【正文】 夠維護(hù)電池，延長電池使用壽命。 51系列單片機(jī)是當(dāng)前使用最為廣泛的 8位單片機(jī)系列之一，其豐富的 開發(fā)資源和較低的開發(fā)成本，使 51 系列單片機(jī)現(xiàn)在以至將來都仍會有強(qiáng)大的生命力。在眾多的 51系列單片機(jī)中， AT89 系列單片機(jī)在我國得到了極其廣泛的應(yīng)用， AT89 系列單片機(jī)是美國 Atmel 公司的 8位機(jī)產(chǎn)品。他的特點是片內(nèi)含有 Flash Memory， Flash Memory 是一種電可摩除和電寫入的閃速存儲器（記為 FPEPROM)，在系列的開發(fā)過程中可以很容易地進(jìn)行程序修改，使開發(fā)調(diào)試更為方便 [1]。 單片機(jī)的 功能 特點 介紹 在 微機(jī)中央處理器（ CPU）基礎(chǔ)上，將 I/O接口電路、時鐘電路和 一定容量的 存儲器等部 件集成在一個 芯片上，再加上 一些必須的外圍組 件，如晶體振蕩器 等，就可以組成了一個比較完整的計算機(jī)處理系統(tǒng)。因為這類計算機(jī)系統(tǒng)基本部件 在同一 微處理控制 芯片內(nèi)，因此被稱為單片微控制器、微控制單元或嵌入式控制器 ，簡稱單片機(jī) [2]。 目前， 8位高檔機(jī)和 16 位機(jī)在單片機(jī)應(yīng)用中占主導(dǎo)地位，產(chǎn)品眾多，已有幾十個系列、幾百個型號，除了通用單片機(jī)以外，集成更多資源，如 A/D 轉(zhuǎn)換器、 D/A轉(zhuǎn)換器、“看門狗”（ Watchdog）電路、 LCD 控制器、網(wǎng)路控制模塊等，將單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)和Inte 連接起來已是一種趨勢。還 有專用單片機(jī)產(chǎn)品，如專門用于數(shù)據(jù)處理（圖像和語言處理等）的單片機(jī)?？傊?，單片機(jī)正在向微型化、低功耗、高速、集成、高集成度、多資源、網(wǎng)絡(luò)化、專用型方向發(fā)展 [3]。 單片機(jī)的芯片是控制系統(tǒng)的核心部件，它不僅 具備通用微機(jī) 處理器 的數(shù)值計算功能 ，還應(yīng)該 具有靈活、強(qiáng)大的控制功能，以便 對 系統(tǒng)的輸入量 做到實時監(jiān)測， 從而實現(xiàn)自動 化的 控制功能。 單片機(jī) 處理器 的發(fā)展方向 和技術(shù)特性如下 ： （ 1）單片機(jī) 中的 CPU 具有很強(qiáng)的抗干擾性，并且具有很寬的溫度工作范圍 （按工作溫度分類，有民用級 、 工業(yè)級、汽車級及軍用級）。 （ 2）單片機(jī) 中的 CPU 具有很高的可靠性能。在工控過程中， 任何 一點 差錯都有可能造成非常嚴(yán)重的后果，所以單片機(jī)芯片大都采用 看門狗技術(shù) 來保證可靠性 ，通過定時“復(fù)位”方式喚醒處于“失控”狀態(tài)下的單片機(jī)芯片。 （ 3）單片機(jī) CPU 電磁輻射量小。高可靠性和低電磁輻射指標(biāo)決定了單片機(jī)系統(tǒng)的時鐘頻率很低。為此，單片機(jī)芯片一般采用 HARVARD 雙總線結(jié)構(gòu)，即指令和數(shù)據(jù)存儲器空間相互獨立，并通過各自的數(shù)據(jù)總線與 CPU相連，使取指和讀 /寫數(shù)據(jù)能同時進(jìn)行。XXXX 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 雙總線結(jié)構(gòu)能提高數(shù)據(jù)的吞吐率，以便在不降低數(shù)據(jù)吞吐率的條件下使用較低的時鐘頻率。 （ 4）單片機(jī)的控制 功能很強(qiáng) 大 。 （ 5）單片機(jī)的指令系統(tǒng)比較簡單。 （ 6）單片機(jī)芯片往往不是 單一的數(shù)字電路芯片，而是數(shù)字、模擬混合電路系統(tǒng)，即單片機(jī)芯片內(nèi)一般 集成了一定數(shù)量的模擬比較器， A/D 及 D/A 轉(zhuǎn)換電路。 （ 7）單片機(jī) CPU 采用嵌入式結(jié)構(gòu)。盡管同一系列的單片機(jī)品種、規(guī)格繁多，但彼此差異卻不大。 單片機(jī)的應(yīng)用 因為 單片機(jī)具有如上所述 眾多的優(yōu) 點，因此在生活以及工業(yè)生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域，得到了越來越 廣泛的應(yīng)用，單片機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域有：工業(yè)控制 方面 ，如在工業(yè)生產(chǎn)過程中參數(shù)（如 壓力、 溫度、 液位、流量 等）的控制， 集數(shù)據(jù) 處理功能于一體，如轉(zhuǎn)速測試儀 、 流量監(jiān)控儀、 智能手機(jī) 及電子秤等 等。 單片機(jī)上有并行 I/O 接口和 串聯(lián) I/O接口，可用于通信接口， 實現(xiàn)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信。 由于單片機(jī)體積小，控制能力強(qiáng)，且片內(nèi)有 定時器 /計數(shù)器，所以廣泛應(yīng)用于家用設(shè)備中，如空調(diào)、洗衣機(jī)、微波爐及智能報警器 等 等 。 另外 ， 由于 單片機(jī) 價格相對較低且可靠性高、控制功能強(qiáng)大，因此也 非常適合用在充電器的智能充電的控制上 。 AT89S52 單片機(jī)的選用 單片機(jī) AT89S52， 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的 一種低功耗 ，高性能 COMS8 位微控制器 ，片內(nèi) 具有 8K 在系統(tǒng) 下 可編程封裝 Flash 存儲器。 不但擁有靈巧的 8 位 CPU ，還具有 系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 可以 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。 同時 AT89S52 與 C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容 ，可適用于眾多的 控 制 領(lǐng) 域。 8051是 51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品， 8051單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲器 (ROM)、數(shù)據(jù)存儲器 (RAM)、定時 /計數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，其結(jié)構(gòu)圖如圖 21所示 [4]: 圖 21 8051 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 程序存儲器 數(shù)據(jù) 存儲器 定時計數(shù) 器 并行 I/O 口 串行通信口 中斷系統(tǒng) 數(shù)據(jù)總線 地址 總線 控制 總線 8051 時鐘 基于單片機(jī)的智能充電器設(shè)計 5 AT89S52管腳圖如圖 22 所示： 圖 22 AT89S52管腳圖 圖 23 MCS51 內(nèi)部 結(jié)構(gòu)框圖 P0 驅(qū)動器 P2 驅(qū)動器 程序地址寄存器 緩沖器 程序計數(shù)器 PC DPTR RAM地址 寄存器 RAM B寄存器 ACC TMP2 TMP1 ALU SP 指針 P0 口鎖存器 P2 口鎖存器 中斷、串行口和定時器 指令寄存器 定時和控制邏輯 OSC P1 鎖存器 P3 鎖存器 P1 驅(qū)動器 P3 驅(qū)動器 PSR ROM — — XXXX 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 圖 23是 MCS51 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 。 AT89S52 部分 管腳定義說明 [5]: (1) VCC 管腳：系統(tǒng)供電電源。 (2) GND 管腳：接地管腳。 (3) P0 端口（ ~）：此端口是 8 位開環(huán)的雙向 I/O 端口。 (4) P1 端口（ ~）：此端口與 P0 端口不同的是具有內(nèi)部上拉電阻。 （ 5） P2 端口：此端口也是一組具有內(nèi)部上拉電阻 的雙向 I/O端口。 （ 6） P3 端口：具有內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 端口。 （ 7） RST 管腳： 復(fù)位輸入 ， 振蕩器工作時，單片機(jī) 在 RST 引腳 出現(xiàn)兩個機(jī)器 周期以上高電平 時 復(fù)位。 （ 8） ALE/PROG 管腳： 訪問外部 程序存儲器 或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（ 地址鎖 存 允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)， 單片機(jī) 執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置 ALE 禁止位無效。 （ 9） /PSEN 管腳： 程序儲存允許（ PSEN）輸出是外部程序 存儲器 的讀選通信號，當(dāng) AT89S52 由外部 程序存儲器 取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個 機(jī)器周期 輸出兩個脈沖。在此期間，當(dāng)訪問 外部數(shù)據(jù) 存儲器 ， PSEN 信號 被跳過兩次 。 (10) XTAL1 管腳： 振蕩器反相放大器 及 內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端 。 （ 11） XTAL2 管腳： 振蕩器反相放大器的輸出端 。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 CS5522 芯片 模 擬 數(shù) 字 轉(zhuǎn)換器 ，即 A/D 轉(zhuǎn)換器， 簡稱 ADC， 它可以將 一個將 模擬信號 轉(zhuǎn)變 為一個 數(shù)字信號 。通常 意義上 的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個輸入 的 電壓信號轉(zhuǎn)換為一個輸出的數(shù)字信號。 又因為 數(shù)字信號本身 沒 有實際意義， 而 僅僅表示 了 一個相對 的 大小 ，所以任何 一個模 擬 數(shù) 字 轉(zhuǎn)換器都 要 有 一個 模擬 的參考 量 來 作為 其 轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)， 通常情況下 的參考標(biāo)準(zhǔn)為最大的可轉(zhuǎn)換信號 量 大小。而輸入信號相對于參考 標(biāo)準(zhǔn) 信號的大小 ，就是輸出的數(shù)字信號。 轉(zhuǎn)換的 精度 是 模 擬數(shù)字 轉(zhuǎn)換器最 為 重要的 指標(biāo) ，通常 會 用輸出的數(shù)字信號的位數(shù)的多少 來 表示。 轉(zhuǎn)換器的性能好壞，一般取決于準(zhǔn)確輸出的數(shù)字信號的位數(shù)， 準(zhǔn)確輸出的數(shù)字信號的位數(shù)越多， 則 表示 其 分辨輸入信號的能力越強(qiáng)， 性能也就越好。 在這里，我 選擇 了 24 位的 高精度串行 A/D 轉(zhuǎn)換器 CS5522。 CS5522 是 Cirrus Logic 公司生產(chǎn)的 24 位高精度串行 A/D 轉(zhuǎn)換器，其引腳排列如圖 24所示。 它含有多通道 的多路編程增益放大器，數(shù)字濾波器以及片內(nèi)系統(tǒng)校準(zhǔn)和自校準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn)電路。 CS5522 內(nèi)含通道選擇寄存器、配置寄存器和增益寄存器。通 過單片機(jī)對 CS5522 寄存器的讀寫控制，可以實現(xiàn)多通道、高精度的 A/D 轉(zhuǎn)換。 CS5522 的主要性能如下 [6]: (1) 24 位 A/D 轉(zhuǎn)換精度； 基于單片機(jī)的智能充電器設(shè)計 7 1234567891 02 01 91 81 71 61 51 41 21 21 1G N DV A +A 1 N 1 +A 1 N 1 B VA 0C P DS D 1C SX I N X O U TS D 0D G N DV D +S C L KA 1A 1 N 2 A 1 N 2 +V R E F V R E F +模 擬 地片 選 信 號模 擬 電 源 正 端模 擬 信 號輸 入 正 端模 擬 信 號輸 入 負(fù) 端反 向 偏 置電 壓 輸 入輸 出 信 號端負(fù) 極 性 電源 自 舉 端數(shù) 字 信 號輸 入 端晶 振 輸入 端正 極 性 參考 電 源負(fù) 極 性 參考 電 源模 擬 信 號輸 入 正 端模 擬 信 號輸 入 負(fù) 端輸 出 信 號端時 鐘 信號 端數(shù) 字 電源 正 端數(shù) 字 地數(shù) 字 信號 輸 出端晶 振輸 出端 圖 24 CS5522 引腳排列及說明 (2) 低輸入電流 (100pA)，內(nèi)帶一個斬波放大器； (3) 2個差分輸入模擬通道，每個通道都可以進(jìn)行自校準(zhǔn)和系統(tǒng)校準(zhǔn)； (4) 單 /雙極性緩沖輸入，量程有 25mv、 55mv、 100mv、 1v、 、 5v 等； (5) 有單片機(jī)通信的三線接口或四線接口； (6) 低功耗： 。 需 要注意的是，在 A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)結(jié)束后，需要先寫 8 個 1 給 A/D，使其返回到命令狀態(tài)，再用 24 個脈沖讀出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，如果先寫 8個 0給 A/D，則 A/D 轉(zhuǎn)換器不是返回命令狀態(tài)而是繼續(xù)進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換。 溫度傳感器 PT100 PT100 溫度傳感器 具有抗振動、穩(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、耐高壓等優(yōu)點。 鉑熱電阻的線性較好，在 0~100 攝氏度之間變化時，最大非線性偏差小于 攝氏度。鉑熱電阻阻值與溫度關(guān)系為： （ 1） 200℃ ＜ t＜ 0℃ 時， RPt100=100*[1+At+B*t2+C*t3*(t100)] ； （ 2） 0℃≤t≤850℃ 時， RPt100=100*[1+At+B*t2] ； 其中， A = ； B = ； C = ?？梢?Pt100在常溫 0~100 攝氏度之間變化時線性度非常好，其阻值表達(dá)式可近似簡化為： RPt=100（ 1+At），當(dāng)溫度變化 1 攝氏度， Pt100 阻值近似變化 歐。 GND VA+ A1N1+ A1N1 BV A0 CPD SD1 CS XIN VREF+ VREF A1N2+ A1N2 A1 SCLK VD+ DGND SD0 XOUT XXXX 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 3 幾種常見 電池介紹 及基本參數(shù)特性 幾種常見電池 現(xiàn)代消費類電器主要使用如下四種電池： ? 密封鉛酸電池 (SLA) ? 鋰電池 (LiIon) ? 鎳鎘電池 (NiCd) ? 鎳氫電池 (NiMH) 在正確選擇電池和充電算法時需要了解這些電池的背景知識。 密封鉛酸電池 (SLA) 密封鉛酸電池主要用于成本比空間和重量更重要的場合，如UPS和報警系統(tǒng)的備份電池。電池以恒定電壓進(jìn)行充電，輔以電流限制以避免在充電過程的初期電池過熱。只要電池單元電壓不超過生產(chǎn)商的規(guī)定 ( 典型值為 )， SLA電池可以無限制地充電。 鋰電池 (LiIon) 和一般的 電池相比，鋰電池具有最高的能量 / 重量比和能量 / 體積比。鋰電池以恒定電 壓進(jìn)行充電，同時必須要 有電流限制以避免在充電過程的初期電池過熱。當(dāng)充電電流下降到生產(chǎn)商設(shè)定的最小電流時就要停止充電。過充電將造成電池?fù)p壞，甚至爆炸。 鋰離子電池可以分成兩大類：不可充電型和可充電型，最大特點是比能量高。比能量指的是單位重量或單位體積的能量，用 Wh/Kg 或 Wh/L 表示。 鎳鎘電池 (NiCd) NiCd 電池 目前使用得很普遍。它的優(yōu)點是相對便宜，易于使用；缺點是自放電率比較