【正文】 強(qiáng)大，對充電系統(tǒng)的要求也越來越高，為了適應(yīng)電子科技發(fā)展的需要，充電器的研究已經(jīng)向智能化方向發(fā)展，智能化程度和自適應(yīng)性等新的要求也不斷提出。國外起步較早，目前，發(fā)達(dá)國家已經(jīng)將技術(shù)應(yīng)用于軍事、探險和科學(xué)考擦等特殊領(lǐng)域，其向民用領(lǐng)域的技術(shù)轉(zhuǎn)化工作也已經(jīng)開始。第 2 章 智能充電器的總體研究 研究方案的論述現(xiàn)階段常用的充電器有以下幾種：（1）定時控制方法：主要用恒定電壓或者電流來控制充電時間進(jìn)行充電，當(dāng)達(dá)到控制的時間，充電器自動斷開充電。（2）電壓控制法/電流控制法：此方案需要計算出電池的充電截止電壓，和電池容量，在快充階段以恒定的電壓大電流充電，通過控制脈沖電壓進(jìn)行控制充電電流的幅值和占空比。這種充電方案對鎳鎘電池這種適應(yīng)高強(qiáng)度過充的電池比較適用，而且價格便宜，電路簡單。然后利用反饋電壓進(jìn)行控制充電斷電，達(dá)到充電截止電壓時，自動斷開充電 [2]。 充電方案的實(shí)現(xiàn) 實(shí)現(xiàn)的功能智能充電器實(shí)現(xiàn)的功能有：（1）工作模式 1：工作電壓為 ，此工作模式為鋰電池進(jìn)行充電。（3）工作模式 3：此工作模式為可調(diào)工作電壓式，可調(diào)范圍為 （4）LCD 顯示充電類型、飽和充電電壓、當(dāng)前電池電壓、以及達(dá)到恒流充電百分?jǐn)?shù) 電池論述及工作模式選擇1．現(xiàn)階段充電電池可大致分為以下三大類：（1）鋰充電電池：鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。鋰電池芯過充到電壓高于 后，廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文3會開始產(chǎn)生副作用。鋰電芯電壓高于 后，正極材料內(nèi)剩下的鋰原子數(shù)量不到一半，此時儲存格常會垮掉，讓電池容量產(chǎn)生永久性的下降。當(dāng)電芯電壓低于 時，部分材料會開始被破壞。鋰電池從 放電到 這段期間，所釋放的能量只占電池容量的 3%左右。（2）鎳鎘充電電池：鎳鎘電池（NiCd，NickelCadmium Batteries,，iCd Rechargeable Battery）使用以下反應(yīng)放電：Cd+2NiO(OH)+2H2O=2Ni(OH)2+Cd(OH)2，充電時反應(yīng)相反。所謂“記憶效應(yīng)”就是電池在充電前，電池的電量沒有被完全放盡，久而久之將會引起電池容量的降低，在電池充放電的過程中（放電較為明顯） ，會在電池極板上產(chǎn)生些許的小氣泡，日積月累這些氣泡減少了電池極板的面積也間接影響了電池的容量。 而且放電時電壓變化很小，是一種非常理想的直流供電電池。鎳鎘電池的放電電壓根據(jù)其放電裝置有所差異，每個單元電池(Cell)大約是 ，鎳鎘電池的放電終止電壓為 。鎳氫電池的缺點(diǎn)是價格比鎳鎘電池要貴好多，性能比鋰電池要差。當(dāng)電池放電時，這些氫離子便會經(jīng)由相反的過程而回到原來的地方。雖然鎳氫電池的記憶效應(yīng)小，仍然推薦大家盡量每次使用完后再充電，并且是一次性充滿，不要充一會用一會然后再充，對鎳氫進(jìn)行放電，盡量不要對鎳氫電池進(jìn)行過放電，過放會導(dǎo)致充電失敗，這樣做的危害遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鎳氫電池本身的記憶效應(yīng)。鋰電池每次充電不需要都要充滿，充到 80%以上就已經(jīng)達(dá)到要求可用了。（2）模式 2：考慮到鎳鎘電池有極強(qiáng)的耐過充過放的特性，因此在充電時需要保證鎳鎘電池電量已經(jīng)放完。而鎳鎘/氫電池充電需要過充 10%—50%。（3）模式 3：此模式為可調(diào)模式，可兼容 到 充電電壓，可根據(jù)自身需要進(jìn)行采用不同廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文4的電壓值進(jìn)行充電。適用于其他幅值的充電電池。并對電池電壓取樣反饋到比較器及主控芯片，由主控芯片進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換處理，然后輸出 LCD1602 顯示。本研究主要由單片機(jī)控制模塊、電源模塊、電荷泵升壓模塊、直流線性穩(wěn)壓控制模塊、鍵盤模塊、顯示模塊組成。內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路、PCA 、高速 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲器、定時/計數(shù)器、I/O 接口、SPI 接口、看門狗及片內(nèi)RC 振蕩器等模塊。如圖 31 為 STC12C5604AD 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖：廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文5圖 31 STC12C5604AD 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖主要性能： 1．增強(qiáng)型 8051CPU，1T ，單始終/機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 80512．工作電壓： 3．工作頻率范圍：035MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0420MHz4．用戶應(yīng)用程序空間 4K 字節(jié)5．片上集成 768 字節(jié) RAM6．通用 I/O，復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口 /弱上拉（普通傳統(tǒng) I/O 口） 可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，強(qiáng)推挽/ 強(qiáng)上拉，僅為輸入 /高阻，開漏每個 I/O 口驅(qū)動能力均可達(dá)到 20mA，單整個芯片最大不要超過 55mA7．ISP （在系統(tǒng)可編程）/IAP （在應(yīng)用可編程） ，無需專用編程器，無需專用仿真器可通過串口（）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片8．有 EEPROM 功能9．看門狗10．內(nèi)部集成 MAX810 專用復(fù)位電路（外部晶體 20M 一下時，可省外部復(fù)位電路）11．時鐘源：外部高精度晶體/時鐘，內(nèi)部 R/C 振蕩器 用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內(nèi)部 R/C 振蕩器還是外部晶體/時鐘廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文6 常溫下內(nèi)部 R/C 振蕩器頻率為： ~ 精度要求不高時，可選擇使用內(nèi)部時鐘，但因?yàn)橛兄圃煺`差和溫漂，以實(shí)際測試為準(zhǔn)12．共 6 個 16 位定時器 兩個與傳統(tǒng) 8051 兼容的定時器/計數(shù)器，16 定時器 T0 和 T1，沒有定時器 2， PCA 模塊可再實(shí)現(xiàn) 4 個 16 位定時器13．2 個時鐘輸出口，可由 T0 的溢出在 輸出時鐘，可由 T1 的溢出在 輸出時鐘14．外部中斷 6 路，下降沿中斷或低電平出發(fā)中斷，PCA 模式可分別或同時支持上升沿中斷/下降沿中斷，Power Dowm 模式可由外部中斷喚醒，INT0/、INT1/、T0/ 、xD/、PCA0/、PCA1/15．PWM（4 路）/PCA（可編程計數(shù)器陣列，4 路）也可用來當(dāng) 4 路 D/A 使用也可用來再實(shí)現(xiàn) 4 個定時器也可用來再實(shí)現(xiàn) 4 個外部中斷（上升沿中斷/ 下降沿中斷均可分別或同時支持）16．A/D 轉(zhuǎn)換，10 位精度 ADC，共 8 路17．通用全雙工異步串行口（UART ） ，由于 STC12 系列是高速的 8051，也可再用定時器軟件實(shí)現(xiàn)多串口18．SPI 同步通信口，主模式/從模式19．工作溫度范圍：0~75℃20．封裝：TSSOP20（超小封裝 ） 單片機(jī)控制電路如圖 32 所示為單片機(jī)控制電路。（4）、 接開關(guān)電路，用來獲取開關(guān)信號；（5）、 接兩發(fā)光二極管，用來指示充電狀態(tài)；（6）、 為 PWM 輸出端口，分別接直流穩(wěn)壓電路以及電荷泵升壓電路，電荷泵升壓電路產(chǎn)生+7V 電壓為 LM358 芯片提供工作電源，直流穩(wěn)壓電路控制一定的輸出電壓為電池充電；（7） 為數(shù)模轉(zhuǎn)換信號輸入端口，外接電池取樣電壓端；（8）、 、 、 接 LCD1602 數(shù)據(jù)輸入端；（9） 接 LCD1602 背光源正極；（10） 接 TL431 穩(wěn)壓管，為 提供 穩(wěn)壓源；（11）本研究沒用到復(fù)位電路，所以復(fù)位端 RST 直接接地。因?yàn)?USB 輸入電壓雖然是單一方向，但是仍會含有交流成分，因此，需要加電容濾波電路，輸出平滑的直流電壓。 圖 33 USB 電源電路 電荷泵升壓（1）電荷泵定義：也稱為開關(guān)電容式電壓變換器，是一種利用所謂的“快速” （lying ） “泵送”廣東海洋大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)論文8電容（而非電感或變壓器）來儲能的 DCDC（變換器）它們能使輸入電壓升高或降低，也可以用于產(chǎn)生負(fù)電壓。這種特別的調(diào)制過程可以保證高達(dá) 80%的效率，而且只需外接陶瓷電容。（2）電荷泵升壓電路主要利用電容存儲電荷或電能，并按預(yù)先確定的速度和時間放電的特性。使用這種方法可實(shí)現(xiàn)電壓的倍壓，開關(guān)信號的占空比設(shè)為 50%，能產(chǎn)生最佳的電荷轉(zhuǎn)移效率。（4）電荷泵的研究主要升壓驅(qū)動 LM358 芯片工作，但是如果沒有電荷泵，LM358 的比較輸出后，到達(dá)不了 5V，所以只能升壓驅(qū)動 LM358。圖 34 電荷泵升壓電路圖 直流線性穩(wěn)壓控制電路研究單片機(jī)主控制芯片根據(jù)不同的充電狀態(tài)產(chǎn)生不同 PWM 脈沖信號電壓供電池充電。然后利用比較器與電池取樣電壓比較，控制輸出 [6]。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場合。 177。 擴(kuò)流直流線性穩(wěn)壓控制電路后級輸出采用兩 S8550 并聯(lián)使用， +5V 電源在經(jīng)兩晶體管調(diào)整后供給電池。兩個三級管存在放大差異問題，特性不可能一致，所以用小電阻 歐電阻調(diào)整。 LCD1602 顯示電路LCD1602 液晶顯示模塊介紹1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點(diǎn)陣型液晶模塊。1602LCD 是指顯示的內(nèi)容為 162 即可以顯示兩行，每行 16 個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字） 。（1）1602LCD 主要特性：? +5V 電壓，對比度可調(diào)? 內(nèi)含復(fù)位電路? 提供各種控制命令,如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能? 有 80 字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器 DDRAM? 內(nèi)建有 160 個 5X7 點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器 CGROM? 8 個可由用戶自定義的 5X7 的字符發(fā)生器 CGRAM（2）模塊引腳說明：表 31 LCD1602 液晶的引腳說明編號 符號 引腳說明 編號 符號 引腳說明1 VSS 電源地 9 D2 Data 1/02 VDD 電源正極 10 D3 Data 1/03 VL 液晶顯示偏壓信號 11 D4 Data 1/04 RS 數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L) 12 D5 Data 1/0