【正文】 reliable software, meet all current mercially available mobile phone charging requirements. Details of the system hardware, including sampling circuit, control circuit, power supply and microcontroller, and the core ponents of the chargerPIC16F877. MCU for a more detailed introduction. Focuses on software design, the first of the control software needs analysis, the overall goal is to achieve system reliability, stability, security and economy. Key words: mobile telephone cell charger， intelligent， PIC16F877 CMOS 1 目錄 第一章 緒論 ................................................... 1 課題背景 ..................................................... 1 國內(nèi)外技術(shù)概況及其發(fā)展趨勢 ................................... 1 課題解決的問題 ............................................... 5 解決的問題 ................................................. 5 手機(jī)電池充電器的設(shè)計(jì)的基本理念 ............................. 6 課題 的意義 ................................................... 7 第二章 方案論證 ............................................... 9 設(shè)計(jì)參數(shù)確定 ................................................. 9 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) ................................................ 9 方案選擇與論證 ............................................ 10 主控芯片的選擇與論證 ...................................... 10 溫度傳感器的選擇與論證 .................................... 11 顯示部分方案的選擇與論證 .................................. 11 第三章 硬件電路 .............................................. 12 電源電路設(shè)計(jì) ................................................ 12 主控控制芯片 PIC16F877 介紹 .................................. 12 PIC16F877 主要技術(shù)參數(shù)介紹 ................................ 12 AD574 的使用 .............................................. 15 充電電路設(shè)計(jì) ............................................... 18 電壓電流控制電路 .......................................... 18 充電檢測電路設(shè)計(jì) ............................................ 20 充電器溫度檢測電路設(shè)計(jì) ...................................... 21 充電指示電路 ................................................ 22 ................................................ 22 按鍵電路的設(shè)計(jì) .............................................. 23 放電電路 .................................................... 23 2 第四章 軟件設(shè)計(jì) .............................................. 25 PID 控制算法的應(yīng)用及其控制器的設(shè)計(jì) .......................... 25 程序流程圖設(shè)計(jì) .............................................. 29 主程序流程圖 .............................................. 29 采樣子程序 ................................................ 30 PWM 脈寬調(diào)制輸出子程序 .................................... 31 總 結(jié) ..................................................... 32 致 謝 ........................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。因此，作為流動(dòng)人口大量 集散的客運(yùn)站、旅館等場所，為現(xiàn)有市場上出售的各種類型的手機(jī)配備手機(jī)電池充電器，以方便旅客的工作和生活，提高這些服務(wù)場所的服務(wù)質(zhì)量，以提高自身的競爭力，就成為迫切的問題。本課題充分利用 PIC 單片機(jī)的強(qiáng)大功能，進(jìn)行了大量的軟件設(shè)計(jì)，用軟件完成了絕大部分任務(wù) :輔以簡單的外圍電路，即實(shí)現(xiàn)了對(duì)目前市場上所售的所有手機(jī)進(jìn)行充電，且便于集中管理的相關(guān)功能。另外，一些產(chǎn)品的低溫性能 、額定容量、放電性能、安個(gè)保護(hù)性能等方面存在質(zhì)量問題 【 1】 。劣質(zhì)充電器實(shí)際上就是一個(gè)沒有安全保證的簡易變壓器，由于內(nèi)部缺少保護(hù)電路等保證安全的零配件，因而重量較原裝品輕很多。 目前手機(jī)充電器主要有旅行充電器，座式充電器和車載充電器。這時(shí)充電器上充滿的指示燈會(huì)亮起，如果用戶此時(shí)急于取下電池，無疑電池只充了 90%，而且由于電壓比較法存在離散性，所以所謂充電到 90%也只是一個(gè)理論值，很難精確掌握，此時(shí)，對(duì)于鎳氫電池則造成電池的記憶效應(yīng)，使電池的存量減小，損害電池的壽命。但這些充電器存在共同的缺點(diǎn) — 通用性差，一個(gè)廠家出產(chǎn)的充電器只能適用于本廠家的手機(jī)電池。而且，生產(chǎn)的手機(jī)的電源端口將統(tǒng)一為適用于標(biāo)準(zhǔn)充電器的規(guī)格。相比于以前的充電器，今后生產(chǎn)的產(chǎn)品將會(huì)在各項(xiàng)功能完善的同時(shí)進(jìn)一步降低本身的待機(jī)耗電量。在未連接負(fù)荷時(shí)，通過開關(guān)切換電路來減少供應(yīng)給直流輸出方的功率從而減少耗電量。目前，在鋰離子電池充電器的設(shè)計(jì)中，對(duì)手機(jī)充電結(jié)束后由于某種因素放電的情況而專門設(shè)計(jì)了檢測電路，一旦檢測到電池電壓降低，就會(huì)重新啟動(dòng)充電過程 。在廣州市各大通訊城，都能發(fā)現(xiàn)“萬能手機(jī)充電器”此類產(chǎn)品。 以下是調(diào)查人員在說明書上錄下的有關(guān)“萬能手機(jī)充電器”的產(chǎn)品特性 : l）適充容量 2021 以下的理離子手機(jī)電池。不同類型電池的電池門限 (標(biāo)志充滿 /放盡的電壓 )不同，而市面上的“萬能手機(jī)充電器”據(jù)稱能較好地兼容鋰離子電池。而市場上幾十元 (實(shí)際成本恐怕不到 10 元 )的“萬能手機(jī)充電器”采用了什么新技術(shù)，能自動(dòng)根據(jù)不同的電池提供適合的電流和適合的門限電壓，從而達(dá)到“萬能”的功效 ? “萬能手機(jī)充電器”三大質(zhì)疑 質(zhì)疑一 仔細(xì)研究手頭上的這款“萬能手機(jī)充電器”，發(fā)現(xiàn)它只有兩根輸出線，而設(shè)計(jì)完善的充電器至少要有三線輸出。 質(zhì)疑二 “許多制作精度不高的充電器都采用調(diào)低截止電壓的方式。鏗離子電池非常嬌氣和敏感。許多手機(jī)在軟件工程模式下還能精密調(diào)節(jié)電壓參數(shù) .這些都是座充等其它充電方式不容易做到的，完善的蛋型充電器應(yīng)包含直充的隔離、 AC/DC 轉(zhuǎn)換及穩(wěn)壓和座充的充電監(jiān)控等所有功能。所以，幾乎所有鋰離子里有安裝防止過充過放的保護(hù)電路。對(duì)于鋰離子電池，寧欠勿飽。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。電流過小導(dǎo)致充電時(shí)間大幅度延長，電流過大會(huì)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。而鏗離子電池對(duì)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。因此，設(shè)計(jì)一款真正由微電腦控制 (單片機(jī)控制 )，且價(jià)格低廉的手機(jī)充電器，就成為各廠家努力的方向。隨著便攜式產(chǎn)品突發(fā)猛進(jìn)的發(fā)展，尤其是手機(jī)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(jì)和功能面臨著進(jìn)一步的改善。其主要設(shè)計(jì)目的包括 ： 1)利用單片機(jī)，通過外圍電路，監(jiān)測電池的充電狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池充電的智能控制，以最大限度地保護(hù)電池壽命。傳統(tǒng)產(chǎn)品的研制方法通 常是設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造和銷售各個(gè)階段串行完成。并行工程是對(duì)產(chǎn)品 及其相關(guān)過程(包括制造和支持工程 )進(jìn)行并行、一體化設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化的工作模式。 4)DFM 的建立 DFM 的目標(biāo)是建立和實(shí)施一種便于控制、高度優(yōu)化的工藝。產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期中應(yīng)考慮的制約因素有 :基本設(shè)計(jì)成本、尺寸、封裝 :熱設(shè)計(jì)能量損耗、通風(fēng)冷卻 。 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)；7 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(hù)的考慮 。這些制約包含在 EAD 數(shù)據(jù)庫中，一旦布線完成，設(shè)計(jì)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(dòng)化程度更高，因此 EAD應(yīng)有 SMT 組裝數(shù)據(jù)庫。本課題充分利用 PIC單片機(jī)控制，對(duì)手機(jī)電池進(jìn)行智能充電，最大限度地保護(hù)了電池的壽命，是一款真正意義上的微電腦控制充電器。 9 第二章 方案論證 根據(jù)目前我國市場手機(jī)的銷售品牌和各流動(dòng)人口集聚場所的具體情況 ， 確定手機(jī)充電器的設(shè)計(jì)參數(shù)如下 ： 輸入電壓 ： 220V，工頻 ：： 50HZ， 輸入電流 ： 50mA，波動(dòng)范圍 ： 20%， 輸出電壓 ： 06V， 輸出電流 ： 0400mA， 控制誤差 ： 177。 PIC16F877更為實(shí)用。但該轉(zhuǎn) 換器只有 8個(gè)通道模擬開關(guān) ,而且精度不高，不符合本系統(tǒng)的要求 【 4】 。 1/2LBS 或 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 。全量程標(biāo)定，兩線數(shù)字接口，可與單片 機(jī)直接相連，大大縮短研發(fā)時(shí)間、簡化外圍電路并降低費(fèi)用。 ℃ 。通過對(duì)以上顯示器件的比較，本次設(shè)計(jì)選擇了方案二液晶顯示器。這使得溫度傳感器放置在許多不同的地方。通過編程，可以清晰地顯示各種字符和漢字。 【 6】 目前，單片機(jī)品種多樣，但在所有的單片機(jī)品種中， PIC 單片機(jī)由于具有以下優(yōu)越之處，因而最適合本課題使用 。哈佛體系結(jié)構(gòu) :單片機(jī)的 ROM 和 RAM 存儲(chǔ)器位于不同邏輯空間中，這種架構(gòu)的微控制器、微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器或者微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，稱為哈佛體系結(jié)構(gòu)。此外還有第 3 功能 引腳名稱 引腳序號(hào) 引腳類型 功能說明 RA0/AN0 2 I/O RA0 還是第 0 路模擬信號(hào)輸入端 RA1/AN1 3 I/O RA1 還是第 1 路模擬信號(hào)輸入端 RA2/AN2/VREF 4 I/O RA2 還是第 2 路模擬信號(hào)輸入端和負(fù)參考電壓端 RA3/AN3/ VREF+ 5 I/O RA3 還是 3 路模擬信號(hào)輸入端和正參考電壓端 RA4/TOCK1 6 I/O RA4 還是定時(shí)器時(shí)鐘輸入端 RA5/AN4 SS 7 I/O RA5 還是第 4 路模擬信號(hào)輸入端，以及同步串口選擇端 基本功能： RB 是一個(gè)輸入 /輸出可編程的雙向端口，作輸入時(shí)內(nèi)部有可編程的弱上拉電路，此外還有第 2,3 功能 RB0/INT 21 I/O RBO 還可以作為外部中斷輸入端 RB1 22 I/O RB2 23 I/O RB3/PRG 24 I/O RB3 還可作為低電壓編程輸入端 RB4 25 I/O 還具有電平變化中斷功能 RB5 26 I/O 還具有電平變化中斷功能 RB7/PGD 28 I/O 還具有電平變化中斷功能，兼在線調(diào)試輸入端和串行編程時(shí)鐘輸入端 14 說明：引腳類型中 I、 O、 P 分別表示輸入、輸出和電源。當(dāng)執(zhí)行調(diào)用指令 CALL 或者 CPU〔響應(yīng)中斷而發(fā)生程序跳轉(zhuǎn)時(shí)，