智能充電器的設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　（20 屆）</b></p><p><b>　　智能充電器的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)

2、 通信工程 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘

3、要</b></p><p>　　當(dāng)前社會(huì)，隨著電子產(chǎn)業(yè)日益的發(fā)達(dá)，手機(jī)成為了人們必不可少的通訊工具，手機(jī)電池也經(jīng)歷了復(fù)雜的發(fā)展變化。鋰離子電池由于能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)、自放電率低等諸多優(yōu)點(diǎn)使其成為了二次電池的主流產(chǎn)品。但另一方面，由于鋰離子電池極易受到過(guò)充電、過(guò)放電、過(guò)電流等損壞，其中充電器的好差對(duì)電池起著不可無(wú)視的作用。</p><p>　　本文首先介紹了鋰離子

4、電池的工作原理及其保護(hù)電路的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)。以及一些影響電池壽命的因素。在此基礎(chǔ)上，主要采用了MAX1898，7805等芯片，對(duì)鋰離子電池充電器模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)。主要模塊包括：充電指示，電池充電，電壓轉(zhuǎn)換。</p><p>　　關(guān)鍵詞：MAX1898；7805；鋰電池；充電指示；充電器</p><p><b>　　Abstract</b></p><

5、p>　　The current society, as the electronic industry increasingly developed, cell phone became people indispensable communication tools, cell phone battery also experienced the development and change of the complex. Li

6、thium ion batteries due to higher energy density, long cycling life, no memory effect, low self-discharge has created many advantages for the mainstream of the secondary battery products.</p><p>　　But on the

7、 other hand;Because of over-charge and over-discharge ,Rechargeable lithium-ion battery vulnerable will be damaged easily. So,the quality of battery chargers played a significant role.</p><p>　　This paper fi

8、rstly introduces the working principle of lithium ion battery and its protection circuit of the present situation and the development tendency. And some of the influence factors of battery life. On this basis, mainly ado

9、pts MAX1898 7805 chip, etc, lithium ion battery charger module of the design. Main modules, including: charging instructions, battery, voltage conversion.</p><p>　　Key Words:MAX1898;7805;Lithium; batteriesCh

10、arging indicator; charger</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 研究的背景1</p><p>　　1.2手機(jī)蓄電池的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)1</p><p>　　1.

11、3 充電技術(shù)的發(fā)展2</p><p>　　1.4 本文研究的內(nèi)容和意義3</p><p>　　1.5 論文各部分的主要內(nèi)容3</p><p>　　2 手機(jī)智能充電器的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)4</p><p>　　2.1 鋰離子電池的基本結(jié)構(gòu)4</p><p>　　2.2 鋰離子電池的電特性5</p><

12、;p>　　2.2.1 鋰離子電池的容量5</p><p>　　2.2.2 溫度的影響5</p><p>　　2.2.3 放電深度5</p><p>　　2.2.4 放電率關(guān)系6</p><p>　　2.2.5 自放電6</p><p>　　2.3 充電模式及控制方式6</p><p

13、>　　2.3.1 充電模式6</p><p>　　2.3.2 控制方法7</p><p><b>　　2.4 小結(jié)8</b></p><p>　　3 手機(jī)電池智能充電器的硬件設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.1 智能充電器的設(shè)計(jì)原理9</p><p>　　3.2智能充電器的硬件設(shè)計(jì)

14、9</p><p>　　3.2.1 MAX1898的作用10</p><p>　　3.2.2 充電電路的設(shè)計(jì)11</p><p>　　4 智能充電器的軟件設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.1 充電控制程序14</p><p>　　4.2 充電系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)14</p><p>&l

15、t;b>　　4.3 小結(jié)17</b></p><p>　　5 智能充電器的測(cè)試18</p><p>　　5．1 智能充電器的仿真測(cè)試18</p><p>　　5.2自制硬件電路20</p><p>　　6 結(jié)論和展望22</p><p><b>　　6.1 結(jié)論22</b

16、></p><p>　　6.2 展望22</p><p>　　致謝錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)23</b></p><p>　　附錄 1 系統(tǒng)實(shí)物圖24</p><p>　　附錄2 實(shí)驗(yàn)原理圖25</p><p>　　附錄3 畢

17、業(yè)設(shè)計(jì)作品說(shuō)明書26</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 研究的背景</b></p><p>　　隨著3G網(wǎng)絡(luò)的全球化發(fā)展，3G用戶數(shù)大幅增長(zhǎng)。技術(shù)上的先進(jìn)性，3G業(yè)務(wù)所具有的獨(dú)特吸引力，促使用戶越來(lái)越頻繁地使用各種多媒體業(yè)務(wù)。手機(jī)從僅具有通話功能發(fā)展成了集多種功能于一體的

18、便攜設(shè)備。與此同時(shí)，手機(jī)電池也經(jīng)歷了復(fù)雜的發(fā)展變化。隨著便攜式電子產(chǎn)品的日益普及，作為其電源的二次電池市場(chǎng)正迅速拓寬。而鋰離子電池由于能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)、自放電率低等諸多優(yōu)點(diǎn)使其成為了二次電池的主流產(chǎn)品。但另一方面，由于鋰離子電池極易受到過(guò)充電、過(guò)放電、過(guò)電流等損壞，其中充電器的好差對(duì)電池起著不可無(wú)視的作用。</p><p>　　本文首先介紹了鋰離子電池的工作原理及其保護(hù)電路的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)。以及

19、一些影響電池壽命的因素。在此基礎(chǔ)上，對(duì)鋰離子電池充電器模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)。主要模塊包括：充電指示，電池充電，電壓轉(zhuǎn)換。</p><p>　　1.2手機(jī)蓄電池的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　隨著用戶對(duì)手機(jī)性能以及形態(tài)大小的要求趨勢(shì)，手機(jī)電池從早期的占2/3體積的鎳鎘電池為主，逐步過(guò)度到以鎳氫為主。隨著鋰電池成本的迅速下降，現(xiàn)在市場(chǎng)上的主流手機(jī)基本上都已采用鋰離子電池。這是因?yàn)殇囯姵氐妮p薄小

20、巧以及鋰電池的容量更大，輸出功率密度更高，充電速度更快。</p><p>　　鋰電池主要應(yīng)用于筆記本計(jì)算機(jī)、手機(jī)、攝錄像機(jī)、攜帶式光盤等電子產(chǎn)品上。電子、信息及通訊等3C產(chǎn)品均朝向無(wú)線化、可攜帶化方向發(fā)展，對(duì)于產(chǎn)品的各項(xiàng)高性能組件也往“輕、小、薄、短”的目標(biāo)邁進(jìn)，而鋰電池是最佳的電源供應(yīng)來(lái)源。未來(lái)隨著3G手機(jī)和其它電動(dòng)工具的發(fā)展，國(guó)內(nèi)鋰電池市場(chǎng)份額將快速增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)鋰電池企業(yè)擁有巨大的市場(chǎng)增長(zhǎng)空間?！　?duì)于現(xiàn)在一

21、般常用的幾種電池比較可見：</p><p>　　表1 各類蓄電池性能比較</p><p>　　通過(guò)表一的蓄電池性能比較可以看到，雖然它們各有優(yōu)缺點(diǎn)，但考慮到作為手機(jī)電池，鋰離子電池要比其他電池綜合性能更高一些，因此根據(jù)手機(jī)對(duì)電池的性能要求，在手機(jī)上使用鋰離子電池的前景是可觀的。但是在鋰離子電池的安全性和成本上還是有待提高，這是鋰離子電池發(fā)展的必然趨勢(shì)。</p><p&

22、gt;　　目前鋰電池已逐步向電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域拓展。全球鋰電池需求量隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展而逐年遞增。</p><p>　　1.3 充電技術(shù)的發(fā)展</p><p>　　蓄電池充電技術(shù)是從二次電池誕生開始的，而且和蓄電池的發(fā)展與應(yīng)用有著極為密切的關(guān)系。當(dāng)時(shí)各國(guó)對(duì)蓄電池充電特性的認(rèn)識(shí)提出了總結(jié)性的充電經(jīng)驗(yàn)法則，即常規(guī)充電的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，這些經(jīng)驗(yàn)法則是（姜紹信 1984）： </p&

23、gt;<p>　?。?）蓄電池溫度為 75℉（24℃）時(shí)，充電電壓應(yīng)為 2.3V 左右，在此基礎(chǔ)上溫度每上升一度，電壓應(yīng)相應(yīng)的降低 0.004V。 </p><p>　?。?）蓄電池的充電電流（單位為安培）不應(yīng)超過(guò)蓄電池待重新充入的安時(shí)數(shù)。 </p><p>　　（3）在不減損蓄電池循環(huán)壽命的情況下，完成蓄電池滿充電的時(shí)間，不能少于 5小時(shí)。 </p><

24、p>　　這些經(jīng)驗(yàn)法則雖然是在當(dāng)時(shí)的科學(xué)技術(shù)水平上提出來(lái)的，以往的蓄電池充電方法都是遵循這些法則設(shè)計(jì)的，但對(duì)于目前的常規(guī)充電技術(shù)仍具有一定的指導(dǎo)意義。</p><p>　　充電技術(shù)也從原來(lái)的常規(guī)充電往智能化方向發(fā)展，從以往的電壓轉(zhuǎn)換向著如今的單片機(jī)程控化。同時(shí)電池產(chǎn)品也在快速發(fā)展著。其中手機(jī)常用的電池也從原來(lái)的傳統(tǒng)鋰離子電池向著聚合物鋰離子電池發(fā)展。</p><p>　　1.4 本文研

25、究的內(nèi)容和意義</p><p>　　3G業(yè)務(wù)的全球化發(fā)展以及手機(jī)等電子產(chǎn)品的應(yīng)用對(duì)鋰離子有著很大的需求，手機(jī)鋰離子電池的各方面性能都影響著它們的發(fā)展，鋰離子電池以其特有的性能優(yōu)勢(shì)已在便攜式電器如手提電腦、攝像機(jī)、移動(dòng)通訊中得到普遍應(yīng)用。目前開發(fā)的大容量鋰離子電池已在電動(dòng)汽車中開始試用，它將成為21世紀(jì)電動(dòng)汽車的主要?jiǎng)恿﹄娫粗唬⒃谌嗽煨l(wèi)星、航空航天和儲(chǔ)能方面得到應(yīng)用。</p><p>

26、　　本文主要手機(jī)鋰離子電池自身的特點(diǎn)，研究如何建立一個(gè)良好的智能化程度較高的鋰離子電池充電系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)以單片機(jī)作為核心控制部件，設(shè)計(jì)一款基于單片機(jī)控制的智能型充電器，采用常規(guī)充電與脈沖充電相結(jié)合的充電方法，不僅可以有效的提高充電效率，而且可以有效的延長(zhǎng)鋰離子電池的循環(huán)壽命。</p><p>　　1.5 論文各部分的主要內(nèi)容</p><p>　　第二章主要介紹手機(jī)智能充電器的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，通過(guò)分

27、析鋰離子電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和充電特性，以及影響鋰離子電池壽命的主要因素，提出一種基于單片機(jī)的充電技術(shù)。 </p><p>　　第三章主要介紹手機(jī)智能充電器硬件電路的設(shè)計(jì)，包括設(shè)計(jì)的原則和主要的技術(shù)參數(shù)。 </p><p>　　第四章主要對(duì)智能充電器進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，對(duì)各部分控制程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其對(duì)硬件起到較好的控制作用。 </p><p>　　第五章主要是對(duì)智能充電器的硬件

28、和軟件進(jìn)行試驗(yàn)調(diào)試，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)，以比較試驗(yàn)數(shù)值和理論設(shè)計(jì)的誤差。 </p><p>　　第六章主要對(duì)所設(shè)計(jì)的智能型充電器進(jìn)行總結(jié)，找出其中的問題，并對(duì)蓄電池智能充電器的進(jìn)一步發(fā)展做出展望。</p><p>　　2 手機(jī)智能充電器的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)</p><p>　　要想實(shí)現(xiàn)手機(jī)智能充電器的智能化，首先就必須要了解鋰離子電池的基本知識(shí)。本章主要介紹鋰離子電池的基

29、本知識(shí)及其應(yīng)用方面的問題。 </p><p>　　2.1 鋰離子電池的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖2 鋰電池結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　鋰離子電池由正極端子、負(fù)極端子（電池連接外部的正負(fù)極）、正極板、負(fù)極板、隔膜組成。當(dāng)電池充電時(shí)，鋰離子從正極中脫嵌，在負(fù)極中嵌入，放電時(shí)反之。這就需要一個(gè)電極在組裝前處于嵌鋰狀態(tài)，一般選擇相對(duì)鋰而言電位大于3V且在空氣中穩(wěn)

30、定的嵌鋰過(guò)渡金屬氧化物做正極。</p><p>　　2.2 鋰離子電池的電特性</p><p>　　2.2.1 鋰離子電池的容量</p><p>　　電池容量是指從電池獲得電量的量，常用C表示，單位常用Ah或mAh表示。容量是電池電性能的重要指標(biāo)。電池的容量通常分為理論容量、實(shí)際容量和額定容量。</p><p>　　電池容量由電極的容量決定，

31、若電極的容量不等，電池的容量取決于容量小的那個(gè)電極，但決不是正負(fù)極容量之和。鋰離子電池有一個(gè)對(duì)電量計(jì)量很有用的特性，就是在放電的時(shí)候,，電池電壓隨電量的流逝會(huì)逐漸降低，并且有相當(dāng)大的斜率。</p><p>　　2.2.2 溫度的影響</p><p>　　鋰離子電池的實(shí)際容量及活性物質(zhì)的利用率隨溫度的升高而增加，在蓄電池放電容量不變的情況下，蓄電池的放電深度隨著溫度的升高而降低，故蓄電池的使

32、用壽命會(huì)隨著溫度的升高而延長(zhǎng)（朱松然 2002）。在溫度低的地方會(huì)影響鋰電池的電容量，但當(dāng)回到溫度高的地方時(shí)又恢復(fù)電容量。</p><p>　　2.2.3 放電深度</p><p>　　鋰離子電池的放電深度是指蓄電池放電停止時(shí)達(dá)到何種放電程度。若在放電停止時(shí)放出了電池的全部電量，則稱為 100%的放電深度。在影響電池的壽命的諸多因素中，放電深度對(duì)電池循環(huán)壽命的影響是最大的。放電深度對(duì)鋰離

33、子電池使用壽命的影響如圖 1所示：</p><p>　　圖3 鋰電池放電深度影響圖</p><p>　　由圖中可以看出，當(dāng)電池經(jīng)過(guò)百次充放電使用以后；電池能放出的電將越來(lái)越少，也就是說(shuō)電池性能越來(lái)越差。</p><p>　　2.2.4 放電率關(guān)系</p><p>　　鋰離子電池在放電時(shí)，放電電壓不能低于終止電壓，否則會(huì)損害蓄電池的壽命，蓄電

34、池經(jīng)不同的放電電流放電，所放出的電量不同。一般在蓄電池放電深度為 60%～80%時(shí)充電，是最佳的充電時(shí)機(jī)。</p><p><b>　　2.2.5 自放電</b></p><p>　　鋰電池存在的自放電現(xiàn)象，如果電池電壓在3.6V以下長(zhǎng)時(shí)間保存，會(huì)導(dǎo)致電池過(guò)放電而破壞電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)，減少電池壽命。因此長(zhǎng)期保存的鋰電池應(yīng)當(dāng)每3~6個(gè)月補(bǔ)電一次，即充電到電壓為3.8~3.9

35、V（鋰電池最佳儲(chǔ)存電壓為3.85V左右）為宜，不宜充滿。</p><p>　　2.3 充電模式及控制方式</p><p>　　2.3.1 充電模式</p><p>　　在本次實(shí)驗(yàn)中，充電過(guò)程分預(yù)充，快充，滿充，斷電，報(bào)警5個(gè)部分。</p><p><b>　　預(yù)充</b></p><p>　　在充

36、電器接入電源時(shí)，當(dāng)充電其檢測(cè)到電池時(shí)將定時(shí)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1/10給電池充電，使電池電壓、溫度恢復(fù)到正常狀體.預(yù)充電時(shí)間由外接電容確定，如果在預(yù)充時(shí)間內(nèi)電池電壓達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)電壓，且電池溫度正常,則進(jìn)入快充過(guò)程；如果超過(guò)預(yù)充時(shí)間后，電池電壓低于標(biāo)準(zhǔn)電壓，則認(rèn)為電池不可充電,充電器顯示電池故障，由單片機(jī)發(fā)出故障指令，LED指示燈閃爍。</p><p><b>　　快充<

37、/b></p><p>　　快充就是以恒定電流對(duì)電池充電，恒流充電時(shí)，電池的電壓緩慢上升，一旦電池電壓達(dá)到所設(shè)定的終止電壓時(shí) ，恒流充電終止，充電電流快速遞減，充電進(jìn)入滿充過(guò)程。</p><p><b>　　滿充</b></p><p>　　在滿充過(guò)程中，充電電流逐漸遞減，直到充電速率降到設(shè)置值以下，或滿充超時(shí)時(shí)，轉(zhuǎn)入頂端截止充電。頂端截

38、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)電池電壓是否達(dá)到終止電壓時(shí) 有充電電流通過(guò)電池電阻，盡管在滿充和頂端截至充電過(guò)程中充電電流逐漸下降，減小了電池內(nèi)阻和其它串聯(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。一般情況下，滿充和頂端截止充電可以延長(zhǎng)電池5%～10%的使用時(shí)間。（《單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航》P270）</p><p><b&

39、gt;　　斷電</b></p><p>　　當(dāng)電池充滿后，Max1898芯片的2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，如果判斷出充電完畢，則單片機(jī)將通過(guò)P2.0 口控制光耦切斷L7805向Max1898供電，從而保證芯片和電池的安全，同時(shí)也減小功耗。</p><p><b>　　報(bào)警</b></p>

40、;<p>　　當(dāng)電池充滿后，Max1898芯片本身會(huì)熄滅LED顯示.但是，為了安全起見，單片機(jī)在檢測(cè)到充滿狀態(tài)的脈沖后，不會(huì)馬上自動(dòng)切斷Max1898的供電，而且會(huì)通過(guò)蜂鳴器報(bào)警，提醒用戶及時(shí)取出電池.當(dāng)電池出錯(cuò)時(shí)，Max1898本身會(huì)控制LED以低頻率閃爍，提示用戶。</p><p>　　2.3.2 控制方法</p><p>　　對(duì)蓄電池來(lái)講，選擇適當(dāng)?shù)某潆娔Ｊ綄?duì)蓄電池的壽

41、命和使用性能起到至關(guān)重要的作用，但充電過(guò)程中的控制方法則直接決定著充電效果的好壞，因此，充電過(guò)程中的控制方法對(duì)蓄電池的充電有著非常重要的作用，也決定著蓄電池的壽命和性能。常用的充電控制方法有以下幾種（朱松然 2002）。 </p><p><b>　　（1）電流控制法 </b></p><p>　　對(duì)于遵循最佳充電曲線的快速充電模式來(lái)講，電流控制法是最佳的充電控制方

42、法。它可以通過(guò)氣體檢測(cè)元件對(duì)蓄電池析出氣體的速率進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)蓄電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體達(dá)到一定的值時(shí)，氣體檢測(cè)元件參數(shù)變化，對(duì)充電線路發(fā)出控制信號(hào)，進(jìn)而對(duì)充電電流實(shí)施控制。但是由于遵循最佳充電曲線是非常困難的，將會(huì)使充電線路非常復(fù)雜，設(shè)備的體積也很龐大，并且在充電初期，充電電流很大，設(shè)備容量也必須很大，造成充電后期設(shè)備利用率很低，在實(shí)際應(yīng)用中，多數(shù)都設(shè)計(jì)成近似最佳充電曲線的充電模式。 </p><p><b>

43、;　?。?）電壓控制法 </b></p><p>　　電壓控制法是利用在充電過(guò)程中檢測(cè)到的蓄電池的最高電壓，控制充電電壓的方法。也是一般最常用的方法，一般情況下，蓄電池電壓達(dá)到最大值時(shí)，電池就充滿電。在充電過(guò)程中，當(dāng)電壓達(dá)到規(guī)定值時(shí)，應(yīng)立即停止快速充電。但是電池充足電的最高電壓會(huì)隨著外部環(huán)境的變化而變化，并且組成電池組的單體電池的最高點(diǎn)電壓也不一致，因此采用電壓控制法的準(zhǔn)確性不高。 </p>

44、;<p><b>　?。?）溫度控制法 </b></p><p>　　溫度控制法是利用溫度傳感器檢測(cè)充電過(guò)程中蓄電池電解液的溫度實(shí)施控制的一種方法隨著充電的進(jìn)行，蓄電池的電解液溫度會(huì)逐漸升高。當(dāng)蓄電池溫度超過(guò) 45℃時(shí)，應(yīng)考慮停止充電。通常采用熱敏電阻傳感器對(duì)蓄電池的溫度進(jìn)行檢測(cè)，但是由于熱敏電阻在使用過(guò)程中有一定的響應(yīng)時(shí)間，檢測(cè)到的蓄電池溫度就帶有一定的遲滯性，這會(huì)造成蓄電池

45、充電控制過(guò)程的響應(yīng)時(shí)間延后，會(huì)使得整個(gè)蓄電池充電時(shí)間就會(huì)相應(yīng)的延長(zhǎng)。且熱敏電阻與溫度之間的非線性關(guān)系，也會(huì)使檢測(cè)到的溫度有一定的誤差。因此用溫度傳感器檢測(cè)溫度時(shí)，不能十分準(zhǔn)確的檢測(cè)到蓄電池充滿電的時(shí)刻，易造成蓄電池過(guò)充。 </p><p>　　以上所述的各種控制方法，都有各自的缺陷，要想保證在任何情況下，都能準(zhǔn)確的控制電池的充電狀態(tài)，就需要一種綜合的控制方法。本次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)所采用的為電壓控制法。</p>

46、<p><b>　　2.4 小結(jié)</b></p><p>　　本章介紹了鉛酸蓄電池的一般結(jié)構(gòu)、工作原理、充電特性、充電模式及控制方法，分析了常規(guī)充電法和快速充電法的優(yōu)缺點(diǎn)，以及各個(gè)模式的過(guò)程分析。提出了一種新型的單片機(jī)控制的充電技術(shù)，為下一章智能型充電器的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。 </p><p>　　3 手機(jī)電池智能充電器的硬件設(shè)計(jì)</p>&

47、lt;p>　　一個(gè)智能化程度較高的充電器，應(yīng)能在蓄電池充電過(guò)程中準(zhǔn)確的檢測(cè)蓄電池的狀態(tài)，并能在控制過(guò)程中及時(shí)的作出反應(yīng)，這就需要完善的硬件設(shè)施。本章主要對(duì)智能充電器的硬件電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)中用到的關(guān)鍵芯片MAX1898以及單片機(jī)89C52，分析智能充電器硬件電路的工作原理，計(jì)算智能充電器所需的主要參數(shù)，選擇各部分所需的元器件，并對(duì)硬件電路的各部分電路進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　3.1 智能

48、充電器的設(shè)計(jì)原理</p><p>　　該充電器具有如下功能：</p><p><b>　　具有預(yù)充功能；</b></p><p><b>　　巨涌充電保護(hù)功能；</b></p><p><b>　　具有自動(dòng)斷電功能；</b></p><p>　　具有完成

49、充電后提示功能。</p><p>　　整個(gè)充電過(guò)程為:當(dāng)檢測(cè)到電池時(shí)，定時(shí)器復(fù)位，先以1/10的快充電流進(jìn)行預(yù)充，同時(shí)檢測(cè)電池是否為可充電鋰電池，若不是則斷開電流并提示，若可充電，當(dāng)電池電壓達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，進(jìn)行快充時(shí)間為1小時(shí)左右，在電池進(jìn)入滿充狀態(tài)后，充電電流減小直至電池充滿，此時(shí)MAX1898的2引腳發(fā)送的脈沖點(diǎn)評(píng)被單片機(jī)檢測(cè)到，引起單片機(jī)中斷，判斷出電池充電完畢，單片機(jī)通過(guò)P2.1控制光耦，切斷7805向M

50、AX1898供電，減小功耗并保證安全，同時(shí)MAX1898會(huì)向外接的LED發(fā)出指示（燈閃爍）提示充電結(jié)束。</p><p>　　3.2智能充電器的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　本章主要設(shè)計(jì)了以單片機(jī)為核心部件的鋰離子智能充電器的硬件電路。通過(guò)分析各部分硬件電路的工作原理，選擇各部分硬件電路所需的元件，使得設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以根據(jù)充電過(guò)程中蓄電池的實(shí)際情況，選擇合適的充電模式，提高充電效率。 <

51、;/p><p>　　3.2.1 MAX1898的作用</p><p>　　MAX1898配合外部PNP或者PMOS晶體管可組成完整的鋰電池充電器。MAX1898提供精確的恒定電流，提高電池性能并且延長(zhǎng)電池壽命。同時(shí)MAX在實(shí)驗(yàn)中提供了用于監(jiān)視充電狀態(tài)的輸出、輸入電源是否與充電器連接的輸出指示和充電電流指示。 </p><p>　　MAX1898的基本特點(diǎn)：</p

52、><p>　　圖4 MAX1898電路圖</p><p>　　4.5～12V輸入電壓范圍；</p><p><b>　　內(nèi)置檢流電阻；</b></p><p>　　±0.75%的電壓精度；</p><p><b>　　可編程充電電流；</b></p>&

53、lt;p><b>　　輸入電源自動(dòng)檢測(cè)；</b></p><p>　　LED充電狀態(tài)指示；</p><p><b>　　檢流監(jiān)視輸出；</b></p><p><b>　　MAX引腳功能 ：</b></p><p>　　1-IN：傳感器輸入，檢測(cè)輸入電壓和電流。</

54、p><p>　　2-CHG:LED驅(qū)動(dòng)器；</p><p>　　3-EN/OK：邏輯電平輸入允許/電源輸入；</p><p>　　4-ISET：電流調(diào)節(jié)；</p><p>　　5-CT：安全的充電時(shí)間設(shè)置；</p><p>　　6-RSTRT：自動(dòng)重新啟動(dòng)控制引腳。</p><p>　　7-BATT

55、：接單個(gè)Li+的正極；</p><p><b>　　8-GND：地；</b></p><p>　　9-DRV：外接電阻驅(qū)動(dòng)器；</p><p>　　10-CS：電流傳感器輸入； </p><p>　　3.2.2 充電電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　在本次實(shí)驗(yàn)中，采用的是將12V電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓，

56、作為單片機(jī)和MAX1898的電源。電壓轉(zhuǎn)換部分為：</p><p>　　圖5 電壓轉(zhuǎn)換原理圖</p><p>　　R4即為所需要的5V電壓。整個(gè)電路圖為如圖所示：</p><p>　　圖6 智能充電器原理圖</p><p>　　7805在電路中主要是電路轉(zhuǎn)化，由于實(shí)驗(yàn)原因，選擇的是講12V電壓轉(zhuǎn)化為線路所需的5V電壓。右下角BAT1處連接

57、電池。</p><p>　　圖7 電路運(yùn)行流程圖</p><p>　　上圖為整個(gè)電路運(yùn)行過(guò)程中運(yùn)行時(shí)的程序，從開始隨著芯片的智能判斷，充電器會(huì)選擇正確的充電方式。</p><p>　　4 智能充電器的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 充電控制程序</p><p>　　在電路運(yùn)行中，系統(tǒng)接通電源初始化后，系統(tǒng)開始

58、工作。首先檢測(cè)電池的狀態(tài)信息，若檢測(cè)到的電池為不可充電電池或其他異常情況，則直接終止充電并亮燈提醒，若電池?zé)o異狀，則判斷電池電壓后選擇充電方式，當(dāng)檢測(cè)到手機(jī)電池電壓=4.2V時(shí)。則表示電池充電完成，此時(shí)反饋信息，充電斷開，指示燈亮并蜂鳴。</p><p><b>　　圖8 程序運(yùn)行圖</b></p><p>　　4.2 充電系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)</p>&l

59、t;p>　　此次設(shè)計(jì)采用的核心控制部件是AT89C52,主程序采用C語(yǔ)言進(jìn)行編譯，C 語(yǔ)言作為常用的組合語(yǔ)言，以其適用范圍大等優(yōu)點(diǎn)在很多方面得到了廣泛的應(yīng)用。它功能強(qiáng)大，可以單獨(dú)使用，也可以和其他語(yǔ)言結(jié)合使用，語(yǔ)言簡(jiǎn)潔緊湊，運(yùn)算符和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富，C 語(yǔ)言的語(yǔ)法限制沒有其他語(yǔ)言嚴(yán)格，在使用時(shí)設(shè)計(jì)者的自由度較大。并且 C 語(yǔ)言允許直接訪問物理地址，因此它可以直接對(duì)硬件進(jìn)行操作。</p><p>　　此次設(shè)計(jì)中所

60、編譯的代碼如下：</p><p>　　#include "reg51.h"</p><p>　　#include "my_type.h"</p><p>　　sbit GATE = P2^0;</p><p>　　sbit BP = P2^1;</p><p>　　uint16

61、t_count,int0_count;</p><p>　　/*timer init</p><p>　　void initTimer(void)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　TMOD=0x1;</b></p><p><b>

62、;　　TH0=0xee;</b></p><p><b>　　TL0=0x19;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*timer0/counter0 interrupt</p><p>　　void timer0(void) interrupt 1&l

63、t;/p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　TH0=0xee;</b></p><p><b>　　TL0=0x19;</b></p><p>　　/*add your code here.</p><p>　　t_count++;

64、</p><p>　　if(t_count>600) /*第一次外部中斷0產(chǎn)生后3S*/</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(int0_count == 1) /*還沒有出現(xiàn)第二次外部中斷*/</p><p><b>　　{</b></p

65、><p>　　GATE = 0; /*關(guān)閉充電電源*/</p><p>　　BP = 0; /*打開蜂鳴器報(bào)警*/</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else /*否則即是充電出錯(cuò)*/</p><p><b>　　{</b>&l

66、t;/p><p>　　GATE =1; /*應(yīng)該為1*/</p><p><b>　　BP = 0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　ET0 = 0 ; /*關(guān)閉T0中斷*/</p><p>　　EX0 = 0 ; /*

67、關(guān)閉外部中斷0*/</p><p>　　int0_count = 0 ; </p><p>　　t_count = 0 ;</p><p><b>　　} </b></p><p>　　/*add your code here.</p><p><b>　　}</b><

68、;/p><p>　　/*int0 interrupt</p><p>　　void int0(void) interrupt 0</p><p><b>　　{</b></p><p>　　/*add your code here</p><p>　　if(int0_count == 0 )</

69、p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　TH0=0xee;</b></p><p><b>　　TL0=0x19;</b></p><p>　　TR0 = 1; /*啟動(dòng)第時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)*/</p><p>　　t_count

70、 = 0 ; /*產(chǎn)生定時(shí)器0中斷的計(jì)數(shù)器清0*/</p><p><b>　　}</b></p><p>　　int0_count += 1;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*the main fun</p><p>　　void main

71、(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　IT0=1; /*INT0下降沿中斷*/</p><p>　　EX0=1; /*允許INT1中斷*/</p><p>　　/*PT0 = 1; /*設(shè)置外部中斷0為最高優(yōu)先級(jí)*/</p><p>　　i

72、nitTimer();</p><p><b>　　ET0=1;</b></p><p><b>　　EA=1;</b></p><p>　　int0_count = 0 ;</p><p><b>　　GATE = 1;</b></p><p><

73、;b>　　BP = 1;</b></p><p><b>　　while(1);</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　4.3 小結(jié)</b></p><p>　　本章主要完成了智能充電器的軟件部分設(shè)計(jì)，在PROTElS

74、中繪制了工作原理圖，初步定制了線路流程。</p><p>　　5 智能充電器的測(cè)試</p><p>　　5．1 智能充電器的仿真測(cè)試</p><p>　　在前面由于已經(jīng)完成了智能充電器的電路原理圖，因此在PROTEUS 7.5 進(jìn)行了仿真測(cè)試，由于在仿真時(shí)發(fā)現(xiàn)MAX1898無(wú)法實(shí)現(xiàn)仿真功能，這是由于在PROTEUS內(nèi)暫時(shí)還沒有關(guān)于MAX1898仿真的數(shù)據(jù)，因此在仿

75、真中我將圖中關(guān)于MAX1898的部分用一個(gè)button按鈕來(lái)代替。</p><p>　　圖9 以指示燈代替MAX1898芯片</p><p>　　當(dāng)按下電路圖左側(cè)的按鈕時(shí)，圖中左下角的指示燈滅，這時(shí)候提醒用戶提示充電完成：</p><p>　　圖10 充電完成時(shí)電路顯示</p><p>　　當(dāng)按鈕松開的時(shí)候，既充電器在充電時(shí)指示燈是一直亮著

76、：</p><p>　　圖11 充電過(guò)程電路圖</p><p><b>　　。</b></p><p><b>　　5.2自制硬件電路</b></p><p>　　根據(jù)原理圖，我在此基礎(chǔ)上自制了硬件電路：</p><p>　　在電源選擇上，我選擇了USB接口電源，可以連接電

77、腦來(lái)選擇充電，最上方的指示燈1是當(dāng)連接到電源時(shí)提示外來(lái)電源存在。當(dāng)連接了外來(lái)電源卻沒接通電池時(shí)，指示燈2一直閃爍，當(dāng)連接到鋰電池后指示燈3亮起提示在充電，充滿電后指示等3黑燈4亮并蜂鳴提示。</p><p>　　當(dāng)給1塊800mAh的鋰電池充電，大概在2小時(shí)左右充滿，充電功率就是：</p><p>　　400/1000*4=1.6W.</p><p>　　充電器的充

78、電電壓為4V.</p><p>　　當(dāng)給電池充電時(shí)，它的恒流充電電流為0.4A.</p><p>　　在給充電器測(cè)試時(shí)，對(duì)原定的任務(wù)目標(biāo)功能基本達(dá)到了實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　6 結(jié)論和展望</b></p><p>　　隨著3G應(yīng)用的全面化以及將來(lái)的4G時(shí)代，手機(jī)等掌上電子產(chǎn)品越來(lái)越離不開人們的需求，人們對(duì)于電

79、池的要求也會(huì)越來(lái)越高。</p><p><b>　　6.1 結(jié)論</b></p><p>　　本文主要研究了智能充電器的設(shè)計(jì)，以AT89C51為核心控制部件，結(jié)合外圍工作電路進(jìn)行工作，采用單片機(jī)控制電路及時(shí)調(diào)整充電過(guò)程中的充電電流，使電池的壽命能更長(zhǎng)使用。</p><p><b>　　6.2 展望</b></p&g

80、t;<p>　　未來(lái)人們對(duì)電子器件的需求會(huì)越來(lái)越大，同時(shí)對(duì)電池的要求也會(huì)越來(lái)越高，對(duì)電池的安全性、容量、壽命等因素也會(huì)有更高的要求，不能滿足人們需求的電池注定要被淘汰，傳統(tǒng)鋰電池必定需要改進(jìn)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 胡漢才。單片機(jī)原理及其接口技術(shù)[M]。北京:清華大學(xué)出版社，2003.</p>

81、;<p>　　[2]張俊謨。單片機(jī)中級(jí)教程[M]。北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2007.</p><p>　　[3]求是科技。單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航[M]。北京:人民郵電出版社，2008.</p><p>　　[4]田進(jìn)，景占榮微?；贛CU的智能充電控制器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]。微處理機(jī)，2006(2):78-81.</p><p>　　[5]劉美

82、俊?；趩纹瑱C(jī)的通用智能充電器設(shè)計(jì)[J]。儀表技術(shù)與傳感器，2009(9):41-43.</p><p>　　[6]羅劍。低成本交直流兩用后備電源的設(shè)計(jì)[J]。工業(yè)控制技術(shù)，2009(12):100-102.</p><p>　　[7]何立民。MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)。北京航空航天大學(xué)出版社，2006.</p><p>　　[8]趙負(fù)國(guó)主編。傳感器集成電路

83、手冊(cè)，化學(xué)工業(yè)出版社，2002，ISBN 7-5025-3474-1/TP。296.</p><p>　　[9]童詩(shī)白，華成英。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第三版）【M】。北京：高等教育出版社，2001.</p><p>　　[10]路秋生，常用充電器電路和應(yīng)用，機(jī)械工業(yè)出版社2007.</p><p>　　[11]曲學(xué)基。穩(wěn)定電源電路設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]。北京:電子工業(yè)出版社，2

84、003.</p><p>　　[12]TI analog/Mixed-Signal Products designer’s Gudide CD-ROM SL YC005D Februrary 2000 ISBN7-980029-43-7H.</p><p>　　[13] TI analog/Mixed-Signal Products designer’s Master selection

85、Guide CD-ROM SL YC005G august 2002.</p><p>　　附錄 1 系統(tǒng)實(shí)物圖</p><p><b>　　附錄2 實(shí)驗(yàn)原理圖</b></p><p>　　附錄3 畢業(yè)設(shè)計(jì)作品說(shuō)明書</p><p><b>　　作品名稱 </b></p><

86、p><b>　　智能電池充電器</b></p><p><b>　　作品功能 </b></p><p>　　對(duì)手機(jī)鋰電池進(jìn)行充電；</p><p>　　充電過(guò)程下有指示燈提示</p><p><b>　　操作步驟</b></p><p>　　通過(guò)U