【正文】 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目： 基于 AT89c51 的智能充電器電路設(shè)計 系 別 航空與機械工程系 專業(yè)名稱 飛行器制造工程 班級學(xué)號 078106124 學(xué)生姓名 王杰 指導(dǎo)教師 肖潔 二 O 一一 年 五 月 1 目錄 引言 ................................................. 2 選題背景 .......................................... 3 設(shè)計思路分析 ...................................... 4 、鋰離子電池手機充電器現(xiàn)狀及前景 .............................. 4 、充電器的設(shè)計要求 ............................................ 5 智能充電器設(shè)計的基本理論與原理 .................... 7 、智能充電器原理 .............................................. 7 、為何需要實現(xiàn)智能化 .......................................... 7 、充電過程 .................................................... 8 充電器的硬件設(shè)計 ................................... 9 、充電器充電芯片選擇 .......................................... 9 、 MAX1898 的特性 ......................................... 9 、 MAX1898 的充電工作原理 ................................ 10 、單片機選擇 ................................................. 12 、其他硬件選擇 ............................................... 14 原理圖設(shè)計 ....................................... 18 、主要元器件 ................................................. 18 、電池充電芯片 MAX1898.................................. 18 、單片機 AT89C52........................................ 19 、電路原理圖及工作說明 ....................................... 23 、單片機部分原理圖設(shè)計 ................................. 23 、電壓轉(zhuǎn)換及光耦隔離原理圖設(shè)計 ......................... 24 、 MAX1898 的智能控制部分原理圖 .......................... 25 、充電過程 ............................................. 26 結(jié)論 ................................................ 28 參考文獻 ............................................ 28 附錄 ................................................ 30 2 引言 電子技術(shù)的飛速發(fā)展使得各種各樣的電子產(chǎn)品朝著便攜式和小型輕量化方向發(fā)展，也使得戈多的電氣化產(chǎn)品采用基于電池的供電系統(tǒng)。目前，較多使用的電池有鎳鎘、鎳氫、鉛蓄電池和鋰電池。他們的各自 特點決定了他們將在相當(dāng)長的時期內(nèi)共同發(fā)展。由于不同類型電池的充電特性不同，通常對不同類型，甚至不同電壓、容量等級的電池使用不同的充電器，但這在實際使用中有諸多不便。 本人介紹一種基于單片機的智能充電器的設(shè)計方法。該充電器可以實時采集電池的電壓和電流，并對充電過程進行智能控制。它可以自動計算電池的已充電量和剩余的充電時間，也可以改變參數(shù)來適應(yīng)各種不同電池的充電。系統(tǒng)中的管理電路還具有保護功能，可以防止電流的過充和過放對電池和芯片造成傷害，同時也可以減少功耗，并以發(fā)光二極管和蜂鳴器作為外部充電信號，實時 保護電路，從而實現(xiàn)智能化充電。 3 選題背景 在人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钪?，充電器的使用越來越廣泛。從隨身聽到數(shù)碼相機，從手機到筆記本電腦，幾乎所有用到電池的電器設(shè)備都需要用到充電器。充電器為人們的外出旅行和出差辦公提供了極大的方便。 單片機在電池充電器領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用，利用它的處理控制能力可以實現(xiàn)充電器的智能化。充電器各類繁多， 但從嚴格意義上講， 只有單片機參與處理和控制的充電器才能稱為智能充電器。 由于充電器多采用大電流的快速充電法，在電池充滿后如果不及時停 止會使電池發(fā)燙，過度的充電會嚴重損害電池的壽命。一些低成本的充電器采用電壓比較法，為了防止過充，一般充電到 90%就停止大電流快充，而采用小電流涓流補充充電。 手機電池的使用壽命和單次使用時間與充電過程密切相關(guān)。鋰電池是手機最為常用的一種電池，它具有較高的能量重量比、能量體積比，具有記憶效應(yīng)，可重復(fù)充電多次，使用壽命較長，價格也越來越低。鋰電池對于充電器的要求比較苛刻，需要保護電路。為了有效利用電池容量，需將鋰電池充電至最大電壓，但是過壓充電會造成電池損壞，這就要求較高的控制精度。因而這就要求設(shè)計出比較科學(xué)的 充電器，較好的方法是采用專用充電控制芯片配合單片機控制的方式。 MAX1898 專用的充電芯片具有業(yè)界公認較好的檢測，可以檢測出電池充電飽和時發(fā)出的電壓變化信號，比較精確地結(jié)束充電工作，通過單片機對這些芯片的控制，可以實現(xiàn)充電過程的智能化。而充電器的智能化可以縮短充電的時間，同時能夠維護電池，延長電池使用壽命。 目前，較多使用的電池有鎳鎘、鎳氫、鉛蓄電池和鋰電池。它們的各自特點決定了它們將在相當(dāng)長的時期內(nèi)共存發(fā)展。由于不同類型電池的充電特性不同，通常對不同類型，甚至不同電壓、容量等級的電池使用不同的充電 器，但這在實際使用中有諸多不便。本文介紹一種基于單片機的智能充電器的設(shè)計方法。該充電器可以實時采集電池的電壓和電流，并對充電過程進行智能控制。它可以自動計算電池的已電量和剩余的充電時間，也可以改變參數(shù)來適應(yīng)各種不同電池的充電。系統(tǒng)中的管理電路還具有保護功能?？煞乐闺姵氐倪^充和過放對電池造成。 4 設(shè)計思路分析 隨著手機在世界范圍內(nèi)的普及使用，手機電池充電器的使用也越來越廣泛。本章將通過一個典型實例介紹 51 單片機在實現(xiàn)手機電池充電器方面的應(yīng)用。實例所實現(xiàn)的充電器是一種智能充電器，它在單片機的 控制下，具有預(yù)充、 充電保護、自動斷電和充電完成報警提示功能。 實例的功能模塊如下 。 單片機模塊：實現(xiàn)充電器的智能化控制，比如自動斷電、 充電完成報警提示等。 充電過程控制模塊：采用專用的電池充電芯片實現(xiàn)對充電過程的控制。 充電電壓提供模塊：采用電壓轉(zhuǎn)換芯片將外部 +12V 電壓轉(zhuǎn)換為需要的 +5V 穩(wěn)定電壓。 光耦隔離模塊：當(dāng)電池充滿時切斷電源向充電芯片供電。 、鋰離子電池手機充電器現(xiàn)狀及前景 鋰離子電池本身的良好特性，使得其在便攜式產(chǎn)品 中（手機、筆記本電腦、PDA 等）的應(yīng)用越來越廣泛，用于鋰離子電池的充電器在設(shè)計和功能上也日趨完善。本文主要介紹了鋰離子電池手機充電器的電路設(shè)計。 鋰離子電池具有較高的能量重量比和能量體積比，無記憶效應(yīng)，可重復(fù)充電次數(shù)多，使用壽命較長，價格也越來越低。它的這些特點促進了便攜式產(chǎn)品向更小更輕的方向發(fā)展，使得選用單節(jié)鋰離子電池供電的產(chǎn)品也越來越多。 鋰離子電池的不足之處在于對充電器的要求比較苛刻，對保護電路的要求較高。其要求的充電方式是恒流恒壓方式，為有效利用電池容量，需將鋰離子電池充電至最大電壓 ，但是過壓充電會造成電池損壞，這就要求較高的控制精度（精度高于 1％）。另外，對于電壓過低的電池需要進行預(yù)充，充電終止檢測除電壓檢測外，還需采用其他的輔助方法作為防止過充的后備措施，如檢測電池溫度、限定充電時間，為電池提供附加保護。由此可見實現(xiàn)安全高效的充電控制成為鋰離子電池推廣應(yīng)用的瓶頸。 鋰電池充電器的基本要求是特定的充電電流和充電電壓，從而保證電池安全充電。增加其它充電輔助功能是為了改善電池壽命，簡化充電器的操作，其中包 5 括給過放電的電池使用涓流充電、電池電壓檢測、輸入電流限制、充電完成后關(guān)斷充電器、電池 部分放電后自動啟動充電等。所有或者部分這些功能都可以在充電芯片中實現(xiàn)，當(dāng)然，也可利用 ASIC、分立器件、或在微處理器的基礎(chǔ)上用軟件實現(xiàn)。 、充電器的設(shè)計要求 目前，手機充電器可分為單槽形狀和雙槽型充電器，雙槽形充電器除了具有慢速充電、快速充電、放電及鎳鎘、鎳氫電池兼充的標準功能外，還有部分產(chǎn)品帶有自動溫度控制與電壓控制，嚴防過充的新功能，因而消費者應(yīng)將傾向