【正文】 1 基于單片機(jī)控制的 多功能手機(jī)充電器 設(shè)計 摘要： 2022 年，全球鋰離子電池銷售量達(dá)到了 億塊，銷售額達(dá)到了 億美元，主要成長驅(qū)動力來自于手機(jī)市場的應(yīng)用，其鋰離子電池使用量占全部銷售量的 6 成。預(yù)計 2022 年全球的鋰離子電池銷量會超過 30 億塊，其中動力電池和聚合物電池將成為新的增長點(diǎn)。 近幾年，國內(nèi)節(jié)能電池市場已被洋產(chǎn)品占領(lǐng)，不少人使用的手機(jī)電池都是日本、 美國進(jìn)口的。鎳氫、鋰離子電池作為信息時代支柱產(chǎn)業(yè)，節(jié)約能源，減少環(huán)境污染，用途越來越廣泛，需求越來越大。中科院有關(guān)人士稱，鎳氫電池主要 生產(chǎn)材料為金屬鎳和稀土金屬，而我國恰好稀土儲量非常豐富，為生產(chǎn)這種節(jié)能電池提供物質(zhì)基礎(chǔ)。在我國 863計劃中，中科院物理所對鋰離子、鎳氫電池開展基礎(chǔ)研究，同時在金融及資本市場上尋找合作伙伴，為科研產(chǎn)業(yè)化、市場化打基礎(chǔ)。 單片機(jī)系統(tǒng)不僅在一般的工業(yè)應(yīng)用有有著廣泛的用途，在家用電器中也很常用。手機(jī)電池的使用壽命和單次循環(huán)使用時間與充電維護(hù)過程和使用情況密切相關(guān)。一部好的充電器不但能在短時間內(nèi)將電量充滿，而且還可以對電池能起到一定的維護(hù)作用，修復(fù)由于使用不當(dāng)而造成的記憶效應(yīng)，既容量下降（電池活性衰退）現(xiàn)象。 目前， 而市場上賣的最多的是旅行充電器，但是嚴(yán)格從充電電路上分析，只有很小部分充電器才能被真正意義上被稱為智能控制，即本設(shè)計中所述的單片機(jī)控制。本設(shè)計采用的單片機(jī)控制的充電器選用 MAX1898 作為充電控制器件，單片機(jī)負(fù)責(zé)充電的控制和提示，是一種智能的充電器。 本設(shè)計介紹的智能充電器在單片機(jī)的控制下，能夠完成充滿自停功能，多種充電方式選擇，充完顯示功能，太陽能充電功能和手拉式充電功能。 關(guān)鍵詞 :充電器 多功能 單片機(jī) 電池充電芯片。 2 第一章 方案論證 ．器件的選擇 CPU 的選擇 “ 51系 列單片機(jī)”這個名字，對于學(xué)過單片機(jī)課程的人來說，是非常熟悉的。 803805 8751 和 89C51 等等都是屬于“ 51 系列單片機(jī)”范疇之內(nèi)的。但本系統(tǒng)之所以采用 52 系列中的 89C52 單片機(jī)作為系統(tǒng)的芯片，是因為它有著其他單片機(jī)所不可比擬的優(yōu)點(diǎn)的。 首先，我們應(yīng)該先來簡單的了解一下 51 系列單片機(jī)早期的代表： 803 805和 8751，以及它們之間的區(qū)別，從而可以看出使用 89C52的優(yōu)點(diǎn)。 8031片內(nèi)不帶程序存儲器，使用時用戶須外接程序存儲器和一片鎖存器 74LS373，而其外接的程序存儲器多為 EPROM 的 27XX 系列。用戶若想對寫入 EPROM 的程序進(jìn)行修改，必須先用一種特殊的紫外線照射，將其擦除，之后才可以重新寫入。對于寫入到 EPROM的程序，無法進(jìn)行保密工作，也可以理解為無保密性。 8051 片內(nèi)有 4K 字節(jié)的 ROM，無須外接程序存儲器，但是程序只能一次性有廠商代為燒寫，無法更改寫如內(nèi)容。 8751 片內(nèi)也有 4K 字節(jié)的 EPROM，用戶可將自己編寫的程序?qū)懭鐔纹瑱C(jī)片內(nèi)的EPROM，也可以根據(jù)需要刪除 EPROM 中的程序，可以達(dá)到反復(fù)燒寫，但需要用紫外線照射一段時間后擦除，才能重新燒寫。 在眾多系列的單片機(jī)中，要算 ATMEL公司生產(chǎn)的 89C52單片機(jī)最為實用，因為它不但和 8051的指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)帶有 4K的帶有 FLASH 工藝的程序存儲器 ROM。這種工藝的存儲器用戶可以用電的方式擦除、寫入，目前市場上用很多編程器都可以實現(xiàn)此功能。這使采用單片機(jī)開發(fā)的系統(tǒng)開發(fā)時間縮短，而且的開發(fā)設(shè)備的要求降低。而且，寫入片內(nèi) EEPROM 的程序開可以進(jìn)行加密，從而使寫入的程序得到保護(hù)。 由于 51 系列單片機(jī)的內(nèi)核都是一樣的，其開發(fā)軟件和工具也都是一樣的，所以我將其統(tǒng)稱為 8051 開發(fā)系統(tǒng)、環(huán)境等。如 MCS5 Keil5 MedWin 等軟件均是針對8051內(nèi)核單片機(jī)的開發(fā)軟件。 而對 89C52 單片機(jī)來說，在實際電路中可以直接和 8031 單片機(jī)互換，只是在第31腳有所區(qū)別。因為 8031內(nèi)部沒有 ROM， 31 腳需接地（ GND），在啟動后就到外面程序存儲器讀取指令；而 8051/8751/89C52因內(nèi)部有程序存儲器， 31腳接高電平（ Vcc），啟動后直接在內(nèi)部讀取指令。也就是說 51單片機(jī)的 31管腳控制著單片機(jī)程序是否從 3 外部讀取： 31 腳接電源，程序從內(nèi)部讀取；接地，則從外部讀取。其他管腳全部兼容。 通過以上的對比，我們可以得出結(jié)論： 89C52 單片機(jī)是相對起來最好的芯片，本文也曾考慮過 87C51 單片機(jī)，但由于其價格比 89C52高，而功能基本相同，故從性價比的考慮上本文最后選取了 AT89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)的芯片 電池充電芯片的選擇 選擇電池充電芯片時需要結(jié)合實際的應(yīng)用，具體的選擇標(biāo)準(zhǔn)有以下幾點(diǎn)。 *封裝：既芯片的大小，對于體積有要求的場合需要選擇合適的封裝。 *電流大小：充電的電流大小決定充電時間。 *充電方式：即是快充、慢充還是可以控制充電過程。 *使用的電池類型：不同的電池需要不同的充電器。 Maxim公司出品多種這樣的電池管理和充電芯片，常用的器件如表 14所示，讀我們可以參考表 1 并閱讀更詳細(xì)的 Maxim產(chǎn)品手冊。 表 1 基本鋰電池充電芯片 型號 可充鎳鎘 /鎳氫電池數(shù) 可充鋰電池數(shù) 充電速率 結(jié)束方式 MAX1879 —— 1 快速 電流限制， 最大充電時間 最大電壓 MA1898 —— 1 快速 /預(yù)充 /可調(diào) 充電時間 用戶設(shè)置 MAX1925 —— 1 快速 /預(yù)充 /可調(diào) 充電時間 用戶設(shè)置 電壓 /電流限制 MAX745 14 14 可調(diào) 電壓 /電流限制 MAX1501 3 1 快速 /預(yù)充 /可調(diào) 充電時間 MAX1737 —— 14 可調(diào) 電壓 /電流限制 4 充電時間 MAX1757 —— 13 可調(diào) 電壓 /電流限制 充電時間 表 2 基本鎳氫充電芯片 型號 可充鎳鎘 /鎳氫電池數(shù) 可充鋰電池數(shù) 充電速率 結(jié)束方式 MAX1501 3 1 快速 /預(yù)充 /可調(diào) 充電時間 用戶設(shè)置 MAX1535 18 14 數(shù)字編程 /預(yù)充 /可調(diào) 由電池決定 MAX1613 23 —— 慢充 最大充電時間 MAX1641 216 16 快速 /可調(diào) 電壓 / 電流限 制 表 3 基本鎳鎘充電芯片 型號 可充鎳鎘 /鎳氫電池數(shù) 可充鋰電池數(shù) 充電速率 結(jié)束方式 MAX1640 216 16 快速 /可調(diào) 電壓 /電流限制 MAX1647 18 14 數(shù)字編程 電壓 /電流限制 MAX1648 18 14 可調(diào) 電壓 /電流限制 MAX1667 18 14 電池決定 由電池決定 MAX1772 210 24 可調(diào) 電壓 /電流限制 MAX1873 6， 9or10 24 可調(diào) 電壓 /電流限制 5 MAX1908 210 24 可調(diào) 電壓 /電 流限制 MAX1909 210 34 可調(diào) 電壓 /電流限制 MAX1713 116 —— 快速 /慢充 最大溫度 /最大充電時間 表 4 基本通用充電芯片 型號 可充鎳鎘 /鎳氫電池數(shù) 可充鋰電池數(shù) 充電速率 結(jié)束方式 MAX1535 18 14 數(shù)字編程 /預(yù)充 /可調(diào)電池選擇 由電池決定 MAX1535A 18 14 數(shù)字編程 /預(yù)充 /可調(diào)電池選擇 由電池決定 MAX1645 18 14 可調(diào) 由電池決定 MAX1645A 18 14 電池選擇 由電池決定 MAX1645B 18 24 電池選擇 由電池決定 MAX1647 18 14 數(shù)字編程 電壓 /電流限制 MAX1648 18 14 可調(diào) 電壓 /電流限制 MAX1667 18 14 可調(diào) 由電池決定 MAX1772 210 24 可調(diào) 電壓 /電流限制 MAX1908 210 24 可調(diào) 電壓 /電流限制 在本設(shè)計中。選擇的是對鋰離子電池（ Li+）進(jìn)行充電的 MAX1898 充電管理芯片，并配合 89C52形成一個完整的智能充電器。 6 第二章 控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計 的介紹和 特性 AT89C52 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（ PEROM）和 256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn) MC51指令系統(tǒng)及 8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用 8位處理器（ CPU）和 Flash 存儲單元，功能強(qiáng)大 AT89C52單片機(jī)使用于多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。 主要性能參數(shù) ： *與 MCS51產(chǎn) 品指令和引腳完全兼容 *8K字節(jié)可重擦寫 Flash 閃速存儲器 *1000次擦寫周期 *全靜態(tài)操作： 0Hz24MHz *三級加密程序存儲器 *256 8字節(jié)內(nèi)部 RAM *32個可編程 I/O口線 *3個 16位定時 /計數(shù)器 *8個中斷源 *可編程串行 UART通道 *低功耗空閑和掉電模式 功能特性概述 ： AT89C52 提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash 閃速存儲器， 256 字節(jié)內(nèi)部 RAM， 32 7 個 I/O口線， 3個 16 位定時 /計數(shù)器，一個 6 向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時 ， AT89C52 可降至 0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許 RAM，定時 /計數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存 RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復(fù)位。 8 引腳功能說明 *Vcc：電源電壓 *GND：地 *P0口： P0口是一組 8位漏極開路行雙向 I/O口，也既地址 /數(shù)據(jù)總線用 口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動 8個 TTL邏輯門電路，對端口P0寫“ 1”時，可作為高阻抗輸入端用。 在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或 程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低 8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上位電阻。 在 Flash程序時， P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，在校驗 9 時，要求外接上拉電阻。 *P1口： P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1的輸出緩沖級可驅(qū)動 （吸收或輸出電流） 4個 TTL邏輯門電路。對端口寫“ 1”，通過內(nèi)部上拉 電阻把端口拉到高電平，