【導(dǎo)讀】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(diǎn)決定了他們將在相當(dāng)長(zhǎng)的。時(shí)期內(nèi)共同發(fā)展。同電壓、容量等級(jí)的電池使用不同的充電器，但這在實(shí)際使用中有諸多不便。本人介紹一種基于單片機(jī)的智能充電器的設(shè)計(jì)方法。該充電器可以實(shí)時(shí)采集。電池的電壓和電流，并對(duì)充電過(guò)程進(jìn)行智能控制。它可以自動(dòng)計(jì)算電池的已充電。量和剩余的充電時(shí)間，也可以改變參數(shù)來(lái)適應(yīng)各種不同電池的充電。時(shí)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(hào)，實(shí)時(shí)保護(hù)電路，從而實(shí)現(xiàn)智能化充電。理和控制的充電器才能稱(chēng)為智能充電器。發(fā)燙，過(guò)度的充電會(huì)嚴(yán)重?fù)p害電池的壽命。為了防止過(guò)充，一般充電到90%就停止大電流快充，而采用小電流涓流補(bǔ)充充電。手機(jī)電池的使用壽命和單次使用時(shí)間與充電過(guò)程密切相關(guān)。充電會(huì)造成電池?fù)p壞，這就要求較高的控制精度。時(shí)能夠維護(hù)電池，延長(zhǎng)電池使用壽命。

　　

【正文】 片機(jī)的 肛卻控制發(fā) 出報(bào)警聲提示；單片機(jī)的 腳輸出控制光耦器件，在需要的時(shí)候可以及時(shí)關(guān)斷充電電源；單片機(jī)的外部中斷 0 由充電芯片MAX1898 的充電狀態(tài)輸出信號(hào) /CHG 經(jīng)過(guò)反相后觸發(fā)。 、電壓轉(zhuǎn)換及光耦隔離原理圖設(shè)計(jì) 圖 11 為電壓轉(zhuǎn)換器，他的作用是采用電壓轉(zhuǎn)換芯片將外部 +12V 電壓轉(zhuǎn)換為需要的 +5V 電壓；圖 12 為光耦隔離原理圖，他的作用是當(dāng)電池充滿(mǎn)是及時(shí)關(guān)閉電源。 圖 11 基于 MAX1898的智能充電器電路電壓轉(zhuǎn)換原理圖 電壓轉(zhuǎn)換部分電路主要由 LM7812 和 LM7805ZU 組成 ， LM7812 把外接 220V交流電壓轉(zhuǎn)換為 +12V 電壓，然后通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換芯片將 +12V 電壓轉(zhuǎn)換為 +5V 穩(wěn)定電壓，這里選用三端電壓轉(zhuǎn)換芯片 LM7805 來(lái)完成此功能。 為了降低電源干擾，保持電路的穩(wěn)定，在 LM7805 完成電壓轉(zhuǎn)換，將 +5V 充電電源送給 MAX1898 之前，先經(jīng)過(guò)一次光耦模塊 6N137 處理，通過(guò)單片機(jī)對(duì)光 耦模塊的控制，可以及時(shí)關(guān)斷充電電源。光耦隔離原理圖如圖 12 所示； 25 圖 12基于 MAX1898的智能充電器的電耦隔離部分原理圖 U3 為輸出 +5V 的電壓轉(zhuǎn) 換芯片 LM7805，它將 12V 的輸入電壓轉(zhuǎn)換為固定的5V 輸出， U4 為光耦隔離芯片 6N137 ，其輸入為 LM7805 產(chǎn)生的 5V 電壓，輸出為經(jīng)過(guò)隔離的 5V 電壓， U4 的 2 腳和單片機(jī)的 相連，由單片機(jī)控制適時(shí)地關(guān)閉電電源。 圖 13 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， LEDR 為紅色發(fā)光二極管，紅燈表示電源接通； LED－ G 為綠色發(fā)光二極管，綠燈表示處于充電狀態(tài)。 Q 1 為 P 溝道的場(chǎng) 效應(yīng)管，由 MAX1898提供驅(qū)動(dòng)。圖 6 中， R4 為設(shè)置充電電流的電阻，阻值為 ,設(shè)置最大充電電流為 500mA； 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)。 、 MAX1898 的智能控制部分原理圖 MAX1898 是充電器的充電芯片，在電路中是主要的控制部分，該電路由MAX1898 芯片和 74LS04 以及過(guò)個(gè)電容電阻組成。其原理圖如圖 13 所示： 26 圖 13 基于 MAX1898的智能充電器電路充電控制部分原理圖 圖 13 所示的為充電控制部分的電路原理圖，其核心器件為充電 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， LEDR 為紅色發(fā)光二極管，紅燈表示電源接通； LED－ G 為綠色發(fā)光二極管，綠燈表示處于充電狀態(tài)。 Q 1 為 P 溝道的場(chǎng)效應(yīng)管，由 MAX1898 提供驅(qū)動(dòng)。圖 6 中， R4 為設(shè)置充電電流的電阻，阻值為 ,設(shè)置最大充電電流為 500mA； 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)。 、充電過(guò)程 在 MAX1898 和外部單片機(jī)的共同作用下，實(shí)現(xiàn)了如下的充電過(guò)程。 預(yù)充 27 在安裝好電池之后，接通輸入直流電源，當(dāng)充電器檢測(cè)到電池時(shí)將定時(shí)器復(fù)位，從而進(jìn)入預(yù)充過(guò)程，在此期間充電器以快充電流的 10%給電池充電， 使電池電壓、溫度恢復(fù)到正常狀態(tài)。預(yù)充時(shí)間由外接電容 CcT 確定（ 100nF 時(shí)為 45 分鐘）， 如果在預(yù)充時(shí)間內(nèi)電池電壓達(dá)到 ，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，電池電壓仍低于 ，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。 充過(guò)程也稱(chēng)為恒流充電 ，此時(shí)充電器以恒定電流對(duì)電池充電。恒流充電時(shí)，電池電壓緩慢上升，一旦電池電流電流達(dá)到所設(shè)定的終止電壓，恒流充電終止，充電電流快速遞減，充電進(jìn)入滿(mǎn)沖過(guò)程。 充滿(mǎn) 在滿(mǎn)充過(guò)程中，充電電流逐漸衰減，直到充電速率降到設(shè)置值以下，或滿(mǎn)充時(shí)間超過(guò)，轉(zhuǎn)入頂端截止充電。頂端截止充電時(shí)， 充電器以極小的充電電流為電池補(bǔ)充能量。由于充電器在檢測(cè)電池電壓是否達(dá)到終止電壓時(shí)有充電電流通過(guò)電池內(nèi)阻， 盡管在滿(mǎn)充和頂端截止充電過(guò)程中充電電流逐漸下降， 減小了電池內(nèi)阻和其他串聯(lián)電阻對(duì)電池端電壓的影響， 但串聯(lián)在充電回路中 的電阻形成的壓降仍然對(duì)電池終止電壓的檢測(cè)有影響。 一般情況下， 滿(mǎn)充和頂端截止充電可以延長(zhǎng)電池 5%～ 10%的使用時(shí)間。 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)由低變高，這將會(huì)被單片機(jī)檢測(cè)到，引起單片機(jī)的中斷，在中斷中，如果判斷出充電完畢，則單片機(jī)將通過(guò) 口控制光耦 6N137，切斷 LM7805 向 MAX1898 的供電，從而保證芯片和電池的安全，同時(shí)也減小功耗。 報(bào)警 當(dāng)電池充滿(mǎn)后， MAX1898 芯片本身會(huì)熄滅外接的 LED 綠燈。但是，為了安全 起見(jiàn)，單片機(jī)在檢測(cè)到充滿(mǎn)狀態(tài)的脈沖后，不僅會(huì)自動(dòng)切斷 MAX1898 芯片的供電， 而且會(huì)通過(guò)蜂鳴器報(bào)警，提醒用戶(hù)及時(shí)取出電池。當(dāng)充電出錯(cuò)時(shí)， MAX1898芯片本身會(huì)控制 LED 綠 燈以 左右的頻率閃爍，此時(shí)不要切斷芯片的供電，要讓用戶(hù)一直看到此提示。 28 結(jié)論 本文以充電芯片 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。 目前，充電電池的種類(lèi)繁多，因此在充電器的方案設(shè)計(jì)時(shí)需要針對(duì)不同的電池選擇不同的充電芯片。 本例實(shí)現(xiàn)的是單節(jié)鋰離子電池充電器，因此選用了芯片 MAX1898 作為充電芯片。 在本例設(shè)計(jì)過(guò)程中，需著重把握以下幾點(diǎn)。 （ 1）預(yù)充、快充、滿(mǎn)充等充電方式的工作原理。 （ 2） MAX1898 的充電狀態(tài)指示輸出信號(hào) /CHG 在本例中的應(yīng)用。 （ 3） MAX1898 外圍電路的設(shè)計(jì)， 其中包括設(shè)置充電電流的電阻和充電時(shí)間的電容數(shù)值的選取。 （ 4）如何在單片機(jī)程序中判斷出充電完成還是充電出錯(cuò)，并做出相應(yīng)的處理。 參考文獻(xiàn) [1]康華光等，電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分，北京：高等教育出版社， 1999，第四版， 106111。 [2]康華光等，電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分 ，北京：高等教育出版社， 2020，第四版， 4057 [3]李全利，單片機(jī)原理及接口技術(shù)，北京：高等教育出版社， 。 [4]張毅剛等，單片機(jī)原理及應(yīng)用，北京：高等教育出版社， 2020。 [6] 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì)，全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品匯編（第一屆 ~第五屆）， 北京：北京理工大學(xué)出版社， 2020， 1 [7]龔運(yùn)新，單片機(jī) C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)技術(shù) 北京：清華大學(xué)出版社 。 [8]唐穎，單片機(jī)原理與應(yīng)用及 C51程序設(shè)計(jì)，北京大學(xué)出版社， 2020第一版。 [9]王水平等，單 片機(jī)開(kāi)關(guān)電源集成電路應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)例，人民郵電出版社， 2020第一版。 [10]王鴻麟、景占榮、通信基礎(chǔ)電源（第二版） .西安電子科技大學(xué)出版社 .2020 [11]黃正佳 .智能電池模塊 .電源技術(shù) .2020 [12]查全性 .試論高比性能電池進(jìn)展 .物理 .1998 [13]張文修 .模糊數(shù)學(xué)基礎(chǔ) .西安交通大學(xué)出版社 .1984 [14]章衛(wèi)國(guó)、楊向忠 .模糊控制理論與應(yīng)用 .西北工業(yè)大學(xué)出版社 .1999 [15]何新貴 .模糊知識(shí)處理的理論與技術(shù) .國(guó)防工業(yè)出版社 .1998 [16].余永權(quán) .模糊控制技術(shù)與模糊家用電器 .北京航空航 天大學(xué)出版社 .2020 [17]Cygnal 單片機(jī)應(yīng)用解析 .北京航空航 29 天大學(xué)出版社 .2020 [18]陳啟美、李嘉 .現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信教程 .南京大學(xué)出版社 .2020 [19]胡漢才 .單片機(jī)原理及其接口技術(shù) .清華大學(xué)出版社 .1999 [20]石東海等 .單片機(jī)數(shù)據(jù)通信從入門(mén)到精通 .西安電子科技大學(xué)出版 社 .2020 [21]黃宇飛等 .單片機(jī)單總線技術(shù) .單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用 .2020 [22]宋建新等 .數(shù)據(jù)通信 .人民郵電出版社 .1996 [23]王凱、陳德榮 .基于 ST72單片機(jī)的快速充電技術(shù) .電子應(yīng)用技術(shù) .2020 [24]邱書(shū)波 .蓄電池自動(dòng)充放電控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) .電子應(yīng)用技術(shù) .2020 [25]王幸之 .單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾技術(shù) .北京航空航天大學(xué)出版社 .2020 [26]，西門(mén)子公司 .1998 [27]MartyBrown 著，徐德鴻等譯，開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)指南，機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [28]王鴻麟，錢(qián)建立，周曉軍 .智能快速充電器設(shè)計(jì)與制作 .科學(xué)出版社， 2020 [29]周志敏，周 紀(jì)海，紀(jì)愛(ài)華 .閥控式密封閥控鉛酸蓄電池實(shí)用技術(shù) .北京 . 中國(guó)電力出版社， 200 [30]張占松 .開(kāi)關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì) .電子工業(yè)出版社， 1998 [31]王瑞華等，電子變壓器設(shè)計(jì)手冊(cè)，科學(xué)出版社， 1993 [32]楊幫文 .實(shí)用電池充電器與保護(hù)器電路集錦 .電子工業(yè)出版社， 2020 [33]姜沐枝、林偉、俞鵬 .protel2020 原理圖與 PCB設(shè)計(jì)實(shí)例 .機(jī)械工業(yè)出版社 .2020 [34]清源科技 .protel2020 電路原理圖及 PCB設(shè)計(jì) .機(jī)械出版社 .2020