智能充電器畢業(yè)設(shè)計(jì)

智能恒壓充電器設(shè)計(jì)學(xué)生：xxx指導(dǎo)教師：xxx內(nèi)容摘要：電子技術(shù)的迅速發(fā)展使得多種各樣的電子產(chǎn)品都朝著便攜式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，較多使用的電池有鎳鎘、鎳氫、鉛蓄電池和鋰電池。它們的各自特點(diǎn)決定了它們將在相稱(chēng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)共存發(fā)展。由于不一樣類(lèi)型電池的充電特性不一樣，一般對(duì)不一樣類(lèi)型，甚至不一樣電壓、容量等級(jí)的電池使用不一樣的充電器，但這在實(shí)際使用中有諸多不便。本課題設(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，詳細(xì)闡明了系統(tǒng)的硬件構(gòu)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)本充電器的關(guān)鍵器件—MAX1898充電芯片、AT89C51單片機(jī)進(jìn)行了較詳細(xì)的簡(jiǎn)介。論述了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。以C語(yǔ)言為開(kāi)發(fā)工具，進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)和編碼。實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。該智能充電器具有檢測(cè)鋰離子電池的狀態(tài)；自動(dòng)切換充電模式以滿(mǎn)足充電電池的充電需要；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，延長(zhǎng)了它的使用壽命。關(guān)鍵字：智能恒壓充電器鋰電池MAX1898

DesignofintelligentconstantvoltagechargerAbstract:therapiddevelopmentofelectronictechnologymakesawidevarietyofelectronicproductstowardsportableandcompactlightweightdirection,moreelectricalproductsbasedonbatterypowersupplysystem.Atpresent,theuseofmorebatteriesnickel-cadmium,nickel-metalhydride,leadbatteryandlithiumbattery.Theirrespectivecharacteristicdecidedtheywouldinafairlylongperiodofcoexistence.Duetothedifferentcharacteristicsofdifferenttypesofchargeofthebattery,usuallyofdifferenttypes,andevendifferentvoltage,high-capacitybatteryusingdifferentcharger,butithasalotofinconvenienceinpracticaluse.Thedesignisbasedonasingle-chipLi-ionbatterycharger,inthedesign,selection,asimpleandefficienthardwaredesign,stableandreliablesoftware,adetaileddescriptionofthehardwarestructureofthesystem,includingsinglechipcircuit,achargingcontrolcircuit,voltageconversionandopticallycoupledisolationcircuit,andthechargercoredevices-MAX1898chargingchip,AT89C51chipareintroducedindetail.Elaboratedthesystemhardwareandsoftwaredesign.UsingthedevelopmenttoolofClanguage,adetaileddesignandcoding.Realizationofthesystemreliability,stability,securityandeconomy.Theintelligentchargerwithdetectinglithiumionbatterycondition;automaticswitchingchargingmodetomeettheneedofthechargerrechargeablebatterycharging;shortcircuitprotection;thechargingstatedisplayfunction.Inlifethebettermaintenanceofrechargeablebatteries,prolongsitsservicelife.Keywords:intelligentconstantvoltagechargerlithiumbatteryMAX1898目錄序言 11實(shí)例闡明 12設(shè)計(jì)思緒分析 12.1要實(shí)現(xiàn)智能化充電器，需要從下面兩個(gè)方面著手。 12.2為何需要實(shí)現(xiàn)充電器的智能化 22.3選擇電池充電芯片 22.4MAX1898的充電工作原理 33智能恒壓充電器硬件電路設(shè)計(jì) 53.1電路所需器件功能簡(jiǎn)介 53.1.1AT89S51引腳功能 53.1.2MAX1989引腳功能 83.2時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 103.3電路原理圖及闡明 113.4軟件設(shè)計(jì) 143.5程序流程 154總結(jié)語(yǔ) 15附錄1：?jiǎn)纹瑱C(jī)采樣部分電路原理圖 17附錄2：PCB控制模塊 18附錄3：程序 19參照文獻(xiàn) 22智能恒壓充電器設(shè)計(jì)序言在人們平常工作和生活中，充電器的使用越來(lái)越廣泛。從隨身聽(tīng)到數(shù)碼相機(jī)，從手機(jī)到筆記本電腦，幾乎所有用到電池的電器設(shè)備都需要用到充電器。充電器為人們的外出旅行和出差辦公提供了極大的以便。單片機(jī)在電池充電器領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用，運(yùn)用它的處理控制能力可以實(shí)現(xiàn)充電器的智能化。充電器各類(lèi)繁多，但從嚴(yán)格意義上講，只有單片機(jī)參與處理和控制的充電器才能稱(chēng)為智能充電器。1實(shí)例闡明伴隨手機(jī)在世界范圍內(nèi)的普及使用，手機(jī)電池充電器的使用也越來(lái)越廣泛。這部分將通過(guò)一種經(jīng)典實(shí)例簡(jiǎn)介51單片機(jī)在實(shí)現(xiàn)手機(jī)電池充電器方面的應(yīng)用。實(shí)例所實(shí)現(xiàn)的充電器是一種智能充電器，它在單片機(jī)的控制下，具有預(yù)充、充電保護(hù)、自動(dòng)斷電和充電完畢報(bào)警提醒功能。實(shí)例的功能模塊如下。單片機(jī)模塊：實(shí)現(xiàn)充電器的智能化控制，例如自動(dòng)斷電、充電完畢報(bào)警提醒等。充電過(guò)程控制模塊：采用專(zhuān)用的電池充電芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)充電過(guò)程的控制。充電電壓提供模塊：采用電壓轉(zhuǎn)換芯片將外部+12V電壓轉(zhuǎn)換為需要的+5V電壓，該電壓在送給充電控制模塊之前還需通過(guò)一種光耦模塊。C51程序：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制電池充電芯片實(shí)現(xiàn)充電過(guò)程的自動(dòng)化，并根據(jù)充電的狀態(tài)給出有關(guān)的輸出指示。2設(shè)計(jì)思緒分析2.1要實(shí)現(xiàn)智能化充電器，需要從下面兩個(gè)方面著手。充電的實(shí)現(xiàn)。它包括兩部分：一是充電過(guò)程的控制；二是需要提供基本的充電電壓。智能化的實(shí)現(xiàn)。在充電器電路中引入單片機(jī)的控制。2.2為何需要實(shí)現(xiàn)充電器的智能化充電器實(shí)現(xiàn)的方式不一樣會(huì)導(dǎo)致充電效果的不一樣。由于充電器多采用大電流的迅速充電法，在電池充斥后假如不及時(shí)停止會(huì)使電池發(fā)燙，過(guò)度的充電會(huì)嚴(yán)重?fù)p害電池的壽命。某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，而采用小電流涓流補(bǔ)充充電。手機(jī)電池的使用壽命和單次使用時(shí)間與充電過(guò)程親密有關(guān)。鋰電池是手機(jī)最為常用的一種電池，它具有較高的能量重量比、能量體積比、具有記憶效應(yīng)，可反復(fù)充電多次，使用壽命較長(zhǎng)，價(jià)格也越來(lái)越低。鋰電池對(duì)于充電器的規(guī)定比較苛刻，需要保護(hù)電路。為了有效運(yùn)用電池容量，需將鋰電池充電至最大電壓，不過(guò)過(guò)壓充電會(huì)導(dǎo)致電池?fù)p壞，這就規(guī)定較高的控制精度。此外，對(duì)于電壓過(guò)低的電池需要進(jìn)行預(yù)充，充電器最佳帶有熱保護(hù)和時(shí)間保護(hù)，為電池提供附加保護(hù)。一部好的充電器不僅能在短時(shí)間內(nèi)將電量充足，并且還可以對(duì)電池起到一定的維護(hù)作用，修復(fù)由于使用不妥導(dǎo)致的記憶效應(yīng)，即容量下降（電池活性衰退）現(xiàn)象。設(shè)計(jì)比較科學(xué)的充電器往往采用專(zhuān)用充電控制芯片配合單片機(jī)控制的措施。專(zhuān)用的充電芯片具有業(yè)界公認(rèn)很好的－△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)，比較精確地結(jié)束充電工作，通過(guò)單片機(jī)對(duì)這些芯片的控制，可以實(shí)現(xiàn)充電過(guò)程的智能化，例如，在充電后增長(zhǎng)及時(shí)關(guān)斷電源、蜂鳴報(bào)警和液晶顯示等功能。充電器的智能化可以縮短充電的時(shí)間，同步可以維護(hù)電池，延長(zhǎng)電池使用壽命。2.3選擇電池充電芯片目前市場(chǎng)上存在大量的電池充電芯片，它們可直接用于進(jìn)行充電器的設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的是手機(jī)的單節(jié)鋰離子電池充電器，規(guī)定充電迅速且具有優(yōu)良的電池保護(hù)能力，因此在選擇詳細(xì)電池充電芯片時(shí)根據(jù)如下的原則。電池類(lèi)型：不一樣的電池（鋰電池、鎳氫電池、鎳鎘電池等）選擇不一樣的充電芯片。電池?cái)?shù)目：可充電池的數(shù)目。電流值：充電電流的大小決定了充電時(shí)間。充電方式：是快充、慢充還是可控充電過(guò)程。最終選擇Maxim企業(yè)的MAX1898作為電池充電芯片。MAX1898配合外部PNP或PMOS晶體管可以構(gòu)成完整的單節(jié)鋰電池充電器。MAX1898提供精確的恒流/恒壓充電，電池電壓調(diào)整精度為±0.75%，提高了電池性能并延長(zhǎng)了電池使用壽命。充電電流可由顧客設(shè)定，采用內(nèi)部檢流，不必外部檢流電阻。MAX1898提供了充電狀態(tài)的輸出指示、輸入電源與否與充電器的連接的輸出指示和充電電流指示。MAX1898還具有其他某些功能，包括輸入關(guān)斷控制、可選的充電周期重啟（不必重新上電）、可選的充電終止安全定期器和過(guò)放電電池的低電流預(yù)充。MAX1898的關(guān)鍵特性如下?！窈?jiǎn)樸、安全的線(xiàn)性充電方式。●使用低成本的PNP或PMOS調(diào)整元件。●輸入電壓：4.5～12V。●內(nèi)置檢流電阻?！瘛?.75%電壓精度?！窨删幊坛潆婋娏鳌！褫斎腚娫醋詣?dòng)檢測(cè)?！馤ED充電狀態(tài)指示?！窨删幊贪踩ㄆ谄鳌！駲z流監(jiān)視輸出?！窨蛇x/可調(diào)整自動(dòng)重啟。●小尺寸μMAX封裝。2.4MAX1898的充電工作原理充電芯片MAX1898的內(nèi)部電路包括輸入電流調(diào)整器、電壓檢測(cè)器、充電電流檢測(cè)器、定期器、溫度檢測(cè)器和主控制器。輸入電流調(diào)整器用于限制電源的總輸入電流，包括系統(tǒng)負(fù)載電流與充電電流。當(dāng)檢測(cè)到輸入電流不小于設(shè)定的門(mén)限電流時(shí)，通過(guò)減少充電電流從而控制輸入電流。由于系統(tǒng)工作時(shí)電源電流的變化范圍較大，假如充電器沒(méi)有輸入電流檢測(cè)功能，則輸入電源必須可以提供最大負(fù)載電流與最大充電電流之和，這將使電源的成本增高、體積增大，而運(yùn)用輸入限流功能則可以減少充電器對(duì)直流電源的規(guī)定，同步也簡(jiǎn)化了輸入電源的設(shè)計(jì)。MAX1898外接限流型充電電源和P溝道場(chǎng)效應(yīng)管，可以對(duì)單節(jié)鋰電池進(jìn)行安全有效的快充，其最大的特點(diǎn)是：在不使用電感的狀況下，仍能做到很低的功率耗散，可以實(shí)現(xiàn)預(yù)充電，具有過(guò)壓保護(hù)和溫度保護(hù)功能，最長(zhǎng)充電時(shí)間的限制可為鋰電池提供二次保護(hù)。MAX1898的經(jīng)典充電電路如圖1所示。電路詳細(xì)闡明如下。輸入電壓范圍為4.5～12V。鋰電池規(guī)定的充電方式是恒流恒壓方式，電源的輸入需要采用恒流恒壓源，一般可采用直流電源外加變壓器。圖2.4-1MAX1898的經(jīng)典充電電路通過(guò)外接的場(chǎng)效應(yīng)管提供鋰電池的充電接口。通過(guò)外接的電容CcT來(lái)設(shè)置充電時(shí)間tCHG。這里的充電時(shí)間指的是快充時(shí)的最大充電時(shí)間，它和定期電容CcT的關(guān)系如下式所示。(2.4-2)＝34.33×(2.4-2)式中，tCHG的單位為小時(shí)，CcT的單位為nF。大多數(shù)狀況下，快充時(shí)最大充電時(shí)間不超過(guò)3小時(shí)，因此常取CcT為100nF。在限制電流的模式下，通過(guò)外接的電阻RSET來(lái)設(shè)置最大充電電流IFSTCHG，關(guān)系如下式所示。(2.4-3(2.4-3)式中，RSET的單位為Ω，IFSTCHG的單位為nF。當(dāng)充電電源和電池在正常的工作溫度范圍內(nèi)時(shí)，插入電池將啟動(dòng)一次充電過(guò)程。平均的脈沖充電電流低于設(shè)置的快充電流的20%，或者充電時(shí)間超過(guò)片上預(yù)置的最大充電時(shí)間時(shí)，充電周期結(jié)束。MAX1989可以自動(dòng)檢測(cè)充電電源，沒(méi)有電源時(shí)自動(dòng)關(guān)斷以減少電池的漏電。啟動(dòng)快充后，打開(kāi)外接的P型場(chǎng)效應(yīng)管，當(dāng)檢測(cè)到電池電壓到達(dá)設(shè)定的門(mén)限時(shí)進(jìn)入脈沖充電方式，P型場(chǎng)效應(yīng)管打開(kāi)的時(shí)間會(huì)越來(lái)越短。充電結(jié)束時(shí)，LED指示燈將會(huì)展現(xiàn)周期性的閃爍，詳細(xì)的閃爍含義如表1所示。表2.4-3MAX1898經(jīng)典充電電路的LED指示狀態(tài)闡明充電狀態(tài)LED指示燈電池或充電器沒(méi)有安裝滅預(yù)充或快充亮充電結(jié)束滅充電出錯(cuò)以1.5Hz頻率閃爍3智能恒壓充電器硬件電路設(shè)計(jì)3.1電路所需器件功能簡(jiǎn)介3.1.1AT89S51引腳功能AT89S51單片機(jī)兼容MCS-51指令系統(tǒng)、4k可反復(fù)擦寫(xiě)(>1000次）ISPFlashROM、32個(gè)雙向I/O口、4.5-5.5V工作電壓、2個(gè)16位可編程定期/計(jì)數(shù)器、時(shí)鐘頻率0-33MHz、全雙工UART串行中斷口線(xiàn)、128x8bit內(nèi)部RAM、2個(gè)外部中斷源、低功耗空閑和省電模式、中斷喚醒省電模式、3級(jí)加密位、看門(mén)狗（WDT）電路、軟件設(shè)置空閑和省電功能、靈活的ISP字節(jié)和分頁(yè)編程、雙數(shù)據(jù)寄存器指針。AT89S51引腳圖如圖3.1.1-1所示。圖3.1.1-1AT89S51引腳圖各個(gè)引腳功能：VCC：電源GND：地P0口：P0口是一種8位漏極開(kāi)路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫(xiě)“1”P(pán)1口：P1口是一種具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，p1輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P1端口寫(xiě)“1”引腳號(hào)第二功能：P1.0T2（定期器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出P1.1T2EX（定期器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）P1.5MOSI（在系統(tǒng)編程用）P1.6MISO（在系統(tǒng)編程用）P1.7SCK（在系統(tǒng)編程用）P2口：P2口是一種具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P2端口寫(xiě)“1”P(pán)3口：P3口是一種具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，p2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P3端口寫(xiě)“1”P(pán)3引腳號(hào)第二功能：P3.0RXD（串行輸入）P3.1TXD（串行輸出）P3.2INT0(外部中斷0)P3.3INT0(外部中斷0)P3.4T0（定期器0外部輸入）P3.5T1（定期器1外部輸入）P3.6WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通)P3.7RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通)RST：復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，RST腳持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位?？撮T(mén)狗計(jì)時(shí)完畢后，RST腳輸出96個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無(wú)效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在flash編程時(shí)，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般狀況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部定期器或時(shí)鐘使用。然而，尤其強(qiáng)調(diào)，在每次訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將會(huì)跳過(guò)。假如需要，通過(guò)將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無(wú)效。這一位置“1”P(pán)SEN：外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（PSEN）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng)AT89S51從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，PSEN在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN將不被激活。EA/VPP：訪(fǎng)問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)當(dāng)接VCC。在flash編程期間，EA也接受12伏VPP電壓。XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。硬件電路設(shè)計(jì)重要圍繞充電芯片MAX1898展開(kāi)，而單片機(jī)控制部分的電路較為簡(jiǎn)樸。3.1.2MAX1989引腳功能本例的關(guān)鍵器件是MAX1989。MAX1989可對(duì)所有化學(xué)類(lèi)型的Li+電池進(jìn)行安全充電，它具有高集成度，在小尺寸內(nèi)集成了更多功能，盡量多地覆蓋了基本應(yīng)用電路，只需要少數(shù)外部元件。MAX1989為10引腳、超薄型的μMAX封裝，其引腳分布如圖3.1.2-1所示。圖3.1.2-1MAX1898引腳分布圖其引腳功能如下。IN（1腳）：傳感輸入，檢測(cè)輸入的電壓或電流。（2腳）：充電狀態(tài)指示腳，同步驅(qū)動(dòng)LED。EN/OK（3腳）：使能輸入腳/輸入電源“好”輸出指示腳。EN為輸入腳，可以通過(guò)輸入嚴(yán)禁芯片工作；OK為輸出腳，用于指示輸入電源與否與充電器連接。ISET（4腳）：充電電流調(diào)整引腳。通過(guò)串接一種電阻到地來(lái)設(shè)置最大充電電流。CT（5腳）：安全充電時(shí)間設(shè)置引腳。接一種時(shí)間電容來(lái)設(shè)置充電時(shí)間，電容為100mF時(shí)，幾乎為3個(gè)小時(shí)，此引腳直接接地將禁用此功能。RSTRT(6腳）：自動(dòng)重新啟動(dòng)控制引腳。當(dāng)此引腳直接接地時(shí)，假如電池電壓掉至基準(zhǔn)電壓閾值如下200mV，將會(huì)重新開(kāi)始一輪充電周期。此引腳通過(guò)電阻接地時(shí)，可以減少它的電壓閾值。此引腳懸空或者CT引腳接地（充電時(shí)間設(shè)置功能禁用）時(shí)，自動(dòng)重新啟動(dòng)功能被禁用。BATT（7腳）：電池傳感輸入腳，接單個(gè)Li+電池的正極。此引腳需旁接一種大電解電容到地。GND（8腳）：接地端。DRV（9腳）：外部晶體管驅(qū)動(dòng)器，接晶體管的基極。CS（10腳）：電流傳感輸入，接晶體管的發(fā)射極。此外，由于充電器外部為+12V供電，因此需要通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換芯片將+12V電壓轉(zhuǎn)換為+5V電壓，這里選用三端電壓轉(zhuǎn)換芯片LM7805來(lái)完畢此功能。為了減少電源干擾，保持電路的穩(wěn)定，在LM7805完畢電壓轉(zhuǎn)換，將+5V充電電源送給MAX1898之前，先通過(guò)一次光耦模塊6N137處理，通過(guò)單片機(jī)對(duì)光耦模塊的控制，可以及時(shí)關(guān)斷充電電源。6N137的引腳分布如圖3所示。圖3.1.2-26N137引腳分布圖其引腳功能如下。NC（1腳、4腳）：懸空。+（2腳）、－（3腳）：發(fā)光二極管的正、負(fù)極。GND（5腳）：接地端。OUTPUT（6腳）：輸出腳。EN（7腳）：使能腳為低時(shí)，無(wú)論有無(wú)輸入，輸出都為高。不使用時(shí)，懸空即可。VCC（8腳）：電源輸入腳。3.2時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)時(shí)鐘是單片機(jī)的心臟，各部分都以時(shí)鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊的一拍一拍的工作。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對(duì)于MCS-51系列的單片機(jī)，常用的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)方式有內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘兩種。內(nèi)部時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)如下：運(yùn)用AT89S51單片機(jī)內(nèi)部一種高增益的反相放大器，把一種晶振體和兩個(gè)電容器構(gòu)成自鼓勵(lì)振蕩電路，接于XTAL1和XTAL2之間。這樣振蕩器發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘電路，如圖3-3所示。圖3-3內(nèi)部時(shí)鐘電路本系統(tǒng)中晶振體選石英晶體，振蕩頻率為12MHz，電容器為33PF電容。3.3電路原理圖及闡明硬件電路由單片機(jī)電路、電壓轉(zhuǎn)換及光耦隔離電路、充電控制電路3部分構(gòu)成。單片機(jī)部分的電路原理圖如圖4所示。圖3.3-1基于MAX1898的智能充電器電路單片機(jī)部分原理圖圖3.3-1中，U1為單片機(jī)AT89C52，工作在11.0592MHz時(shí)鐘；U2為蜂鳴器，蜂鳴器由單片機(jī)的P2.1肛卻控制發(fā)出報(bào)警聲提醒；單片機(jī)的P2.0腳輸出控制光耦器件，在需要的時(shí)候可以及時(shí)關(guān)斷充電電源：?jiǎn)纹瑱C(jī)的外部中斷0由充電芯片MAX1898的充電狀態(tài)輸出信號(hào)/CHG通過(guò)反相后觸發(fā)。圖3.3-2所示的為電壓轉(zhuǎn)換及光耦隔離部分電路的原理圖。圖3.3-2基于MAX1898的智能充電器電路電壓轉(zhuǎn)換及光耦隔離部分原理圖U3為輸出+5V的電壓轉(zhuǎn)換芯片LM7805，它將12V的輸入電壓轉(zhuǎn)換為固定的5V輸出，U4為光耦隔離芯片6N137，其輸入為L(zhǎng)M7805產(chǎn)生的5V電壓，輸出為通過(guò)隔離的5V電壓，U4的2腳和單片機(jī)的P2.0相連，由單片機(jī)控制適時(shí)地關(guān)閉電電源。圖3.3-3所示的為充電控制部分的電路原理圖。圖3.3-3基于MAX1898的智能充電器電路充電控制部分原理圖其關(guān)鍵器件為充電芯片MAX1898，其充電狀態(tài)輸出引腳/CHG通過(guò)74LS04反相后與單片機(jī)INT0相連，觸發(fā)外部中斷，LED-R為紅色發(fā)光二極管，紅燈表達(dá)電源接通；LED－G為綠色發(fā)光二極管，綠燈表達(dá)處在充電狀態(tài)。Q1為P溝道的場(chǎng)效應(yīng)管，由MAX1898提供驅(qū)動(dòng)。圖6中，R4為設(shè)置充電電流的電阻，阻值為2.8kΩ,設(shè)置最大充電電流為500mA；C11為設(shè)置充電時(shí)間的電容，容值為100nf設(shè)置最大充電時(shí)間為3小時(shí)。在MAX1898和外部單片機(jī)的共同作用下，實(shí)現(xiàn)了如下的充電過(guò)程?！耦A(yù)充在安裝好電池之后，接通輸入直流電源，當(dāng)充電器檢測(cè)到電池時(shí)將定期器復(fù)位，從而進(jìn)入預(yù)充過(guò)程，在此期間充電器以快充電流的10%給電池充電，使電池電壓、溫度恢復(fù)到正常狀態(tài)。預(yù)充時(shí)間由外接電容CcT確定（100nF時(shí)為45分鐘），假如在預(yù)充時(shí)間內(nèi)電池電壓到達(dá)2.5V，且電池溫度正常，則充電進(jìn)入快充過(guò)程；假如超過(guò)預(yù)充時(shí)間后，電池電壓仍低于2.5V，則認(rèn)為電池不可充電，充電器顯示電池故障，LED指示燈閃爍?！窨斐淇斐溥^(guò)程也稱(chēng)為恒流充電，此時(shí)充電器以恒定電流對(duì)電池充電。恒流充電時(shí)，電池電壓緩慢上升，一旦電池電壓到達(dá)所設(shè)定的終止電壓，恒流充電終止，充電電流迅速遞減，充電進(jìn)入滿(mǎn)充過(guò)程?！駶M(mǎn)充在滿(mǎn)充過(guò)程中，充電電流逐漸衰減，直到充電速率降到設(shè)置值如下，或滿(mǎn)充時(shí)間超過(guò)，轉(zhuǎn)入頂端截止充電。頂端截止充電時(shí)，充電器以極小的充電電流為電池補(bǔ)充能量。由于充電器在檢測(cè)電池電壓與否到達(dá)終止電壓時(shí)有充電電流通過(guò)電池內(nèi)阻，盡管在滿(mǎn)充和頂端截止充電過(guò)程中充電電流逐漸下降，減小了電池內(nèi)阻和其他串聯(lián)電阻對(duì)電池端電壓的影響，但串聯(lián)在充電回路中的電阻形成的壓降仍然對(duì)電池終止電壓的檢測(cè)有影響。一般狀況下，滿(mǎn)充和頂端截止充電可以延長(zhǎng)電池5%～10%的使用時(shí)間?！駭嚯姰?dāng)電池充斥后，MAX1898芯片的2引腳/CHG發(fā)送的脈沖電平會(huì)由低變高，這將會(huì)被單片機(jī)檢測(cè)到，引起單片機(jī)的中斷，在中斷中，假如判斷出充電完畢，則單片機(jī)將通過(guò)P2.0口控制光耦6N137，切斷LM7805向MAX1898的供電，從而保證芯片和電池的安全，同步也減小功耗?！駡?bào)警當(dāng)電池充斥后，MAX1898芯片自身會(huì)熄滅外接的LED綠燈。不過(guò)，為了安全起見(jiàn)，單片機(jī)在檢測(cè)到充斥狀態(tài)的脈沖后，不僅會(huì)自動(dòng)切斷MAX1898芯片的供電，并且會(huì)通過(guò)蜂鳴器報(bào)警，提醒顧客及時(shí)取出電池。當(dāng)充電出錯(cuò)時(shí)，MAX1898芯片自身會(huì)控制LED綠燈以1.5Hz左右的頻率閃爍，此時(shí)不要切斷芯片的供電，要讓顧客一直看到此提醒。3.4軟件設(shè)計(jì)充電電器的充電過(guò)程重要由MAX1898控制，而單片機(jī)芯片重要是對(duì)電池起保護(hù)作用。本軟件設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)樸，其重要功能如下。當(dāng)MAX1898完畢充電時(shí)，其/CHG引腳會(huì)產(chǎn)生由低到高的跳變，該跳變引起單片機(jī)的INT0中斷。/CHG輸出為高存在3種狀況：一是電池不在位或無(wú)充電輸入，二是充電完畢，三是充電出錯(cuò)（此時(shí)，實(shí)際上/CHG會(huì)以1.5Hz頻率反復(fù)跳變）。顯然前兩種狀況單片機(jī)都可以直接控制光耦切斷充電電源，因此，程序中只要區(qū)別看待第3種充電出錯(cuò)的狀況即可。因此，在此中斷中，假如判斷出不是充電出錯(cuò)，則控制P2.0腳切斷電源，控制P2.1腳啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。3.5程序流程單片機(jī)控制智能充電器工作的程序流程如圖3.5-1所示。圖3.5-1基于MAX1989的智能充電器程序流程圖4總結(jié)語(yǔ)本設(shè)計(jì)以充電芯片MAX1898為基礎(chǔ)運(yùn)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)智能化的手機(jī)充電器。目前，充電電池的種類(lèi)繁多，因此在充電器的方案設(shè)計(jì)時(shí)需要針對(duì)不一樣的電池選擇不一樣的充電芯片。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的是單節(jié)鋰離子電池充電器，因此選用了芯片MAX1898作為充電芯片。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需著重把握如下幾點(diǎn)。預(yù)充、快充、滿(mǎn)充等充電方式的工作原理。MAX1898的充電狀態(tài)指示輸出信號(hào)/CHG在本設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。MAX1898外圍電路的設(shè)計(jì)，其中包括設(shè)置充電電流的電阻和充電時(shí)間的電容數(shù)值的選用。怎樣在單片機(jī)程序中判斷出充電完畢還是充電出錯(cuò)，并做出對(duì)應(yīng)的處理。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我不僅學(xué)到了專(zhuān)業(yè)技術(shù)方面的許多專(zhuān)業(yè)知識(shí)，同步也讓我感受到老師和同學(xué)的協(xié)助是非常重要的。在本次的課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中要感謝我的指導(dǎo)老師孫活老師對(duì)我專(zhuān)業(yè)知識(shí)上的指導(dǎo)和焊接技術(shù)上的培訓(xùn)。我還要感謝王川北老師平時(shí)對(duì)我單片機(jī)知識(shí)的輔導(dǎo)，有了平時(shí)的積累在課程設(shè)計(jì)中才能更好的運(yùn)用。還要感謝徐胤、和李超同學(xué)在我整個(gè)課程設(shè)計(jì)過(guò)程中協(xié)助我更好的使用AltiumDesigner和教會(huì)了我制作實(shí)物PCB板。謝謝試驗(yàn)室的同學(xué)們?cè)谖彝戤呍O(shè)計(jì)期間的大力協(xié)助和支持!附錄1：?jiǎn)纹瑱C(jī)采樣部分電路原理圖附錄2：PCB控制模塊

附錄3：程序重要程序代碼及其闡明（見(jiàn)注釋語(yǔ)句）如下。#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintSbitGATE=P2^0;SbitBP=p2^1;Uintt_count,int0_count;/*定期器0中斷服務(wù)子程序*/voidtimer0()interrupt1using1{TR0=0;//停止計(jì)數(shù)TH0=-5000/256;//重設(shè)5mg計(jì)數(shù)初值TL0=-5000%256;tcount++;if(t_count>600)//第一次外部中斷0產(chǎn)生后3s{if(int0_count==1)//還沒(méi)有出現(xiàn)第二次外部中斷0，則認(rèn)為充電完畢{GATE=0;//關(guān)閉充電電源BP=0;//打開(kāi)蜂鳴器報(bào)警}else//否則即是充電出錯(cuò){GATE=1;BP=1;}ET0=0;//關(guān)閉T0中斷EX0=0;//關(guān)閉外部中斷0int0_count=0;t_count=0;}/*外部中斷0服務(wù)了程序*/voidint0()interrupt0using1{if(int0_count==0){TH0=-5000/256;//5ms定期TL0=-5000%256;TR0=1;//啟動(dòng)定期/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)t_count=0;//產(chǎn)生定期器0中斷的計(jì)數(shù)器清零}int0_count++;}/*初始化*/voidinit()\{EA=1;//打開(kāi)CPU中PT0=1;