【正文】 數(shù)據(jù)送至顯示電路顯示。 在輸出過(guò)程中通過(guò)單片機(jī)定時(shí)器定時(shí)檢測(cè)輸出電流或電壓， 與設(shè)定值比較后調(diào)節(jié) PWM 占空比，使輸出趨于設(shè)定值。在電池充電過(guò)程中，通過(guò)檢測(cè)電流大小而確 定電池充電多少，從而改變充電方式或決定是否停止充電[4]。 通過(guò)單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)了充電過(guò)程的智能控制，而且大大簡(jiǎn)化了硬件電路設(shè) 計(jì)，由于單片機(jī)良好的可重用性，如果需要改變電路工作狀態(tài)或電路參數(shù)，只需 簡(jiǎn)單的修改程序即可實(shí)現(xiàn)，從而使電路的升級(jí)改造變得簡(jiǎn)單易行。 按鍵指示電路及實(shí)現(xiàn) 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，按鍵主要有兩種形式：獨(dú)立按鍵；矩陣編碼鍵 盤(pán)。獨(dú)立按鍵的每個(gè)按鍵都單獨(dú)接到單片機(jī)的一個(gè) I/O 口上，獨(dú)立按鍵則通過(guò)判 斷按鍵端口的電位即可識(shí)別按鍵操作； 而矩陣鍵盤(pán)通過(guò)行列交叉按鍵編碼進(jìn)行識(shí) 別。 通常所用的按鍵為輕觸機(jī)械開(kāi)關(guān)，正常情況下按鍵的接點(diǎn)是斷開(kāi)的，當(dāng)我們 按壓按鈕時(shí)，由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開(kāi)關(guān)在閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定地 接通，在斷開(kāi)時(shí)也不會(huì)一下子斷開(kāi)。因而機(jī)械觸點(diǎn)在閉合及斷開(kāi)的瞬間均伴隨有 一連串的抖動(dòng)，抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短由按鍵的機(jī)械特性及操作人員按鍵動(dòng)作決定，一 般為 5ms～20ms； 按鍵穩(wěn)定閉合時(shí)間的長(zhǎng)短是由操作人員的按鍵按壓時(shí)間長(zhǎng)短決 定的，一般為零點(diǎn)幾秒至數(shù)秒不等。 在本設(shè)計(jì)中由于按鍵不是太多，故采用獨(dú)立按鍵法，這樣可以減小編程的難 7 度，圖 3 為本設(shè)計(jì)的按鍵接線圖。 圖 3 按鍵接線圖 對(duì)電路總體考慮后，將 ADC0809 采集電路接在了單片機(jī)的 P0 口，并用 P2 口做采集控制，這樣 P0 口僅用接收數(shù)據(jù)，不用發(fā)送數(shù)據(jù)，有 P0 口的硬件構(gòu)成知 道，其做輸出的話需接上拉電阻，做輸入的不用接，這樣整體上減少了電路的硬 件開(kāi)支，而 P3 口要做串口傳輸?shù)裙ぷ鳎栽诒倦娐分袑存I接在 P1 口，其中 是數(shù)字減鍵， 為數(shù)字加鍵， 鍵位確定鍵， 為過(guò)電流保護(hù)指示 燈，、 為輸出功能選擇鍵，按下 代表給手機(jī)電池充電，按下 則做普通直流電源使用，其中 5V 輸出可直接用 USB 連接線給手機(jī)充電，電池 充電控制則有手機(jī)提供。 數(shù)碼管顯示電路 數(shù)碼管顯示電路 AT89C51 單片機(jī)內(nèi)有一個(gè)串行 I／O 端口， 通過(guò)引腳 RXD 和 TXD 可與外部 電路進(jìn)行全雙工的串行異步通信， 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)由 TXD 端送出， 接收時(shí)數(shù)據(jù)由 RXD 端輸入。串口有四種工作方式，通過(guò)編程設(shè)置，可以使其工作在任一方式以滿足 不同的場(chǎng)合。其中，方式 0 是 8 位移位寄存器輸入／輸出方式，多用與外接移位 寄存器以擴(kuò)展 I／O 端口。串口的工作方式可以參看相關(guān)的書(shū)籍，此處不做詳細(xì) 介紹。方式 0 的輸出是 8 位串行數(shù)據(jù)，通過(guò)移位寄存器可將 8 位串行數(shù)據(jù)變成 8 位并行數(shù)據(jù)輸出，也可以將外部的 8 位并行數(shù)據(jù)變成 8 位串行數(shù)據(jù)輸入。因此外 接一個(gè)移位寄存器就可擴(kuò)展一個(gè) 8 位的并行輸入／輸出接口， 如果想多擴(kuò)展幾個(gè) 并口就需要在外部級(jí)連幾個(gè)移位寄存器。 本設(shè)計(jì)采用基于串口的 LED 數(shù)碼管靜態(tài)顯示電路，在串口擴(kuò)展中最常用的 就是基于串口的 LED 數(shù)碼管顯示電路。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，LED 數(shù)碼管的顯 8 示常用兩種方法：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)掃描顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是每一個(gè)顯示器 都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的 I／O 接口用于筆劃段字形代碼。這樣單片機(jī)只 要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路， 就不用管它了， 直到要顯示新的數(shù)據(jù)時(shí), 再發(fā)送新的字形碼，因此，使用這種方法單片機(jī)中 CPU 的開(kāi)銷小?？梢蕴峁﹩?獨(dú)鎖存的 I／O 接口電路很多，常用的就是通過(guò)串口外接串并轉(zhuǎn)換器 74LS164， 擴(kuò)展并行的 I／O 口。需要幾個(gè)數(shù)碼管就擴(kuò)展幾個(gè)并行接口，數(shù)碼管直接接在 74LS164 的輸出腳上， 單片機(jī)通過(guò)串口將要顯示數(shù)據(jù)的字形碼逐一的串行移出至 74LS164 的輸出腳上數(shù)碼管就可以顯示相應(yīng)的數(shù)字。 圖 4 數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路 單片機(jī) AT89C51 的串口外接 1 片 74LS164 作為 LED 顯示器的靜態(tài)顯示接口， 把 AT89C2051 的 RXD 作為數(shù)據(jù)輸出線，TXD 作為移位時(shí)鐘脈沖。Q0Q7(第 3 —6 和 10—13 引腳)并行輸出端分別接 LED 顯示器的 DPA 各段對(duì)應(yīng)的引腳上。 本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)采用的是共陽(yáng)極數(shù)碼管，因而各數(shù)碼管的公共極接電源 VCC，本電 路有 LM7805 提供，并采用三只串聯(lián)的二極管降壓，而非電阻降壓，這樣保證個(gè) 數(shù)碼段的亮度一致。要顯示某字段則相應(yīng)的移位寄存器 74LS164 的輸出線必須 是低電平。當(dāng)有按鍵按下時(shí)，有單片機(jī)處理編碼后送到數(shù)碼管上顯示。 BUCK 斬波電路 DC/DC 變換器廣泛應(yīng)用于便攜裝置（如筆記本計(jì)算機(jī)、蜂窩電話、PDA 等） 中。它有兩種類型，即線性變換器和開(kāi)關(guān)變換器。開(kāi)關(guān)變換器因具有效率高、靈 活的正負(fù)極性和升降壓方式的特點(diǎn)，而備受人們的青睞[10]。 DC/DC 變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流斬波。 斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調(diào)制方式 Ts 不變，改變 ton(通用)，二是頻 9 率調(diào)制（1）Buck 電路——降壓斬波器，其輸出平均電壓 U0 小于輸入電壓 Ui， 極性相同。 （2）Boost 電路——升壓斬波器，其輸出平均電壓 U0 大于輸入電壓 Ui，極性相同。 （3）Buck－Boost 電路——降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓 U0 大于或小于輸入電壓 Ui，極性相反，電感傳輸。 （4）Cuk 電路——降壓或升 壓斬波器，其輸出平均電壓 U0 大于或小于輸入電壓 Ui，極性相反，電容傳輸。 還有 Sepic、Zeta 電路。 在本電路中輸入始終大于輸出，所以采用脈寬調(diào)制方式的 BUCK 變換器， BUCK 變換器又稱降壓變換器、串聯(lián)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源、三端開(kāi)關(guān)型降壓穩(wěn)壓器。其 電路如圖 5 所示，PWM 脈寬調(diào)制信號(hào)有單片機(jī)提供，控制開(kāi)關(guān)管的通斷。 圖 5 BUCK 變換器電路 電壓電流的 A/D 采集 以逐次逼近原理進(jìn)行?！獢?shù)轉(zhuǎn)換的器件。 ADC0809 是采樣分辨率為 8 位的、 其內(nèi)部有一個(gè) 8 通道多路開(kāi)關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通 8 路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 （1）ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu) 圖 6 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳圖 ADC0809 由一個(gè) 8 路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器 10 和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開(kāi)關(guān)可選通 8 個(gè)模擬通道，允許 8 路模擬量分 時(shí)輸入，共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存 A/D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字 量，當(dāng) OE 端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。 （2）引腳結(jié)構(gòu) IN0－IN7：8 條模擬量輸入通道 ADC0809 對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是 0－5V，若信號(hào)太 小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化 太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。 地址輸入和控制線：4 條 ALE 為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng) ALE 線為高電平時(shí)，地址鎖 存與譯碼器將 A，B，C 三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通 道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A，B 和 C 為地址輸入線，用于選通 IN0－IN7 上的一路模擬量輸入。通道選擇表 1 所示。 表 1 CBA 通道選擇表 C BA 000 001 010 011 100 101 110 111 選擇的通道 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 數(shù)字量輸出及控制線：11 條 ST 為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng) ST 上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開(kāi) 始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST 應(yīng)保持低電平。EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng) EOC 為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。OE 為輸出允 許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE＝1，輸出 轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE＝0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7－D0 為數(shù)字量輸出線。 CLK 為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因 ADC0809 的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào) 必須由外界提供，通常使用頻率為 500KHZ，VREF（＋） ，VREF（－）為參考 電壓輸入。 本設(shè)計(jì)中用單片機(jī)的 P0 口接收來(lái)自 0809 的換數(shù)據(jù)，、 依次 11 接在 0809 的 A、B、C 地址線， 接在 0809 的 ALE 端， 接 START， 接 OE 端，時(shí)鐘信號(hào)由單片機(jī)的 ALE 端經(jīng) 74HC74 觸發(fā)器二分頻后提供，單片 機(jī)采用 12MHz 晶振， ALE 端經(jīng)二分頻后為 500KHz。 ADC0809 具體工作過(guò)程為： 首先 、 輸入 3 位地址，并使 輸出高電平，將地址存入地址 鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通 8 路模擬輸入之一到比較器。START 上升沿將逐 次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) A／D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn) 換正在進(jìn)行。直到 A／D 轉(zhuǎn)換完成，EOC 變?yōu)楦唠娖剑甘?A／D 轉(zhuǎn)換結(jié)束， 結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)，而觸發(fā)單片機(jī)動(dòng)作準(zhǔn)備接收 數(shù)據(jù)，這是使 輸出高電平，輸出三態(tài)門打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù) 據(jù)總線上，單片機(jī)讀取 P0 口然后做下一步處理操作。 MAX471 介紹及工作原理 MAX471 是美國(guó) MAXIM 公司生產(chǎn)的雙向、精密電流傳感放大器。MAX471 內(nèi)置 35mΩ精密傳感電阻，可測(cè)量電流的上下限為 3A。對(duì)于允許較大電流的場(chǎng) 合，則可選用 MAX472。在這種情況下，用戶可根據(jù)自己的需要配置外接的傳感 電阻與增益電阻。MAX471/MAX472 都可通過(guò)一個(gè)輸出電阻將電流輸出轉(zhuǎn)化為 對(duì)地電壓輸出。 圖 7 MAX471 典型應(yīng)用電路 MAX471 所需的供電電壓 Vbr/Vcc 為 3～36V，所能跟蹤的電流的變化頻率 可達(dá)到 130kHz，采用 8 腳封裝，其典型應(yīng)用電路如圖七所示。 MAX471 各引腳功能說(shuō)明如下：SHDN 為關(guān)閉信號(hào)，正常操作時(shí)接地；當(dāng)它 為高電平時(shí)，供電電流小于 5μA。RS+為內(nèi)傳感電阻的電源端。GND 為地端或 電源負(fù)端。SIGN 為集電極開(kāi)路邏輯輸出，SIGN 為低電平表示電流由 RS－流向 RS+。RS－為內(nèi)傳感電阻的負(fù)載端。OUT 為電流輸出端，該電流的大小正比于 12 流過(guò)傳感電阻的電流。 在本設(shè)計(jì)中，電阻 R4 采用 20K/ 精密電阻，在輸出最大 500mA 時(shí) Uo 不超過(guò) 5V，輸出電壓便于 ADC0809 采集并作數(shù)字化處理。 3 匯編源程序的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)整體程序框架 本設(shè)計(jì)整體工作主要由單片機(jī)程序控制實(shí)現(xiàn)，其工作過(guò)程為：電路啟動(dòng)初始 化，電路功能選擇，輸出選擇并確定輸出，單片機(jī)采集計(jì)算輸出 PWM 信號(hào)，定 時(shí)采集數(shù)據(jù)并處理調(diào)節(jié) PWM 信號(hào)占空比等，程序整體框架如圖 8 所示。 開(kāi)始 初始化 Yes 電池充電 No 充電子程序 電源子程序 結(jié)束 圖 8 程序整體框架流程 電路啟動(dòng)初始化 初始化是為單片機(jī)的運(yùn)行設(shè)置初始的運(yùn)行環(huán)境， 主要完成以下工作： 清片內(nèi)， 每次單片機(jī)加電時(shí)，都將引起單片機(jī)的上電復(fù)位操作。復(fù)位操作完成以后，單片 機(jī)的寄存器會(huì)被置以不同的值，這些值中有相當(dāng)一部分是未知的值。這些未知的 13 值在單片機(jī)復(fù)位完成，正式運(yùn)行以后，會(huì)產(chǎn)生無(wú)法讓程序設(shè)計(jì)人員掌握的后果， 甚至?xí)斐上到y(tǒng)的損壞。 因此， 在單片機(jī)運(yùn)行后， 首先清 0 使之置初始參數(shù)設(shè)定， 便于程序設(shè)計(jì)人員掌握，以利系統(tǒng)的工作。設(shè)置系統(tǒng)運(yùn)行所需的各個(gè)參數(shù)，設(shè)置 定時(shí)器和中斷設(shè)定。圖 9 為初始化程序流程。 開(kāi)始 清片內(nèi) RAM 初始參數(shù)設(shè)定 AD 設(shè)定 定時(shí)器設(shè)定 中斷設(shè)定 返回 圖 9 初始化程序流程 按鍵采集程序 鍵盤(pán)子程序用于探測(cè)開(kāi)關(guān)、是否處在有效的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，以決定是否啟動(dòng)系統(tǒng) 運(yùn)轉(zhuǎn)。讀線、讀取、相連的端口，并將其值判斷處理后存于相關(guān)緩存中。其中讀 取端口后要做一定的延時(shí)以排除鍵抖引起的誤動(dòng)作。圖 10 為按鍵子程序結(jié)構(gòu)流 14 程圖。 入口 讀 I/O 口 N 延時(shí) Y 處理后存入緩存 返回 圖 10 按鍵子程序結(jié)構(gòu)流程圖 數(shù)碼管顯示子程序 開(kāi)機(jī)時(shí)，初始化數(shù)碼管，通過(guò)串口將“0”的字形碼輸出使數(shù)碼管顯示“O” 。 然后判斷 P1 口是否有鍵按下，如果沒(méi)鍵按下繼續(xù)判斷。 顯示子程序首先初始化串口，使串口工作在方式 0，再讀取顯示緩沖區(qū)內(nèi)的 數(shù)據(jù)(顯示緩沖區(qū)主要是用來(lái)存放即將要顯示的數(shù)據(jù))，然后通過(guò)查表的方式找到 對(duì)應(yīng)的字形碼，最后把字形碼寫(xiě)入串口寄存器 SBUF 通過(guò)串口方式 0 發(fā)送出去。 當(dāng) 8 個(gè)時(shí)鐘脈沖后，字形碼都移至 74Ls164 的 Q0Q7，數(shù)碼管就顯示相應(yīng)按鍵的 編碼。 顯示子程序是怎么將顯示緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)變成相應(yīng)的字形碼呢?具體的方法 是將每個(gè)數(shù)字的字形碼以 16 進(jìn)制數(shù)從小到大的次序依次存放在存儲(chǔ)器中的固定 區(qū)域中，構(gòu)成顯示代碼表。當(dāng)要顯示某字符時(shí)，把表格的起始地址送入數(shù)據(jù)指針 寄存器 DPTR 中作為基址，將顯示緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)作為偏移量送入變址寄存器 A，執(zhí)行查表指令“MOVCA，@A+DPTR” ，則累加器 A 中得到的結(jié)果即表格中 取出的對(duì)應(yīng)數(shù)字的字形碼。 對(duì)于電路中的 74LS164 共陰極數(shù)碼管數(shù)據(jù)位和字形的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下表。 由于單片機(jī)在以方式 0 串行發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候數(shù)據(jù)從 RXD 引腳從低位到高位 依次輸出，而最先輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò) 74LS164 串轉(zhuǎn)并后到達(dá) Q7，也就是說(shuō)單片機(jī) 15 內(nèi)的 DO 通過(guò)串口發(fā)送并經(jīng)過(guò) 74LS164 后到達(dá) 74LS164 的 Q7 腳即數(shù)碼管的 A 腳，因此在單片機(jī)內(nèi)字型碼與 74LS164 所對(duì)