【正文】 性電池的放電引起電池化學(xué)成分的永久性和不可逆變化。例如，額定為1安培一小時(shí)(1Ah)的電池，C/10放電電流為1Ah/10=100mA。若沒(méi)有限制性能的實(shí)際因素，電池可產(chǎn)生無(wú)窮大的電流。不可避免地，電池化學(xué)反應(yīng)能力逐漸下降導(dǎo)致電池儲(chǔ)存電荷減少。 圖 11 半恒流充電(主要用在電動(dòng)剃刀，數(shù)字無(wú)繩電話和玩具等應(yīng)用中) 圖 12 定時(shí)器控制的充電(主要用在筆記本電腦、無(wú)線設(shè)備和蜂窩電話中) 圖 13 △V 截止電流(用在筆記本電腦、攝錄像機(jī)、無(wú)線設(shè)備和蜂窩電話中) 圖14 dT/dt 終止充電(應(yīng)用在電動(dòng)工具和電氣工具中) 圖 15 涓流充電(主要用在應(yīng)急燈、導(dǎo)向燈、存儲(chǔ)器、備用設(shè)備中) 圖 16 恒流，恒壓充電(用于蜂窩電話、無(wú)線設(shè)備和筆記本 PC)　　一個(gè)新的可充電電池或電池組(一個(gè)電池組中有幾個(gè)電池)不能保證完全充滿(mǎn)電。因此，充電器和充電算法滿(mǎn)足電池化學(xué)成分的不同要求。 常見(jiàn)充電電池現(xiàn)在，常見(jiàn)的充電電池有鎳氫N(xiāo)iMH、鎳鎘NiCd和鋰離子LiB電池。結(jié)晶結(jié)構(gòu)基本上不因充放電而變化，使用壽命較長(zhǎng)。為了安全地使用LIB，要求具備嚴(yán)防充電和過(guò)充電的保護(hù)設(shè)施。[4] 快速充電的基本原理1967 ,找出了蓄電池能夠接受的最大充電電流和可以接受的充電電流曲線,如圖17 所示,方程見(jiàn)式(1)?？梢?jiàn)，a值越大，充電接受電流越大。 因此，蓄電池在充電過(guò)程中采取電量相對(duì)很小，而幅度較大且時(shí)間很短的放電措施，將恢復(fù)或提高蓄電池的充電接受率，從而增大了充電電流，只要對(duì)出氣率及溫升等現(xiàn)象控制得當(dāng)，就不會(huì)對(duì)電池的壽命影響太大，而同時(shí)卻加快了充電速率，縮短了時(shí)間，其程度可因不同的設(shè)計(jì)而成倍縮短。[7] 充電器要求人們對(duì)充電器的要求是：在電池充足電、但不過(guò)量充電而把電池充壞的前提下，盡量方便使用。這種充電方法叫定電壓充電法，充電剛開(kāi)始時(shí)電流很大，隨著電壓差的減小，充電電流逐漸變小，直至停止。市售最常見(jiàn)的，早已用在單體鎘鎳電池上的充電器，預(yù)設(shè)定電流一般為50～100mA，充電12～14h，由使用者自行終止充電。在這種情形下，若充電量太多，就會(huì)把電池充壞。而且充電器檢測(cè)電池溫度還會(huì)受到環(huán)境溫度的影響，導(dǎo)致充電器誤動(dòng)作，所以這種控制方法很有局限性。溫升速率過(guò)大，則減小或終止充電電流。而且對(duì)于電池組來(lái)說(shuō)，參與組合的單體電池性能不一致，到達(dá)充足的時(shí)間不同，電壓變化此起彼伏，就不容易測(cè)到明顯的總電壓變化。有的充電器制造商同時(shí)采用幾種方法，層層設(shè)防，以求萬(wàn)無(wú)一失。經(jīng)過(guò)Li+在正負(fù)電極間的往返嵌入和脫嵌形成電池的充電和放電的過(guò)程。其中鋰離子電池以高能量密度、高內(nèi)阻、高電池電壓、高循環(huán)次數(shù)、低自放電率等特性，脫穎而出，迅速成為市場(chǎng)的主流。[9]其實(shí)，鎳基電池的充電器是限流型的，而鋰離子電池充電器是限制電壓和電流?！　?接近于3%Ich)之后達(dá)到滿(mǎn)充電。較大的充電電流能較快地達(dá)到電壓峰值，但浮充需較長(zhǎng)時(shí)間。設(shè)計(jì)鋰離子電池充電器要考慮以下幾個(gè)原則：應(yīng)充足實(shí)際容量，以延長(zhǎng)電池的一次充電使用時(shí)間，同時(shí)又要嚴(yán)格防止過(guò)充電。[10] 第一代的鋰離子電池具有電子保護(hù)電路，但只是通過(guò)被動(dòng)措施進(jìn)行電池保護(hù)。他們還需要保持恒定電壓，直到電池完全充滿(mǎn)?，F(xiàn)在。這個(gè)階段只能在電池容量處于0%容量點(diǎn)以下才會(huì)出現(xiàn)。這種情況表明充電過(guò)程中可能出現(xiàn)了問(wèn)題。用一個(gè)時(shí)限以檢測(cè)電池不能下降到零電流滿(mǎn)充電狀態(tài)。需要一定的時(shí)限來(lái)表明充電結(jié)束并防止連續(xù)的浮動(dòng)充電。[11] 本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)針對(duì)鋰電池的充電規(guī)律，結(jié)合現(xiàn)有鋰電池充電器的特點(diǎn)，本課題欲設(shè)計(jì)一款智能手機(jī)鋰電池充電器，要求以單片機(jī)為控制核心，選擇適當(dāng)?shù)呐涮自?，設(shè)計(jì)硬件電路，并編制相應(yīng)軟件，使所設(shè)計(jì)的充電器具有智能化特點(diǎn)，能根據(jù)不同手機(jī)鋰電池的電參數(shù)自動(dòng)確定相應(yīng)的充電控制規(guī)律，自動(dòng)檢測(cè)、充電、斷電、報(bào)警等，達(dá)到理想的充電效果。手機(jī)電池的使用說(shuō)明和單次使用時(shí)間與充電過(guò)程密切相關(guān)。另外，對(duì)于電壓過(guò)低的電池需要進(jìn)行預(yù)充，充電器最好帶有熱保護(hù)和時(shí)間保護(hù)，為電池提供附加保護(hù)。充電器的智能化可以縮短充電的時(shí)間，同時(shí)能夠維護(hù)電池，延長(zhǎng)電池的使用壽命。 主要器件及其功能 AT89C51引腳說(shuō)明圖21 AT89C51引腳分布圖圖21是AT89C51的引腳分布圖。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一反相放大器輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，則此引腳接外部振蕩信號(hào)的輸入。在非訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器期間，ALE 引腳的輸出頻率是系統(tǒng)工作頻率的 1/16，因此可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)其他外圍芯片的時(shí)鐘輸入。如果是使用 AT89C51或其它內(nèi)部有程序空間的單片機(jī)時(shí)，此引腳接成高電平使程序運(yùn)行時(shí)訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，當(dāng)程序指針 PC 值超過(guò)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器地址(如 8051/8751/89C51 的 PC 超過(guò) 0FFFH)時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部程序存儲(chǔ)器繼續(xù)運(yùn)行。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器讀取指令碼時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生二次 PSEN 信號(hào)。P0 口每一個(gè)引腳可以推動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載。外部不擴(kuò)展而單片應(yīng)用時(shí)，則作一般雙向 I/O口用。其引腳功能如下：IN（1腳）：傳感輸入，檢測(cè)輸入的電壓或電流。ISET（4腳）：充電電流調(diào)節(jié)引腳。RSTRT（6腳）：自動(dòng)重新啟動(dòng)控制引腳。BATT（7腳）：電池傳感輸入腳，接單個(gè)LI+電池的正極。CS（10腳）：電流傳感輸入，接晶體管的發(fā)射極。因?yàn)橄到y(tǒng)工作時(shí)電源電流的變化范圍較大，如果充電器沒(méi)有輸入電流檢測(cè)功能，則輸入電源必須能夠提供最大負(fù)載電流與最大充電電流之和，這將使電源的成本增高、體積增大，而利用輸入限流功能則降低充電器對(duì)直流電源的要求，同時(shí)也簡(jiǎn)化了輸入電源的設(shè)計(jì)。MAX1898配合外部PNP或PMOS晶體管可以組成完整的單節(jié)鋰電池充電器。MAX1898提供了充電狀態(tài)的輸出指示、輸入電源是否與充電器連接的輸出指示和充電電流指示。l 輸入電壓：~12V。l 可編程充電電流。l 檢流監(jiān)視輸出。其引腳功能如下：NC（1腳、4腳）：懸空。EN（7腳）：使能腳。[15] 電路原理圖及說(shuō)明硬件電路由單片機(jī)電路、電壓轉(zhuǎn)換及光藕隔離電路、充電控制電路3部分組成。 充電控制電路圖26所示的為充電控制部分的電路原理圖，其核心器件為充電芯片MAX1898，其充電狀態(tài)輸出引腳/CHG經(jīng)過(guò)74LS04反相后與單片機(jī)INT0相連，觸發(fā)外部中斷。C11為設(shè)置充電時(shí)間的電容，容值為100nF，設(shè)置最大充電時(shí)間為3小時(shí)。且電池溫度正常，則充電進(jìn)入快充過(guò)程；如果超過(guò)預(yù)充時(shí)間后，則認(rèn)為電池不可充電，充電器顯示電池故障，LED指示燈閃爍。頂端截止充電時(shí)，充電器以極小的充電電流為電流補(bǔ)充能量。 斷電當(dāng)電池充滿(mǎn)后，MAX1898芯片的2引腳/CHG發(fā)送的脈沖電平會(huì)由低到高，這將會(huì)被單片機(jī)檢測(cè)到，引起單片機(jī)的中斷，中斷后，如果判斷出充電完畢，切斷LM7805向MAX1898的供電，從而保證芯片和電池的安全，同時(shí)也減小損耗。第3章 手機(jī)鋰電池智能充電器軟件設(shè)計(jì) 實(shí)現(xiàn)功能充電器的充電過(guò)程主要由MAX1898控制，而單片機(jī)芯片主要是對(duì)電池起保護(hù)作用。因此，在此中斷中，如果判斷出不是充電出錯(cuò)。圖31 手機(jī)鋰電池智能充電器程序流程圖子圖1 流程圖二圖32所示流程圖的子程序的作用是：判斷當(dāng)int0_count為0時(shí)則啟動(dòng)定時(shí)器0，同時(shí)將計(jì)數(shù)器清零，int0_count自加；否則int0_count直接自加。/* 定時(shí)器0中斷服務(wù)子程序 */void timer0() interrupt 1 using 1{ TR0 = 0。 if (t_count600) // 第一次外部中斷0產(chǎn)生后3s { if (int0_count==1) // 還沒(méi)有出現(xiàn)第二次外部中斷0，則認(rèn)為充電完畢 { GATE = 0。 } ET0 = 0。 } else TR0 = 1。 // 啟動(dòng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù) t_count = 0。 // T0中斷設(shè)為高優(yōu)先級(jí) TMOD = 0x01。 // 打開(kāi)外部中斷0 GATE = 1。 /* 無(wú)限循環(huán) */ while(1)。充電控制電路的核心器件是MAX1898，其充電狀態(tài)輸出引腳/CHG經(jīng)過(guò)74LS04反相后與單片機(jī)INT0相連，觸發(fā)外部中斷，同時(shí)MAX1898還控制LED_G綠燈的亮滅，當(dāng)處于充電狀態(tài)時(shí)綠燈亮，充滿(mǎn)時(shí)綠燈滅。 軟件調(diào)試軟件主要是控制充電過(guò)程的實(shí)現(xiàn)。第5章 展望 設(shè)計(jì)總結(jié) 本設(shè)計(jì)以充電芯片MAX1898的使用為例，介紹了如何利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)智能化的手機(jī)充電器。（1）預(yù)充、快充、滿(mǎn)充等充電方式的工作原理。從本系統(tǒng)地提供的功能和硬件結(jié)構(gòu)上看，只是一個(gè)模擬系統(tǒng)，基本達(dá)到了設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，但離實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)還有一定的差距，有很多地方需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善。通用的充電器標(biāo)準(zhǔn)將有利于提高使用效率，且對(duì)手機(jī)的個(gè)性化設(shè)計(jì)沒(méi)有影響。本文主要講述了作者針對(duì)鋰電池的充電規(guī)律，結(jié)合現(xiàn)有鋰電池充電器的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一款智能手機(jī)鋰電池充電器，要求以單片機(jī)為控制核心，選擇適當(dāng)?shù)呐涮自O(shè)計(jì)硬件電路，并編制相應(yīng)軟件，使所設(shè)計(jì)的充電器具有智能化特點(diǎn)，能根據(jù)不同手機(jī)鋰電池的電參數(shù)自動(dòng)確定相應(yīng)的充電控制規(guī)律，自動(dòng)檢測(cè)、充電、斷電、報(bào)警等，達(dá)到理想的充電效果。致謝詞本論文從著手開(kāi)始準(zhǔn)備至今，前后共經(jīng)歷了半年的時(shí)間。在此，我也要感謝中國(guó)地質(zhì)大學(xué)和機(jī)電系給了我美滿(mǎn)的四年，這四年是我人生的一次飛躍。sbit BP = P2^1。 // 重設(shè)計(jì)數(shù)初值 TL0 = 5000%256。 // 打開(kāi)蜂鳴器報(bào)警 } else // 否則即是充電出錯(cuò) { GATE = 1。 // 關(guān)閉外部中斷0 int0_count = 0。 // 5ms定時(shí) TL0 = 5000%256。}/* 初始化 */void init(){ EA = 1。 // 打開(kāi)T0中斷 IT0 = 1。 // 關(guān)閉蜂鳴器 int0_count