基于51單片機(jī)的智能充電器的設(shè)計(jì)[共42頁(yè)]

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1、 摘要 在我們的日常生活中,手機(jī)已經(jīng)變得越來越重要了。我們經(jīng)常需要使用手機(jī)，打電話、發(fā)短信、上網(wǎng)、看電影、聽歌、玩游戲等等。隨著大屏幕和高主頻的手機(jī)出現(xiàn)，鋰離子電池就變得更加重要了，其鋰離子電池充電器也受到廣大消費(fèi)者的重視。 該課題主要是設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的鋰離子電池充電器，在設(shè)計(jì)上，通過AT89S52和MAX1898可以控制實(shí)現(xiàn)預(yù)充，快速充電，及恒壓充電。該設(shè)計(jì)可以通過LCD1602監(jiān)控充電過程中的各個(gè)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)電路簡(jiǎn)單，成本較低，而且充電效果很好，包括安全性高，耗時(shí)短，對(duì)電池?fù)p壞小，滿足一般用戶的要求。本文還對(duì)充電器的核心器件MAX1898充電芯片、AT89S52單片機(jī)以及LCD16

2、02進(jìn)行了較詳細(xì)的介紹。 該智能充電器具有檢測(cè)鋰離子電池的狀態(tài)；自動(dòng)切換充電模式以滿足電池的充電需要；充電電壓顯示的功能。實(shí)現(xiàn)定時(shí)切斷MAX1898的電源，減少能耗，同時(shí)也延長(zhǎng)了它的使用壽命。 關(guān)鍵詞：鋰電池，充電器，單片機(jī)，AT89S52， MAX1898，LCD1602 Abstract In?our daily lives, mobile phones have?become increasingly important. We often need to?use the phone, making phone calls, text messaging, Internet

3、, watching movies, listening to music, play games?and so on. With the advent of large screen and high-frequency mobile phone, the Li-on batteries become more important, its Li-on battery charger by the consumers attention. The main topic is to design a micro control unit based on Li-on battery cha

4、rger which is designed by AT89S52 and MAX1898 that can be controlled to achieve the pre-charging, fast charging and constant voltage charging. The design can monitor the charging process in each state and the circuit is very simple, low cost, and a good charging effect, including the character of sa

5、fe, short time consuming, small battery damage and have met the requirements of general using. The article also has a more detailed introduction to the core device MAX1898, AT89S52 and LCD1602. The smart charger has the funtion of the state detection of Li-on battery, switching to charge mode autom

6、atically to meet the requirement of the battery,charging voltage displaying. This design has achieved shuting down the power of MAX1898, reducing energy consumption, and prolonging service life. Key words: Li-on battery, Charger, SCM, AT89S52, MAX1898,LCD1602 目錄 引言 1 1緒論 2 1.1智能充電器概念以及智能化體現(xiàn)

7、2 1.2充電器智能化需求 2 1.3智能充電過程 3 2鋰離子電池的介紹 3 2.1鋰金屬電池與鋰離子電池 4 2.2鋰離子電池工作原理 5 2.3鋰離子電池使用注意事項(xiàng) 6 3硬件電路設(shè)計(jì) 6 3.1設(shè)計(jì)思路概述 6 3.2充電管理芯片MAX1898簡(jiǎn)介 7 3.3 MAX1898應(yīng)用電路設(shè)計(jì) 11 3.4 AT89S52單片機(jī)簡(jiǎn)介 12 3.5 LCD1602簡(jiǎn)介 17 3.6 ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片簡(jiǎn)介 22 4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 24 4.1充電流程設(shè)計(jì) 24 4.2單片機(jī)控制設(shè)計(jì) 25 5結(jié)語(yǔ) 28 參考文獻(xiàn) 29 致謝 30 附錄1：完整電

8、路原理圖 31 附錄2：電路PCB板設(shè)計(jì)圖 32 附錄3：實(shí)物照片 33 附錄4：源程序 34 38 引言 隨著半導(dǎo)體元件、大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展及人們生活水平的不斷提高,各種便攜式收錄機(jī)、電動(dòng)剃須刀、筆記本電腦、攝像機(jī)、電子計(jì)算器、移動(dòng)電話等電器廣泛應(yīng)用，這就使各種干電池的需求量迅速增加。 電池是通過能量轉(zhuǎn)化獲取電能的原件，電池又分為一次電池和可充電電池，一次性電池只能一次使用，而廢舊的一次電池容易造成環(huán)境污染?？沙潆婋姵乜梢苑磸?fù)使用，且可充電電池有較高的性價(jià)比，放電電流大，壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，生產(chǎn)生活中可充電電池應(yīng)用比較廣泛，各種儀器儀表，電氣測(cè)量裝置，通信設(shè)備中都有使用

9、可充電電池，但隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)電池更講究方便攜帶，污染小，性能優(yōu)良等。綜合所有因素，可充電電池比一次電池更能受大眾青睞，所以可充電電池?fù)碛袕V大的市場(chǎng)前景。同時(shí)，智能充電器應(yīng)運(yùn)而生。鋰電池是可充電電池的一種，鋰電池自從上市以來，以其效率高，壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)占領(lǐng)市場(chǎng)。而各大生產(chǎn)廠商，為了迎合市場(chǎng)需求，致力于開發(fā)能量密度高、小型化、薄型化、輕量化、安全性高、循環(huán)壽命長(zhǎng)的高性能鋰離子電池。隨著時(shí)代的發(fā)展手機(jī)、電腦、家用電器等離不開充電器，而單片機(jī)參與處理和控制的充電器被稱為智能充電器。 鋰離子電池有較高的比能量，放電曲線平穩(wěn)，自放電率低，循環(huán)壽命長(zhǎng)，具有良好的充放電性能，可隨充隨放、快充深放，無記

10、憶效應(yīng)，不含鎘、鉛、汞等有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境無污染，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、充電技術(shù)、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。 1 緒論 1.1 智能充電器的概念以及智能化的體現(xiàn) 智能充電是采用高頻電源技術(shù)，運(yùn)用先進(jìn)的智能動(dòng)態(tài)調(diào)整充電技術(shù)。它采用恒流/恒壓/小恒流智能三個(gè)階段充電方式，具有充電效率高，操作簡(jiǎn)單，重量輕，體積小等特點(diǎn)。 智能充電器具有反接、過

11、載、短路、過熱等多重保護(hù)功能及延時(shí)啟動(dòng)，軟啟動(dòng)、斷電記憶自啟動(dòng)功能等。具有科學(xué)的充電電量控制技術(shù)，全自動(dòng)充電機(jī)能在蓄電池充足后自動(dòng)關(guān)機(jī)，確保蓄電池充足，不過充、不欠充，延長(zhǎng)蓄電池使用壽命，全自動(dòng)充電機(jī)可適用的電池類型：鎳鉻、鎳氫、鉛酸、鋰離子電池等。 1.2 充電器的智能化需求 充電器實(shí)現(xiàn)的方式不同會(huì)導(dǎo)致充電效果的不同。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(shí)停止會(huì)使電池發(fā)燙，過度的充電會(huì)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)間與充電過程密切相關(guān)。

12、 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)，可重復(fù)充電多次，使用壽命較長(zhǎng)，價(jià)格也越來越低。鋰電池對(duì)于充電器的要求比較苛刻，需要保護(hù)電路。為了有效利用電池容量，需將鋰電池充電至最大電壓，但是過壓充電會(huì)造成電池?fù)p壞，這就要求較高的控制精度。另外，對(duì)于電壓過低的電池需要進(jìn)行預(yù)充，充電器最好帶有熱保護(hù)和時(shí)間保護(hù)，為電池提供附加保護(hù)。一部好的充電器不但能在短時(shí)間內(nèi)將電量充足，而且還可以對(duì)電池起到一定的維護(hù)作用，修復(fù)由于使用不當(dāng)造成的記憶效應(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用充電控制芯片配合單片機(jī)控制的方法。專用的充電芯片具備業(yè)

13、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)，比較精確地結(jié)束充電工作，通過單片機(jī)對(duì)這些芯片的控制，可以實(shí)現(xiàn)充電過程的智能化，例如，在充電后增加及時(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，同時(shí)能夠維護(hù)電池，延長(zhǎng)電池使用壽命[1]。 1.3 智能充電過程 （1）預(yù)充電 如果充電開始時(shí)，單節(jié)電池電壓低于2.5v，則用涓流充電方式對(duì)電池進(jìn)行預(yù)充電，直到電池電壓升至2.5V，在此期間，充電器給電池充電電流是標(biāo)注電流的十分之一。其目的是讓電池電壓、溫度恢復(fù)到正常狀態(tài)。預(yù)充電時(shí)間由外接電容確定，若在規(guī)定時(shí)間內(nèi)電池電壓、溫度都恢復(fù)正常，就可以進(jìn)行

14、快速充電；若電池沒有恢復(fù)正常狀態(tài)，認(rèn)為電池故障。 （2）恒流充電 充電器以恒定電流進(jìn)行充電的過程叫做恒流充電，又叫快速充電。不同電池，充電速率會(huì)有差異，依據(jù)電池標(biāo)注的充電速率進(jìn)行充電，在充電過程中，電池電壓、溫度會(huì)上升，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓時(shí)，恒流充電過程結(jié)束，充電電流減小。進(jìn)入下一段充電過程。 （3）恒壓充電 充電時(shí)蓄電池兩極間的電壓維持在恒定的數(shù)值，這種充電方式叫做恒壓充電，它是一種廣泛采用的充電方法。恒壓充電又叫滿充，恒壓充電階段，電流逐漸減小，直到降到標(biāo)準(zhǔn)值以下，之后進(jìn)入涓流充電過程，充電器以極小的充電電流進(jìn)行，因?yàn)槌潆娖麟妷簷z測(cè)電池電壓是否達(dá)到終止電壓時(shí)，充電電流經(jīng)過電池內(nèi)阻

15、，串聯(lián)的電阻會(huì)形成壓降，將影響電壓檢測(cè)，恒壓充電和涓流充電可以延長(zhǎng)使用時(shí)間。 （4）斷電 當(dāng)檢測(cè)到電池的電壓達(dá)到預(yù)定值時(shí)，認(rèn)為電池已經(jīng)充滿。此時(shí)，充電管理單元會(huì)控制充電單元停止給電池繼續(xù)充電，保證芯片和電池的安全，并且減小了充電功耗。 （5）報(bào)警 電池充滿電后，充電管理芯片向外接的LED燈發(fā)出指令，LED燈將會(huì)閃爍，為保證安全，也同時(shí)會(huì)自動(dòng)切斷充電芯片的供電，控制蜂鳴器報(bào)警，提醒用戶取出電池。[2] 2 鋰離子電池的介紹 電池是一種化學(xué)電源，可以通過能量轉(zhuǎn)換獲得電能。二次電池[3]是可多次反復(fù)使用的電池，它又稱為可充電池、蓄電池。當(dāng)對(duì)二次電池充電時(shí)，電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，實(shí)現(xiàn)向負(fù)荷

16、供電，伴隨吸熱過程。對(duì)于二次電池，其性能參數(shù)主要有以下4個(gè)指標(biāo)： 1. 工作電壓：電池放電曲線上的平臺(tái)電壓 2. 電池容量：常用單位為安時(shí)(Ah)和毫安時(shí)(mAh) 3. 工作溫區(qū)：電池正常放電的溫度范圍 4. 電池正常工作時(shí)的充、放電次數(shù) 二次電池的性能可由電池特性曲線表示，這些特性曲線包括充電曲線、放電曲線、充放電循環(huán)曲線、溫度曲線等。二次電池能夠反復(fù)使用，符合經(jīng)濟(jì)使用原則。對(duì)于市場(chǎng)上二次電池的種類，大致分為：鉛酸(LA)電池、鎳鎘(NiCd)電池、鎳氫(NiMH)電池和鋰離子(Li–ion)電池。它們的主要區(qū)別見表2-1。 表2-1 各種類電池之間的區(qū)別 電池類型 酸性

17、電池 鎳鎘電池 鎳氫電池 液態(tài)鋰電池 聚合物鋰電池 安全性 好 好 好 好 優(yōu) 工作電壓/V 2 1.2 1.2 3.7 3.7 重量比能量 /(W·h/kg) 35 41 50~80 120~160 140~180 體積比能量 /(W·h/L) 80 120 100~200 200~280 ＞320 循環(huán)壽命 300 300 500 ＞500 ＞500 工作溫度/℃ 20~60 20~60 20~60 0~60 0~60 記憶效應(yīng) 無 有 無 無 無 毒性 有毒 有毒 輕毒 輕毒 無毒

18、 形狀 固定 固定 固定 固定 任意形狀 自放電 ＜0 ＜10 ＜30 ＜5 ＜5 2.1 鋰金屬電池與鋰離子電池 鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池；鋰金屬電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)的電池。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰，并且是可以充電的。 鋰離子電池是一種智能電池，它可以與專用原裝智能充電器配合，達(dá)到最短的充電時(shí)間、最大的壽命周期、最大的容量。鋰離子電池是目前性能最好的電池，與同樣大小的鎳鎘電池、鎳氫電池相比，鋰離子電池?fù)碛校弘娏績(jī)?chǔ)備大

19、、重量輕、壽命長(zhǎng)、充電時(shí)間短、無記憶效應(yīng)的特點(diǎn)。 2.2 鋰離子電池工作原理 鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱。鋰離子電池以碳素材料做為負(fù)極，以含鋰的化合物作為正極，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。鋰離子電池的充放電過程，就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過程中，同時(shí)伴隨著與鋰離子等量電子的嵌入和脫嵌（習(xí)慣上正極用嵌入或脫嵌表示，而負(fù)極用插入或脫插表示）。在充放電過程中，鋰離子在正、負(fù)極之間往返嵌入、脫嵌和插入、脫插，被形象地稱為“搖椅電池”,其工作示意圖如圖2-1所示。 圖2-1 鋰離子電池工作示意圖 當(dāng)對(duì)鋰離子電池進(jìn)行充電時(shí)，

20、鋰離子電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極，作為負(fù)極的碳呈現(xiàn)層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，達(dá)到負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量就越高。當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行放電時(shí)（我們使用電池的過程），嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，又運(yùn)動(dòng)回正極?；卣龢O的鋰離子越多，放電容量越高。 一般鋰電池充電電流越大，充電越快，同時(shí)電池發(fā)熱也越大。過大的電流充電，容量不夠滿，因?yàn)殡姵貎?nèi)部的電化學(xué)反應(yīng)需要時(shí)間。 2.3鋰離子電池使用注意事項(xiàng) 1. 放電電流不能過大，過大的電流導(dǎo)致電池內(nèi)部發(fā)熱，有可能會(huì)造成永久性的損害。 2. 絕對(duì)不能過放電，鋰電池內(nèi)部存儲(chǔ)電能是靠電化學(xué)一種可逆的化

21、學(xué)變化實(shí)現(xiàn)的，過度的放電會(huì)導(dǎo)致這種化學(xué)變化有不可逆的反應(yīng)發(fā)生，一旦放電電壓低于2.7V，將可能導(dǎo)致電池報(bào)廢。 3. 充電時(shí)不能高于最大充電電壓。 4. 鋰離子電池過充時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電池性能受到破壞，甚至爆炸。 5. 高溫環(huán)境下，鋰離子電池容易縮短壽命，或者引發(fā)爆炸。 6. 長(zhǎng)期不用的鋰離子電池需要保持40%～60%電量，否則，電量過低時(shí)將會(huì)因?yàn)樽苑烹妼?dǎo)致過放。 3 硬件電路設(shè)計(jì) 3.1 設(shè)計(jì)思路概述 要實(shí)現(xiàn)智能化充電器，需要從以下兩方面著手： 1. 充電過程的實(shí)現(xiàn) 充電過程主要考慮到鋰離子電池的充電特點(diǎn)，有針對(duì)性的選擇相應(yīng)的充電方案。另外，由于大規(guī)模集成電路的高速發(fā)展，很多芯片

22、廠商把實(shí)現(xiàn)固定功能的電路做成集成IC，更加方便電路功能的實(shí)現(xiàn)和搭建。目前市場(chǎng)上常見的智能充電芯片主要包括：MAX1898、MAX1758、SMC401[4]。本設(shè)計(jì)采用MAX1898充電芯片來進(jìn)行相關(guān)電路的設(shè)計(jì)。 2. 智能化的實(shí)現(xiàn) 為實(shí)現(xiàn)充電的智能化，在充電過程中引入51單片機(jī)的控制，配合ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，不斷的檢測(cè)電池電壓并反饋給51單片機(jī)，判斷電池此時(shí)需要的充電模式，從而實(shí)現(xiàn)智能化控制。此外，為方便觀察整個(gè)過程，運(yùn)用LCD1602顯示充電過程中的電池電壓和充電電流，能更加生動(dòng)的看到整個(gè)充電過程。 在本設(shè)計(jì)中，整體思路是通過MAX1898給鋰電池充電，以AT89S52單片機(jī)

23、作為充電過程的智能控制中心，以ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器作為MAX1898和AT89S52的數(shù)據(jù)傳送橋梁，不斷的檢測(cè)電池的電壓，由單片機(jī)判斷此時(shí)應(yīng)有的充電狀態(tài)，從而控制充電狀態(tài)指示燈的點(diǎn)亮與熄滅，并將狀態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果輸出給LCD1602顯示以供觀察，當(dāng)充電出現(xiàn)錯(cuò)誤，則會(huì)使指示燈閃爍，并驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。 3.2 充電管理芯片MAX1898簡(jiǎn)介 MAX1898的內(nèi)部電路包括輸入電流調(diào)節(jié)器、電壓檢測(cè)器、充電電流檢測(cè)器、定時(shí)器、溫度檢測(cè)器和主控器。輸入電流調(diào)節(jié)器用于限制總輸入電流，包括系統(tǒng)負(fù)載電流與充電電流，但檢測(cè)到輸入電路大于設(shè)定的門限電流時(shí)，通過降低充電電流從而控制輸入電流，MAX1898外接限

24、流型充電電源和PNP功率三級(jí)管，可對(duì)單節(jié)鋰電進(jìn)行有效的快充，它通過外接電容設(shè)定充電時(shí)間，通過外接電阻設(shè)置最大充電電流，可精確地恒流/恒壓充電，電池電壓精度可達(dá)±0.75%[5]。MAX1898的封裝樣式如圖3-1所示，各個(gè)引腳功能如表3-1所示。 圖3-1 MAX1898的引腳 表3-1 MAX1898引腳功能表 引腳號(hào) 引腳名 功能 1 IN 電壓輸入端 2 漏極開路LED驅(qū)動(dòng)。1.沒有電池，LED滅。2.預(yù)充電，LED亮。3.快速充電，LED亮。4.充電完成，LED滅。5.電池電壓小于2.5V，但預(yù)充電時(shí)間結(jié)束，LED 1.5HZ閃爍。 3 EN/OK

25、 1.輸入：高電平使能IC。2.輸出：高電平表示輸入電壓接入正確 4 ISET 1.與電池充電電流成比例的模擬輸出,。 2.通過設(shè)定ISET與GND之間的電阻可改變充電電流。 5 CT 安全充電時(shí)間控制口，電容10uF時(shí)，充電時(shí)間為3小時(shí)。 6 RSTRT 自動(dòng)重啟控制，如果電池降低電池規(guī)定的電壓下0.2V，一個(gè)新的充電周期又開始。接地后自動(dòng)重啟功能有效，充電完成時(shí)漏極電流為40uA。如果懸空，充電時(shí)間耗盡，只能通過EN/OK來觸發(fā)重啟，充電完成時(shí)漏極電流為4uA。 7 BATT 電池輸入端。 8 GND 接地 9 DRV 外部晶體管驅(qū)動(dòng)，該腳接外部PMOS

26、/PNP的柵極/基極。 10 CS 充電電流輸入端，接PMOS/PNP的源極/集電極。 MAX1898開始快充的條件如下，滿足任何一個(gè)條件即可： 1. 外部電源連接上，電池電壓大于2.5V。 2. 電池電壓下降到重啟電壓，4.0V(MAX1898EUB42)或3.9V(MAX1898EUB41)。 3. EN/OK先置低后置高，IC復(fù)位。 4. 預(yù)充電結(jié)束，電池電壓達(dá)到2.5V。 快充電流設(shè)定： MAX1898充電電流通過線性控制外部晶體管PMOS或PNP，最大的充電電流通過連接ISET與GND的外部電阻來設(shè)定，最大充電電流Imax和限流電阻Rset的關(guān)系式滿足：

27、 式中：Rset 單位為，Imax單位為A，一般情況下鋰電池的充電電流都為500mA，故限流電阻值取。 ISET可用來實(shí)時(shí)檢測(cè)實(shí)際的充電電流。ISET端有1mA輸出的電流就表明充電電流為1A，ISET端的輸出電壓正比于充電電流，滿足關(guān)系式： 在快速充電階段通常ISET端的電壓為1.4V，電池充滿時(shí)將隨著充電電流下降。充電過程中電壓、電流、功耗變化趨勢(shì)圖如下圖3-2所示[6]。 圖3-2 電壓、電流、功耗變化趨勢(shì)圖 充電過程監(jiān)測(cè)： 是一個(gè)漏極開路輸出，可以監(jiān)視電池的充電狀態(tài)。有5mA的限定電流，LED可以與固定阻值的電阻連接在5伏VCC與之間作為充電狀態(tài)標(biāo)志。另外，可以輸

28、出邏輯電平，表3-2為的狀態(tài)與各充電狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 表3.2 的狀態(tài)與各充電狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系 條件 沒有電池接入或沒有充電輸入 高阻抗（LED滅） 預(yù)充電階段電池電壓小于2.5V，充電電流為Imax的10% 低阻抗（LED亮） 快速充電階段，電池電壓大于2.5V 低阻抗（LED亮） 充電完成，充電電流下降到快速充電電流的20%或者到達(dá)預(yù)定快充時(shí)間 高阻抗（LED滅） 充電錯(cuò)誤，充電電壓小于2.5V而且預(yù)充電結(jié)束（） LED1.5HZ、50%閃爍 最大充電時(shí)間設(shè)定： 最大充電時(shí)間可以通過外部電容設(shè)置，電容接在CT與GND之間，定時(shí)電容和充電時(shí)間Tchg的關(guān)系式

29、滿足： 式中：Tchg 單位為小時(shí)，CT單位為nF，一般情況下快充時(shí)間不超過3小時(shí)，因此CT一般為100nF。 最大充電時(shí)間就是安全定時(shí)，通常不是充電控制循環(huán)中的一部分。以1C的充電速率對(duì)鋰離子電池充電，通常充電時(shí)間將近1.5小時(shí)，但是根據(jù)溫度的變化和電池類型的不同充電時(shí)間變化很大。在大多數(shù)場(chǎng)合，用1C速率快速充電推薦3小時(shí)作為最大充電時(shí)間，以使正常充電不會(huì)被充電定時(shí)器中斷。要詳細(xì)咨詢電池廠商推薦的定時(shí)設(shè)定。CT接GND，充電安全定時(shí)功能關(guān)閉，同樣重啟功能和預(yù)充電錯(cuò)誤提示功能也關(guān)閉。 充電過程自動(dòng)重啟： 當(dāng)電池電壓降到預(yù)定水平下時(shí)，MAX1898就自動(dòng)重啟開始充電。大多數(shù)定時(shí)充電器

30、，一旦充電時(shí)間結(jié)束，就不能對(duì)隨后的電池充電，充電將不能重新開始，除非充電器被外部信號(hào)觸發(fā)。當(dāng)有充電電源、電池電壓下降時(shí)MAX1898自動(dòng)重啟充電，重啟功能配置如下： 懸空RSTRT引腳，則重啟功能關(guān)閉。一旦充電完成，充電定時(shí)結(jié)束，充電只能通過在IN重新輸入電源或觸發(fā)EN/OK。 RSTRT接地則可以打開自動(dòng)重啟功能，當(dāng)電池達(dá)到重啟閾值（MAX1898EUB42為4V,MAX1898EUB41為3.9V）時(shí)，MAX1898將重啟充電。 也可以通過在RSTRT與GND之間連接電阻可以降低重啟閾值電壓。對(duì)于MAX1898EUB42有如下公式： 對(duì)于MAX1898EUB41則有如下公式：

31、 在本設(shè)計(jì)中，采用默認(rèn)的重啟電壓閾值，故直接把RSTRT和GND相連。 3.3 MAX1898應(yīng)用電路設(shè)計(jì) 圖3-3 智能充電器的輸入電源接口 MAX1898輸入電壓范圍為4.5V~12V。鋰電池要求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，一般采用直流電源外加變壓器。本設(shè)計(jì)中為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)方案，沒有設(shè)計(jì)降壓和穩(wěn)壓電路，輸入采用USB標(biāo)準(zhǔn)電壓作為外接電源輸入，可以接到電腦上或者普通手機(jī)充電器上，通過導(dǎo)線接到J1口上，如圖3-3所示。 圖3-4 MAX1898應(yīng)用電路設(shè)計(jì)原理圖 如圖3-4所示，紅色LED燈接入IN和之間作為充電狀態(tài)指示器。在外部PNP晶體管集電

32、極和BATT正極之間接一個(gè)肖特基二極管，來避免輸入電源短路時(shí)電池放電。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)為充電時(shí)間3小時(shí)，最大充電電流500mA，采用自動(dòng)重啟模式，所以CT外接0.1uF電容，ISET外接2.8K電阻，RSTRT直接接地。充電端通過外接的PNP三極管提供鋰電池的充電接口，充電輸出可以通過USB接口J3，也可以通過普通針式插接座引到萬(wàn)能充電器的兩個(gè)觸角上使用。 3.4 AT89S52單片機(jī)簡(jiǎn)介 AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，

33、擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 如圖3-5所示，是AT89S52的一種雙列直插式封裝形式，本設(shè)計(jì)中也采用這一款單片機(jī)作為控制芯片。 圖3-5 AT89S52 24PU1018A AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 1、與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容； 2、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器，程序存儲(chǔ)器經(jīng)三級(jí)加密； 3、1000次擦寫周期； 4、可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，工作頻率0Hz~33MHz； 5、32個(gè)可編程I/O口線，8個(gè)中斷源，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，雙數(shù)據(jù)指針； 6、

34、全雙工UART串行通道； 7、支持2種軟件可選擇節(jié)電模式：空閑模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作；掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止，并有掉電標(biāo)識(shí)符功能； AT89S52 DIP封裝的引腳如圖3-6所示。 圖3-6 DIP形式封裝的AT89S52 AT89S52共有40個(gè)引腳，其中有32個(gè)可編程的I/O引腳[7]，分成4個(gè)8位I/O口，分別為P0口，P1口，P2口，P3口，此外，還有RST，ALE，PSEN，EA，XTAL1和XTAL2這些功能引腳，以下將對(duì)各個(gè)引腳做一一介紹。 P

35、0 口 P0口是一組8 位漏極開路型雙向I/O 口， 也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口P0 寫“1”時(shí)，可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時(shí)，P0 口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 P1口 P1口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對(duì)端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入

36、口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。與AT89C51 不同之處是，P1.0、P1.1、P1.5、P1.6、P1.7都具備第二功能，詳情參見表3.3。Flash 編程和程序校驗(yàn)期間，P1 接收低8 位地址。 表3.3 P1口部分引腳的第二功能 引腳號(hào) 功能特性 P1.0 T2（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入，或者時(shí)鐘輸出） P1.1 T2EX（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） P1.5 MOSI（在系統(tǒng)編程用） P1.6 MISO（在系統(tǒng)編程用） P1.7 SCK（在系統(tǒng)編程用） P2口

37、 P2 是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對(duì)端口P2 寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或16 位地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR 指令）時(shí)，P2 口送出高8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行MOVX@RI 指令）時(shí)，P2 口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。 P3口 P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的

38、8 位雙向I/O 口。P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。對(duì)P3 口寫入“1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。此時(shí)，被外部拉低的P3 口將用上拉電阻輸出電流（IIL）。P3 口除了作為一般的I/O 口線外，更重要的用途是它的第二功能，詳情見表3-4。P3口還接收一些用于Flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。 表3-4 P3口引腳第二功能 引腳號(hào) 功能特性 P3.0 RXD(串行輸入口) P3.1 TXD(串行輸出口) P3.2 INTO(外部中斷0) P3.3 INT1(外部中斷1) P3.4 T0(定時(shí)/計(jì)數(shù)器0)

39、 P3.5 T1(定時(shí)/計(jì)數(shù)器1) 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) RST RST代表復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。復(fù)位電路如圖3-7所示。 圖3-7 單片機(jī)的外部復(fù)位電路 ALE/PROG 當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8 位字節(jié)。一般情況下，ALE 仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6 輸出固定的脈沖信號(hào)，因此它可對(duì)外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE 脈沖。 對(duì)Flash存儲(chǔ)器

40、編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。 如有必要，可通過對(duì)特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH 單元的D0 位置位，可禁止ALE 操作。該位置位后，只有一條MOVX 和MOVC指令才能將ALE 激活。此外，該引腳會(huì)被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE 禁止位無效。 PSEN 程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89S52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，將跳過兩次PSEN信號(hào)。 EA/APP 外部訪問允許。欲使CPU 僅訪問外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000

41、H—FFFFH），EA 端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1 被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。若EA端為高電平（接VCC端），CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。 Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳需加上+12V 的編程電壓Vpp。 XTAL1 振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。 XTAL2 振蕩器反相放大器的輸出端。 振蕩器電路如圖3-8所示，本設(shè)計(jì)中，晶振的頻率為12MHz。 圖3-8 振蕩器電路 3.5 LCD1602簡(jiǎn)介 字符型液晶模塊是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件，1602型LCD（如圖3-9）顯示模塊具有體積小，功耗低，

42、顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)。1602型LCD可以顯示2行16個(gè)字符，有8位數(shù)據(jù)總線D0~D7和RS，R/W，EN三個(gè)控制端口，工作電壓為5V，并且具有字符對(duì)比度調(diào)節(jié)和背光功能，基控制器大部分為HD44780。 圖3-9 LCD1602型液晶字符顯示器 1602LCD主要技術(shù)參數(shù)： 1. 顯示容量:16×2個(gè)字符 2. 芯片工作電壓:4.5—5.5V 3. 工作電流:2.0mA(5.0V) 4. 模塊最佳工作電壓:5.0V 5. 字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm LCD1602(帶背光)采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，各引腳接口說明如表3-5所示。 表3-5 LCD1602引腳

43、接口說明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù) 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù) 3 VL 液晶顯示偏壓 11 D4 數(shù)據(jù) 4 RS 數(shù)據(jù)/命令選擇 12 D5 數(shù)據(jù) 5 R/W 讀/寫選擇 13 D6 數(shù)據(jù) 6 E 使能信號(hào) 14 D7 數(shù)據(jù) 7 D0 數(shù)據(jù) 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù) 16 BLK 背光源負(fù)極 其中：第3腳VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使

44、用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度；第4腳RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器，低電平時(shí)選擇指令寄存器；第5腳R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)；第6腳E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。具體的11條控制指令如表3-6所示。 表3-6 LCD1602指令表 序號(hào) 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0

45、 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開/關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9

46、 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址 10 寫數(shù)到CGRAM或DDRAM） 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從CGRAM或DDRAM讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 其中部分指令的相關(guān)說明如下： ? 指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效； ? 指令4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。 ? 指令5：光標(biāo)或顯示移

47、位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。 ? 指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符。 ? 指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 液晶顯示模塊是一個(gè)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(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖3-10是1602的內(nèi)部顯示地址。 圖3-10 160

48、2LCD內(nèi)部顯示地址 在對(duì)液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時(shí)光標(biāo)是自動(dòng)右移的，無需人工干預(yù)。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM）已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如圖3-11所示。 圖3-11 1602字符映射表 由以上所有信息，可以設(shè)計(jì)出LCD1602的應(yīng)用電路，如圖3-12所示，并配合單片機(jī)進(jìn)行相關(guān)的軟件開發(fā)。 圖3-12 LCD1602應(yīng)用電路設(shè)計(jì) 3.6 ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片簡(jiǎn)介 ADC0832為8位分辨率雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，

49、使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間，輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容，芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32μS，擁有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便[8]。其封裝形式與引腳如圖3-12所示。 圖3-12 ADC0832封裝引腳圖 ADC0832引腳說明如下：? 1. CS片選使能，低電平有效 2. CHO模擬輸入通道0，差分輸入時(shí)，作為IN+或IN-使用 3. CH1模擬輸入通道1，差分輸入時(shí)，作為IN+或IN-使用 4. GND?電源地 5. DI數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，選擇通道控制 6. DO數(shù)據(jù)信號(hào)

50、輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出 7. Vcc/Vref電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用） 8. CLK芯片時(shí)鐘信號(hào) 根據(jù)官方資料，ADC0832的工作原理如下：當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束，此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端CLK 輸入時(shí)鐘脈沖，使用DI端選擇輸入通道。在第1 個(gè)時(shí)鐘脈沖的下降沿之前DI端必須是高電平，表示起始信號(hào)。在第2、3個(gè)脈沖下降沿之前DI端應(yīng)輸入2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能，當(dāng)此2 位數(shù)據(jù)為“1”、“0”時(shí)，只對(duì)CH0 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“1”、“1”時(shí)，只對(duì)CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2 位數(shù)據(jù)為“0”、“0

51、”時(shí)，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負(fù)輸入端IN-進(jìn)行輸入。當(dāng)2 位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時(shí)，將CH0作為負(fù)輸入端IN-，CH1 作為正輸入端IN+進(jìn)行輸入。到第3 個(gè)脈沖的下沉之后DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后開始利用數(shù)據(jù)輸出端DO進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個(gè)脈沖下降沿開始由DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位DATA7，隨后每一個(gè)脈沖下降沿DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù)DATA0，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個(gè)相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個(gè)脈沖的下降沿輸出DATA0，隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第19 個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出完成，也標(biāo)志著一次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束。最

52、后將CS置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就可以了。 根據(jù)芯片引腳以及工作原理，可以設(shè)計(jì)出ADC0832的應(yīng)用電路如圖3-13所示。時(shí)鐘信號(hào)CLK由單片機(jī)P2.1口提供，通道選擇與數(shù)據(jù)輸出端DI和DO連接在一起由單片機(jī)的P2.0口控制，CS片選信號(hào)端由單片機(jī)P2.2口控制，只使用CH1端連接電池的正極，用于電池電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換模擬量輸入，CH0端不用，直接接地，參考輸入電壓接充電板標(biāo)準(zhǔn)供電VCC。 圖3-13 ADC0832的應(yīng)用電路設(shè)計(jì) 由此，智能充電器的主要模塊電路就搭建完畢，完整的電路原理圖及PCB板見附錄，接下來就要根據(jù)充電器的工作原理，設(shè)計(jì)相應(yīng)的充電控制程序，并燒寫

53、到AT89S52單片機(jī)中去，實(shí)現(xiàn)充電器智能化。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 4.1 充電流程設(shè)計(jì) MAX1898作為充電管理芯片，具有自己獨(dú)立的一套管理機(jī)制，詳細(xì)的充電過程如下： 當(dāng)電池電壓低于2.5V，會(huì)以最大充電電流（快速充電電流）Imax的10%進(jìn)行預(yù)充電，最長(zhǎng)預(yù)充電時(shí)間為45min； 當(dāng)電池電壓大于2.5V，就會(huì)以快速充電電流Imax=500mA進(jìn)行快速充電過程，在此階段，隨著電壓的上升，充電電流也逐漸下降，當(dāng)電流下降到設(shè)定快速充電電流的20%時(shí)，則快速充電階段結(jié)束，進(jìn)入恒壓充電，等到設(shè)定的充電時(shí)間3小時(shí)，則停止充電,充電結(jié)束。 當(dāng)電池到達(dá)預(yù)設(shè)的充電時(shí)間，而電池電壓還是低于2.5

54、V，此時(shí)是充電出錯(cuò)狀態(tài)，LED以1.5HZ的頻率和50%的占空比閃爍。出錯(cuò)可能是因?yàn)殡姵氐膿p壞或者，也可能是其他原因?qū)е耓10]； 在以上兩個(gè)正常充電階段，引腳都會(huì)表現(xiàn)出低阻抗?fàn)顟B(tài)，通過限流電阻和高電平VCC從而驅(qū)動(dòng)紅色LED指示燈點(diǎn)亮，從而指示當(dāng)前為充電狀態(tài)[11]。當(dāng)充電完成之后，引腳會(huì)表現(xiàn)出高阻態(tài)，從而紅色指示燈熄滅表示充電完成，同時(shí)，引腳也會(huì)觸發(fā)單片機(jī)的外部中斷0，觸發(fā)單片機(jī)的定時(shí)器T0延時(shí)3~5S時(shí)間，如果此外部中斷沒有繼續(xù)觸發(fā)，則認(rèn)為是充電結(jié)束，從而控制單片機(jī)把EN/OK端置0，使MAX1898停止工作[10]；如果外部中斷繼續(xù)觸發(fā)，（即驅(qū)動(dòng)LED充電指示燈的引腳以1.5Hz頻率

55、發(fā)出脈沖信號(hào)觸發(fā)外部中斷0），則認(rèn)為是充電出錯(cuò)，單片機(jī)控制蜂鳴器報(bào)警。整體的充電工作流程圖如圖4-1所示。 圖4-1 MAX1898充電流程圖 4.2 單片機(jī)控制設(shè)計(jì) 單片機(jī)在整體設(shè)計(jì)中參與的主要任務(wù)就是： 1. 控制ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器測(cè)量電池的電壓并進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的解算； 2. 把計(jì)算好的電壓數(shù)值通過LCD1602顯示出來； 3. 接收MAX1898的引腳信號(hào)并執(zhí)行相應(yīng)的中斷程序； 由單片機(jī)的3個(gè)主要任務(wù)決定了本設(shè)計(jì)需要使用的單片機(jī)主要功能有： 1. 外部中斷0； 2. 定時(shí)器0； 3. 普通的數(shù)學(xué)計(jì)算、邏輯判斷、以及內(nèi)存操作； 由此設(shè)計(jì)單片機(jī)的總體工作流程

56、如圖4-2所示。 圖4-2 單片機(jī)的總體工作流程 單片機(jī)的初始化階段主要涉及的初始化對(duì)象為中斷控制字和定時(shí)器控制字的設(shè)置，主要的工作就是置位總中斷EA、外部中斷EX0和定時(shí)器中斷ET0，選擇定時(shí)器0的工作方式并設(shè)置控制字TMOD，設(shè)置定時(shí)時(shí)間5ms為基本的定時(shí)單位，后續(xù)的中斷程序定時(shí)都在5ms基礎(chǔ)上完成。采用外部晶振為12MHz，5ms定時(shí)的計(jì)算如下式所示： 詳細(xì)初始化程序見附錄。 單片機(jī)對(duì)MAX1898的控制主要通過引腳產(chǎn)生的充電狀態(tài)信號(hào)來轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，中斷服務(wù)程序的設(shè)計(jì)流程如圖4-3所示。圖中，Int0_count表示產(chǎn)生外部中斷0個(gè)數(shù)的變量，由引腳的在高阻態(tài)（充

57、電結(jié)束）時(shí)觸發(fā)，即高電平，當(dāng)此中斷觸發(fā)，中斷服務(wù)程序轉(zhuǎn)入定時(shí)器的3秒延時(shí)，如果在延時(shí)之后又再次觸發(fā)高電平，即Int0_count不等于1，則表示輸出了1.5Hz的脈沖信號(hào)，充電出錯(cuò)；T_count則表示定時(shí)器0定時(shí)滿產(chǎn)生的定時(shí)器0中斷次數(shù)，因?yàn)橹鞒绦蛟O(shè)定的5ms的基礎(chǔ)定時(shí)單位，故當(dāng)T_count計(jì)滿600次，也就是3秒時(shí)，重新檢測(cè)Int0_count的值。由于外部中斷0為中斷最高優(yōu)先級(jí)，所以此處定時(shí)器在計(jì)時(shí)的時(shí)候并不影響信號(hào)產(chǎn)生的中斷計(jì)數(shù)，故此處的雙中斷嵌套設(shè)計(jì)也是合理的。 圖4-3 中斷服務(wù)程序流程圖 單片機(jī)對(duì)ADC0832的控制操作主要是CS，DIO，CLK這三個(gè)引腳，當(dāng)要進(jìn)行A/

58、D轉(zhuǎn)換時(shí)，將CS置零直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束，此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，CLK時(shí)鐘信號(hào)由單片機(jī)P2.1引腳產(chǎn)生，先產(chǎn)生1再產(chǎn)生0，如此成對(duì)出現(xiàn)，給ADC0832提供一次脈沖信號(hào)，然后根據(jù)ADC0832的工作原理，依次產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖，并做相應(yīng)的操作，直至讀出轉(zhuǎn)換好的兩個(gè)高低位相反的信號(hào)為止，在進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)無誤之后作為操作數(shù)送給單片機(jī)系統(tǒng)處理。如此，每隔一定時(shí)間，單片機(jī)就打開ADC0832進(jìn)行一次電壓測(cè)量，并送給LCD1602顯示[12]，具體的處理細(xì)節(jié)見附錄源程序。 單片機(jī)對(duì)LCD1602的控制操作主要是對(duì)其寫操作指令，由于液晶顯示模塊是一個(gè)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

59、，否則此指令失效。在初始化之后給LCD1602輸入特定的初始字符供顯示，之后在工作過程中不斷的更新從ADC0832讀到的電壓數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換成字符用LCD1602顯示出來。LCD1602的11條指令見第3章表3-6。詳細(xì)的顯示程序見附錄4。 至此，整體的軟件部分設(shè)計(jì)就完成了，根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的完整電路原理圖（見附錄1），畫出系統(tǒng)的PCB板（見附錄2），做出實(shí)物電路（見附錄3），并通過實(shí)際實(shí)驗(yàn)和測(cè)試，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的有效性。 5 結(jié)語(yǔ) 本設(shè)計(jì)以MAX1898為核心，利用單片機(jī)為控制元件實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)電池充電器的設(shè)計(jì)。通過以上智能充電器的設(shè)計(jì)，使我進(jìn)一步熟悉了MAX1898的工作原理和使用方法，更深入

60、的了解了AT89S52的定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)的應(yīng)用，熟悉了單片機(jī)嵌入式控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。本設(shè)計(jì)使得課上所學(xué)得到充分的應(yīng)用，加強(qiáng)了自身攝取新知識(shí)的能力，也為不斷完善自己奠定了基礎(chǔ)。理論來源于實(shí)踐而高于實(shí)踐，沒有親力親為是不能領(lǐng)會(huì)其魅力的。這次設(shè)計(jì)進(jìn)一步提高了自己的動(dòng)手制作能力，也使得編程能力得到鍛煉，取得不小的收獲，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了自身所存在的不足。 在調(diào)試智能充電器的過程中，出現(xiàn)的問題和解決方案： (1)方案論證與選定：由于是第一次做這樣的選題，所以存在許多不足之處，先期選題方案論證過于單一，結(jié)構(gòu)不嚴(yán)密。通過查閱資料和進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)查，最終選定MAX1898作為智能充電芯片。 (2)硬件制作

61、：因?yàn)閷?duì)元器件不太熟悉，對(duì)各種類型的元器件接觸較少，沒有實(shí)際硬件開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，在選擇元器時(shí)遇到很多問題，比如不知道電阻選碳膜電阻還是金屬膜電阻，電容不知道用電解電容還是陶瓷電容等這類問題，在請(qǐng)教了老師和查閱了大量的參考論文基礎(chǔ)上才得到一一解決。 在此設(shè)計(jì)中，需要著重把握以下幾點(diǎn)： 1. 預(yù)充、快充、滿充等充電方式的工作原理； 2. MAX1898的充電狀態(tài)指示輸出信號(hào)在本設(shè)計(jì)中的應(yīng)用； 3. 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)間的電容的數(shù)值的選??； 4. LCD1602軟件編程的代碼編寫； 5. ADC0832的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)讀取流程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)； 6. 單片

62、機(jī)中斷與定時(shí)器的應(yīng)用； 此次設(shè)計(jì)的有成功也有失敗，失敗之處在于選題之后沒有對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體評(píng)估，對(duì)元件的各方面特點(diǎn)，比如封裝、引腳功能更深入的了解，所以在后期過程中會(huì)有許多問題出現(xiàn)。方案的選擇與論證也沒有進(jìn)行系統(tǒng)的辯證，比如：沒有設(shè)計(jì)溫度保護(hù)功能模塊。因?yàn)殡姵剡^充容易使電池發(fā)熱，嚴(yán)重了會(huì)引起爆炸，所以設(shè)計(jì)相應(yīng)的溫度監(jiān)測(cè)功能模塊，當(dāng)電池溫度過高能夠自動(dòng)切斷電源，這個(gè)功能是有很高需求，而本設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)之初沒有考慮，本想作為后續(xù)改進(jìn)方案來做，由于時(shí)間有限，元器件的購(gòu)買遇到問題導(dǎo)致該方案暫時(shí)擱置。另外，對(duì)市場(chǎng)信息也不夠了解也是做該設(shè)計(jì)過程中遇到的很大障礙。 成功之處在于完成了一個(gè)之前沒有接觸過的東西，

63、從方案的選定與論證、軟件調(diào)試制作、硬件焊接到軟硬件系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，遇到了許多困難，通過不斷的查閱資料和修改，完成了課題的制作?？偨Y(jié)整個(gè)過程充滿艱辛和痛苦，但還是挺過來了，收獲的是喜悅，是知識(shí)。 對(duì)于本次設(shè)計(jì)制作，還有很多可以提高的地方，比如：可以設(shè)計(jì)相關(guān)的溫度控制保護(hù)功能模塊；可以設(shè)計(jì)相應(yīng)的降壓電路，使該充電器可以直接插220V交流電；可以使用SMC401代替MAX1898，因?yàn)镾MC401的功能更加強(qiáng)大，一般用于筆記本電池充電控制芯片，單從經(jīng)濟(jì)性來看MAX1898更加符合大眾消費(fèi)。 參考文獻(xiàn) [1] 周志敏，周紀(jì)海，紀(jì)愛華. 便攜式電子設(shè)備充電器實(shí)用電路與電源管理[M]. 北京：

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