【正文】 M 輸出端口，分別接直流穩(wěn)壓電路以及電荷泵升壓電路，電荷泵升壓電路產(chǎn)生 +7V電壓為 LM358 芯片提供工作電源，直流穩(wěn)壓電路控制一定的輸出電壓為電池充電； （ 7） 為數(shù)模轉(zhuǎn)換信號輸入端口，外接電池取樣電壓端； （ 8） 、 、 、 接 LCD1602 數(shù)據(jù)輸入端； （ 9） 接 LCD1602 背光源正極； （ 10） 接 TL431 穩(wěn)壓管，為 提供 穩(wěn)壓源； （ 11）本 研究 沒用到復位電路，所以復位端 RST 直接接地。內(nèi)部集成 MAX810 專用復位電路、 PCA、 高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲器、定時 /計數(shù)器、 I/O 接口、 SPI 接口、看 門狗 及片內(nèi)RC 振蕩器等模塊。并對電池電壓取樣反饋到比較器及主控芯片，由主控芯片進行 A/D 轉(zhuǎn)換處理，然后輸出 LCD1602 顯示。 （ 3） 模式 3： 此模式為可調(diào)模式，可兼容 到 充電電壓，可根據(jù)自身需要進行采用不同廣東海洋大學 20xx 屆本科生畢業(yè) 論文 4 的電壓值進行充電。 （ 2） 模式 2： 考慮到鎳鎘電池有極強的耐過充過放的特性，因此在充電時需要保證鎳鎘電池電量已經(jīng)放完。雖然鎳氫電池的記憶效應(yīng)小，仍然推薦大家盡量每次使用完后再充電，并且是一次性充滿，不要充一會用一會然后再充，對鎳氫進行放電，盡量不要對鎳氫電池進行過放電，過放會導致充電失敗，這樣做的危害遠遠大于鎳氫電池本身的記憶效應(yīng)。鎳氫電池的缺點是價格比鎳鎘電池要貴好多，性能比鋰電池要差。 而且放電時電壓變化很小，是一種非常理想的直流供電電池。 （ 2）鎳鎘充電電池：鎳鎘電池（ NiCd， NickelCadmium Batteries,， iCd Rechargeable Battery）使用以下反應(yīng)放電： Cd+2NiO(OH)+2H2O=2Ni(OH)2+Cd(OH)2， 充電時反應(yīng)相反。當電芯電壓低于 時，部分材料會開始被破壞。鋰電池芯過充到電壓高于 后，廣東海洋大學 20xx 屆本科生畢業(yè) 論文 3 會開始產(chǎn)生副作用。 充電方案的實現(xiàn) 實現(xiàn)的功能 智能充電器實現(xiàn)的功能有： （ 1）工作模式 1：工作電壓為 ，此工作模式為鋰電池進行充電。這種充電方案對鎳鎘電池 這種適應(yīng)高強度過充的電池 比較適用，而且價格便宜，電路簡單。 第 2 章 智能充電器的總體 研究 研究 方案的論述 現(xiàn)階段常用的充電器有 以下 幾種： （ 1） 定時控制方法：主要 用 恒定電壓或者電流 來 控制充電時間進行充 電，當達到控制的時間，充電器自動斷開充電。 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，電子系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，功能越來越強大，對充電系統(tǒng)的要求也越來越高，為了適應(yīng)電子科技發(fā)展的需要，充電器的研究已經(jīng)向智能化方向發(fā)展，智能化程度和自適應(yīng)性等新的要求也不斷提出。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。 課題研究 現(xiàn)狀 目前市場上使用的所謂智能充電器，并不是嚴格意義上的階段式充電器，據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計資料顯示， 市場上的充電器存在各種質(zhì)量隱患。充電器為人們的外出旅行和出差辦公提供了極大的方便 。 LM358。由 STC12C5604AD 芯片調(diào)節(jié)占空比產(chǎn)生 PWM 脈沖信號，并進行 A/D 轉(zhuǎn)換控制， LM358 構(gòu)成電壓跟隨器和比較器， 輔助 芯片輸出的 PWM 信號進行輸出控制，并提供給適當?shù)某潆婋妷航o不同的電池充電。它們的各自特點決定了它們將在相當長的時期內(nèi)共存發(fā)展。由于不同類型的電池特性不同，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， 給 實際使用 帶來 諸多不便。 系統(tǒng)硬件按功能分為 USB 電源模塊、電荷泵升壓模塊、中央處理器模 塊、顯示模塊、直流線性穩(wěn)壓控制模塊、按鍵模塊。 AD analog to digital conversion。 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。這些充電器往往充電電流過小，充電電壓不穩(wěn)定，充電時間過長，導致電池內(nèi)部出現(xiàn)極化現(xiàn)象，致使充電容量達不到要求，大大降低了 電池的使用壽命。 因而這就要求 研究 出比較科學的充電器，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。智能化主要體現(xiàn)在對電池充電算法和對環(huán)境自適應(yīng)方面，一個新興的充電系統(tǒng)要能自動識別被充電電池的類別，根據(jù)電 池殘路以及環(huán)境溫度等自適應(yīng)地生成曲線，以最廣東海洋大學 20xx 屆本科生畢業(yè) 論文 2 佳的方式完成快速充電。由于電池電量的不等，很容易造成電池過充等方面的問題。 （ 3）綜合控制法：此方法 是 針對不同的電池特性，利用不同的控制方案對充電池 進行 充電，充電可大致分預充、恒充、涓流充電三個 步驟 。 （ 2）工作模式 2：工作電壓為 ，此工作模式為鎳鎘 /氫 電池充電。過充電壓愈高，危險性也跟著愈高。又由于電池會自放電，放愈久電壓會愈 低，因此，放電時最好不要放到 才停止。 鎳鎘電池最致命的缺點是，在充放電過程中如果處理不當，會出現(xiàn)嚴重的 “記憶效應(yīng) ”，使得服務(wù)壽命大大縮短。與其它類型的電池比較，鎳鎘電池可耐過充電或過放電。 電池充電時，氫氧化鉀（ KOH）電解液中的氫離子（ H+）會被釋放出來，由這些化合物將它吸收，避免形成氫氣（ H2），以保持電池內(nèi)部的壓力和 體積 。 2． 模式選擇 （ 1） 在模式 1： 針對鋰電池 防 過充與過放 特性， 研究 鋰電池充電器的時候 必須考慮充電截止電壓，而鋰電池的最理想的充電電壓上限為 ，所以在充電時，需要檢測電池兩端的電壓，并進行實時控制，當充電電壓達到 的時候就斷電，停止 充電 。單節(jié)的鎳鎘 /氫 電池為 ，放電終止電壓為 ，在生活中，基本很少出現(xiàn)單節(jié)電池的使用，基本都是兩節(jié)或者多節(jié)以上的電池串聯(lián)使用。所選電壓為充電截止電壓，在終止電壓前 1V 采用涓流充電。 第 3 章 智能充電器的硬件電路 研究 智能充電器的 研究 思想 本系統(tǒng)硬件 研究 的基本思想是采用模塊化 研究 ，把實現(xiàn)不同功能的部分電路做成獨立模塊，然后通過合理的連接組成一個具有特定功能 的產(chǎn)品。幾乎 包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊，可稱得上一個片上系統(tǒng) 。 供電電源 USB5V 供電電源 USB 電源 主要由 USB 數(shù)據(jù)線為主要連通工具，接電腦 USB 接口或其他 +5V 電源如：移動電源、交換式電源供應(yīng)器 ， 主要 為芯片和外部顯示屏及其他外部電路提供 工作電源。其內(nèi)部的 FET 開關(guān)陣列以一定方式控制快速電容器的充電和放電，從而使輸入電壓以一定因數(shù) （ ,2 或 3） 倍增或降低，從而得到所需要的輸出電壓。電路中電容一旦被加電，由于電容的寄生效應(yīng)限制了峰值充電電流，并增加了電荷轉(zhuǎn)移時間，因此電容的電荷累積不能立即完成，也意味著電容兩端的初始電壓變化為零。電荷泵升壓電路圖如圖 34 所示， PWM 占空比為 50%的開關(guān)信號由單片機 提供。 直流線性穩(wěn)壓控制電路如圖 35 所示： 廣東海洋大學 20xx 屆本科生畢業(yè) 論文 9 圖 35 直流線性穩(wěn)壓控制電路 LM358 雙運算放大器 LM358 內(nèi)部包括有兩個獨立的、高增益、內(nèi)部頻率補償?shù)?雙運算放大器 ，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。15V) （ 6） 低功耗電流，適合于電池供電 （ 7） 低輸入偏流 （ 8） 低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流 （ 9） 共模輸入電壓范圍寬，包括接地 （ 10） 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍 （ 11） 輸出電壓擺幅大 (0 至 ) LM358 接成電壓跟隨與電壓比較電路 ： PWM1 到 U2R1，這一段是把 PWM1 的負載能力提高，因為 PWM1 輸出的是方波，要轉(zhuǎn)成直流信號，就依靠兩級 RC 濾波電路，因為濾波以后，負載能力差了，所以用了電壓跟隨器； 右邊為比較器其實目的就是為了比較 PWM1 的電壓和 ADC0 的電壓，然后調(diào)整廣東海洋大學 20xx 屆本科生畢業(yè) 論文 10 Q1， Q2 的導通和截止，再供給電池。 三極管 為低電平導通，高電平截止電路，前級電壓比較器， 比較電池取樣電壓及 PWM1 輸出電壓， 比較輸出低電平，兩三極管導通。 市面上字符液晶大多數(shù)是基于 HD44780 液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于 HD44780 寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。 R/W 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。 LCD1602 連接電路 如圖 36 所示。而 C 語言編屬于高級語言，具有可移植性，能夠結(jié)構(gòu)化編程。本 研究 各功能實現(xiàn)模塊化、子程序，方便調(diào)試、修改與鏈接 [7]。并根據(jù)不同的按鍵結(jié)果進行相應(yīng)的處理，主要調(diào)節(jié)三種充電模式，然后開始充電。當芯片 I/O 數(shù)據(jù)接口不夠時，可選擇四線驅(qū)動，可省四條數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)時，進行兩次 傳輸完成。 并在 Altium Designer 畫原理圖， 同時上網(wǎng)查每個元器件的封裝與規(guī)格，方便 PCB 圖的制作，列出元件清單 及了解每個元器件的規(guī)格 ，進行初步制作 PCB 圖 [8]， 初步圖已經(jīng)出來的時候就去網(wǎng)上購買元件器，然后就是電路板的制作與調(diào)試。再畫 PCB 的時候，應(yīng)確保每個元器 件 到位，可避免多次購買及不 斷地 修改 PCB 圖。然后 買顯示屏回來焊，還想著 重新 焊過板。調(diào)試前，不要插上芯片，先用萬用表對電路板進行供電檢測，再測量芯片的電源電壓是否正常，進而插上芯片調(diào)試。60%表示已充電量比。 第 6 章 使用 說明 主要用途 用于各種類型的電池充電，如鋰電池，鎳氫電池，鎳鎘電池。 （ 5） LED 指示：兩個 LED 分別作為指示燈。單片機采用超小封裝， LCD1602 顯示屏利用四線驅(qū)動，省了四根數(shù)據(jù)線。因為各種充電電池規(guī)模都不一致，例如手機鋰電池與鎳鎘電池，它們外接電路都不一致，電路并 沒有 合理與外圍電池相連接的電路，只引出兩條正負接線。 鳴 謝 19 鳴 謝 本 研究 是在我的指導老師歐觸靈老師的 親切關(guān)懷與細心指導下完成的 。接地 LCDEN = 0。 //顯示功能，光標設(shè)置。 //背光亮 } /*********************************** LCD 命令 /數(shù)據(jù)操作指令 ************************************/ void write__dat(bit ,unsigned char dat) { LCDRS = 。 LCD_dat2 = datamp。0x80。 //高四位數(shù)據(jù)傳輸 LCDEN = 1。 LCD_dat3 = datamp。0x80。 附 錄 23 dat = 1。 delayxms(3)。//菜單 0 for(num = 0。 //單字符顯示延時 } } write__dat(0,0x82 + 0x40 + (menu%2) * 0x14)。//顯示的數(shù)據(jù) if(xms)