【導(dǎo)讀】供動力的電池也不斷更新發(fā)展，從曾經(jīng)的鎳鎘電池到鎳氫電池再到現(xiàn)在鋰離子電池。命長等一系列的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用，成為了現(xiàn)在的主流，同時價格也越來越低。電電池的重復(fù)使用需要一個充電器，一個良好的充電器可延長電池的使用壽命。和恒流等控制電路，構(gòu)建一種智能型液晶顯示充電器。此充電器具有較高的測量精度，時終止充電，以避免電池的過充。對基于單片機(jī)的充電器的智能部分的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的研。究，是本論文研究的主要任務(wù)。2設(shè)計(jì)構(gòu)思及理論······················································&#183

　　

【正文】 18B20 共有三種形態(tài)的存儲器資源，它們分別是： ROM 只讀存儲器，用于存放 DS18B20ID 編碼，其前 8 位是單線系列 編碼（ DS18B20 的編碼是 19H） ，后面 48 位是芯片唯一的序列號，最后 8位是以上 56 的位的 CRC碼（冗余校驗(yàn)）。數(shù)據(jù)在出產(chǎn)時設(shè)置不由用戶更改。 DS18B20 共 64 位 ROM。 RAM 數(shù)據(jù)暫存器，用于內(nèi)部計(jì)算和數(shù)據(jù)存取，數(shù)據(jù)在掉電后丟失， DS18B20 共 9 個字節(jié) RAM，每個字節(jié)為 8 位。第 2 個字節(jié)是溫度轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)值信息， RAM 以及 EEPROM 結(jié)構(gòu)圖如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 24 頁 共 56 頁 64 所示 圖 64 RAM 以及 EEPROM 結(jié)構(gòu)圖 控制器對 18B20 操作流程： ：首先我們必須對 DS18B20 芯片進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位就是由控制器（單片機(jī)）給 DS18B20 單總線至少 480uS 的低電平信號。當(dāng) 18B20 接到此復(fù)位信號后則會在 15~60uS 后回發(fā)一個芯片的存在脈沖。 ：在復(fù)位電平結(jié)束之后，控制器應(yīng)該將數(shù)據(jù)單總線拉高，以便于在 15~60uS 后接收存在脈沖，存在脈沖為一個 60~240uS 的低電平信號。至此，通信雙方已經(jīng)達(dá)成了基本的協(xié)議，接下來將會是控制器與 18B20 間的數(shù)據(jù)通信。如果復(fù)位低電平的時間不足或是單總線的電路斷路都不會接到存在脈沖，在設(shè)計(jì)時要注 意意外情況的處理。 ROM 指令：雙方打完了招呼之后最要將進(jìn)行交流了， ROM 指令共有 5條，每一個工作周期只能發(fā)一條， ROM 指令分別是讀 ROM 數(shù)據(jù)、指定匹配芯片、跳躍 ROM、芯片搜索、報(bào)警芯片搜索。 ROM 指令為 8 位長度，功能是對片內(nèi)的 64 位光刻 ROM 進(jìn)行操作。其主要目的是為了分辨一條總線上掛接的多個器件并作處理。誠然，單總線上可以同時掛接多個器件，并通過每個器件上所獨(dú)有的 ID 號來區(qū)別，一般只掛接單個 18B20 芯片時可以跳過 ROM 指令（注意：此處指的跳過 ROM 指令并 非不發(fā)送 ROM指令，而是用特有的一條“跳過指令” ）。 ROM 指令在下文有詳細(xì)的介紹。 ：在 ROM 指令發(fā)送給 18B20 之后，緊接著（不間斷）就是發(fā)送存儲器操作指令了。操作指令同樣為 8 位，共 6 條，存儲器操作指令分別是寫 RAM 數(shù)據(jù)、讀 RAM 數(shù)據(jù)、將 RAM 數(shù)據(jù)復(fù)制到 EEPROM、溫度轉(zhuǎn)換、將 EEPROM 中的報(bào)警值復(fù)制到 RAM、工作方式切換。存儲器操作指令的功能是命令 18B20 作什么樣的工作，是芯片控制的關(guān)鍵。 ：一個存儲器操作 指令結(jié)束后則將進(jìn)行指令執(zhí)行或數(shù)據(jù)的讀寫，桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 25 頁 共 56 頁 這個操作要視存儲器操作指令而定。如執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換指令則控制器（單片機(jī)）必須等待 18B20 執(zhí)行其指令，一般轉(zhuǎn)換時間為 500uS。如執(zhí)行數(shù)據(jù)讀寫指令則需要嚴(yán)格遵循 18B20 的讀寫時序來操作。數(shù)據(jù)的讀寫方法將有下文有詳細(xì)介紹。 若要讀出當(dāng)前的溫度數(shù)據(jù)我們需要執(zhí)行兩次工作周期，第一個周期為復(fù)位、跳過 ROM 指令、執(zhí)行溫度轉(zhuǎn)換存儲器操作指令、等待 500uS 溫度轉(zhuǎn)換時間。緊接著執(zhí)行第二個周期為復(fù)位、跳過 ROM 指令、執(zhí)行讀 RAM 的存儲器操作指令、讀數(shù)據(jù)（最多為 9 個字節(jié)，中途可停止，只讀簡單溫度值則讀前 2 個字節(jié)即可）。其它的操作流程也大同小異，在此不多介紹。 18B20 的復(fù)位以及應(yīng)答關(guān)系示意圖如圖 65所示 圖 65 18B20 的復(fù)位以及應(yīng)答關(guān)系示意圖 對 18B20 的寫時序圖如圖 66所示 圖 66 18B20 的寫時序圖 寫時間隙分為寫“ 0”和寫“ 1”，時序如圖 7。在寫數(shù)據(jù)時間隙的前 15uS 總線需要是被控制器拉置低電平，而后則將是芯片對總線數(shù)據(jù)的采樣時間，采樣時間在 15~60uS，采樣時間內(nèi)如果控制器將總線拉高則表示寫“ 1”，如果控制器將總 線拉低則表示寫“ 0”。每一位的發(fā)送都應(yīng)該有一個至少 15uS 的低電平起始位，隨后的數(shù)據(jù)“ 0”或“ 1”應(yīng)該在 45uS 內(nèi)完成。整個位的發(fā)送時間應(yīng)該保持在 60~120uS，否則不能保證通信的正常。 對 18B20 的讀時序圖如圖 67所示 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 26 頁 共 56 頁 圖 67 18B20 的讀時序圖 讀時間隙時控制時的采樣時間應(yīng)該更加的精確才行，讀時間隙時也是必須先由主機(jī)產(chǎn)生至少 1uS 的低電平，表示讀時間的起始。隨后在總線被釋放后的 15uS 中 DS18B20 會發(fā)送內(nèi)部數(shù)據(jù)位，這時控制如果發(fā)現(xiàn)總線為高電平表示讀出“ 1”，如果總線為 低電平則表示讀出數(shù)據(jù)“ 0”。每一位的讀取之前都由控制器加一個起始信號。注意：如圖 8 所示，必須在讀間隙開始的 15uS 內(nèi)讀取數(shù)據(jù)位才可以保證通信的正確。在通信時是以 8 位“ 0”或“ 1”為一個字節(jié)，字節(jié)的讀或?qū)懯菑母呶婚_始的，即 A7 到 順序也是如圖 2 自上而下的。 部分程序如下 /*********************************************************************** 函數(shù)功能：初始化 ds1820 ***********************************************************************/ Init_DS18B20(void) { DQ = 1 。 //DQ 復(fù)位 Delay(5) 。 //稍做延時 DQ = 0 。 //單片機(jī)將 DQ 拉低 Delay(160) 。 //精確延時 大于 480us DQ = 1 。 //拉高總線 Delay(10) 。 while(!DQ)。 presence = DQ 。 //如果 =0 則初始化成功 =1 則初始化失敗 Delay(25) 。 DQ = 1 。 return(presence) 。 //返回信號， 0=presence,1= no presence } /*********************************************************************** 函 數(shù)功能：讀一個字節(jié) ***********************************************************************/ ReadOneChar(void) { unsigned char i=0 。 unsigned char dat1=0。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 27 頁 共 56 頁 for (i=8。i0。i) { DQ =0。 // 給脈沖信號 dat1= 1 。 DQ=1 。 // 給脈沖信號 if(DQ) dat1 |= 0x80 。 Delay(4) 。 } return (dat1) 。 } /*********************************************************************** 函數(shù)功能：對 ds1820 寫指令 ***********************************************************************/ void write_char1(unsigned char xx) { unsigned char i=0。 for(i=8。i0。i) { DQ=0。 DQ=xxamp。0x01。 Delay(5)。 DQ=1。 xx=1。 } } /*********************************************************************** 函數(shù)功能：讀取溫度 ***********************************************************************/ Read_Temperature(void) { Init_DS18B20() 。 write_char1(0xCC) 。 // 跳過讀序號列號的操作 write_char1(0x44) 。 // 啟動溫度轉(zhuǎn)換 Init_DS18B20() 。 write_char1(0xCC) 。 //跳過讀序號列號的操作 write_char1(0xBE) 。 //讀取溫度寄存器 temp_dataL = ReadOneChar() 。 //溫度低 8 位 temp_dataH = ReadOneChar() 。 //溫度高 8 位 termperiter=(temp_dataH*255+temp_dataL)*。 } 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 28 頁 共 56 頁 6 工程設(shè)計(jì)制作及調(diào)試分析 PCB 板的制作 此次畫 PCB圖我用的是 Protel 99SE 軟件。首先畫好電路原理圖，再把電路原理圖導(dǎo)入 PCB 中，然后布線。布線是整個 PCB 板制作過程中最讓人頭疼的事情，經(jīng)過耐心細(xì)致的做，雖然最后難免會有幾根跳線，但整個布線工作還算完成得不錯。布線完成后，用轉(zhuǎn)印紙打印得到 PCB 圖，再用轉(zhuǎn)印機(jī)把 PCB 圖轉(zhuǎn)印到電路銅板上，經(jīng)過腐蝕、打孔、得到電路板。 手工焊接 手工插焊元器件就是檢查我們的動手能力，經(jīng)常做板的同學(xué)整個焊接過程游刃有余，而平時很少做板的同學(xué)就要費(fèi)很大勁了。我整個過程中不算費(fèi)太大勁，仔仔細(xì)細(xì)的焊接好每個元器件，后面證明我的仔細(xì)有了回報(bào)，在后續(xù)的檢查中沒有發(fā)現(xiàn)漏焊、虛焊、搭焊等現(xiàn)象。 插焊過程中，我發(fā)現(xiàn)有些地方還是是需要注意的，比如說有些元件的封裝是元件庫里沒有的，那么只有自己做封裝，這就要求封裝和實(shí)際元件管腳的一致性，所以之前一定要完整的查閱好資料，這樣才不會在后面的焊接過程中出現(xiàn)孔和元件不一致的現(xiàn)象。 硬件調(diào)試 硬件的調(diào)試部分 主要是針對單片機(jī)電路和充電控制電路。 單片機(jī)電路相對較簡單，所用到的輸入 /輸出口只有 和 ， 是用來輸出信號控制繼電器期間，在需要的時候可以及時關(guān)斷充電電源，還有用到的就是 口，即 INT0 外部中斷 0。 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 74LS04 反相后與單片機(jī) INT0 相連，觸發(fā)外部中斷，同時 MAX1898 還控制 LED_G 綠燈的亮滅，當(dāng)處于充電狀態(tài)時綠燈亮，充滿時綠燈滅。而紅燈 LED_R 則在電源接通時一直保持亮著的狀態(tài)。而 PNP 場效應(yīng)管則由 MAX1898 的 CS 和 DRV 分別連接發(fā)射極和基極，輸出電流對鋰電池充電。 對照功能分別檢測即可知道硬件電路是否正確。 軟件調(diào)試 軟件主要是控制充電過程的實(shí)現(xiàn)。 首先在裝好電池后，接同支流電源，當(dāng)充電器檢測到電池時將定時器復(fù)位，打開計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，當(dāng)超過預(yù)充時間后，電池電壓仍低于 ，則控制 LED 指示燈熄滅表明電池故障，如果電池電壓達(dá)到 ，則充電器進(jìn)入快充階段。當(dāng)電池充滿后，單片機(jī)接收到 MAX1898 芯片 /CHG 發(fā)送的脈沖電平會由低變高，引起單片機(jī)的中斷，在中斷中，如果判斷出充電完畢，則 腳輸出 0 切斷向 MAX1898 的供電。如果上述功能都能實(shí)現(xiàn)則表明程序沒有錯誤，否則根據(jù)錯誤修改程序。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 29 頁 共 56 頁 7 結(jié)論 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。目前，充電電池的種類繁多，因此在充電器的方案設(shè)計(jì)時需要針對不同的電池選擇不同的充電芯片。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的是單節(jié)鋰離子電池充電器，因此選用了 MAX1898 作為充電芯片。 在本設(shè)計(jì)中，需要重點(diǎn)把握以下幾點(diǎn)。 （ 1）預(yù)充、快充、斷電等充電方式的工作原理。 （ 2） MAX1898 的充電狀態(tài)指示輸出信號 /CHG 在本設(shè)計(jì)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，并作出相應(yīng)的處理。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)和充電芯片的智能型液晶顯示充電器，實(shí)現(xiàn)了對電池的預(yù)充、快充、斷電等的智能控制，并且能夠識別壞電池，基本達(dá)到了此次的設(shè)計(jì)要求。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對大學(xué)四年的一次綜合考驗(yàn)，是一個從提出問題，分析問題到解決問題的過程，更是一個理論到實(shí)踐應(yīng)用的過程。在這個過程中， 我覺得 無 論從理論知識還是從實(shí)際操 作 中都學(xué)到了不少知識，歸納起來，主要有以 下 幾 個方面： 第一，發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足之處。書到用時方恨少，確定課題之后我發(fā)現(xiàn)自己對充電器相關(guān)方面的知識了解還是相對較少的。 第二，學(xué)會彌補(bǔ)自己的不足之處。亡羊補(bǔ)牢猶未晚也，發(fā)現(xiàn)自己不懂的知識，我快速的查找資料，了解充電器相關(guān)的知識點(diǎn)。 第三，無論是 在畢業(yè)設(shè)計(jì)中 還是在平時的學(xué)習(xí)生活中 ，我們應(yīng)當(dāng)注意重點(diǎn)與細(xì)節(jié)的關(guān)系 ，老抓重點(diǎn)，同時注重細(xì)節(jié)。 第四，永不氣餒的精神。在哪里失敗從哪里爬起來，失敗并不可怕，可怕的是從此墮落。 第五，謙虛求學(xué)的態(tài)度。多向經(jīng)驗(yàn)的同學(xué)請教 ，取長補(bǔ)短 。 第六，理論知識與實(shí)踐的重要。多多學(xué) 習(xí)，多多實(shí)踐，相輔相成。 可以這樣說畢業(yè)設(shè)計(jì)是對大學(xué)所學(xué)知識的一次 綜合 運(yùn)用和檢閱，同時對自學(xué)能力提出很高的要求，所以平時的學(xué)習(xí) 不能 離開思考， 還有 我們學(xué)習(xí) 應(yīng)該涉及 各方面的知識 ，這樣做才能為畢業(yè)設(shè)計(jì) 和將來發(fā)展 打下基礎(chǔ)。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 30 頁 共 56 頁 謝 辭 首先，非常感謝學(xué)校，它設(shè)立的畢業(yè)設(shè)計(jì)為我們提供了一個展示自己動手能力和創(chuàng)新能力的平臺，讓我們多了一個鍛煉自己的機(jī)會！ 其次，我由衷的感謝我的指導(dǎo)老師施娟老師，沒有她的指導(dǎo)與幫助，我不可能順利的完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。每次她苦口婆心的教導(dǎo)都讓我受益匪淺，每次我犯錯的時候都是她及時的糾正才讓我 少走了很多彎路，還有她的耐心與熱情讓我感動不已。在此，我真誠的說一句：施老師，謝謝您，謝謝！ 還有，我要感謝在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中所有幫助過我的同學(xué)和朋友！在制作板子的過程中，科協(xié)的同學(xué)給予我很多幫助，他們給我提供了做板時需要的所有工具和設(shè)備，并且在我制作過程中遇到問題的時候，給了我正確的指點(diǎn)，讓我順利的把板子做好，在此我對他們表示深深的謝意！還有在我調(diào)試過程中幫助過我的莫小龍、李保元和黃宗金等同學(xué)，是他們在我抓破頭皮找不出問題所在的時候給了我建議和幫助，讓我一步一步走出迷霧，他們這種樂于助人的美德，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、耐 心細(xì)致的態(tài)度，我向他們致敬，也同時表達(dá)我深深的感謝之情！在整個畢設(shè)過程中，有了他們的陪伴與幫助，我感受到了溫暖與友愛。 同時，我也要感謝在大學(xué)年里所有教過我的老師，是他們給了我扎實(shí)的基礎(chǔ)知識，沒有這些知識我也不可能這么順利的完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。 最后，我還要感謝答辯組的老師，謝謝你們在百忙之中抽出時間耐心的看完我的論文，也請對我的一些不成熟的想法予以斧正。謝謝！ 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 31 頁 共 56 頁 參考文獻(xiàn) [1] 高振明，陳獻(xiàn)民 .液晶顯示智能充電器設(shè)計(jì) [D]. 山東：山東大學(xué)電子工程系， 1995. [2] 馬家辰 ,孫玉德 ,張穎 .MCS51 單片機(jī)原理及實(shí)用技術(shù) [M].哈爾濱 :哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 .1998： 271304. [3] 吳國經(jīng) .單片機(jī)應(yīng)用技術(shù) [M].北京：中國電力出版社 .2021： 88102. [4] 夏路易 ,石宗義 .電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)教程 [M].北京：北京希望電子出版社 .2021： 1045. [5] ,. Fundamentals of electric circuits[M].北京：清華大學(xué)出版社 .2021：8996. [6] 馬繼軍 . 淺析蓄電池