Ipyivy單片機的智能手機充電器鄧柳靖

1、生命是永恒不斷的創(chuàng)造，因為在它內(nèi)部蘊含著過剩的精力，它不斷流溢，越出時間和空間的界限，它不停地追求，以形形色色的自我表現(xiàn)的形式表現(xiàn)出來。泰戈爾單片機的智能手機充電器姓名：鄧 柳 靖 班級：電信0702 學(xué)號：200703302092摘要手機電池充電器對手機用戶來說必不可少。利用微電腦控制的智能手機充電器，可以對目前市面上所有的手機進行充電。本文介紹了當(dāng)前手機充電器的發(fā)展現(xiàn)狀。并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了面向所有手機的智能手機充電器。選擇簡潔、高效的硬件，設(shè)計穩(wěn)定可靠的軟件，滿足了對當(dāng)前市售所有手機的充電的要求。詳細介紹了系統(tǒng)的硬件組成，包括采樣電路、控制電路、電源、人機界面和單片機控制器，并對本充電器的

2、核心器件單片機進行了較詳細的介紹。重點闡述了系統(tǒng)的軟件設(shè)計，首先對控制軟件進行需求分析，總體目標(biāo)是實現(xiàn)系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟性。據(jù)此目標(biāo)，用軟件工程的方法設(shè)計了系統(tǒng)的總體框架。以匯編語言為工具，采用面向?qū)ο蟮脑砗图夹g(shù)，進行了詳細設(shè)計和編碼實現(xiàn)。關(guān)鍵詞：手機充電器、智能、工單片機控制ABSTRACT One mobile telephone cell charger is necessarily to a mobile telephone user.The intelligent charger on microcontroller can charge for all mobil

3、e telephone cell.This paper introduces the conition of mobile telephone cell charger.On the basis of analysis to the condition,this paper build a intelligent charger for all mobile telephone cell.To meet the requirement of mobile telephone cell,the author selects high performance hardware and design

4、s stable and reliable software.The hardware of the system is introduced detailedly including data acquisition circuit,control circuit,power supply,interface between the system and the people,microcontroller.Microcontroller,the core of the system,is introduced more detaildely.The software design is m

5、ainly explained.Requirement of the software system have been analyzed firstly.The general aim of the software system is to realize reliability,stability,safety and ecnomization.Then the author designs the whole framework of the system with the thinking of software according to the object-oriented pr

6、ogramming principles and technologies to implement the detailed design and coding. Keywords:moble telephone cell charger intelligent based on PIC16F877 40-Pin Flash-Based 8-Bit CMOS Microcontroller課題背景隨著社會的快速發(fā)展，手機越來越成為人們生活中不可或缺的一部分。如果某人的手機沒法使用，將對他的工作、生活造成巨大影響，甚至損失。而外出手機電池沒電，又沒有適用的手機電池充電器，是造成手機無法使用的最

7、常見原因。因此，作為流動人口大量集散的客運站、旅館等場所，為現(xiàn)有市場上出售的各種類型的手機配備手機電池充電器，以方便旅客的工作和生活，提高這些服務(wù)場所的服務(wù)質(zhì)量，以提高自身的競爭力，就成為迫切的問題。 而目前市場上出售的手機電池充電器，是只為單一手機電池充電的專用充電器，僅能對相應(yīng)的一種手機充電，而且每部充電器的價格在人民幣元左右，這就意味著，要配齊目前市場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)有的手機電池充電器，過于分散，進行有效管理的難度大，不適應(yīng)公共場所的需要?；谝陨显?，市場呼喚一種能適用目前市場所售的所有手機，且物美價廉，便于管理的通用手機電池充電器。本課題充分利

8、用單片機的強大功能，進行了大量的軟件設(shè)計，用軟件完成了絕大部分任務(wù)輔以簡單的外圍電路，即實現(xiàn)了對目前市場上所售的所有手機進行充電，且便于集中管理的功能。1.2國內(nèi)外技術(shù)概況及其發(fā)展趨勢目前，市場上手機充電器種類繁多，但其中也有很多質(zhì)量低劣的不合格產(chǎn)品。在去年產(chǎn)品質(zhì)量國家監(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，輻射騷擾場強和充電電壓幾個方面。另外，一些產(chǎn)品的低溫性能、額定容量、放電性能、安個保護性能等方面存在質(zhì)量問題。這些質(zhì)量問題會影響到手機的正常使用，還會影響手機的使用壽命，嚴(yán)重時還可能傷害消費者。現(xiàn)在市場上發(fā)現(xiàn)有一些假冒偽劣手機電

9、池便攜式充電器。這些充電器由于價格非常低，攜帶方便，有許多手機用戶更愿意使用這些充電器來對電池進行充電。劣質(zhì)充電器實際上就是一個沒有安全保證的簡易變壓器，由于內(nèi)部缺少保護電路等保證安全的零配件，因而重量較原裝品輕很多。但實際上，由于現(xiàn)在的手機電池多采用鏗離子電池或鎳氫電池作電芯，對充電器的電壓、電流特性及安全保護有很高的要求。這些假冒偽劣充電器由于設(shè)計簡單，采用劣質(zhì)材料，加工手段粗糙，對手機電池的性能和壽命有很大損害。沒有保護電路的充電器，由于不能保證充電時電流的穩(wěn)定，因而會有燒壞電池甚至爆炸的危險。目前手機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

10、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停止會使電池發(fā)燙，過度的過充會嚴(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快充，采用小電流涓流補充充電。這時充電器上充滿的指示燈會亮起，如果用戶此時急于取下電池，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理論值，很難精確掌握，此時，對于鎳福鎳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間長一些，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)計上都采用越來越精密

11、的保護電路或開關(guān)電路設(shè)計，對電池的充電起到了良好的保護作用。車載充電器可以方便用戶在汽車上為手機充電，一端插入點煙器，另一端連接手機，但不宜在汽車中長期充電，因為汽車中溫度較高。但這些充電器存在共同的缺點一通用性差，一個廠家出產(chǎn)的充電器只能適用于本廠家的手機電池，即又回到了所述的問題上。當(dāng)前，手機充電器的市場走向如下1） 目前，手機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、放電及鎳福、鎳氫電池兼充的標(biāo)準(zhǔn)功能外，還有部分產(chǎn)品帶有自動溫度控制與電壓控制，嚴(yán)防過充的新功能，因而消費者應(yīng)將傾向于選擇雙槽型充電器。2） 隨著手機種類的日

12、益增多，各種充電器因機型不同，電源端口的大小也不相同，從而不能互換使用，給消費者帶來了不便。標(biāo)準(zhǔn)型充電器，是指可以連接所有手機底端電源插座端口的充電器。而且，生產(chǎn)的手機的電源端口將統(tǒng)一為適用于標(biāo)準(zhǔn)充電器的規(guī)格。這樣，消費者將不必在每次換手機時同時購買新的充電器。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，也開始向標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的方向發(fā)展。3） 手機充電器的待機耗電量的降低逐步成為充電器的設(shè)計過程中的一個重要環(huán)節(jié)。相比于以前的充電器，今后生產(chǎn)的產(chǎn)品將會在各項功能完善的同時進一步降低本身的待機耗電量。為了達到這一目標(biāo)，可以設(shè)計一個判斷適配器是否連接負(fù)荷手機的，當(dāng)未連接負(fù)荷時，將適配器

13、的直流輸出方級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時級電路的消耗電流可以達到數(shù)十“。另外，還可以在輸入交流方級電路中設(shè)置切換電路。在未連接負(fù)荷時，通過開關(guān)切換電路來減少供應(yīng)給直流輸出方級電路的功率從而減少耗電量。4） 現(xiàn)在市場上的大部分充電器，只是針對鏗電池或鎳氫電池充電的，但是隨著市場的發(fā)展，自動識別兩種電池而進行相應(yīng)的充電進程的充電器正在逐步占據(jù)主流?？梢宰詣臃直骁H電池或鎳氫電池的座充能“防止將鏗電放電的錯誤動作”，如果在充鏗電池時不小心按到了座充上的“放電鈕”，好的座充可以辨識出來是鏗電池，因此不會做放電動作差的座充則不管三七二十一地進行放電，這就會造成鏗電池壽命的折

14、損。一系統(tǒng)設(shè)計1.設(shè)計目的1) 熟悉并掌握單片機嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)流程和應(yīng)用方法。2）做到對電池充電過程的實時監(jiān)測。3）做出智能化的充電器。我發(fā)現(xiàn)在給手機充電的時候，往往不能知道電池還有多長時間能充滿，而且經(jīng)常忘記是什么時候開始充電的，因此很容易造成過充或充電不足，從而影響手機電池的使用壽命，還有可能出現(xiàn)危險。于是我便萌生了設(shè)計一種可顯示時間的手機充電器的想法2.功能簡介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間。3）具備防過充功能，在電池電壓達到一定值后減小充電電流，直至電池充滿。3.應(yīng)用能給各種鋰離子電池充電并可以實時顯示充電的剩余時間

15、。二實驗資源1）硬件：AVR開發(fā)板，Atmega16,LED七段數(shù)碼管，電源2）軟件：ICCAVR,AVRstudio三實驗原理1. 電路原理圖注釋：左下為AD模塊，Mega16的PA口接AD，同時輸出PWM,PB3接PWM進行充電控制;右下方為以TLC431為主的穩(wěn)壓源，接單片機的AREF端口。2. 實驗原理：鋰電池的充電過程分為預(yù)充、快充、涓流三個步驟，我們的原理概括的講，就是在預(yù)充階段通過對電池進行掃描測出電池的容量，與程序中的庫進行對應(yīng)從而得出充電所需時間；再經(jīng)過快充電池電壓達到一定高的值，為防止由于充電過快引起的電池實際電壓不足，最后再加上一定時間的涓流充電。在整個過程中通過LED來

16、實時顯示剩余充電時間。四數(shù)據(jù)采集為使充電器能為不同容量的電池，需要做測試來采集大量的數(shù)據(jù)，反應(yīng)電池在充電過程中電壓、電流、時間之間的關(guān)系。以下為幾個具有代表性的測試圖樣：1. 容量為600mah的電池快充過程中I-t曲線圖中X軸為時間(min)，Y軸為電流（mA）圖中X軸為時間(min)，Y軸為電流（mA）注：圖中X軸為時間(min)，Y軸為電流（mA）。2容量為650mah電池預(yù)充階段的U-t曲線。圖注：X軸為時間（min），Y軸為電壓(v)3. 容量為860mah的電池預(yù)充階段U-t曲線。圖注：X軸為時間（min），Y軸為電壓(v)。由以上各圖可以看出，在一定時間段內(nèi)電壓和電流與時間很好的

17、符合了線性關(guān)系。4.電池容量與K值對應(yīng)曲線（K值為充電電壓每升高0.04v與對應(yīng)時間之比）五軟件設(shè)計流程圖六結(jié)論本設(shè)計闡述了智能手機的總體設(shè)計、硬件設(shè)計、計算機控制系統(tǒng)選型、軟件開發(fā)。首先，在對市場進行深入調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，分析得出智能手機充電器必須具備的基本特征。硬件系統(tǒng)設(shè)計集控制工程、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、手機充電接口、計算機控制系統(tǒng)。按上款得出的設(shè)計要求進行設(shè)計，完成硬件設(shè)計。本設(shè)計有效地解決了對不同手機進行在線充電的問題。受時間和水平的限制，該設(shè)計還有很多不足之處，敬請多多指教批評。參考文獻：1.C程序設(shè)計教程 譚浩強 著2.單片機原理與應(yīng)用設(shè)計 蔣輝

18、平 周國雄 編著3.DSP技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用（第二版） 程序：#include #include #includemath.h /8.00000MHZ unsigned long led_710=0x3f,0x06,0x5B,0x4F,0x66, 0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F;/七段數(shù)碼顯示數(shù)組 unsigned long position6=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0x0f,0xdf;/六位數(shù)碼管位選 unsigned long Min30=1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29, 31,33,35,37,39,41,

19、43,45,47,49,51,53,55,57,59;/使能充電停止數(shù)組 unsigned long k_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, 80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,; unsigned long V_Table12=380,381,390,391,400,40

20、1,410,411,415,416,419,420;/電壓比較判斷 signed char time3;/時間存儲 unsigned char dis_buff6;/時分秒六位分別存儲 unsigned char PWMnum,a=0x15,m=0,X,Y,Z;/溢出中斷次數(shù)，OCR0值，if判斷，時分秒，電壓 unsigned long K,n,Vref=4.846,T,t,V;/預(yù)充斜率，延遲時間，參考電壓，時間， signed long Cap;/電池容量 #pragma interrupt_handler adc_isr:iv_ADC void adc_isr() unsigned l

21、ong ADNum=0,adc_data; unsigned char Va; ADNum=ADNum+1;/AD轉(zhuǎn)換次數(shù)計數(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;/實時電壓 if(V-Va=4)/斜率計算 K=(20000000/ADNum)%10; void A_value()/OCR0實際值 if(K=k_value60) a=250-K; if (K!

22、=k_value60) a=0; void Cap_value()/容量計算值 unsigned long Aa=2000,P; if(K=k_value60) P=K/Aa; Cap=(-1)*log(P)*200; if (K!=k_value60) Cap=0; void Time_Compu()/時間計算程序 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-(T*10)%10)*60); void Delay_ms(n) int i,j; for(i=0;