基于51单片机的智能充电器设计

学论文（设计）开放报告学生姓名盛光金所在学校机电工程系1003指导老师吴杰学生编号2010118020313方向自动化开放时间2014.2.28指导老师职称讲师论文题目基于关于51单片机的智能化充电器设计文献概述: 电子技术的飞速发展使各种电子产品都趋向于轻巧便携. 这也使更多的电气产品采用基于电池的电源系统. 目前，使用的电池更多是镍镉，镍氢，铅蓄电池和锂电池. 它们各自的特性决定了它们将长期共存和发展. 由于不同类型的电池具有不同的充电特性，因此即使具有不同的电压和容量水平，通常对于不同类型的电池也使用不同的充电器，但这在实际使用中存在许多不便之处. 本文主要研究基于51单片机的智能充电器的设计. 充电器可以实时收集电池电压和电流，并智能控制充电过程. 该系统使用MAX1989作为电池充电芯片，并使用单片机AT89C52对其进行控制，以实现智能的充电过程，例如预充电，快速充电，慢速充电，断电和报警. 该系统由C语言设计，C语言是单片机的高级语言. 具有运算速度快，编译效率高，可移植性好，可以直接控制系统硬件的特点.

为了便于扩展和修改，软件设计采用模块化结构，使程序设计的逻辑关系更加简洁明了，从而使硬件可以在软件的控制下协调操作. 智能充电器的核心芯片是AT89C52单片机. 其主要功能特点是: 1）兼容MCS-51指令系统； 2）8kB可重复擦除（超过1000次）Flash ROM； 3）32个双向I / O端口； 4）256x8bit内部RAM; 5）3个16位可编程定时器/计数器中断； 6）时钟频率0-24MHz; 7）2个串行中断，可编程UART串行通道； 8）2个外部中断源，共8个中断源； 9）2条读写中断线，3级加密位； 10）低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能； 11）PDIP，PQFP，TQFP和PLCC需要几种包装形式才能满足不同产品的需求. 目前，市场上最畅销的产品是旅行充电器，也称为充电宝，但从充电电路严格分析，只有一小部分充电器可以真正称为智能充电器. 随着越来越多的手持设备的出现，对高性能，小尺寸，轻便型电池充电器的需求也在增加，并且电池技术的不断发展也要求更复杂的充电方法以实现快速，安全的充电.

因此，有必要研究智能充电器，以实现对充电过程的更精确监控，以缩短充电时间，达到最大电池容量并防止电池损坏. 开幕报告（正文）: 1.主题选择的背景和意义自2010年以来，Android悄然兴起，诺基亚时代已不复存在. 随着手机智能娱乐的不断完善，手机的硬件配置和软件要求越来越高，其中最值得注意的是屏幕越来越大，主频越来越高，手机手机不仅用于呼叫和发送短信，其网络和多媒体功能越来越强大，甚至比最早的台式计算机还要强大，但与此同时，对高性能的要求也显示出它的一些缺点. 首先是电池电量不足. 诺基亚600mAh电池可以使用一周的事实已成为Android时代的神话. 现在，1500mAh电池的使用时间通常不到一天. “使用Android的孩子是好孩子. 孩子们，因为他们每天必须回家才能充电. ”这句话足以反映出电池电量不足的事实，因此会增加电池充电的次数，并且电池的循环放电受到限制. 一些学生不注意充电. 手机电池损坏的方法和频率相对较早，这反过来影响了手机的正常使用. 这对充电器提出了很高的要求. 如果充电器可以仔细“保养”我们的电池，则该电池可能会长时间保持良好的充电和放电特性，例如，在您入睡之前为电池充电，直到您醒来为止. 这至少需要6到7个小时才能完成. 收费. 此时，电池已充满电. 如果继续供电，电池将被过度充电. 锂离子电池的致命缺点是过度充电和放电. 如果发生这种情况，电池将被损坏，手机将被进一步损坏.

是否有一个充电器可以检测电池是否充满电，并且可以帮助我们在充满电后自动关闭电源，这不是很好. 这种充电器是所谓的智能充电器. 单片机在电池充电器领域具有广泛的应用，其处理和控制能力可用于实现充电器的智能化. 随着微电子技术的发展，诸如手机，数码相机和笔记本电脑之类的各种小型设备正在增加. 为了能够更有效地使用这些电子产品，可充电电池发展迅速，可充电电池的发展必将带动充电器的发展. 由于可充电电池的问题一直是人们关注的问题，因此正确而正确的充电方法可以确保电池的使用寿命. 充电电池有多种充电方法. 不同的充电方法对充电器电路有不同的要求，自然会影响成本. 记忆效应是可充电电池的主要敌人. 通常认为这是由长期不正确的充电引起的. 可能会导致电池过早老化. 记忆效应会使电池无法有效充电，并且一旦充满电就会充满电，并且一旦使用就会耗尽. 防止电池记忆效应的方法是确保电池是“全光”的，也就是说，最好在充电前先将电池中的剩余电量放电掉，充电时就足够了. 对于长时间放置的某些电池，可以尝试通过大电流冲击的方法来激活未激活的电池. 综上所述，为了使手机能够长期有效使用并确保充电电池的寿命，智能充电需要使用多个手机电池.

因此，对该课题的研究具有重要意义. 2.本设计选用的单片机芯片这里我们使用ATMEL公司的AT89C52单片机，完全可以满足要求. AT89C52是一款低电压，高性能CMOS 8位单片机，它包含8 KB的可重写Flash只读程序存储器（ROM）和256 B的随机存取数据存储器（RAM）. 该器件采用ATMEL公司生产的高密度非易失性存储技术，与标准MCS-51指令系统，片上通用8位中央处理器和闪存存储单元兼容，AT89C52具有40引脚，32个外部双向输入/输出（I / O）端口，包括2个外部和中间端口，3个16位可编程定时器计数器，2个全双工串行通信端口，2个读写线基于51单片机的智能充电器设计，AT89C52可以按照常规方法进行编程，但不能编程. 它结合了通用微处理器和闪存，尤其是可以重复擦除的闪存可以有效降低开发成本. 1. AT89C52 MCU的功能（1）与MCS-51指令系统兼容. （2）8kB可以重复擦除（超过1000次）Flash ROM.

（3）32个双向I / O端口. （4）256x8位内部RAM. （5）三个16位可编程定时器/计数器中断. （6）时钟频率为0-24MHz. （7）2个串行中断，可编程UART串行通道. （8）2个外部中断源，总共8个中断源. （9）2条读写中断线，3条加密位. （10）低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能. （11）有多种软件包，例如PDIP，PQFP，TQFP和PLCC，可以满足不同产品的需求. 2. AT89C52引脚定义说明（1）VCC引脚: 系统电源. （2）GND引脚: 接地引脚. （3）P0端口（P0. 0〜P0. 7）: 该端口是一个8位开环双向I / O端口. （4）P1端口（P1. 0〜P1. 7）: 此端口与P0端口之间的区别是内部上拉电阻. P1的引脚配置. 0和P1. 表1-1显示了图1. 表1-1 P1. 0和P1. 1引脚配置引脚配置功能描述P1. 0T2（定时器/计数器2外部计数输入），时钟输出P1. 1T2EX（计时器/计数器2惩罚和方向选择）（5个）P2端口: 此端口也是一组带有内部上拉电阻的双向I / O端口.

（6）P3端口: 带有内部上拉电阻的双向I / O端口，并且有许多系统功能，如表2-2所示. 表1-2 P3功能引脚配置功能P3. 0RXD（串行输入端口）P3. 1TXD（串行输出端口）P3. 2INT0（外部中断0端口）P3. 3INT1（外部中断1端口）P3. 4T0（定时器0的外部输入）P3. 5T1（定时器1的外部输入）P3. 6WR（外部数据存储部分的写入端口）P3. 7RD（外部数据存储部分的读取端口）（7）RST管引脚: 复位输入. 当振荡器工作时，当RST引脚为高电平超过两个机器周期时，微控制器复位. （8）ALE / PROG引脚: 访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存使能）输出脉冲用于锁存地址的低8位. 当微控制器执行外部程序时，应将ALE禁用位设置为无效. （9）/ PSEN引脚: 程序存储使能（PSEN）输出是外部程序存储器的读选通信号. 当AT89C52从外部程序存储器中获取指令（或数据）时，每个机器周期输出两个脉冲. 在此期间，访问外部数据存储器时，PSEN信号被跳过两次.

（10）XTAL1引脚: 振荡器反相放大器和内部时钟发生器的输入端子. （11）XTAL2引脚: 振荡器反相放大器的输出. 3. AT89C52引脚图3.电池充电芯片和充电电路本设计使用锂离子电池充电器IC MAX1898. 下面简要介绍MAX1898. MAX1898与●内置电流检测电阻●±0. 75％的电压精度●可编程的充电电流●自动检测输入功率●LED充电状态指示●电流检测监控输出MAX1898的引脚定义和典型的充电原理图MAX1898的引脚功能描述如下，●IN（ 1针）: 传感器输入，输入电压和电流检测●CHG（2针）: LED驱动器●EN / OK（3针）: 逻辑电平输入使能/电源输入“良好”●ISET（4针）: 电流调节●CT（5针）: 安全炭老化时间设置●RSTRT（6引脚）: 自动重启控制引脚●BATT（7引脚）: 连接到单个Li +的阳极●GND（8引脚）: 接地●DRV（9引脚）: 外部电阻驱动器●CS（10引脚）: 电流传感器输入MAX1898外部限流充电电源和P通道场效应管基于51单片机的智能充电器设计，单节锂离子电池可以通过该设备充电.

其最大的特点是无需使用电感器即可实现极低的功耗，可以实现预充电，具有过压保护和温度保护的多重保护功能，最长的充电时间被用作二次保护. MAX1898的典型充电电路如图4-2所示. 充电过程非常简单. 只要将电池放在充电器中，MAX1898就会检测到电池并开始充电. 通常，平均脉冲充电电流低于设定的快速充电电流的20％. 当充电时间超过我们设定的最大充电时间时，充电周期将结束. MAX1898将自动检测充电电源. 如果未检测到电源，它将自动关闭以最大程度地减少电池泄漏. 快速充电开始后，外部P型FET开启. 当检测到电池电压达到设定的阈值时，它将进入脉冲充电，并且P型FET导通的时间将越来越短. 充电结束时，LED指示灯将定期闪烁. 表2-1 MAX1898典型的充电电路LED指示灯状态说明充电状态LED指示灯未安装电池或充电器关闭预充电或快速充电亮的充电错误关闭充电结束以1.5Hz频率闪烁4.总体系统设计（1）智能充电器总体框图（2）智能充电器功能模块SCM模块: 实现智能控制，如低压预充电，自动关机，报警提示等.

充电过程控制模块: 使用MAX1898控制充电过程. 电压转换和光耦合器隔离模块: 三端稳压器集成电路LM7805用于将12v电压转换为5v电压. 该电压需要先经过光耦合器隔离电路，然后再发送到充电控制电路. 五，总结本毕业设计的主题是基于51单片机的智能充电器的设计. 主机采用AT89C52单片机和MAX1898电源管理芯片. 其中，51单片机是该设计中的控制组件，等效于人脑，因此我们设计的充电器不再是简单的充电和断电过程，而是更加高效，安全和节能的设计. 细分充电过程. 本设计实现的充电过程为: 预充电，快速充电，充满电，停电，报警等过程，使充电高效，并且在充电过程中不会发生过充的结果，从而影响充电效率. 锂离子电池寿命. 在此设计中，我们必须专注于掌握预充电，快速充电，充满电，电源故障和警报的充电原理. 6.完成毕业设计（论文），解决方案和预期目标所需的工作条件（例如参考书，计算机辅助设计，实验设备和实验环境条件）. 1.工作条件: 计算机，Proteus仿真软件. 2.预期目标: 首先阅读相关文献，找到所需的信息，阅读并参考文献.

第二，根据实际情况制定设计总体方案. 再次，分步设计. 最后，总结和调试，完成论文和设计“基于51单片机的智能充电器设计”. 7.参考文献[1]潘永雄. 新型单片机的原理与应用[M]. 第二版，西安: 西安电子科技大学出版社，2008. [2]胡汉才. 单片机的原理与接口技术［Ｍ］. 北京: 清华大学出版社，1996. [3]周杭慈. 单片机程序设计基础[M]. 北京: 航空航天大学出版社，1999. [4]吴玉萍，戴小平，马俊奇，程玉江. 锂离子电池的应用与实践[M]. 北京: 化学工业出版社，2004. [5]康华光，陈大勤. 电子技术基础仿真[M]. 第四版，北京: 高等教育出版社，1999. 工作任务的时间表和数量，开始和结束日期1完成主题选择工作2013.6.19-2013.6.30 2收集文献资料，进行调查和研究2013.10.5- 2013.12.20 3完成任务书和开幕报告2013.12. 20-2014.2.25 4完成论文大纲2014.2.25-2014.3.10 5完成第一稿2014.3.10-2014.3.20 6完成第二稿2014.3.20-2014.4. 15 7定稿2014.4.15-2014.4.30 8答复2014.4.30-2014.5.5指导老师的意见: 签名: 年，月，日指导小组的意见: 组长的签名年，月，日和解释1.学生应完成开幕仪式在指导老师的指导下，在开幕报告之前通过研究和数据收集进行报告. 2.开幕报告分为两部分，文献综述和报告正文. 文献综述应阅读6篇以上相关文章，报告正文（2500字）应包括主题选择背景，研究目标和任务，制定计划路线，编写大纲和实施计划等. 3. 开学报告一式三份，一份交给部门和毕业论文文件，一份给老师，一份给学生自己保存.

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