【正文】 情況下采集到的電壓波動(dòng)非常大,。,電池2min左右察到了電壓負(fù)增量(ΔV),視為電池已經(jīng)充滿。由TL431構(gòu)成的電壓基準(zhǔn)電路見(jiàn)圖37。,但考慮到準(zhǔn)確性,設(shè)計(jì)中采用外部的穩(wěn)壓源。2）基準(zhǔn)穩(wěn)壓器A/D轉(zhuǎn)換器需要一個(gè)基準(zhǔn)電壓為參照來(lái)完成模擬電壓信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的量化。流過(guò)電池的電流可能會(huì)很大,超過(guò)1A,如果傳感電阻取得較大,那么就會(huì)產(chǎn)生較大的電壓降,根據(jù)功率計(jì)算公式：P=IR，消耗的功率太大,產(chǎn)生較多的熱量，顯然這樣做是不可取的。圖36 采樣電路為了降低成本,設(shè)計(jì)中對(duì)于電流采集不外加傳感器。圖35濾波器 充電信息采集1）電流取樣如圖36所示,為了濾除高頻噪聲干擾,電池電壓先通過(guò)一個(gè)由R7和C12構(gòu)成的RC低通濾波器。當(dāng)負(fù)載電流上升或者下降，整個(gè)鋸齒波同樣上升或者下降。電感和電容作為濾波器輸出電壓和電流。在這一階段，電感吸收能量，電容被充電。圖34 PUCK變換電路其中PWM由單片機(jī)提供，Vi是輸入電壓,Vo表示輸出電壓，D是二極管。BUCK變換器是用PWM信號(hào)控制的通過(guò)控制PWM的占空比來(lái)控制BUCK變換器輸出電壓或者電流。在充電過(guò)程中,充電器通過(guò)控制電壓或者電流來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的充電策略。在發(fā)熱量較大的應(yīng)用場(chǎng)合，還應(yīng)采取一定的散熱措施。因?yàn)閹缀练碾娫丛肼暰蜁?huì)引起12位A/D轉(zhuǎn)換幾位的誤差所以在應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)特別注意電源的濾波和穩(wěn)壓。在應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，AD574電源要進(jìn)行濾波調(diào)整，還要避開(kāi)高頻噪聲源，這對(duì)AD574來(lái)說(shuō)是非常重要的。AD574得到電源電壓要有較好的穩(wěn)定性和較小的噪聲。啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，12位轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)也應(yīng)穩(wěn)定。12/端接地，AD574的A0端由地址總線最低位A0控制，以實(shí)現(xiàn)A/D全12位轉(zhuǎn)換，并將12位數(shù)據(jù)分為兩次送至數(shù)據(jù)總線上。在讀寫(xiě)時(shí)，A1設(shè)置為低電平；AD574的CE信號(hào)由單片機(jī)和A7經(jīng)一級(jí)或非門(mén)產(chǎn)生，可見(jiàn)在讀寫(xiě)時(shí)，A7也應(yīng)為低電平。若遵循左對(duì)齊原則，DB3DB0應(yīng)接單片機(jī)數(shù)據(jù)總線的高半字節(jié)。該電路采用單極性輸入，可對(duì)010V或020V模擬信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。AD574的單極性和雙極性輸入特性：通過(guò)改變AD574引腳12的外接電路，可使AD574進(jìn)行單極性和雙極性模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為單極性轉(zhuǎn)換電路，可實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)010V或020V的轉(zhuǎn)換。經(jīng)過(guò)一次轉(zhuǎn)換周期TC后STS跳回低電平，表示A/D轉(zhuǎn)換完畢，可以從數(shù)據(jù)輸出端讀取新的數(shù)據(jù)【10】。所以，當(dāng)CE=1，=0時(shí)同時(shí)滿足時(shí)，AD574才能處于工作狀態(tài)?？刂埔_配合方式AD574模擬量輸入電路外部連接AD574通過(guò)外部適當(dāng)連線可以實(shí)現(xiàn)單極性輸入，也可以實(shí)現(xiàn)雙極性輸入。BIP OEF：雙極性補(bǔ)償。STS：工作狀態(tài)輸出端。在轉(zhuǎn)換期間：A0=0時(shí)，AD574進(jìn)行全12位轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間為25μs；當(dāng)A0=1μs時(shí)，進(jìn)行8位轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間為16μs。是我國(guó)目前應(yīng)用最廣，價(jià)格較穩(wěn)定ADC，加之內(nèi)部含有三態(tài)輸入緩沖電路，可直接與各種微處理器連接，且無(wú)須附加邏輯接口電路，內(nèi)部設(shè)置的高精度參考電壓源和時(shí)鐘電路，使它不需要任何外部電路和時(shí)鐘信號(hào)，就能完成A/D轉(zhuǎn)換功能，應(yīng)用十分廣泛。文中選擇的AD574完全滿足系統(tǒng)的要求【8】。而且是一個(gè)12位的ADC。當(dāng)執(zhí)行返回指令RETURN、RETFIE或RETLW時(shí)，自動(dòng)出棧，并遵循“后進(jìn)先出”的規(guī)則。PIC16F877單片機(jī)采用硬件堆棧方式，具有8層13位的獨(dú)立空間，不占用存儲(chǔ)器空間，無(wú)需專用堆棧操作指令。PIC16F877單片機(jī)的程序計(jì)數(shù)器PC為13位寬，可尋址8K14位?！?】(2)表31 PDIP40引腳的PIC16F877單片機(jī)其引腳功能說(shuō)明引腳名稱引腳序號(hào)引腳類型功能說(shuō)明OSC1/CLKIN13I時(shí)鐘振蕩器晶體連接端/外部時(shí)鐘源端輸入端OSC2/CLK140時(shí)鐘振蕩器晶體連接端/時(shí)鐘信號(hào)端輸出端VCLR /VP1I/P人工復(fù)位輸入端（低電平有效）/編程電壓輸入端基本功能：RA是一個(gè)輸入/輸出可編程的雙向端口。哈佛總線結(jié)構(gòu):就是在芯片內(nèi)部將數(shù)據(jù)總線和指令總線分離，并且采用不同的寬度。普林斯頓體系結(jié)構(gòu):單片機(jī)的ROM和RAM存儲(chǔ)器位于同一個(gè)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)，稱為普林斯頓體系結(jié)構(gòu)。(1)用哈佛體系結(jié)構(gòu)和哈佛總線結(jié)構(gòu)PIC單片機(jī)既采用了采用哈佛體系結(jié)構(gòu)，又采用了哈佛總線結(jié)構(gòu)。圖31電源電路 PIC16F877主要技術(shù)參數(shù)介紹1)PIC單片機(jī)選用依據(jù)PIC16F877是由Microchip公司所生產(chǎn)開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品，屬于PICmicro系列單片微機(jī)，具有Flash program程序內(nèi)存功能，可以重復(fù)燒錄程序，適合教學(xué)、開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品等用途；而其內(nèi)建ICD(In Circuit Debug)功能，可以讓使用者直接在單片機(jī)電路或產(chǎn)品上，進(jìn)行如暫停微處理器執(zhí)行、觀看緩存器內(nèi)容等，讓使用者能快速地進(jìn)行程序除錯(cuò)與開(kāi)發(fā)。由于前兩種方案所選擇的顯示器屬于數(shù)碼管顯示器，無(wú)法進(jìn)行漢字的顯示而能作為字選擇方案二?！?】方案二：12864液晶顯示器具有液體的流動(dòng)性和晶體的某些光學(xué)特性，它本身不發(fā)光，而只是調(diào)制環(huán)境光，越是亮的地方顯示越清晰，黑暗中不能顯示。它的用途很多，包括空調(diào)環(huán)境控制，感測(cè)建筑物內(nèi)溫設(shè)備或機(jī)器，并進(jìn)行過(guò)程監(jiān)測(cè)和控制，適合此項(xiàng)產(chǎn)品制作。為讀寫(xiě)以及溫度轉(zhuǎn)換可以從數(shù)據(jù)線本身獲得能量，不需要外接電源?；谝陨戏桨副容^，我們至12位可編程設(shè)備溫度讀數(shù)。雖然液晶顯示器的編程較為復(fù)雜，但是它可以滿足提出的設(shè)計(jì)要求直觀便捷的進(jìn)行操作編程和進(jìn)行多種漢字、字符以及圖形的顯示，可以實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并具有良好的“人機(jī)對(duì)話”界面。溫度傳感器可編程的分辨率為9~12位溫度轉(zhuǎn)換為12位數(shù)字格式最大值為750毫秒用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置應(yīng)用范圍包括恒溫控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費(fèi)電子產(chǎn)品溫度計(jì)，或任何熱敏感系統(tǒng)。范圍內(nèi)精度為177。此外，響應(yīng)迅速快、可浸沒(méi)、抗干擾能力強(qiáng)、溫濕一體，兼有露點(diǎn)測(cè)量，性價(jià)比高，使該產(chǎn)品能夠適于多種場(chǎng)合的應(yīng)用。因?yàn)樵诒鞠到y(tǒng)中需要精確的轉(zhuǎn)換速度和轉(zhuǎn)換時(shí)間且啟停要迅速，所以在本設(shè)計(jì)中我們選擇方案二 溫度傳感器的選擇與論證方案一：SHT75數(shù)字溫濕度傳感器，測(cè)量精度高，低能耗，尺寸小，每次測(cè)量溫度前都要進(jìn)行復(fù)位，每秒鐘最多測(cè)量三次數(shù)據(jù)，而且時(shí)序要求較高，程序不易編寫(xiě)，具有極高的可靠性和卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。2)引腳功能：V：+5V電源輸入端；12/8：數(shù)據(jù)模式選擇端，通過(guò)此引腳可選擇數(shù)據(jù)總線是12位或8位輸出；A/O：節(jié)地址短周期控制端，與12/端用來(lái)控制啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的方式和數(shù)據(jù)輸出格式，須注意的是，12/端TTL電平不能直接+5V或0V連接；CE：片使能信號(hào)；DOVO~DO11：數(shù)字量輸出端，三態(tài)輸出所存；STS：狀態(tài)輸出信號(hào)，啟動(dòng)后，STS為高電平表示正在轉(zhuǎn)換；25us后轉(zhuǎn)換結(jié)束，STS為低電平。10V兩檔四種；電源電壓：177。1LBS；轉(zhuǎn)換速率：25us；模擬電壓輸入范圍：0—10V和0—20V，0—177。其主要功能特性如下：1)分辨率：12位；非線性誤差：小于177。方案二：AD574是12位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間為25us，內(nèi)部有時(shí)鐘脈沖源和基準(zhǔn)電壓源，單通道單極或雙極性電壓輸入，采用28腳雙立直插式封轉(zhuǎn)裝。采用28腳雙立直插式封裝。、A/D的選擇與論證方案一：關(guān)于八位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809是一種帶有8通道模擬開(kāi)關(guān)的8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，其電平與TTL兼容，其轉(zhuǎn)換時(shí)間在標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘640KHz時(shí)為100us，線形誤差為177?！?】單片機(jī)控制具有體積小，功耗低，編程靈活方便等優(yōu)點(diǎn)。5% 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)鍵盤(pán)設(shè)定充電器充電電壓檢測(cè)信號(hào)處理多路選擇開(kāi)關(guān)充電電流檢測(cè)信號(hào)處理單片機(jī)電池溫度檢測(cè)充電控制放電控制充電指示故障報(bào)警A/D 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖 方案選擇與論證 主控芯片的選擇與論證方案一：采用8031控制，具有I/O多等功能，但是體積大，不宜攜帶，編程繁瑣。從而很好地填補(bǔ)智能手機(jī)電池充電器這一市場(chǎng)領(lǐng)域的空白。同時(shí)，由于大量的工作由單片機(jī)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化了外圍電路，從而大大降低了成本。而服務(wù)商需要的是一種物美價(jià)廉的手機(jī)電池充電器，以便能得到更好的效益，因此，市場(chǎng)急需微電腦控制的充電器，以滿足人們的需要。利用計(jì)算機(jī)模擬生產(chǎn)環(huán)境，生成EAD規(guī)則庫(kù)；(7)測(cè)試—EDA數(shù)據(jù)庫(kù)測(cè)試部分的參數(shù)應(yīng)包括測(cè)試點(diǎn)的最小焊盤(pán)尺寸學(xué)位論文通道測(cè)試、雙面測(cè)試能否實(shí)現(xiàn)以及測(cè)試點(diǎn)陣或最小間隙；(8)基于元件的EAD系統(tǒng)應(yīng)把測(cè)試模型元件值、間隙和其它測(cè)試儀編程所必須的數(shù)據(jù)都建立到元件庫(kù)中去。電氣制約包括信號(hào)屏蔽、信號(hào)延遲等。5)DFM的實(shí)施(1)基本設(shè)計(jì)是使用EDA作出周密的一次性設(shè)計(jì)，把DFM方法列入到EDA中去，使產(chǎn)品集成設(shè)計(jì)和制造周期中的諸因素有直觀、詳細(xì)的制約；(2)熱設(shè)計(jì)—具有精確模擬元件、基板以及系統(tǒng)熱特性的熱仿真DEA軟件能使設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)階段就能夠發(fā)現(xiàn)熱點(diǎn)并且可改進(jìn)設(shè)計(jì)去消除熱點(diǎn)；(3)焊接—SMT中波峰焊和再流焊的焊盤(pán)設(shè)計(jì)是不一樣的。組裝生產(chǎn)線的建立、機(jī)器性能、文件編制。焊接方法再流焊、波峰焊。為了解決上述問(wèn)題，在電路設(shè)計(jì)和物理布線中必須考慮制造工藝后期所出現(xiàn)的問(wèn)題。首先要建立一個(gè)DFM小組，由設(shè)計(jì)、制造、工藝、計(jì)劃、質(zhì)量等方面的代表參加，從原始資料著手，優(yōu)化工藝，降低成本，建立EAD數(shù)據(jù)庫(kù)。DFM的實(shí)施戰(zhàn)略應(yīng)包括以下部分:其必須成為企業(yè)文化的一部分；DFM必須由用戶的需求驅(qū)動(dòng)；DFM必須有集體精神和創(chuàng)造性思維；DFM必須具備可供衡量和判斷的定量目標(biāo)；DFM必須簡(jiǎn)單適用。2)DFM基本理念DFM正是基于并行設(shè)計(jì)的思想，在制造產(chǎn)品時(shí)要滿足成本、性能和質(zhì)量的要求，即在產(chǎn)品的概念化設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，就必須考慮到制造生產(chǎn)過(guò)程中的工藝要求、測(cè)試組裝的合理性，同時(shí)還要考慮到售后服務(wù)的要求。發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛重視的并行工程(CE，即Coneurrent Engineering)已成為制造企業(yè)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)，可制造設(shè)計(jì)(DFM，即Design For Manufacture)是并行工程中的主要應(yīng)用工具。由于設(shè)計(jì)階段不可能全面考慮制造要求，加之設(shè)計(jì)人員知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的欠缺，總會(huì)出現(xiàn)這樣那樣的問(wèn)題，這就需要設(shè)計(jì)者對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改，再次投入生產(chǎn)。本課題采用可制造性設(shè)計(jì)(DFM)的基本理念1)DFM的誕生設(shè)計(jì)卓越(DFX)的概念是20世紀(jì)90年代中期由美國(guó)表面貼裝理事會(huì)首次提出的，它的目的就是提倡產(chǎn)品的可制造性設(shè)計(jì)及相關(guān)論題。2)實(shí)現(xiàn)充電器具備功能擴(kuò)展功能，以便為該充電器的后續(xù)功能升級(jí)提供平臺(tái)。利用單片機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)目前市場(chǎng)上出售的手機(jī)電池的萬(wàn)能充電【2】。對(duì)于眾多充電器生產(chǎn)廠家來(lái)說(shuō)，應(yīng)盡早設(shè)計(jì)出功能完善、安全實(shí)用的充電器，就能更早的在市場(chǎng)中占據(jù)領(lǐng)先地位，搶占商機(jī)。大部分設(shè)計(jì)所選用是廉價(jià)的運(yùn)放集成塊，且只能作為專用充電器使用。綜上所述，手機(jī)充電器大致可以分為旅行充電器、座式充電器和維護(hù)型充電器。所以，現(xiàn)階段真正達(dá)到兼容幾乎是不可能的。5）所有原裝充電器，除了充電的正負(fù)兩極，還有與電池內(nèi)部保護(hù)電路進(jìn)行連接的線路，以獲取電池容量、溫度補(bǔ)償參數(shù)、告警保護(hù)等信息。4）－()轉(zhuǎn)恒壓充電數(shù)小時(shí)后，充電電流并未完全關(guān)死而存在較大漏電流。3）鋰離子電池是非常非常嬌氣的，準(zhǔn)確和穩(wěn)定的門(mén)檻電壓控制對(duì)電池壽命有很大影響。2）鋰離子電池充電電流必須根據(jù)電池容量大小而定。缺乏對(duì)電池容量的智能檢測(cè)是所謂“萬(wàn)能手機(jī)充電器”的最致命缺陷。那么安全性如何保障?鋰離子電池對(duì)充電的電流尤其是充電的幾個(gè)門(mén)檻電壓要求很高，而目前幾乎所有“蛋充”都未使用精密電壓源，而只是使用精度和溫度穩(wěn)定性都非常差的廉價(jià)Zener管做參考電壓源，導(dǎo)致門(mén)限電壓離散性很大，飄移嚴(yán)重?！扒贰笨赡軐?dǎo)致單次輸入容量下降，過(guò)飽卻可能導(dǎo)致不可恢復(fù)的硬傷。充滿是指燈變色后多充電20%50%的時(shí)間。另外，鋰離子電芯生產(chǎn)完成后就己經(jīng)有電，不存在激活問(wèn)題。這是因?yàn)殇囯x子優(yōu)點(diǎn)很多，但也有一個(gè)最致命缺點(diǎn)，就是非常脆弱。所以，這樣的蛋型充電器的成本幾乎是兩者之和，而市面的蛋型充電器幾乎都很廉價(jià)。最佳的充電方法是直充充電器對(duì)手機(jī)進(jìn)行關(guān)機(jī)充電—直充提供恒定直流電壓，再經(jīng)手機(jī)內(nèi)帶有精密參考電壓源、同時(shí)受軟件控制的帶溫度補(bǔ)償功能和數(shù)據(jù)交換功能的可編程超大規(guī)模手機(jī)電源芯片對(duì)電池進(jìn)行充電，可以達(dá)到理想的效果。鋰離子電池充電吸收效率幾乎是100%，無(wú)論是大電流過(guò)充電或者小電流過(guò)充電都能導(dǎo)致電池失效。等于