【正文】 于鋰離子電池對充電電流敏感，過大充電電流很容易導(dǎo)致電池發(fā)熱發(fā)脹、活性物質(zhì)脫落等問題，“萬能手機充電器”不能對不同容量電池提供不同的和適合的電流。那么安全性如何保障?鋰離子電池對充電的電流尤其是充電的幾個門檻電壓要求很高，而目前幾乎所有“蛋充”都未使用精密電壓源，而只是使用精度和溫度穩(wěn)定性都非常差的廉價Zener管做參考電壓源，導(dǎo)致門限電壓離散性很大，飄移嚴重。為了避免意外，不少廠家有意把門限電壓調(diào)小以保障即便出現(xiàn)比較大的正誤差也不至出現(xiàn)問題，導(dǎo)致電池長期充不飽。缺乏對電池容量的智能檢測是所謂“萬能手機充電器”的最致命缺陷。萬能手機充電器必備條件充電器如果要實現(xiàn)“萬能”，必須具備以下特點：1）由于手機充電器是直接使用220V的，它必須包含手機直充(具備AC/DC轉(zhuǎn)換、并輸出穩(wěn)定的電壓和足夠的電流)或手機座充的充電管理電路(充電電流、電壓控制與管理及保護)的功能。2）鋰離子電池充電電流必須根據(jù)電池容量大小而定。電流過小導(dǎo)致充電時間大幅度延長，電流過大會導(dǎo)致電池內(nèi)壓增加、發(fā)熱、結(jié)構(gòu)受損，直至危害電池壽命。3）鋰離子電池是非常非常嬌氣的，準(zhǔn)確和穩(wěn)定的門檻電壓控制對電池壽命有很大影響。如果沒有足夠精度的電壓參考源電路，設(shè)計功率余量不足，充電器就容易發(fā)熱，導(dǎo)致門檻電壓產(chǎn)生溫飄，影響充電控制精度。4）－()轉(zhuǎn)恒壓充電數(shù)小時后，充電電流并未完全關(guān)死而存在較大漏電流。而鏗離子電池對充電電流的吸收是100%的，即便是很小的電流依然也存在過充電問題。5）所有原裝充電器，除了充電的正負兩極，還有與電池內(nèi)部保護電路進行連接的線路，以獲取電池容量、溫度補償參數(shù)、告警保護等信息。而由于廠家品牌不同，電池/手機保護電路的電路方式有很大差別。所以，現(xiàn)階段真正達到兼容幾乎是不可能的。因此，設(shè)計一款真正由微電腦控制(單片機控制)，且價格低廉的手機充電器，就成為各廠家努力的方向。綜上所述，手機充電器大致可以分為旅行充電器、座式充電器和維護型充電器。但是，只有很小部分充電器采用微電腦控制(單片機控制)。大部分設(shè)計所選用是廉價的運放集成塊，且只能作為專用充電器使用。隨著便攜式產(chǎn)品突發(fā)猛進的發(fā)展，尤其是手機的普及，以及鏗離子電池的廣泛應(yīng)用，鏗離子電池充電器的設(shè)計和功能面臨著進一步的改善。對于眾多充電器生產(chǎn)廠家來說，應(yīng)盡早設(shè)計出功能完善、安全實用的充電器，就能更早的在市場中占據(jù)領(lǐng)先地位，搶占商機。完成該手機電池充電器的設(shè)計選用合適的外圍器件、單片機等設(shè)備。利用單片機控制，實現(xiàn)對目前市場上出售的手機電池的萬能充電【2】。其主要設(shè)計目的包括：1)利用單片機，通過外圍電路，監(jiān)測電池的充電狀態(tài)，實現(xiàn)對電池充電的智能控制，以最大限度地保護電池壽命。2)實現(xiàn)充電器具備功能擴展功能，以便為該充電器的后續(xù)功能升級提供平臺。3)使該充電器的綜合成本盡可能低。本課題采用可制造性設(shè)計(DFM)的基本理念1)DFM的誕生設(shè)計卓越(DFX)的概念是20世紀90年代中期由美國表面貼裝理事會首次提出的，它的目的就是提倡產(chǎn)品的可制造性設(shè)計及相關(guān)論題。傳統(tǒng)產(chǎn)品的研制方法通常是設(shè)計、生產(chǎn)制造和銷售各個階段串行完成。由于設(shè)計階段不可能全面考慮制造要求，加之設(shè)計人員知識和經(jīng)驗的欠缺，總會出現(xiàn)這樣那樣的問題，這就需要設(shè)計者對設(shè)計方案進行修改，再次投入生產(chǎn)。要想得到較滿意的產(chǎn)品就需要多次重復(fù)這一過程，使得產(chǎn)品開發(fā)周期延長，成本增高。發(fā)達國家廣泛重視的并行工程(CE，即Coneurrent Engineering)已成為制造企業(yè)計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)研究和應(yīng)用的熱點，可制造設(shè)計(DFM，即Design For Manufacture)是并行工程中的主要應(yīng)用工具。并行工程是對產(chǎn)品及其相關(guān)過程(包括制造和支持工程)進行并行、一體化設(shè)計的一種系統(tǒng)化的工作模式。2)DFM基本理念DFM正是基于并行設(shè)計的思想，在制造產(chǎn)品時要滿足成本、性能和質(zhì)量的要求，即在產(chǎn)品的概念化設(shè)計和詳細設(shè)計階段，就必須考慮到制造生產(chǎn)過程中的工藝要求、測試組裝的合理性，同時還要考慮到售后服務(wù)的要求。DFM不再把設(shè)計看成為一個孤立的任務(wù)，它包括成本管理、整個系統(tǒng)的配合、PCB裸板的測試、元器件的組裝工藝、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗和生產(chǎn)線的制造能力等3)DFM文化啟動和建立DFM不是一件容易的事，它不僅耗費時間，而且耗費精力，但實踐證明這種付出是值得的。DFM的實施戰(zhàn)略應(yīng)包括以下部分:其必須成為企業(yè)文化的一部分；DFM必須由用戶的需求驅(qū)動；DFM必須有集體精神和創(chuàng)造性思維；DFM必須具備可供衡量和判斷的定量目標(biāo)；DFM必須簡單適用。4)DFM的建立DFM的目標(biāo)是建立和實施一種便于控制、高度優(yōu)化的工藝。首先要建立一個DFM小組，由設(shè)計、制造、工藝、計劃、質(zhì)量等方面的代表參加，從原始資料著手，優(yōu)化工藝，降低成本，建立EAD數(shù)據(jù)庫。EAD數(shù)據(jù)庫主要要考慮以下幾個因素:縮短開發(fā)周期；降低生產(chǎn)成本；提高產(chǎn)品質(zhì)量；利用最新技術(shù)；集成設(shè)計技術(shù)。為了解決上述問題，在電路設(shè)計和物理布線中必須考慮制造工藝后期所出現(xiàn)的問題。產(chǎn)品設(shè)計周期中應(yīng)考慮的制約因素有:基本設(shè)計成本、尺寸、封裝:熱設(shè)計能量損耗、通風(fēng)冷卻。焊接方法再流焊、波峰焊。信號完整性定時、相互干擾、EMC；可測試性測試通道、夾具定位；機械性能封裝、基板材料:元器件焊接、成本、利用率；基板材料、穩(wěn)定性、電氣性能；制造產(chǎn)量、成本、結(jié)尾工作:測試裸板測試、生產(chǎn)檢測分析器、界面掃描。組裝生產(chǎn)線的建立、機器性能、文件編制。以SMT為例，編制一份DFM作業(yè)指導(dǎo)書至少應(yīng)包括以下內(nèi)容:器件選用標(biāo)準(zhǔn)；CPB尺寸和形狀要求；焊接區(qū)結(jié)構(gòu)、間距尺寸的要求；標(biāo)記和命名規(guī)則；印刷和配方的考慮；插裝和再流的考慮；波峰焊和清洗的考慮；檢測和返修的考慮；器件排布方向的要求；器件的間隔要求；基準(zhǔn)孔和工裝孔的考慮；PCB板邊緣空間要求；測試盤尺寸和空間的要求；基板的排布和切割要求引線寬度、形狀和間距要求；阻焊膜和絲網(wǎng)印刷的考慮；環(huán)境保護的考慮。5)DFM的實施(1)基本設(shè)計是使用EDA作出周密的一次性設(shè)計，把DFM方法列入到EDA中去，使產(chǎn)品集成設(shè)計和制造周期中的諸因素有直觀、詳細的制約；(2)熱設(shè)計—具有精確模擬元件、基板以及系統(tǒng)熱特性的熱仿真DEA軟件能使設(shè)計師在設(shè)計階段就能夠發(fā)現(xiàn)熱點并且可改進設(shè)計去消除熱點；(3)焊接—SMT中波峰焊和再流焊的焊盤設(shè)計是不一樣的。設(shè)計師在開始階段該十分清楚運用哪種焊接技術(shù)，以便讓CAD軟件包自動地根據(jù)元件位置選擇波峰焊或再流焊；(4)信號的完整性在設(shè)計的初期，就應(yīng)該利用EAD提供的幫助，進行簡單的單元掃描以檢查信號的延遲，或者進行線路板的模擬運行，從而調(diào)整元件的排列；(5)裸板—裸板的設(shè)計制造有一定的限制，包括物理和電氣兩方面的制約，其物理制約包括常用的和最小的線寬以及印制線壽命。電氣制約包括信號屏蔽、信號延遲等。這些制約包含在EAD數(shù)據(jù)庫中，一旦布線完成，設(shè)計師就應(yīng)該借助EAD系統(tǒng)提高電路性能；(6)組裝—SMT技術(shù)同傳統(tǒng)的裝配技術(shù)相比，其自動化程度更高，因此EAD應(yīng)有SMT組裝數(shù)據(jù)庫。利用計算機模擬生產(chǎn)環(huán)境，生成EAD規(guī)則庫；(7)測試—EDA數(shù)據(jù)庫測試部分的參數(shù)應(yīng)包括測試點的最小焊盤尺寸學(xué)位論文通道測試、雙面測試能否實現(xiàn)以及測試點陣或最小間隙；(8)基于元件的EAD系統(tǒng)應(yīng)把測試模型元件值、間隙和其它測試儀編程所必須的數(shù)據(jù)都建立到元件庫中去。由于手機的迅速普及及其在人們生產(chǎn)生活中所發(fā)揮的越來越重要的作用，為外出未攜帶手機電池充電器的人提供便捷安全的手機充電服務(wù)，就顯得尤為迫切。而服務(wù)商需要的是一種物美價廉的手機電池充電器，以便能得到更好的效益，因此，市場急需微電腦控制的充電器，以滿足人們的需要。本課題充分利用PIC單片機控制，對手機電池進行智能充電，最大限度地保護了電池的壽命，是一款真正意義上的微電腦控制充電器。同時，由于大量的工作由單片機軟件來實現(xiàn)，簡化了外圍電路，從而大大降低了成本。另外，作為一種功能強大的平臺，該手機電池充電器具有很好的功能擴展性，為后續(xù)技術(shù)升級，以進一步滿足市場的需要，提供了條件。從而很好地填補智能手機電池充電器這一市場領(lǐng)域的空白。第二章 方案論證根據(jù)目前我國市場手機的銷售品牌和各流動人口集聚場所的具體情況，確定手機充電器的設(shè)計參數(shù)如下：輸入電壓：220V，工頻：：50HZ，輸入電流：50mA，波動范圍：20%，輸出電壓：06V，輸出電流：0400mA，控制誤差：177。5% 系統(tǒng)總體設(shè)計鍵盤設(shè)定充電器充電電壓檢測信號處理多路選擇開關(guān)充電電流檢測信號處理單片機電池溫度檢測充電控制放電控制充電指示故障報警A/D 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖 方案選擇與論證 主控芯片的選擇與論證方案一：采用8031控制，具有I/O多等功能，但是體積大，不宜攜帶，編程繁瑣。方案二：采用PIC16F877單片機進行控制?！?】單片機控制具有體積小，功耗低，編程靈活方便等優(yōu)點。PIC16F877更為實用。、A/D的選擇與論證方案一：關(guān)于八位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809是一種帶有8通道模擬開關(guān)的8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，其電平與TTL兼容，其轉(zhuǎn)換時間在標(biāo)準(zhǔn)時鐘640KHz時為100us，線形誤差為177。1/2LSB。采用28腳雙立直插式封裝。但該轉(zhuǎn)換器只有8個通道模擬開關(guān),而且精度不高，不符合本系統(tǒng)的要求【4】。方案二：AD574是12位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時間為25us，內(nèi)部有時鐘脈沖源和基準(zhǔn)電壓源，單通道單極或雙極性電壓輸入，采用28腳雙立直插式封轉(zhuǎn)裝。是一個具有外接元件少，功耗低，精度高等特點，并且具有自動校零和自動極性轉(zhuǎn)換功能，只需外接少量的阻容元件即可構(gòu)成一個完整的A/D轉(zhuǎn)換器。其主要功能特性如下：1)分辨率：12位；非線性誤差：小于177。1/2LBS或177。1LBS；轉(zhuǎn)換速率：25us；模擬電壓輸入范圍：0—10V和0—20V，0—177。5V和0—177。10V兩檔四種；電源電壓：177。15V和5V；數(shù)據(jù)輸出格式：12位/8位；芯片工作模式：全速工作模式和單一工作模式。2)引腳功能：V：+5V電源輸入端；12/8：數(shù)據(jù)模式選擇端，通過此引腳可選擇數(shù)據(jù)總線是12位或8位輸出；A/O：節(jié)地址短周期控制端，與12/端用來控制啟動轉(zhuǎn)換的方式和數(shù)據(jù)輸出格式，須注意的是，12/端TTL電平不能直接+5V或0V連接；CE：片使能信號；DOVO~DO11：數(shù)字量輸出端，三態(tài)輸出所存；STS：狀態(tài)輸出信號，啟動后，STS為高電平表示正在轉(zhuǎn)換；25us后轉(zhuǎn)換結(jié)束，STS為低電平。CPU可用查詢或中斷方式了解轉(zhuǎn)換是結(jié)束。因為在本系統(tǒng)中需要精確的轉(zhuǎn)換速度和轉(zhuǎn)換時間且啟停要迅速，所以在本設(shè)計中我們選擇方案二 溫度傳感器的選擇與論證方案一：SHT75數(shù)字溫濕度傳感器，測量精度高，低能耗，尺寸小，每次測量溫度前都要進行復(fù)位，每秒鐘最多測量三次數(shù)據(jù)，而且時序要求較高，程序不易編寫，具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。全量程標(biāo)定，兩線數(shù)字接口，可與單片機直接相連，大大縮短研發(fā)時間、簡化外圍電路并降低費用。此外，響應(yīng)迅速快、可浸沒、抗干擾能力強、溫濕一體，兼有露點測量，性價比高，使該產(chǎn)品能夠適于多種場合的應(yīng)用。方案二：DS18B20溫度傳感器，12位存貯溫度值，測量精度高，采用多路測量方法，控制方法簡單，且反映靈敏高，獨特的一線接口，只需要一條口線通信多點能力，簡化了分布式溫度傳感應(yīng)用無需外部元件可用數(shù)據(jù)總線供電，℃至+125℃。范圍內(nèi)精度為177。℃。溫度傳感器可編程的分辨率為9~12位溫度轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字格式最大值為750毫秒用戶可定義的非易失性溫度報警設(shè)置應(yīng)用范圍包括恒溫控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費電子產(chǎn)品溫度計，或任何熱敏感系統(tǒng)。該DS18B20的數(shù)字溫度計提供9符的顯示器件。雖然液晶顯示器的編程較為復(fù)雜，但是它可以滿足提出的設(shè)計要求直觀便捷的進行操作編程和進行多種漢字、字符以及圖形的顯示，可以實時顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并具有良好的“人機對話”界面。通過對以上顯示器件的比較，本次設(shè)計選擇了方案二液晶顯示器?；谝陨戏桨副容^，我們至12位可編程設(shè)備溫度讀數(shù)。信息被發(fā)送到/從DS18B20通過1線接口，所以中央微處理器與DS18B20只有一個一條口線連接。為讀寫以及溫度轉(zhuǎn)換可以從數(shù)據(jù)線本身獲得能量，不需要外接電源。這使得溫度傳感器放置在許多不同的地方。它的用途很多，包括空調(diào)環(huán)境控制，感測建筑物內(nèi)溫設(shè)備或機器，并進行過程監(jiān)測和控制，適合此項產(chǎn)品制作。 顯示部分方案的選擇與論證方案一：常用的數(shù)碼管顯示器由八個發(fā)光二極管組成，其中七個發(fā)光二極管控制七個筆畫的亮或暗，另一個控制一個小數(shù)