基于51單片機(jī)的智能充電器的設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2024-08-08 00:19本頁面
【正文】 基本上充電到一定的程度就停止大電流快充，轉(zhuǎn)而用小電流涓流補(bǔ)充充電。設(shè)計(jì)比較科學(xué)的充電器往往采用專用充電控制芯片配合單片機(jī)控制的方式。充電器的智能化可以縮短充電的時(shí)間，同時(shí)能夠維護(hù)電池，延長電池使用壽命。在眾多的51系列單片機(jī)中，AT89系列單片機(jī)在我國得到了極其廣泛的應(yīng)用，AT89系列單片機(jī)是美國Atmel公司的8位機(jī)產(chǎn)品。 本設(shè)計(jì)所用的單片機(jī)芯片 本設(shè)計(jì)的單片機(jī)芯片選用Atmel公司的AT89C52，它可以完全滿足要求。其將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的Flash存儲(chǔ)器可有效地降低開發(fā)成本。當(dāng)P0用作輸出口時(shí)，沒個(gè)管腳能保持8個(gè)TTL輸入。 （~）：P1端口是一組具有內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O端口。此外,（）和觸發(fā)輸入（）。 表1 管腳配置功能表述T2（定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出T2EX（定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的處罰和方向選擇） 5．P2端口：P2端口是一組具有內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O端口。這種操作一般使用MOVXDPTR語句實(shí)現(xiàn)。表2 P3的功能管腳配置功能RXD（串行輸入端口）TXD（串行輸出端口）INT0（外部中斷0端口）INT1（外部中斷1端口）T0（定時(shí)器0的外部輸入）T1（定時(shí)器1的外部輸入）WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)間的寫入端口）RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)間的讀取端口） ：輸入用于撫慰輸入信號(hào)。/PROG表示在刷新程序代碼時(shí)的程序脈沖輸入信號(hào)。 9./PSEN管腳：/PSEN表示程序代碼存放使能信號(hào)，主要用于讀取外部的程序數(shù)據(jù)區(qū)間，當(dāng)AT89C52執(zhí)行外部程序數(shù)據(jù)區(qū)間中的代碼時(shí)，/PSEN信號(hào)在每一機(jī)器始終周期內(nèi)使能兩次，但若單片機(jī)操作外部數(shù)據(jù)區(qū)間，/PSEN將無實(shí)際意義。 ：晶振放大器的輸出。 AT89C52管腳圖鋰是一種金屬元素，化學(xué)符號(hào)Li，是一種銀白色、十分柔軟，化學(xué)性能活潑的金屬，是金屬中最輕的。鋰離子電池可以分成兩大類：不可充電型和可充電型，最大特點(diǎn)是比能量高。[6] 鋰電子電池的能量密度可以達(dá)到360Wh/L,158Wh/Kg,是NICD及NIMH電池的兩倍以上。一般鋰電子電池的最大連續(xù)放電電流可達(dá)2CmA。鋰離子電池可接受的最大充電電流可達(dá)1CmA，而且恒流充電時(shí)間可達(dá)50分鐘以上。鋰離子電池的這些特點(diǎn)促進(jìn)了便攜式產(chǎn)品向更小更輕的方向發(fā)展，使得選用單節(jié)鋰離子電池供電的產(chǎn)品也越來越多。但是，鋰離子電池在多次充放電之后仍會(huì)性能下降，原因是非常復(fù)雜的。從物理角度看上，由于充放電過程中難免會(huì)有一些摩擦，碰撞，這樣會(huì)使外部材料慢慢流失，甚至脫落。過度的充放電，都會(huì)對(duì)造成電池的損害或降低使用壽命，過度放電將導(dǎo)致負(fù)極碳過度釋放出鋰離子而使得其片層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌陷，過度充電將把太多的鋰離子硬塞進(jìn)負(fù)極碳結(jié)構(gòu)里去，而使得其中一些鋰離子再也無法釋放出來。鋰離子電池一般都帶有管理芯片和充電控制芯片。這些數(shù)值在使用中都會(huì)逐漸變化。鋰離子電池的充電過程分為兩個(gè)階段，恒流快充階段（電池指示燈呈黃色時(shí)）和恒壓電流遞減階段（電池指示燈呈綠色閃爍。電量統(tǒng)計(jì)芯片通過記錄放電曲線（電壓、電流、時(shí)間）可以抽樣計(jì)算出電池的電量。所以我們需要深充放來校準(zhǔn)電池的芯片。鋰離子電池要求的充電方式是恒流恒壓方式，為有效利用電池容量，需將鋰離子電池充電至最大電壓，但是過壓充電會(huì)造成電池?fù)p壞，這就要求較高的控制精度。由此可見實(shí)現(xiàn)安全高效的充電控制成為鋰離子電池推廣應(yīng)用的瓶頸。MAX1898配合外部的PMOS或PNP晶體管可以組成完整的鋰離子充電器。MAX1898可以提供精確的恒流/恒壓充電，提高了電池性能且延長了電池的使用時(shí)間。MAX1898還可以可選過放電電池的低電流預(yù)充和充電終止安全定時(shí)器、輸入關(guān)斷控制、可選充電周期重啟（不用重新給電）。 MAX1898實(shí)物圖MAX1898特點(diǎn)如下：1. ~12V的輸入電壓小，無需變壓裝置。3. 充電電流可以自由編程。5. 檢流可監(jiān)視輸出。7. 充電狀態(tài)可有LED指示。9. 小尺寸 uMAX封裝的特點(diǎn)很靈巧，簡易。 177。、安全的線性的充電方式。而且它的高集成度，是在很小才尺寸內(nèi)集成了很多功能，盡量減少外部電路。2. /CHG（2腳）：充電狀態(tài)指示腳，同時(shí)驅(qū)動(dòng)LED。EN為輸入腳，可通過輸入禁止芯片工作；OK為輸出腳，指示輸入電源與充電器是否連接?？梢源?lián)一個(gè)電阻到地來設(shè)置最大的充電電流。接一個(gè)時(shí)間電容來設(shè)置充電時(shí)間（當(dāng)此腳接地時(shí)，禁止充電）。當(dāng)這個(gè)引腳直接接地時(shí)，如果電池電壓掉至基本電壓閾值一下200mV，將會(huì)重新開始新的充電周期；如果這個(gè)腳串聯(lián)一個(gè)電阻接地，這個(gè)閾值會(huì)降低。7. BATT（7腳）：電池傳感輸入腳，此腳接鋰離子電池正極。8. GND（8腳）：接地引腳。（10腳）：電流傳感輸入引腳，此腳接晶體管的發(fā)射極。這種連接方式有個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)：如果在沒有使用電感的情形下，仍然能使功率耗散降到很低，這樣可以進(jìn)行預(yù)充電，同時(shí)具有溫度、過壓保護(hù)的功能，最長的充電時(shí)間的限制可以對(duì)鋰離子電池進(jìn)行二次保護(hù)。輸入電流調(diào)節(jié)器可以限制電源的總輸入電流（包括系統(tǒng)充電電流和負(fù)載電流）。這是因?yàn)楫?dāng)系統(tǒng)工作的時(shí)候，電源的電流變化范圍很大，如果充電器沒有輸入電流檢測的功能，則輸入電源就必須能夠提供最大充電電流和最大負(fù)載電流之和，這就會(huì)是電源體積增大、成本增加。MAX1898典型充電電路的過程： MAX1898典型充電電路 1．電源輸入：~12V。：鋰離子電池的充電接口可以外接一個(gè)場效應(yīng)管來提供。充電時(shí)間與定時(shí)電容的關(guān)系：CCT=tCHGCCT單位是nF，tCHG單位為小時(shí)。：在限制電流的模式下，最大充電電流IFSTCHG的設(shè)置需要外接一個(gè)電阻REST，公式如下：IFSTCHG=1400/REST此式中，REST單位為Ω，IFSTCHG單位為A。一般情況下，平均的脈沖充電電流要低于設(shè)置的快速充電電流的20%，當(dāng)充電時(shí)間超過我們?cè)O(shè)置的最大充電時(shí)間時(shí)，充電周期就會(huì)結(jié)束。快速充電啟動(dòng)之后，打開外接的P型場效應(yīng)管，當(dāng)檢測到電池電壓達(dá)到的設(shè)定的閾值時(shí)，就會(huì)竟如脈沖充電，P型場效應(yīng)管打開的時(shí)間會(huì)越來越短。閃爍的含義如表：充電狀態(tài)LED指示燈電池或充電器沒有安裝滅預(yù)充或快充亮充電結(jié)束滅充電出錯(cuò)4．硬件電路的設(shè)計(jì)硬件電路的設(shè)計(jì)的核心器件是MAX189AT89C52。1. 本設(shè)計(jì)的核心器件為MAX1898，MAX1898的介紹在前面詳細(xì)介紹過（）。3. 因?yàn)槌潆娖魍獠坑?12V來供電，所以就需要一個(gè)電壓轉(zhuǎn)換芯片將+12V電壓轉(zhuǎn)換
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