【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 壓和溫度都會(huì)發(fā)生很大的變化，電池的電壓在充電的過(guò)程中先緩慢上升，到了接近滿充變化很快，而且上升到最大值以后會(huì)發(fā)生下降，所以電壓出現(xiàn)下降的變化作為判斷條件之一；溫度在平常的快充中溫度變化也是相當(dāng)緩慢的，只有滿充的時(shí)候才會(huì)發(fā)生劇烈變化，一分鐘大概會(huì)變化 1176。 C。所以選用溫度和電壓的變化率作為滿充的判斷條件，即可桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 3 頁(yè) 共 56 頁(yè) 以能準(zhǔn)確判斷出電池的滿充，還可以對(duì)充電的鋰電池最大保護(hù)。 對(duì)比以上三種方案，我選擇了方案三，因?yàn)樗茏顪?zhǔn)確的判斷出電池是否充滿。一下是方案三中充電時(shí)的時(shí)間與電流、電壓關(guān)系示意圖： 圖 31 充電時(shí)的時(shí)間與電流、電壓關(guān)系 應(yīng)放到硬件電路中，178。 4 原理方框圖 本次設(shè)計(jì)的智能型液晶顯示充電器原理方框圖如下： 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 4 頁(yè) 共 56 頁(yè) 圖 41 原理方框圖 5 硬件電路實(shí)現(xiàn) 電源電路設(shè)計(jì) 圖 51 供電電路設(shè)計(jì) LCD 顯示 單片機(jī)最小系統(tǒng) 按鍵控制 AD 轉(zhuǎn)換電路 溫度控制電路 電源電路 控制電路 充電電路 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 5 頁(yè) 共 56 頁(yè) 電源供應(yīng)是整個(gè)電路能否正常工作的關(guān)鍵，本電路設(shè)計(jì)有三個(gè)主要特點(diǎn)：一：使用雙封裝設(shè)計(jì)方便不同供電條件下的供電，同時(shí)提供了一個(gè)非 5V電壓下供電用 7805 穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)使得供電更加方便， 還對(duì)輸入電壓用電容進(jìn)行了濾波去波紋等的電路設(shè)計(jì)使得整個(gè)系統(tǒng)的工作電壓更加穩(wěn)定；二：本設(shè)計(jì)把單片機(jī)系統(tǒng)與充電電路的供電電路完全分離，以保證 7805 穩(wěn)壓管可以在充電電路負(fù)載較重的快充階段的時(shí)候還可以為單片機(jī)控制系統(tǒng)提供穩(wěn)定的系統(tǒng)工作電壓以及 ADC 的參考電壓；三：充電電路的供電方式還可以在不同的充電電壓情況下依靠外部的不同直流電壓進(jìn)行對(duì)不同充電電壓的 Li 電池進(jìn)行充電。 另外還有電源開(kāi)關(guān)以及電路中的 LED 是指示電源是否正常工作，由于 LED 的電流不能超過(guò) 5mA所以及了一個(gè)限流電阻。 7805 介紹： 7805 是一個(gè) 三端 穩(wěn)壓集成電路 。 電子產(chǎn)品中，常見(jiàn)的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的 78 179。179。 系列和負(fù)電壓輸出的 79179。179。 系列。顧名思義，三端 IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管， TO 220 的標(biāo)準(zhǔn)封裝，也有 9013 樣子的 TO92 封裝。 用 78/79 系列三端穩(wěn)壓 IC 來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便，而且價(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC 型號(hào)中的 78或 79 后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如 7805表示輸出電壓為正 5V， 7909 表示輸出電壓為負(fù) 9V。 因?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。 不要 振蕩電路設(shè)計(jì) 圖 52 振蕩電路 8051 片內(nèi)有一由高增益反相放大器構(gòu)成的振蕩器。反相放大器的輸入端為 xTALl，輸出端為 xTAL2，兩端躊接石英晶體及兩個(gè)電容形成穩(wěn)定的自激振蕩器。電容通常取 30PF左右。振蕩頻率范圍是 1． 2— 12MHz，晶體振蕩器的振蕩信號(hào)從 xTAL2 端輸出到片內(nèi)的時(shí)鐘發(fā)生器上。時(shí)鐘發(fā)生器為二分頻器．向 CPU 提供兩相時(shí)鐘信號(hào) P1 和 P2。時(shí)鐘信號(hào)納周 期稱作饑器狀態(tài)時(shí)間 s．是振蕩周期 2倍。每個(gè)時(shí)鐘周期有兩個(gè)節(jié)拍 P1和 P2， CPU桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 6 頁(yè) 共 56 頁(yè) 就以兩相時(shí)鐘 P1 和 P 2 為基本節(jié)拍指揮 805l 單片機(jī)各部件協(xié)調(diào)工作。 單片機(jī)整體電路設(shè)計(jì) 圖 53 單片機(jī)系統(tǒng)電路 STC89C52 的管腳和封裝和 AT89S52 是完全兼容的，故這里只用 AT89S52 代替，但是為了確保 LCD 可以正常顯示，在 P0 做數(shù)據(jù)端口處上啦一個(gè) 10K 的排阻，保證單片機(jī)在輸出高電平是可以達(dá)到 以上，在 P1口可以做 ADC 模擬輸入端處用插針與外接電路（傳感器電路）相連。 P2 口用來(lái)做 LCD 的控制信號(hào) 端口以及按鍵控制， P3的 RX 和 TX用作在線程序下載接口使程序調(diào)試更加方便。 單片機(jī) STC89C52 介紹： STC89C52 的引腳分布圖： 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 7 頁(yè) 共 56 頁(yè) 圖 54 STC89C52 引腳分布圖 其引腳說(shuō)明如下： VCC： STC89C52電源正極輸入，接 +5V 電壓。 GND： 電源接地端。 XTAL1： 接外部晶振的一個(gè)引腳。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。它采用外部振蕩器時(shí)，些引腳應(yīng)接地。 XTAL2： 接外部晶振的一個(gè)引腳。在片內(nèi)接至振蕩器的反相放大器輸出端和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器輸入端。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。 RST： STC89C52 的復(fù)位信號(hào)輸入引腳，高電位工作，當(dāng)要對(duì)芯片又時(shí) ， 只要將此引腳電位提升到高電位，并持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間， STC89C52便能完成系統(tǒng)復(fù)位的各項(xiàng)工作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器的內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)。 ALE/PROG： ALE 是英文 ADDRESS LATCH ENABLE的縮寫(xiě)，表示允許地址鎖存允許信號(hào)。當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 信號(hào)負(fù)跳變來(lái)觸發(fā)外部的 8 位鎖存器 (如 74LS373)，將端口 P0 的地址總線 (A0A7)鎖存進(jìn)入鎖存器中。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。當(dāng)問(wèn)外部存儲(chǔ)器期間，將以 1/12 振蕩頻率輸出。 EA/VPP： 該引腳為低電平時(shí)，則讀取外部的程序代碼 (存于外部 EPROM 中 )來(lái)執(zhí)行程序。因此在 8031 中， EA 引腳必須接低電位，因?yàn)槠鋬?nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器空間。如果是使用 STC89C52 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 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 8 頁(yè) 共 56 頁(yè) 8051/8751/89C52 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。此外，在將程序代碼燒錄至 8751 內(nèi)部 EPROM、 89C52 內(nèi)部 FALSH 時(shí)，可以利用此引腳來(lái)輸入提供編程電壓（ 8751 為 2lV、 STC89C52 為 12V、 8051 是由生產(chǎn)廠方一次性加工好 )。 PSEN： 此為 Program Store Enable的縮寫(xiě)。訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)，低電平有效。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)。在執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器指令 時(shí)，不產(chǎn)生 PSEN 信號(hào)，在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)時(shí)，亦不產(chǎn)生 PSEN 信號(hào)。 P0： P0 口 (~)是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路雙向輸入輸出端口，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)時(shí)，它是地址總線（低 8 位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用。外部不擴(kuò)展而單片應(yīng)用時(shí)，則作一般雙向 I／ O 口用。 P0 口每一個(gè)引腳可以推動(dòng) 8 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 P1： P1 口 (~)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/0 端口 (準(zhǔn)雙向并行 I/O 口 )，其輸出可以推動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。僅供用戶作為輸入輸出用的端口。 P2： P2 口 (~)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/0 端口 (準(zhǔn)雙向并行 I/O 口 )，當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，它是高 8 位地址。外部不擴(kuò)展而單片應(yīng)用時(shí)，則作一般雙向 I/O 口用。每一個(gè)引腳可以推動(dòng) 4 個(gè) LSTL 負(fù)載。 P3： P3 口 (~)口是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/0 端口 (準(zhǔn)雙向并行 I/O 口 )，它還提供特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制及外部隨機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)容的讀取或?qū)懭肟刂频裙δ?。其特殊功能引腳分配如下： 表 51 特殊功能引腳分配 表 引腳號(hào) 功能 RXD 串行通信輸入 TXD 串行通信輸出 INT0 外部中斷 0 輸入，低電平有效 INT1 外部中斷 1 輸入，低電平有效 T0 計(jì)數(shù)器 0 外部事件計(jì)數(shù)輸入端 T1 計(jì)數(shù)器 1 外部事件計(jì)數(shù)輸入端 WR 外部隨機(jī)存儲(chǔ)器的寫(xiě)選通，低電平有效 RD 外部隨機(jī)存儲(chǔ)器的讀選通，低電平有效 [14] 不要 LCD 顯示電路設(shè)計(jì) 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 9 頁(yè) 共 56 頁(yè) 圖 55 液晶顯示電路 1602LCD 顯示器由 16 個(gè)控制 /數(shù)據(jù)管腳。其中 15 為 LCD 供電地端， 16 為 LCD 供電正端， 3 為背光調(diào)節(jié)， 4， 5， 6，為信號(hào)控制端， 7—— 13為數(shù)據(jù)端口。 1， 2,3 為背光供電。 2腳上接的電阻為可調(diào)電阻，用來(lái)調(diào)整背光亮度。 1602 字符液晶介紹： 1602 引腳圖如下： 圖 56 1602 引腳圖 1602 字符型 LCD 通常有 14 條引腳線或 16 條引腳線的 LCD，多出來(lái)的 2條線是背光電源線 。 VCC(15 腳 )和地線 GND(16 腳 )，其控制原理與 14 腳的 LCD 完全一樣 。下表為1602 引腳功能表： 表 52 1602 引腳功能表 引腳 符號(hào) 功能說(shuō)明 1 VSS 一般接地 2 VDD 接電源（ +5V） 3 V0 液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度）。 4 RS RS 為寄存器選擇，高電平 1 時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 10 頁(yè) 共 56 頁(yè) 平 0時(shí)選擇指令寄存器。 5 R/W R/W 為讀寫(xiě) 信號(hào)線，高電平 (1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。 6 E E(或 EN)端為使能 (enable)端，下降沿使能。 7 DB0 低 4位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0位（最低位） 8 DB1 低 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1位 9 DB2 低 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2位 10 DB3 低 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3位 11 DB4 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4位 12 DB5 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5位 13 DB6 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6位 14 DB7 高 4位三態(tài)、 雙 向數(shù)據(jù)總線 7位（最高位）（也是 busy flag） 15 BLA 背光電源正極 16 BLK 背光電源負(fù)極 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的 點(diǎn)陣 字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫(xiě)、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫(xiě)的英文字母 “A” 的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時(shí)模塊把地 址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母 “A” 。 因?yàn)?1602識(shí)別的是 ASCII 碼，試驗(yàn)可以用 ASCII 碼直接賦值，在單片機(jī)編程中還可以用字符型常量或變量賦值，如 “ A” 。 1602 指令集： 1602 通過(guò) D0~D7 的 8 位數(shù)據(jù)端傳輸數(shù)據(jù)和指令。 顯示模式設(shè)置： (初始化 ) 0011 1000 [0x38] 設(shè)置 16179。2 顯示， 5179。7 點(diǎn)陣， 8位數(shù)據(jù)接口； 顯示開(kāi)關(guān)及光標(biāo)設(shè)置： (初始化 ) 0000 1DCB D 顯示 (1有效 )、 C光標(biāo)顯示 (1 有效 )、 B光標(biāo)閃爍 (1 有效 ) 0000 01NS N=1(讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針加 1 amp。光標(biāo)加 1)， N=0(讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針減 1 amp。光標(biāo)減 1)， S=1 且 N=1 (當(dāng)寫(xiě)一個(gè)字符后，整屏顯示左移 ) s=0 當(dāng)寫(xiě)一個(gè)字符后，整屏顯示不移動(dòng) 數(shù)據(jù)指針設(shè)置： 數(shù)據(jù)首地址為 80H，所以數(shù)據(jù)地址為 80H+地址碼 (027H， 4067H) 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 11 頁(yè) 共 56 頁(yè) 其他設(shè)置： 01H(顯示清屏，數(shù)據(jù)指針 =0，所有顯示 =0)； 02H(顯示回車(chē)，數(shù)據(jù)指針 =0)。 通常推薦的初始化過(guò)程： 延時(shí) 15ms 寫(xiě)指令 38H 延時(shí) 5ms 寫(xiě)指令 38H 延時(shí) 5ms 寫(xiě)指令 38H 延時(shí) 5ms （以上都不檢測(cè)忙信號(hào)） （以下都要檢測(cè)忙信號(hào)） 寫(xiě)指令 38H 寫(xiě)指令 08H 關(guān)閉顯示 寫(xiě)指令 01H 顯示清屏 寫(xiě)指令 06H 光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置 寫(xiě)指令 0cH 顯示開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置 完畢 電壓采樣電路設(shè)計(jì) ADS1100 是 TI 公司生產(chǎn)的一款 16 位具有自動(dòng)校準(zhǔn)的 ADC，以其高精度小封裝，低電耗深受設(shè)計(jì)人員喜愛(ài)。 ADS1100 是使用 I2C 通信協(xié)議進(jìn)行操作的，而 I2C 接口采用 漏極 開(kāi)路 機(jī)制，器件本書(shū)只能輸出點(diǎn)低電平，無(wú)法主動(dòng)輸出高電平，只能通過(guò)外部上拉電阻將信號(hào)線拉至高電平，故在 SDA 和 SCK 線上來(lái)一個(gè) 1k 的電阻，以提高總線上的電平。 圖 57 ADS1100， ADC 電路 本電路是用來(lái)對(duì)充電電壓，電池電壓等進(jìn)行采樣，返回給單片機(jī)進(jìn)行充電狀態(tài)進(jìn)行判斷，是預(yù)充電，快速充電，電池是否滿充電池充電百分比以及電池是否接錯(cuò)等判斷的桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 12 頁(yè) 共 56 頁(yè) 重要依據(jù)。故本設(shè)計(jì)的電壓的穩(wěn)定對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的精確度具有很大的影響。這也是為什么在電源設(shè)計(jì)中把單片機(jī)系統(tǒng)供電以及充電電路分開(kāi)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要原因。 ADS1100 介紹 ： ADS1100 是精密的連續(xù)自校準(zhǔn)模數(shù) A/D 轉(zhuǎn)換器，帶有差分輸入和高達(dá) 16位的分辨率 ，封裝為小型 SOT236 轉(zhuǎn)換按比例進(jìn)行，以電源作為基準(zhǔn)電壓 ADS1100 使用可兼容的 I2C串行接口 在 的單電源下工作。 ADS1100 可每秒采 8 ， 16 ， 32或 128 次以進(jìn)行轉(zhuǎn)換，片內(nèi)可編程的增益放大器 PGA 提供高達(dá) 8倍的增益 允許對(duì)更小的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量 ， 并且具有高分辨率 在單周期轉(zhuǎn)換方式中 ADSA1100 在一次轉(zhuǎn)換之后自動(dòng)掉電在空閑期間極大地減少了電源消耗 。ADS1100 為需要高分辨率 測(cè)量的應(yīng)用而設(shè)計(jì)在這種應(yīng)用中 空間和電源消耗是首要慮的問(wèn)題 。 典型應(yīng)用包括便攜式儀器 、 工業(yè)過(guò)程控制和小型發(fā)達(dá)器。 溫度 傳感器 18B20 電路設(shè)計(jì) 圖 58 溫度傳感器 18B20 電路 18B20 介紹： DS18B20 數(shù)字溫度計(jì)是 DALLAS 公司生產(chǎn)的 1－ Wire，即單總線器件，具有線路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn)。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。 DS18B20 產(chǎn)品的特點(diǎn) ： （ 1）、只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信。 （ 2）、在 DS18B20中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無(wú)二的序列號(hào)。 （ 3）、實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。 （ 4）、測(cè)量溫度范圍在－ 55。 C到＋ 125。 C 之間。 （ 5）、數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶可以從 9位到 12 位選擇。 （ 6）、內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。 2． DS18B20 的使用方法 ： 由于 DS18B20 采用的是 1－ Wire 總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對(duì) STC89S52 單片機(jī)來(lái)說(shuō)，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，我們必須采用軟件的方法來(lái)模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來(lái)完成對(duì) DS18B20 芯片的訪問(wèn)。 由于 DS18B20 是在一根 I/O 線上讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序