【正文】 沒有足夠精度的電壓參考源電路，設計功率余量不足，充電器就容易發(fā)熱，導致門檻電壓產生溫飄，影響充電控制精度。而鏗離子電池對充電電流的吸收是100%的，即便是很小的電流依然也存在過充電問題。而由于廠家品牌不同，電池/手機保護電路的電路方式有很大差別。因此，設計一款真正由微電腦控制(單片機控制)，且價格低廉的手機充電器，就成為各廠家努力的方向。但是，只有很小部分充電器采用微電腦控制(單片機控制)。隨著便攜式產品突發(fā)猛進的發(fā)展，尤其是手機的普及，以及鏗離子電池的廣泛應用，鏗離子電池充電器的設計和功能面臨著進一步的改善。完成該手機電池充電器的設計選用合適的外圍器件、單片機等設備。其主要設計目的包括：1)利用單片機，通過外圍電路，監(jiān)測電池的充電狀態(tài)，實現(xiàn)對電池充電的智能控制，以最大限度地保護電池壽命。3)使該充電器的綜合成本盡可能低。傳統(tǒng)產品的研制方法通常是設計、生產制造和銷售各個階段串行完成。要想得到較滿意的產品就需要多次重復這一過程，使得產品開發(fā)周期延長，成本增高。并行工程是對產品及其相關過程(包括制造和支持工程)進行并行、一體化設計的一種系統(tǒng)化的工作模式。DFM不再把設計看成為一個孤立的任務，它包括成本管理、整個系統(tǒng)的配合、PCB裸板的測試、元器件的組裝工藝、產品質量檢驗和生產線的制造能力等3)DFM文化啟動和建立DFM不是一件容易的事，它不僅耗費時間，而且耗費精力，但實踐證明這種付出是值得的。4)DFM的建立DFM的目標是建立和實施一種便于控制、高度優(yōu)化的工藝。EAD數據庫主要要考慮以下幾個因素:縮短開發(fā)周期；降低生產成本；提高產品質量；利用最新技術；集成設計技術。產品設計周期中應考慮的制約因素有:基本設計成本、尺寸、封裝:熱設計能量損耗、通風冷卻。信號完整性定時、相互干擾、EMC；可測試性測試通道、夾具定位；機械性能封裝、基板材料:元器件焊接、成本、利用率；基板材料、穩(wěn)定性、電氣性能；制造產量、成本、結尾工作:測試裸板測試、生產檢測分析器、界面掃描。以SMT為例，編制一份DFM作業(yè)指導書至少應包括以下內容:器件選用標準；CPB尺寸和形狀要求；焊接區(qū)結構、間距尺寸的要求；標記和命名規(guī)則；印刷和配方的考慮；插裝和再流的考慮；波峰焊和清洗的考慮；檢測和返修的考慮；器件排布方向的要求；器件的間隔要求；基準孔和工裝孔的考慮；PCB板邊緣空間要求；測試盤尺寸和空間的要求；基板的排布和切割要求引線寬度、形狀和間距要求；阻焊膜和絲網印刷的考慮；環(huán)境保護的考慮。設計師在開始階段該十分清楚運用哪種焊接技術，以便讓CAD軟件包自動地根據元件位置選擇波峰焊或再流焊；(4)信號的完整性在設計的初期，就應該利用EAD提供的幫助，進行簡單的單元掃描以檢查信號的延遲，或者進行線路板的模擬運行，從而調整元件的排列；(5)裸板—裸板的設計制造有一定的限制，包括物理和電氣兩方面的制約，其物理制約包括常用的和最小的線寬以及印制線壽命。這些制約包含在EAD數據庫中，一旦布線完成，設計師就應該借助EAD系統(tǒng)提高電路性能；(6)組裝—SMT技術同傳統(tǒng)的裝配技術相比，其自動化程度更高，因此EAD應有SMT組裝數據庫。由于手機的迅速普及及其在人們生產生活中所發(fā)揮的越來越重要的作用，為外出未攜帶手機電池充電器的人提供便捷安全的手機充電服務，就顯得尤為迫切。本課題充分利用PIC單片機控制，對手機電池進行智能充電，最大限度地保護了電池的壽命，是一款真正意義上的微電腦控制充電器。另外，作為一種功能強大的平臺，該手機電池充電器具有很好的功能擴展性，為后續(xù)技術升級，以進一步滿足市場的需要，提供了條件。第二章 方案論證根據目前我國市場手機的銷售品牌和各流動人口集聚場所的具體情況，確定手機充電器的設計參數如下：輸入電壓：220V，工頻：：50HZ，輸入電流：50mA，波動范圍：20%，輸出電壓：06V，輸出電流：0400mA，控制誤差：177。方案二：采用PIC16F877單片機進行控制。PIC16F877更為實用。1/2LSB。但該轉換器只有8個通道模擬開關,而且精度不高，不符合本系統(tǒng)的要求【4】。是一個具有外接元件少，功耗低，精度高等特點，并且具有自動校零和自動極性轉換功能，只需外接少量的阻容元件即可構成一個完整的A/D轉換器。1/2LBS或177。5V和0—177。15V和5V；數據輸出格式：12位/8位；芯片工作模式：全速工作模式和單一工作模式。CPU可用查詢或中斷方式了解轉換是結束。全量程標定，兩線數字接口，可與單片機直接相連，大大縮短研發(fā)時間、簡化外圍電路并降低費用。方案二：DS18B20溫度傳感器，12位存貯溫度值，測量精度高，采用多路測量方法，控制方法簡單，且反映靈敏高，獨特的一線接口，只需要一條口線通信多點能力，簡化了分布式溫度傳感應用無需外部元件可用數據總線供電，℃至+125℃。℃。該DS18B20的數字溫度計提供9符的顯示器件。通過對以上顯示器件的比較，本次設計選擇了方案二液晶顯示器。信息被發(fā)送到/從DS18B20通過1線接口，所以中央微處理器與DS18B20只有一個一條口線連接。這使得溫度傳感器放置在許多不同的地方。 顯示部分方案的選擇與論證方案一：常用的數碼管顯示器由八個發(fā)光二極管組成，其中七個發(fā)光二極管控制七個筆畫的亮或暗，另一個控制一個小數點的亮和暗，這種筆畫式的七段顯示器能顯示的字符較少，字符的形式有些失真，但控制簡單，使用方便。通過編程，可以清晰地顯示各種字符和漢字。第三章 硬件電路輸入為220V交流電,經變壓器降壓后通過整流橋進行整流，整流橋采用1N4007,再經過電容濾波穩(wěn)壓后輸入到降壓芯片7815降壓，再通過降壓芯片7805進行降壓得到5V電壓?！?】目前，單片機品種多樣，但在所有的單片機品種中，PIC單片機由于具有以下優(yōu)越之處，因而最適合本課題使用。而不同于其他單片機，僅單純地采用普林斯頓體系結構或哈佛體系結構。哈佛體系結構:單片機的ROM和RAM存儲器位于不同邏輯空間中，這種架構的微控制器、微處理器、數字信號處理器或者微型計算機系統(tǒng)，稱為哈佛體系結構。采用這樣的結構后，不僅可以確保數據的安全性，而且便于實現(xiàn)指令提取的流水作業(yè)，也就是在執(zhí)行一條指令的同時對下一條指令進行取指操作；便于實現(xiàn)全部指令的單字節(jié)化、單周期化，從而有利于提高CPU執(zhí)行指令的速度。此外還有第3功能引腳名稱引腳序號引腳類型功能說明RA0/AN02I/ORA0還是第0路模擬信號輸入端RA1/AN13I/ORA1還是第1路模擬信號輸入端RA2/AN2/VREF4I/ORA2還是第2路模擬信號輸入端和負參考電壓端RA3/AN3/ VREF+5I/ORA3還是3路模擬信號輸入端和正參考電壓端RA4/TOCK16I/ORA4還是定時器時鐘輸入端RA5/AN4SS7I/ORA5還是第4路模擬信號輸入端，以及同步串口選擇端基本功能：RB是一個輸入/輸出可編程的雙向端口，作輸入時內部有可編程的弱上拉電路，此外還有第2,3功能RB0/INT21I/ORBO還可以作為外部中斷輸入端RB122I/ORB223I/ORB3/PRG24I/ORB3還可作為低電壓編程輸入端RB425I/O還具有電平變化中斷功能RB526I/O還具有電平變化中斷功能RB7/PGD28I/O還具有電平變化中斷功能，兼在線調試輸入端和串行編程時鐘輸入端基本功能：RC是一個輸入/輸出可編程的雙向端口，財務還有第2,3功能RC0/T10S0/T1CK115I/ORC0還可作為定時器1的振蕩器輸入端或時鐘輸出端RC1/T10S/16I/ORC1還可作為定時器1的震蕩輸出端或捕捉器2輸入端或比較器2輸入端或脈寬調制器PWM2的輸出端RC2/CCP117I/ORC2還可作為捕捉器1輸入端或比較器1輸入端或脈寬調制器PWM1的輸出端RC3/SCK/SCL18I/ORC3還可作為SPI和IC串口的數據輸入端和IC串口的輸入/輸出端RC4/SDI/SDA23I/ORC4還可作為SPI串口的數據輸入端和IC串口的輸入/輸出端RC5/SD024I/ORC5還可作為SPI串口的數據輸入端RC6/TX/CK25I/ORC6還可作為通用同步/異步收發(fā)器USART的全雙工異步發(fā)送腳或半雙工同步傳輸的數據腳RC7/RX/DT26I/ORC7還可作為通用同步/異步收發(fā)器USART的全雙工異步發(fā)送腳或半雙工同步傳輸的數據腳基本功能：RD是一個輸入/輸出可編程的雙向端口，此外還有第2功能RD0 ~ RD719~22I/O可作為從動并行接口與其它微處理器總線連接PSP0~PSP727~30I/O可作為從動并行端口與其它微處理器總線的連接基本功能：RE是一個輸入/輸出可編程的雙向3線端口，此外還有第2,3功能RD0/ RD /AN58I/ORE0還可作為并口讀出控制線或者第5路模擬信號輸入端RE1/WR /AN6910I/ORE2還可作為并口片選控制線或者第5路模擬信號輸入端VSS131P接地端VDD11/32P正電源端說明：引腳類型中I、O、P分別表示輸入、輸出和電源。PIC16F877單片機的程序存儲器以2K14位為單位。當執(zhí)行調用指令CALL或者CPU〔響應中斷而發(fā)生程序跳轉時，將CP值自動壓入堆棧。 AD574的使用在本設計中，選擇了AD574轉換器，它可以將多路轉換器輸入的模擬量進行A/D轉換。由于本系統(tǒng)要求的溫度范圍是0℃—1300℃，精度為1℃，所以必須選擇一個10位以上的ADC。AD574是美國Analog Device公司生產的12位逐次逼近式模擬量—數字量轉換器，其主要特點是：有參考基準電壓和時鐘電路，不需外部時鐘就可以工作；轉換速率高，12位轉換25μs，8位轉換16μs；8位或16位微處理器接口，自帶三態(tài)輸出緩沖電路，可直接與各種典型的8位或16位的微處理器相連而無須附加邏輯接口電路，切能與CMOS與TTL兼容；溫度適應范圍大，在55℃—+125℃范圍內滿足線性要求。【9】1) AD574簡介AD574為28管腳雙列直插式封裝，其管腳排列如圖32所示AC：模擬地；DC：數字地；：片選信號，低電平有效；CE：片使能，高電平有效；R/：讀/啟動信號，高電平讀數據，低轉換；12/：數據格式選擇，高電平12位數據同時有效，低電平時第一次輸出高8位，第二次輸出低4位有效，中4位為0；圖32 AD574管腳A0：字節(jié)選擇控制線。在讀出期間，當A0=0時，高8位數據有效；A0=1時，低4位數據有效。轉換開始時，STS達到高電平，轉換過程中保持高電平，轉換完成時，返回低電平STS可以作為狀態(tài)信息被CPU查詢，也可以用它的下降沿向CPU發(fā)出中斷申請，通知A/D轉換已完成，CPU可以讀取轉換結果。此引腳適當連接，可實現(xiàn)單極性或雙極性。AD574的狀態(tài)由CE、R/、12/、A0五個控制信號決定。當AD574處于工作狀態(tài)時，R/=0時啟動A/D轉換；=1表示轉換正在進行。注意：只有在CE=1和=1時才可啟動轉換，在啟動信號有效前，R/必須為低電平，否則將產生讀取數據的操作。圖33 AD574與89C51單片機的接口電路圖33是AD574與PIC16F877單片機的接口電路，由于AD574片內有時鐘，故無須外加時鐘信號。轉換結果的高8位從DB11DB4輸出，低4位從DB3DB0輸出，并直接和單片機的數據總線相連。為了實現(xiàn)啟動A/D轉換和轉換結果的讀出，AD574的片選信號由地址總低位提供。以判斷A/D轉換是否結束?！?1】AD574應用系統(tǒng)全部調試完畢后，在模擬輸入端輸入一穩(wěn)定的標準電壓。如果變化較大，說明穩(wěn)定性差，則要從電源及接地布線等方面查找原因。噪聲大的電源會產生不穩(wěn)定的輸出代碼。為了取得12位精度，除非是進行很好的濾波，否則最好不要用開關電源。在印制板設計時應讓模擬量輸入電路和數字電路應盡量分開；芯片的數字地和模擬地就近接在一起。我們采用以上方法抗干擾設計后發(fā)現(xiàn)AD574的工作十分穩(wěn)定可靠。設計采用容易控制的、效率高的BUCK變換器。BUCK變換電路如圖34所示。BUCK變換器運行遵循規(guī)則：當PWM輸出高電平時