個(gè)寄存器。 ”實(shí)際上 SBUF 包含了兩個(gè)獨(dú)立的寄存器，一個(gè)是發(fā)送寄存，另一個(gè)是接收寄存器，但它們都共同使用同一個(gè)尋址地址99H。CPU 在讀 SBUF 時(shí)會(huì)指到接收寄存器，在寫時(shí)會(huì)指到發(fā)送寄存器，而且接收寄存器是雙緩沖寄存器，這樣可以避免接收中斷沒(méi)有及時(shí)的被響應(yīng)，數(shù)據(jù)沒(méi)有被取走，下一幀數(shù)據(jù)已到來(lái)，而造成的數(shù)據(jù)重疊問(wèn)題。發(fā)送器則不需要用到雙緩沖，一般情況下我們?cè)趯懓l(fā)送程序時(shí)也不必用到發(fā)送中斷去外理發(fā)送數(shù)據(jù)。操作SBUF 寄存器的方法則很簡(jiǎn)單，只要把這個(gè) 99H 地址用關(guān)鍵字 sfr 定義為一個(gè)變量就可以對(duì)其進(jìn)行讀寫操作了，如 sfr SBUF

48、= 0 x99;當(dāng)然你也可以用其它的名稱。通常在標(biāo)準(zhǔn)的 reg51.h 或 at89x51.h 等頭文件中已對(duì)其做了定義，只要用#include 引用就可以了。SCON 串行口控制寄存器通常在芯片或設(shè)備中為了監(jiān)視或控制接口狀態(tài)，都會(huì)引用到接口控制寄存器。SCON 就是 51 芯片的串行口控制寄存器。它的尋.;址地址是 98H，是一個(gè)可以位尋址的寄存器，作用就是監(jiān)視和控制 51 芯片串行口的工作狀態(tài)。51 芯片的串口可以工作在幾個(gè)不同的工作模式下，其工作模式的設(shè)置就是使用 SCON 寄存器。它的各個(gè)位的具體定義如下：SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RISM0、SM1 為串行

49、口工作模式設(shè)置位，這樣兩位可以對(duì)應(yīng)進(jìn)行四種模式的設(shè)置。串行口工作模式設(shè)置。SM0 SM1 模式 功能 波特率0 0 0 同步移位寄存器 fosc/120 1 1 8 位 UART 可變1 0 2 9 位 UART fosc/32 或 fosc/641 1 3 9 位 UART 可變?cè)谶@里只說(shuō)明最常用的模式 1，其它的模式也就一一略過(guò)，有興趣的朋友可以找相關(guān)的硬件資料查看。表中的 fosc 代表振蕩器的頻率，也就是晶振的頻率。UART 為(Universal Asynchronous Receiver）的英文縮寫。SM2 在模式 2、模式 3 中為多處理機(jī)通信使能位。在模式 0 中要求該位為0。

50、REM 為允許接收位，REM 置 1 時(shí)串口允許接收，置 0 時(shí)禁止接收。REM 是由軟件置位或清零。如果在一個(gè)電路中接收和發(fā)送引腳 P3.0,P3.1 都和上位機(jī)相連，在軟件上有串口中斷處理程序，當(dāng)要求在處理某個(gè)子程序時(shí)不允許串口被上位機(jī)來(lái)的控制字符產(chǎn)生中斷，那么可以在這個(gè)子程序的開(kāi)始處加入 REM=0 來(lái)禁止接收，在子程序結(jié)束處加入 REM=1 再次打開(kāi)串口接收。大家也可以用上面的實(shí)際源碼加入 REM=0 來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。TB8 發(fā)送數(shù)據(jù)位 8，在模式 2 和 3 是要發(fā)送的第 9 位。該位可以用軟件根據(jù)需要置位或清除，通常這位在通信協(xié)議中做奇偶位，在多處理機(jī)通信中這一位則用于表示是地址幀還是

51、數(shù)據(jù)幀。RB8 接收數(shù)據(jù)位 8，在模式 2 和 3 是已接收數(shù)據(jù)的第 9 位。該位可能是奇偶位，地址/數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)位。在模式 0 中，RB8 為保留位沒(méi)有被使用。在模式 1 中，當(dāng) SM2=0，RB8 是已接收數(shù)據(jù)的停止位。TI 發(fā)送中斷標(biāo)識(shí)位。在模式 0，發(fā)送完第 8 位數(shù)據(jù)時(shí)，由硬件置位。其它模式中則是在發(fā)送停止位之初，由硬件置位。TI 置位后，申請(qǐng)中斷，CPU 響應(yīng)中斷后，發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。在任何模式下，TI 都必須由軟件來(lái)清除，也就是說(shuō)在數(shù)據(jù)寫入到 SBUF 后，硬件發(fā)送數(shù)據(jù)，中斷響應(yīng)（如中斷打開(kāi)） ，這時(shí) TI=1，表明發(fā)送已完成，TI 不會(huì)由硬件清除，所以這時(shí)必須用軟件對(duì)其清零。RI 接

52、收中斷標(biāo)識(shí)位。在模式 0，接收第 8 位結(jié)束時(shí)，由硬件置位。其它模式中則是在接收停止位的半中間，由硬件置位。RI=1，申請(qǐng)中斷，要求 CPU 取走數(shù)據(jù)。但在模式 1 中，SM2=1 時(shí)，當(dāng)未收到有效的停止位，則不會(huì)對(duì) RI 置位。同樣 RI 也必須要靠軟件清除。常用的串口模式 1 是傳輸 10 個(gè)位的，1 位起始位為 0,8 位數(shù)據(jù)位，低位在先，1 位停止位為 1。它的波特率是可變的，其速率是取決于定時(shí)器 1 或定時(shí)器 2 的定時(shí)值（溢出速率） 。AT89C51 和AT89C2051 等 51 系列芯片只有兩個(gè)定時(shí)器，定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1，而定時(shí)器2 是 89C52 系列芯片才有的。波特率

53、在使用串口做通訊時(shí)，一個(gè)很重要的參數(shù)就是波特率，只有當(dāng)上下位機(jī)的波特率一樣時(shí)才能進(jìn)行正常通訊。波特率是串行端口每秒內(nèi)可以傳輸?shù)牟ㄌ匚粩?shù)。如用串口模式 1 來(lái)傳輸那么加上起始位和停止位，每個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)就要.;占用 10 個(gè)二進(jìn)位，9600 波特率用模式 1 傳輸時(shí)，每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)是960010=960 字節(jié)。51 芯片的串口工作模式 0 的波特率是固定的，為fosc/12，以一個(gè) 12M 的晶振來(lái)計(jì)算，那么它的波特率可以達(dá)到 1M。模式 2 的波特率是固定在 fosc/64 或 fosc/32，具體用那一種就取決于 PCON 寄存器中的SMOD 位，如 SMOD 為 0，波特率為 focs/64

54、,SMOD 為 1，波特率為 focs/32。模式 1 和模式 3 的波特率是可變的，取決于定時(shí)器 1 或 2（52 芯片）的溢出速率。我們?cè)趺床拍苡?jì)算這兩個(gè)模式的波特率設(shè)置時(shí)相關(guān)的寄存器的值呢？我們可以用以下的公式去計(jì)算。波特率=（2SMOD32）定時(shí)器 1 溢出速率上式中如設(shè)置了 PCON 寄存器中的 SMOD 位為 1 時(shí)就可以把波特率提升 2 倍。通常會(huì)使用定時(shí)器 1 工作在定時(shí)器工作模式 2 下，這時(shí)定時(shí)值中的 TL1 做為計(jì)數(shù)，TH1 做為自動(dòng)重裝值 ，這個(gè)定時(shí)模式下，定時(shí)器溢出后，TH1 的值會(huì)自動(dòng)裝載到 TL1，再次開(kāi)始計(jì)數(shù)，這樣可以不用軟件去干預(yù)，使得定時(shí)更準(zhǔn)確。在這個(gè)定時(shí)模

55、式 2 下定時(shí)器 1 溢出速率的計(jì)算公式如下：溢出速率=（計(jì)數(shù)速率）/(256TH1)上式中的“計(jì)數(shù)速率”與所使用的晶體振蕩器頻率有關(guān)，在 51 芯片中定時(shí)器啟動(dòng)后會(huì)在每一個(gè)機(jī)器周期使定時(shí)寄存器 TH 的值增加一，一個(gè)機(jī)器周期等于十二個(gè)振蕩周期，所以可以得知 51 芯片的計(jì)數(shù)速率為晶體振蕩器頻率的1/12，一個(gè) 12M 的晶振用在 51 芯片上，那么 51 的計(jì)數(shù)速率就為 1M。通常用11.0592M 晶體是為了得到標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)誤差的波特率，那么為何呢？計(jì)算一下就知道了。如我們要得到 9600 的波特率，晶振為 11.0592M 和 12M，定時(shí)器 1 為模式 2，SMOD 設(shè)為 1，分別看看那所

56、要求的 TH1 為何值。代入公式：11.0592M9600=(232)(11.0592M/12)/(256-TH1)TH1=25012M9600=(232)(12M/12)/(256-TH1)TH1249.49上面的計(jì)算可以看出使用 12M 晶體的時(shí)候計(jì)算出來(lái)的 TH1 不為整數(shù)，而TH1 的值只能取整數(shù)，這樣它就會(huì)有一定的誤差存在不能產(chǎn)生精確的 9600 波特率。當(dāng)然一定的誤差是可以在使用中被接受的，就算使用 11.0592M 的晶體振蕩器也會(huì)因晶體本身所存在的誤差使波特率產(chǎn)生誤差，但晶體本身的誤差對(duì)波特率的影響是微乎其微的，可以忽略不計(jì)。2. AT89C20C51AT89C2051 單片機(jī)

57、是 51 系列單片機(jī)的一個(gè)成員，是 8051 單片機(jī)的簡(jiǎn)化版。內(nèi)部自帶 2K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲(chǔ)器的低電壓、高性能 COMS 八位微處理器，與 Intel MCS-51 系列單片機(jī)的指令和輸出管腳相兼容。由于將多功能八位CPU 和閃速存儲(chǔ)器結(jié)合在單個(gè)芯片中，因此，AT89C2051 構(gòu)成的單片機(jī)系統(tǒng)是具有結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單、造價(jià)最低廉、效率最高的微控制系統(tǒng)，省去了外部的RAM、ROM 和接口器件，減少了硬件開(kāi)銷，節(jié)省了成本，提高了系統(tǒng)的性價(jià)比。AT89C2051 是一個(gè)有 20 個(gè)引腳的芯片，引腳配置如圖 3 所示。與 8051 相比，AT89C2051 減少了兩個(gè)對(duì)外端口（即 P0、P2

58、口），使它最大可能地減少了對(duì)外引腳下，因而芯片尺寸有所減小。.;AT89C2051 芯片的 20 個(gè)引腳功能為：VCC 電源電壓。GND 接地。RST 復(fù)位輸入。當(dāng) RST 變?yōu)楦唠娖讲⒈３?2 個(gè)機(jī)器周期時(shí)，所有 I/O 引腳復(fù)位至“1”。XTAL1 反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2 來(lái)自反向振蕩放大器的輸出。P1 口 8 位雙向 I/O 口。引腳 P1.2P1.7 提供內(nèi)部上拉，當(dāng)作為輸入并被外部下拉為低電平時(shí)，它們將輸出電流，這是因內(nèi)部上拉的緣故。P1.0 和 P1.1 需要外部上拉，可用作片內(nèi)精確模擬比較器的正向輸入（AIN0）和反向輸入（AIN1），P1 口輸

59、出緩沖器能接收 20mA 電流，并能直接驅(qū)動(dòng) LED 顯示器；P1 口引腳寫入“1” 后，可用作輸入。在閃速編程與編程校驗(yàn)期間，P1 口也可接收編碼數(shù)據(jù)。P3 口 引腳 P3.0P3.5 與 P3.7 為 7 個(gè)帶內(nèi)部上拉的雙向 I/0 引腳。P3.6 在內(nèi)部已與片內(nèi)比較器輸出相連，不能作為通用 I/O 引腳訪問(wèn)。P3 口的輸出緩沖器能接收 20mA 的灌電流；P3 口寫入“1”后，內(nèi)部上拉，可用輸入。P3 口也可用作特殊功能口，其功能見(jiàn)表 1。P3 口同時(shí)也可為閃速存儲(chǔ)器編程和編程校驗(yàn)接收控制信號(hào)。3.23.2 電壓轉(zhuǎn)換及光耦隔離電路部分電壓轉(zhuǎn)換及光耦隔離電路部分耦合器（optical co

60、upler，簡(jiǎn)稱 OC）又稱光電隔離器，簡(jiǎn)稱光耦，是開(kāi)關(guān)電源電路中常用的器件。耦合器是以光為媒介傳輸電信號(hào)。它對(duì)輸入、輸出電信號(hào)有很好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到很廣泛的應(yīng)用。目前它已經(jīng)成為種類最多、用途最廣泛的光電器件之一。光耦合器由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收和信號(hào)放大。輸入的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管（LED） ，使其發(fā)出一定波長(zhǎng)的光，被光探測(cè)器接收到從而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過(guò)進(jìn)一步放大以后輸出。這就完成了電光電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相之間隔離，電信號(hào)傳輸具有單向性的特點(diǎn)，所以具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。又因?yàn)楣怦詈掀鞯妮斎攵藢儆陔娏餍凸ぷ?/p>