【正文】 ……………………19 程序說明………………………………………………………………………………21第4章 系統(tǒng)調(diào)試…………………………………………………………………………24 硬件調(diào)試………………………………………………………………………………24 軟件調(diào)試………………………………………………………………………………24第5章 展望………………………………………………………………………………25 設(shè)計(jì)總結(jié)………………………………………………………………………………25 智能充電器發(fā)展展望…………………………………………………………………25結(jié)束語(yǔ)………………………………………………………………………………………26致謝詞………………………………………………………………………………………27參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………28附錄一：原理圖……………………………………………………………………………29附錄二：PCB板圖…………………………………………………………………………31附錄三：程序………………………………………………………………………………32第1章 緒論 電池定義電池的應(yīng)用從來沒有像現(xiàn)在這么廣泛。電池發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力來自便攜裝置(移動(dòng)電話，膝上電腦，攝錄像機(jī)，MP3播放機(jī))的發(fā)展。從現(xiàn)代技術(shù)的角度看，電池通常是產(chǎn)生電能的自儲(chǔ)化學(xué)系統(tǒng)的便攜裝置。一次性電池的放電引起電池化學(xué)成分的永久性和不可逆變化。因此，二次電池可以多次產(chǎn)生能量和多次儲(chǔ)存能量。例如，額定為1安培一小時(shí)(1Ah)的電池，C/10放電電流為1Ah/10=100mA。因此，電池的總能量是容量乘電壓，其量度為瓦特一小時(shí)。若沒有限制性能的實(shí)際因素，電池可產(chǎn)生無窮大的電流。某些電池具有產(chǎn)生大電流的能力。不可避免地，電池化學(xué)反應(yīng)能力逐漸下降導(dǎo)致電池儲(chǔ)存電荷減少。在給定尺寸和重量的電池中，高存儲(chǔ)密度意味著可儲(chǔ)存更多能量。 圖 11 半恒流充電(主要用在電動(dòng)剃刀，數(shù)字無繩電話和玩具等應(yīng)用中) 圖 12 定時(shí)器控制的充電(主要用在筆記本電腦、無線設(shè)備和蜂窩電話中) 圖 13 △V 截止電流(用在筆記本電腦、攝錄像機(jī)、無線設(shè)備和蜂窩電話中) 圖14 dT/dt 終止充電(應(yīng)用在電動(dòng)工具和電氣工具中) 圖 15 涓流充電(主要用在應(yīng)急燈、導(dǎo)向燈、存儲(chǔ)器、備用設(shè)備中) 圖 16 恒流，恒壓充電(用于蜂窩電話、無線設(shè)備和筆記本 PC)　　一個(gè)新的可充電電池或電池組(一個(gè)電池組中有幾個(gè)電池)不能保證完全充滿電。因此，第一件要做的事情是根據(jù)制造商提供的化學(xué)成分相關(guān)指南，對(duì)電池/電池組進(jìn)行充電。因此，充電器和充電算法滿足電池化學(xué)成分的不同要求。Li+電池需要保護(hù)電路來監(jiān)控和保護(hù)過流，短路，過壓和欠壓以及過溫。 常見充電電池現(xiàn)在，常見的充電電池有鎳氫NiMH、鎳鎘NiCd和鋰離子LiB電池。NiCd電池是依靠OH離子快速移動(dòng)，反應(yīng)比鋁酸蓄電池平穩(wěn)。結(jié)晶結(jié)構(gòu)基本上不因充放電而變化，使用壽命較長(zhǎng)。正是由于這種緣故，世界個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都高度重視NiMH電池的研究和開發(fā)。為了安全地使用LIB，要求具備嚴(yán)防充電和過充電的保護(hù)設(shè)施。[3]充電有兩種不同的方法，即對(duì)電池進(jìn)行大電流充電和小電流充電，也就是快速充電和慢速充電。[4] 快速充電的基本原理1967 ,找出了蓄電池能夠接受的最大充電電流和可以接受的充電電流曲線,如圖17 所示,方程見式(1)。J．A．MAS在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出，蓄電池在采用任一放電電流后，其充電接受比和放電放掉的容量的平方根成反比，即：a=K/C1/2。可見，a值越大，充電接受電流越大。[5]可見，充電接受率a取決于其先前放電率以及放電深度。 因此，蓄電池在充電過程中采取電量相對(duì)很小，而幅度較大且時(shí)間很短的放電措施，將恢復(fù)或提高蓄電池的充電接受率，從而增大了充電電流，只要對(duì)出氣率及溫升等現(xiàn)象控制得當(dāng)，就不會(huì)對(duì)電池的壽命影響太大，而同時(shí)卻加快了充電速率，縮短了時(shí)間，其程度可因不同的設(shè)計(jì)而成倍縮短。[6] 脈沖充電放電去極化技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，因不同的使用對(duì)象其分類很多，如定電壓、定電流、定周期、定出氣率及各種方案的綜合等，優(yōu)劣各不同。[7] 充電器要求人們對(duì)充電器的要求是：在電池充足電、但不過量充電而把電池充壞的前提下，盡量方便使用。 充電終點(diǎn)控制方法目前市售的充電器中，控制充電終點(diǎn)的方法大致有5種。這種充電方法叫定電壓充電法，充電剛開始時(shí)電流很大，隨著電壓差的減小，充電電流逐漸變小，直至停止。而且由于不同廠家的電池內(nèi)阻不同，充足時(shí)的最高電壓也不同，制造者不好設(shè)定一個(gè)都適用的最高電壓值。市售最常見的，早已用在單體鎘鎳電池上的充電器，預(yù)設(shè)定電流一般為50～100mA，充電12～14h，由使用者自行終止充電。下班時(shí)開始充電，充一夜，上班時(shí)再拔下充電器插頭，不誤使用。在這種情形下，若充電量太多，就會(huì)把電池充壞。如果充電器和電池配套制造和銷售時(shí)，可以采用這種方法。而且充電器檢測(cè)電池溫度還會(huì)受到環(huán)境溫度的影響，導(dǎo)致充電器誤動(dòng)作，所以這種控制方法很有局限性。隨時(shí)檢測(cè)電池的溫度，但是這種方法不是設(shè)定最高溫度限制，而是設(shè)定溫升速率的允許值，也就是不斷把檢測(cè)值與上次檢測(cè)值進(jìn)行比較。溫升速率過大，則減小或終止充電電流。5． 零電壓降或負(fù)電壓降法（△V=0或△V≠0）：在定電流充電過程中，充電器不斷自動(dòng)檢測(cè)電池端電壓，當(dāng)檢測(cè)到電池的電壓不再升高，或是有所下降時(shí)，也就是充電電壓變化曲線上，出現(xiàn)水平段或出現(xiàn)下降時(shí)，認(rèn)為電池正極上活性物質(zhì)已全部反應(yīng)完，即電池已經(jīng)被充足電了，從而終止充電。而且對(duì)于電池組來說，參與組合的單體電池性能不一致，到達(dá)充足的時(shí)間不同，電壓變化此起彼伏，就不容易測(cè)到明顯的總電壓變化。再說這種方法實(shí)質(zhì)上是在測(cè)定電池溫度變化后電池端電壓的變化，所以也受充電環(huán)境溫度的影響。有的充電器制造商同時(shí)采用幾種方法，層層設(shè)防，以求萬無一失。所以根據(jù)不同環(huán)境、不同使用要求實(shí)際制造不同的充電器，比起設(shè)計(jì)制造赤道、極地通用、高速慢速都行、各類電池皆可的“萬能“充電器來，可能會(huì)降低制造成本，也會(huì)增加使用可靠性。經(jīng)過Li+在正負(fù)電極間的往返嵌入和脫嵌形成電池的充電和放電的過程。放電時(shí)則相反。其中鋰離子電池以高能量密度、高內(nèi)阻、高電池電壓、高循環(huán)次數(shù)、低自放電率等特性，脫穎而出，迅速成為市場(chǎng)的主流。根據(jù)日本矢野經(jīng)濟(jì)研究所的預(yù)測(cè)，%的年增長(zhǎng)率快速取代傳統(tǒng)的鎳鉻和鎳氫電池市場(chǎng)。[9]其實(shí)，鎳基電池的充電器是限流型的，而鋰離子電池充電器是限制電壓和電流。(容差177。　　(接近于3%Ich)之后達(dá)到滿充電。然而，這種規(guī)定只充電電池到其容量的70%。較大的充電電流能較快地達(dá)到電壓峰值，但浮充需較長(zhǎng)時(shí)間。鋰離子電池具有工作電壓高、能量密度高、無記憶效應(yīng)、自放電小、循環(huán)壽命長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)鋰離子電池充電器要考慮以下幾個(gè)原則：應(yīng)充足實(shí)際容量，以延長(zhǎng)電池的一次充電使用時(shí)間，同時(shí)又要嚴(yán)格防止過充電。為了使新舊電池能夠達(dá)到“可充”狀態(tài)，需要一個(gè)預(yù)充過程。[10] 第一代的鋰離子電池具有電子保護(hù)電路，但只是通過被動(dòng)措施進(jìn)行電池保護(hù)。 鋰離子充電過程與汽車中的密封鉛酸電池充電相似。他們還需要保持恒定電壓，直到電池完全充滿。對(duì)鋰離子電池而言，充電的規(guī)格限制在0℃到50℃溫度范圍，而且必須不能超過電池最大充電速率“C”的1/10或C/10。現(xiàn)在。 要了解鋰電池充電器，應(yīng)該了解這些電池的特點(diǎn)、整個(gè)充電過程，并把它們分成不同的階段。這個(gè)階段只能在電池容量處于0%容量點(diǎn)以下才會(huì)出現(xiàn)。通常。這種情況表明充電過程中可能出現(xiàn)了問題。特定的電池化學(xué)成分決定終止電壓。用一個(gè)時(shí)限以檢測(cè)電池不能下降到零電流滿充電狀態(tài)。這實(shí)際第三階段的延續(xù)，僅僅是因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)的技術(shù)問題而存在，這與充電器在真正零電流充電狀態(tài)下的充電器電流監(jiān)測(cè)精確性有關(guān)。需要一定的時(shí)限來表明充電結(jié)束并防止連續(xù)的浮動(dòng)充電。充電器監(jiān)控開路電池電壓。[11] 本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)針對(duì)鋰電池的充電規(guī)律，結(jié)合現(xiàn)有鋰電池充電器的特點(diǎn)，本課題欲設(shè)計(jì)一款智能手機(jī)鋰電池充電器，要求以單片機(jī)為控制核心，選擇適當(dāng)?shù)呐涮自?，設(shè)計(jì)硬件電路，并編制相應(yīng)軟件，使所設(shè)計(jì)的充電器具有智能化特點(diǎn)，能根據(jù)不同手機(jī)鋰電池的電參數(shù)自動(dòng)確定相應(yīng)的充電控制規(guī)律，自動(dòng)檢測(cè)、充電、斷電、報(bào)警等，達(dá)到理想的充電效果。由于充電器多采用大電流的快速充電法，在電池充滿后如果不及時(shí)停止會(huì)使電池發(fā)燙，過度的充電會(huì)嚴(yán)重?fù)p害電池的壽命。手機(jī)電池的使用說明和單次使用時(shí)間與充電過程密切相關(guān)。鋰電池對(duì)于充電器的要求比較苛刻，需要保護(hù)電路。另外，對(duì)于電壓過低的電池需要進(jìn)行預(yù)充，充電器最好帶有熱保護(hù)和時(shí)間保護(hù)，為電池提供附加保護(hù)。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)控制的方法。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(zhǎng)電池的使用壽命。在選擇具體的電池充電芯片時(shí)，需要參考以下標(biāo)準(zhǔn)：電池類型、電池?cái)?shù)目、電流值和充電方式。 主要器件及其功能 AT89C51引腳說明圖21 AT89C51引腳分布圖圖21是AT89C51的引腳分布圖。GND：電源接地端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一反相放大器輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。XTAL2：接外部晶振的一個(gè)引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，則此引腳接外部振蕩信號(hào)的輸入。ALE/PROG：ALE 是英文ADDRESS LATCH ENABLE的縮寫，表示允許地址鎖存允許信號(hào)。在非訪問外部存儲(chǔ)器期間，ALE 引腳的輸出頻率是系統(tǒng)工作頻率的 1/16，因此可以用來驅(qū)動(dòng)其他外圍芯片的時(shí)鐘輸入。EA/VPP：該引腳為低電平時(shí)，則讀取外部的程序代碼 (存于外部 EPROM 中)來執(zhí)行程序。如果是使用 AT89C51或其它內(nèi)部有程序空間的單片機(jī)時(shí)，此引腳接成高電平使程序運(yùn)行時(shí)訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，當(dāng)程序指針 PC 值超過片內(nèi)程序存儲(chǔ)器地址(如 8051/8751/89C51 的 PC 超過 0FFFH)時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部程序存儲(chǔ)器繼續(xù)運(yùn)行。PSEN：此為Program Store Enable的縮寫。在訪問外部程序存儲(chǔ)器讀取指令碼時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生二次 PSEN 信號(hào)。P0：P0 口(~)是一個(gè) 8 位漏極開路雙向輸入輸出端口，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)時(shí)，它是地址總線（低 8