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智能充电器.doc

发布时间：2022-06-15 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：7.39M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    引言
    1概述
    1.1课题背景
    1.2主要芯片的选择
    1.2.1 AT89S52介绍
    1.2.2 MAX1898介绍
    1.2.2.1引脚功能
    1.2.2.2充电过程解析
    1.2.2.3详细介绍
    1.3毕业设计任务和要求
    2硬件电路设计
    2.1硬件电路结构图
    2.2各模块电路介绍
    2.2.1供电电源电路
    2.2.2单片机最小系统
    2.2.3充电控制电路
    2.2.3电池防反接电路
    2.2.4电压比较器电路
    2.2.5无线控制电路
    2.2.6报警电路
    2.3 PROTEL99SE的应用
    3软件设计
    3.1程序功能
    3.2主要变量说明
    3.3程序流程图
    4调试
    4.1硬件调试
    4.1.1静态调试
    4.1.2联机调试
    4.2软件调试
    结论
    致谢
    参考文献
    附录
    智能型充电电源的设计 作 者 指导教师 摘要 随着各种手持设备都以锂电池作为电源，智能充电器应用也就越广泛。AT89S52 是一种高 性能、低功耗的单片机，本次设计就以这单片机做为解决方案。充电控制的控制部分由 MAX1898 完成，它具有电压精度高达±0.75%、充电的电流可控和充电状态 LED 指示灯等功能。为了顺应趋 势，无线充电模块也应用到了本次设计。 关键词：智能充电器; AT89S52;MAX1898;无线充电 Abstract Along with various handheld devices to lithium batteries as a power supply, intelligent charger application is more extensive. AT89S52 is a high performance, low power microprocessor, the design for the single-chip microcomputer as a solution. The charging control section done by MAX1898, It has a high voltage accuracy is ± 0.75%, the charging current is controllable and the charge state LED indicator function. In order to conform to the trend, wireless charging module is applied to the design of. Keywords: Intelligent charger;AT89S52; MAX1898; wireless charging
    防灾科技学院毕业论文 目 录 引言................................................................................................................. 1 1 概述..................................................................................................................... 1 1.1 课题背景.....................................................................................................................1 1.2 主要芯片的选择.........................................................................................................1 1.2.1 AT89S52 介绍.......................................................................................................... 1 1.2.2 MAX1898 介绍 .......................................................................................................4 1.2.2.1 引脚功能 .............................................................................................................. 4 1.2.2.2 充电过程解析 ......................................................................................................5 1.2.2.3 详细介绍 .............................................................................................................. 6 1.3 毕业设计任务和要求.................................................................................................8 2 硬件电路设计.....................................................................................................9 2.1 硬件电路结构图.........................................................................................................9 2.2 各模块电路介绍.........................................................................................................9 2.2.1 供电电源电路..........................................................................................................9 2.2.2 单片机最小系统....................................................................................................10 2.2.3 充电控制电路........................................................................................................12 2.2.3 电池防反接电路....................................................................................................13 2.2.4 电压比较器电路....................................................................................................14 2.2.5 无线控制电路........................................................................................................15 2.2.6 报警电路................................................................................................................15 2.3 PROTEL99SE 的应用.............................................................................................. 16 3 软件设计...........................................................................................................17 3.1 程序功能...................................................................................................................17 3.2 主要变量说明...........................................................................................................17 3.3 程序流程图...............................................................................................................17 4 调试...................................................................................................................18 4.1 硬件调试...................................................................................................................18 1
    防灾科技学院毕业论文 4.1.1 静态调试................................................................................................................18 4.1.2 联机调试................................................................................................................19 4.2 软件调试...................................................................................................................19 结论...................................................................................................................... 20 致谢...................................................................................................................... 20 参考文献..............................................................................................................21 附录...................................................................................................................... 22 2
    防灾科技学院毕业论文 引言 随着电子技术的高速发展，使得各种电子产品向便携和小巧化的方向发展，也使得 更多的电气化产品采用了基于电池供电解决方案；因此，方便、快捷、安全地充电成为 了当务之急。因为锂电池应用范围最广，所以本次的设计主要是手机锂电池智能充电器 的设计，这种充电器设计意味着用户需要选择充电模式，在充电电池充电的过程中，要 有防止过电压和热保护报警等保护模块。设计过程中硬件设计要求简单、高效，软件编 写要求稳定可靠。该系统的硬件组件，包括单芯片电路、充电控制电路、电压转换器、 报警电路和无线充电模块，软件设计采用普遍使用的 C 语言开发工具，进行详细的编码 设计。同时系统要具有可靠性高、稳定性强和符合经济目标等指标。 1 概述 1.1 课题背景 由于大多数充电器使用大电流快速充电方法，如果电池充满不及时制止，会导致电 池过热，过度充电会使电池寿命严重损害。电压比较法常用于一些低成本的充电器，为 防止电池过充，通常是充电达到 90％就停止大电流快速充电，而使用低电流涓流充电。 手机电池的使用寿命一般和单次使用的充电过程和使用时间密切相关，手机最常用 的电池是锂电池，它具有循环使用、记忆效应、寿命长和价格低廉等特性。锂离子电池 对充电器的要求更加严格，需要保护电路，为了更加有效地利用电池的容量，尽可能使 充电锂电池达到最大电压，但是过压充电又会损坏电池内部，这就要求控制精度高，因 此，要设计更加符合科学的充电器，一个更好的办法是使用单片机控制配合使用特殊充 电控制芯片。业界公认的好专用充电芯片具有- △V 检测，可以检测电池充电的饱和电 压变化的信号发出，充电更精确，智能充电器可缩短充电时间，同时使电池安全充电， 延长电池寿命。 1.2 主要芯片的选择 1.2.1 AT89S52 介绍 智能充电器硬件的设计有单片机电路、充电控制电路和电压转换电路等；单片机的 充电控制电路实现充电器的智能化控制，比如自动识别电池是否充满，充电完成并报警。 1
    防灾科技学院毕业论文 本设计主要由 AT89S52 芯片和 MAX1898 芯片完成智能控制，充电控制控制部分由 MAX1898 芯片担任。 AT89S52 具有以下标准功能： 8K 字节大小的 Flash 存储，256 字节大小的 RAM，看门狗的定时器，32 位 I/ O 接 口，两个数据类指针，一个 6 向量中断结构，全双工作串行口，三个 16 位的定时器/计 数器，片内晶振及时钟电路。此外 AT89S52 微处理机可以减少到 0Hz 的静态逻辑操作， 并支持两种软件可选的模式节电。在空闲的模式下，CPU 将停止工作，允许定时/计数 器、RAM、串口和中断系统继续维持工作；失电保护模式下，RAM 里面的内容将会被 保存，振荡器将会被冻结，停止所有其他芯片功能，直到下一个外部硬件复位或外部中 断。 图 1.1 AT89S52 芯片 图 1.1 接口功能如下（表 1.1、表 1.2、表 1.3）所示： 表 1.1 AT89S52 第一接口功能 P0 P0 口具有双向 8 位漏极形开路的 I/O 口。如果当做输出口使用 时，每位能够驱动 8 个晶体管逻辑电平。当对 P0 端口赋值高电平 时，引脚被用作输入高阻抗。访问数据类的存储器和访问外部的程 序时，P0 口也常被作为低 8 位地址接口/数据接口复用，在这种工 2
    P1 P2 防灾科技学院毕业论文 作模式下，P0 内部具有上拉的电阻。当 flash 编程时，P0 口也被用 来当做接收字节指令；在程序校验的时侯，字节指令输出，在程序 校验的时侯，需要加上上拉电阻在外部。 P1 口是一个具备 8 位的双向 I/O 接口，在内部具有上拉电阻。 P1 输出的缓冲器具备能够驱动 4 个晶体管逻辑电平。当 P1 端口 被赋于高电平时，如果端口被内部的上拉电阻拉高，此时被当作输 入接口。作为输入端口使用时，由于内部上拉电阻的影响，被外部 拉低的接口就会有电流输出。在 flash 的编程和程序校验时，P1 接 口将会接收低 8 位的地址字节。 P2 口是一个具备 8 位的双向 I/O 接口，在内部具有上拉电阻。 P2 输出的缓冲器具备能够驱动 4 个晶体管逻辑电平。当 P2 端口被 赋于高电平时，如果端口被内部的上拉电阻拉高，此时被当作输入 接口。作为输入端口使用时，由于内部上拉电阻的影响，被外部拉 低的接口就会有电流输出。在读取外部数据 ROM 时或者访问外部 的程序 ROM，高八位地址就会从 P2 口送出 。在 flash 的编程和程 序校验时，P2 接口将会接收高 8 位的地址的字节和某些控制类信 号。 P3 P3 口是一个具备 8 位的双向 I/O 接口，在内部具有上拉电阻。 P3 输出的缓冲器具备能够驱动 4 个晶体管逻辑电平。当 P3 端口被 赋于高电平时，如果端口被内部的上拉电阻拉高，此时可以作为输 入口使用。作为输入端口使用时，由于外部拉低电阻的影响，被外 部拉低的接口就会有电流输出 VCC GND RST 电源 地 复位输入 ALE/PROG 当地址锁存的控制信号是被用来外部程序 ROM 的访问时，低 8 位地址输出脉冲会被锁存。当 flash 在编程时，编程的脉冲也从 此引脚输入。 PSEN 外部的程序存储器选择接通信号是外部的程序存储器选择接 通信号。 3
    EA/VPP XTAL1 XTAL2 防灾科技学院毕业论文 外部的程序存储器和控制信号的访问 振荡器的反相放大器和内部的时钟发生电路的输入端。 振荡器的反相放大器的输出端。 表 1.2 AT89S52 P1 口第二接口功能 引脚号 第二功能 P1.0 P1.1 P1.5 P1.6 P1.7 T2(定时/计数器 T2 外部计数的输入)，时钟输出 T2(定时/计数器 T2 方向控制和捕捉/重载触发信号) MOSO（系统编程口） MISO(系统编程口) SCK(系统编程口) 表 1.3 AT89S52 P3 口第二接口功能 引脚号 第二功能 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 RXD(串行输入) TXD(串行输出) /INT0(外部中断 0) /INT1(外部中断 1) T0(定时器 0 外部输入) T1(定时器 1 外部输入) /WR(外部数据存储器写通道) /RD(外部数据存储器写通道) 1.2.2 MAX1898 介绍 1.2.2.1 引脚功能 MAX1898 是本设计的充电控制芯片，下面简要介绍 MAX1898： MAX1898 是由外 部晶体管 PNP 或 PMOS 管制成的并是组成锂离子电池充电器的重要部分；MAX1898 具 有两种型号，4.2V 锂离子电池使用的是 MAX1898EUB42，4.1V 锂离子电池使用的是 MAX1898EUB41；MAX1898 可控制电池电压精度为±0.75％，充电电流可以控制，带 有自动输入电源监控器，内部电流检测电阻，充电状态 LED 指示灯，控制充电时间确 保安全，可以选择自动重新启动。引脚功能如表 1.4 所示： 表 1.4 MAX18898 引脚功能 4
    引脚号 引脚名 功能 防灾科技学院毕业论文 IN 电压输入端 1 2 3 4 5 HGC EN/OK ISET CT 漏极开路 LED 驱动。1.没有电池，LED 灭；2.预充电，LED 亮；3.快速充电，LED 亮；4.充电完成，LED 灭；5.电池电压小 于 2.5V，但预充电时间（ CTC =100nF,45min）结束，LED 1.5HZ 闪烁。 1.输入：高电平使能。2.输出：高电平是就说明输入电压接 入正确 1.与电池充电时的电流是成比例的模拟输出；2.通过改变 ISET 与 GND 之间的电阻大小可改变充电的电流大小。 是充电时间安全的控制端口，电容 10uF 时，充电时间约为 3 小时。 控制自动重启，如果电池的电压降低到电池标准的电压以 下 0.2V，一个新循环的充电周期又开始。接地以后自动重启的 功能工作，充电充满时漏极电流大约为 40uA。当是悬空的，充 电如果时间耗尽，只有通过 EN/OK 来触发来重启，在充电充满 时漏极的电流大约为 4uA。 电池输入端。 地 外部的晶体管驱动，该脚接外部 PMOS 或 PNP 的栅极或基 极。 6 RSTRT 7 8 9 BATT GND DRV 10 CS 充电的电流输入端口，接 PMOS/PNP 的源极/极电极。 1.2.2.2 充电过程解析 在充电阶段的开始，MAX1898 检测插入电池电压有没有大于锂离子电池的终止放 电电压 2.5V，如果电压超过 2.5V，使用正常的快速充电，如果电压低于低于 2.5V，先 用电流为快速电流充电电流 10％的充电电流，直到电压达到 2.5V，然后再重新进入快 速充电阶段，由于内部比较器检测电压并和 2.5V 比较，结果将作为一个逻辑的结果控 制器的输入。预充电时间达到 1/4 充电时间，在这个过程中电压始终不超过 2.5V，充电 错误，LED 的闪烁以频率 1.5hz 和 50％的占空比执行。充电快速充电阶段，输入电压上 5
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