论文：基于51单片机的智能充电器的设计

基于51单片机的智能充电器的设计 摘要 在我们的日常生活中,手机已经变得越来越重要了。我们经常需要使用手机，打电话、发短信、上网、看电影、听歌、玩游戏等等。随着大屏幕和高主频的手机出属电池与锂离子电池 4 2.2锂离子电池工作原理 5 2.3锂离子电池使用注意事项 6 3硬件电路设计 6 3.1设计思路概述 6 3.2充电管理芯片MAX1898简介 7 3.3 MAX1898应用电路设计 11 3.4 AT89S52单片机简介 12 3.5 LCD1602简介 17 3.6 ADC0832模数转换芯片简介 22 4系统软件设计 24 4.1充电流程设计 24 4.2单片机控制设计 25 5结语 28 参考文献 29 致谢 30 附录1：完整电路原理图 31 附录2：电路PCB板设计图 32 附录3：实物照片 33 附录4：源程序 34 引言 随着半导体元件、集成电路的飞速发展及人们生活水平的不断提高,各种收录机、电动剃须刀、笔记本电脑、摄像机、电子计算器、移动电话等电器广泛应用，这就使各种干电池的需求量迅速增加。

电池是通过能量转化获取电能的原件，电池又分为一次电池和可充电电池，一次性电池只能一次使用，而废旧的一次电池容易造成环境污染。可充电电池可以反复使用，且可充电电池有较高的性价比，放电电流大，寿命长等特点，生产生活中可充电电池应用比较广泛，各种仪器仪表，电气测量装置，通信设备中都有使用可充电电池，但随着社会的发展，人们对电池更讲究方便携带，污染小，性能优良等。综合所有因素，可充电电池比一次电池更能受大众青睐，所以可充电电池拥有广大的市场前景。同时，智能充电器应运而生。锂电池是可充电电池的一种，锂电池自从上市以来，以其效率高，寿命长的优势占领市场。而各大生产厂商，为了迎合市场需求，致力于开发能量密度高、小型化、薄型化、轻量化、安全性高、循环寿命长的高性能锂离子电池。随着时代的发展手机、电脑、家用电器等离不开充电器，而单片机参与处理和控制的充电器被称为智能充电器。 锂离子电池有较高的比能量，放电曲线平稳，自放电率低，循环寿命长，具有良好的充放电性能，可随充随放、快充深放，无记忆效应，不含镉、铅、汞等有害物质，对环境无污染，被称为绿色电池。基于这些特性，所以锂电池得到了迅速的发展和广泛的应用。

锂电池充电器是为锂离子充电电池补充能源的静止变流装置，其性能的优劣直接关系到整个用电系统的安全性和可靠性指标。 本论文从锂电池技术特性、充电技术、充电器电路结构、充电器典型电路和电池保护等方面，多角度地阐述了充电技术发展和应用。 1 绪论 1.1 智能充电器的概念以及智能化的体现 智能充电是采用高频电源技术，运用先进的智能动态调整充电技术。它采用恒流/恒压/小恒流智能三个阶段充电方式，具有充电效率高，操作简单，重量轻，体积小等特点。智能充电器具有反接、过载、短路、过热等多重保护功能及延时启动，软启动、断电记忆自启动功能等。具有科学的充电电量控制技术，全自动充电机能在蓄电池充足后自动关机，确保蓄电池充足，不过充、不欠充，延长蓄电池使用寿命，全自动充电机可适用的电池类型：镍铬、镍氢、铅酸、锂离子电池等。 1.2 充电器的智能化需求 充电器实现的方式不同会导致充电效果的不同。由于充电器多采用大电流的快速充电法，在电池充满后，如果不及时停止会使电池发烫，过度的充电会严重损害电池的寿命。一些低成本的充电器采用电压比较法，为了防止过充，一般充电到90%就停止大电流快充，而采用小电流涓流补充充电。

手机电池的使用寿命和单次使用时间与充电过程密切相关。 锂电池是手机最为常用的一种电池，它具有较高的能量重量比、能量体积比、具有记忆效应，可重复充电多次，使用寿命较长，价格也越来越低。锂电池对于充电器的要求比较苛刻，需要保护电路。为了有效利用电池容量，需将锂电池充电至最大电压，但是过压充电会造成电池损坏，这就要求较高的控制精度。另外，对于电压过低的电池需要进行预充，充电器最好带有热保护和时间保护，为电池提供附加保护。一部好的充电器不但能在短时间内将电量充足，而且还可以对电池起到一定的维护作用，修复由于使用不当造成的记忆效应，即容量下降（电池活性衰退）现象。 设计比较科学的充电器往往采用专用充电控制芯片配合单片机控制的方法。专用的充电芯片具备业界公认较好的－△V 检测，可以检测出电池充电饱和时发出的电压变化信号，比较精确地结束充电工作，通过单片机对这些芯片的控制，可以实现充电过程的智能化，例如，在充电后增加及时关断电源、蜂鸣报警和液晶显示等功能。充电器的智能化可以缩短充电的时间，同时能够维护电池，延长电池使用寿命[1]。 1.3 智能充电过程 （1）预充电 如果充电开始时，单节电池电压低于2.5v，则用涓流充电方式对电池进行预充电，直到电池电压升至2.5V，在此期间，充电器给电池充电电流是标注电流的十分之一。

其目的是让电池电压、温度恢复到正常状态。预充电时间由外接电容确定，若在规定时间内电池电压、温度都恢复正常，就可以进行快速充电；若电池没有恢复正常状态，认为电池故障。 （2）恒流充电 充电器以恒定电流进行充电的过程叫做恒流充电，又叫快速充电。不同电池，充电速率会有差异，依据电池标注的充电速率进行充电，在充电过程中，电池电压、温度会上升，当达到设定的标准电压时，恒流充电过程结束，充电电流减小。进入下一段充电过程。 （3）恒压充电 充电时蓄电池两极间的电压维持在恒定的数值，这种充电方式叫做恒压充电，它是一种广泛采用的充电方法。恒压充电又叫满充，恒压充电阶段，电流逐渐减小，直到降到标准值以下，之后进入涓流充电过程，充电器以极小的充电电流进行，因为充电器电压检测电池电压是否达到终止电压时，充电电流经过电池内阻，串联的电阻会形成压降，将影响电压检测，恒压充电和涓流充电可以延长使用时间。 （4）断电 当检测到电池的电压达到预定值时，认为电池已经充满。此时，充电管理单元会控制充电单元停止给电池继续充电，保证芯片和电池的安全，并且减小了充电功耗。 （5）报警 电池充满电后，充电管理芯片向外接的LED灯发出指令，LED灯将会闪烁，为保证安全，也同时会自动切断充电芯片的供电，控制蜂鸣器报警，提醒用户取出电池。

[2] 2 锂离子电池的介绍 电池是一种化学电源，可以通过能量转换获得电能。二次电池[3]是可多次反复使用的电池，它又称为可充电池、蓄电池。当对二次电池充电时，电能转变为化学能，实属电池与锂离子电池 锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池；锂金属电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。

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