【正文】 目前，手機充電器可分為單槽形狀和雙槽型充電器，雙槽形充電器除了具有慢速充電、快速充電、放電及鎳氫電池兼充的標準功能外，還有部分產(chǎn)品帶有自動溫度控制與電壓控制，嚴防過充的新功能，因而消費者應將傾向于選擇雙槽型充電器。標準型充電器，是指可以連接所有手機底端電源插座 (端口 )的充電器。這樣，消費者將不必在每次換手機時同時購買新的充電器。 3)手機充電器的待機耗電量的降低逐步成為充電器的設計過程中的一個重要環(huán)節(jié)。為了達到這一目標，可以設計一個判斷 AC 適配器是否連接負荷 (手機 )的 IC，當未連接負荷時，將 AC 適配器的直流輸出方切換到高阻抗電路上。另外，還可以在輸入交流 100V 中設置切換電路。 目前，手機充電器的設計要求大致如下 ： 目前一些大的廠家生產(chǎn)的手機充電器都具有以下特點 ： 具備限流保護，電流短路與反充保護線路設計；體積小、重量輕；自動、快速充電，充滿電后自動關斷等等。 一般來說，恒壓充電結(jié)束時的小電流充電過程中，電流的大小一般為恒流充電時電流的十分之一。 最近，在市場上出現(xiàn)了一種“萬能手機充電器”?！叭f能手機充電器”到底有何 乾坤 ?專家對此作了實地調(diào)查。在沒有講價的情況下，調(diào)查人員只用 10 元就購買了一款名為 x通的“萬能手機充電器”，目前市面上出售的“萬能手機充電器”售價均在 10 元一 15 元左右。一名商家告訴調(diào)查人員，一些商場上賣的 80 元一個的“萬能手機充電器”，其實就是從他們這里批出去的，利潤相當可觀。 2)內(nèi)置高性能開關電源，電壓 適應范圍寬，交流 110220v。 目前，手機電池最常見的類型有鋰離子電池、鎳氫離子電池。筆者采訪了一些業(yè)內(nèi)人士，他們普遍對“萬能手機充電器”表示質(zhì)疑 :采用標準的恒流轉(zhuǎn)恒壓充電方式，不同容量的電池的額定充電電流不同，又怎能達到 。但是要想生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品必須采用專門的運 算芯片和檢測電路，這樣的產(chǎn)品的綜合成本起碼在 100 元。電池中間的兩根一般是數(shù)據(jù)反饋線和溫度及4 告警線，大部分鋰離子電池內(nèi)部都有保護電路甚至是智能管理芯片。也只有這樣做 才‘能實現(xiàn)廉價的“萬能”。它們把門限正態(tài)分布值設置為 4V 左右。等于電池容量減少了，導致充電次數(shù)的增加，也導致了電池壽命的縮短。鋰離子電池充電吸收效率幾乎是 100%，無論是大電流過充電或者小電流過充電都能導致電池失效。最佳的充電方法是直充充電器對手機進行關機充電 — 直充提供恒定直流電壓，再經(jīng)手機內(nèi)帶有精密參考電壓源、同時受軟件控制的帶溫度補償 功能和數(shù)據(jù)交換功能的可編程超大規(guī)模手機電源芯片對電池進行充電，可以達到理想的效果。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。這是因為鋰離子優(yōu)點很多，但也有一個最致 命缺點，就是非常脆弱。另外，鋰離子電芯生產(chǎn)完成后就己經(jīng)有電，不存在激活問題。 充滿是指燈變色后多充電 20%50%的時間?！扒贰笨赡軐е聠未屋斎肴萘肯陆担^飽卻可能導致不可恢復的硬傷。那么安全性如何保障 ?鋰離子電池對充電的電流尤其是充電的幾個門檻電壓要求很高，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 Zener 管做參考電壓源，導致門限電壓離散性很大，飄移嚴重。缺乏對電池容量的智能檢測是所謂“萬能手機充電器”的最致命缺陷。 2） 鋰離子電池充電電流必須根據(jù)電池容量大小而定。 3） 鋰離子電池是非常非常嬌氣的，準確和穩(wěn)定的門檻電壓控制對電池壽命有很大影響。 4） 萬能充電器在達到 － (標準應該是 )轉(zhuǎn)恒壓充電數(shù)小時后，充電電流并未完全關死而存在較大漏電流。 5） 所有原裝充電器，除了充電的正負兩極，還有與電池內(nèi)部保護電路進行連接的線路，以獲取電池容量、溫度補償參數(shù)、告警保護等信息。所以，現(xiàn)階段真正達到兼容幾乎是不可能的。 綜上所述，手機充電器大致可以分為旅行充電器、 座式充電器和維護型充電器。大部分設計所選用是廉價的運放集成塊，且只能作為專用充電器使用。對于眾多充電器生產(chǎn)廠家來說，應盡早設計出功能完善、安全實用的充電器，就能更早的在市場中占據(jù)領先地位，搶占商機。 利用單片機控制，實現(xiàn)對目前市場上 出售的手機電池 的萬能充電 【 2】 。 2)實 現(xiàn)充電器具備功能擴展 功能，以便為該充電器的后續(xù)功能升級提供平臺。 6 手機電池充電器的設計的基本理念 本課題采用可制造性設計 (DFM)的基本理念 1)DFM 的誕生設計卓越 (DFX)的概念是 20 世紀 90 年代中期由美國表面貼裝理事會首次提出的，它的目的就是提倡產(chǎn)品的可制造性設計及相關論題。由于設計階段不可能全面考慮制造要求，加之設計人員知識和經(jīng)驗的欠缺，總會出現(xiàn)這樣那樣的問題，這就需要設計者對設計方案進行修改，再次投入生產(chǎn)。發(fā)達國家廣泛重視的并行工程 (CE，即 Coneurrent Engineering)已成為制造企業(yè)計算機集成制造系統(tǒng) (CIMS)研究和應用的熱點，可制造設計 (DFM，即 Design For Manufacture)是并行工程中的主要應用工具。 2)DFM 基本理念 DFM 正是基于并行設計的思想，在制造產(chǎn)品時要滿足成本、性能和質(zhì)量的要求，即在產(chǎn)品的概念化設計和詳細設計階段，就必須考慮到制造生產(chǎn)過程中的工藝要求、測試組裝的合理性，同時還要考慮到售后服務的要求。 DFM 的實施戰(zhàn)略應包括以下部分 :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 ； 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 ； DFM 必須簡單適用。首先要建立一個 DFM 小組，由設計、制造、工藝、計劃、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。 為了解決上述問題，在電路設計和物理布線中必須考慮制造工藝后期所出現(xiàn)的問題。焊接方法再流焊、波峰焊 。組裝生產(chǎn)線的建立、機器性能、文件編制 。 5)DFM 的實施 (1)基本設計是使用 EDA 作出周密的一次性設計，把 DFM 方法列入到 EDA 中去，使產(chǎn)品集成設計和制造周期中的諸因素有直觀、詳細的制約 ； (2)熱設計 — 具有精確模擬元件、基 板以及系統(tǒng)熱特性的熱仿真 DEA 軟件能使設計師在設計階段就能夠發(fā)現(xiàn)熱點并且可改進設計去消除熱點 ； (3)焊接 — SMT 中波峰焊和再流焊的焊盤設計是不一樣的。電氣制約包括信號屏蔽、信號延遲等。利用計算機模擬生產(chǎn)環(huán)境，生成 EAD 規(guī)則庫 ； (7)測試 — EDA 數(shù)據(jù)庫測試部分的參數(shù)應包括測試點的最小焊盤尺寸學位論文通道測試、雙面測試能否實現(xiàn)以及測試點陣或最小間隙 ； (8)基于元件的 EAD 系統(tǒng)應把測試模型元件值、間隙和其它測試儀編程所必須的數(shù)據(jù)都建立到元件庫中去。而服務商需要的是一種物美價廉的手機電池充電器，以便能得到更好的效益，因此，市場急需微電腦控制的充電器，以滿足人們的需要。同時，由于大量的工作由單片機軟件來實現(xiàn)，簡化了外圍電路，從而大大降低了成本。從而很好地填補智能手機電池充電器這一市場領域的空白。5% 系統(tǒng)總體設計 圖 系統(tǒng)總體設計框圖 充電器 充電電壓檢測 信號處理 多路選擇開關 充電電流檢測 信號處理 單片機 電池溫度檢測 充電控制 放電控制 充電指示 故障報警 A/D 鍵盤設定 10 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。 【 3】 單片機控制具有體積小，功耗低，編程靈活方便等優(yōu)點。 、 A/D 的選擇與論證 方案 一 ：關于八位 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0809 是一種帶有 8 通道模擬開關的 8位逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，其電平與 TTL 兼容，其轉(zhuǎn)換時間在標準時鐘 640KHz 時為100us，線形誤差為 177。采用 28 腳雙立直插式封裝。 方案 二 ： AD574 是 12 位逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時間為 25us，內(nèi)部有時鐘脈沖源和基準電壓源，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。 其主要功能特性如下： 1)分辨率： 12 位 ； 非線性誤差：小于 177。1LBS ； 轉(zhuǎn)換速率： 25us； 模擬電壓輸入范圍： 0— 10V 和 0— 20V， 0— 177。10V 兩檔四種 ； 電源電壓： 177。 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 12/8 端用來控制啟動轉(zhuǎn)換的方式和數(shù)據(jù)輸出格式 ， 須注意的是， 12/8 端 TTL 電平不能直接 +5V 或 0V 連接 ； CE：片使能信號 ； DOVO~DO11：數(shù)字量輸出端，三態(tài)輸出所存 ； STS：狀態(tài)輸出信號，啟動后， 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。 因為在本系統(tǒng)中需要精確的轉(zhuǎn)換速度和轉(zhuǎn)換時間且 啟停要迅速，所以在本設11 計中我們選擇方案二 溫度傳感器的選擇與論證 方案一： SHT75數(shù)字溫濕度傳感器，測量精度高，低能耗，尺寸小，每次測量溫度前都要進行復位，每秒鐘最多測量三次數(shù)據(jù)，而且時序要求較高，程序不易編寫， 具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。此外，響應迅速快、可浸沒、抗干擾能力強、溫濕一體，兼有露點測量，性價比高，使該產(chǎn)品能夠適于多種場合的應用。范圍內(nèi)精度為177。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警設置應用范圍包括恒溫控制，工業(yè)系統(tǒng)，消費電子產(chǎn)品溫度計，或任何熱敏感系統(tǒng)。雖然液晶顯示器的編程較為復雜，但是它可以滿足提出的設計要求直觀便捷的進行操作編程和進行多種漢字、字符以及圖形的顯示，可以實時顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并具有良好的 “ 人機對話 ” 界面。基于以上方案比較，我們 至 12位可編程設備溫度讀數(shù)。為讀寫以及溫度轉(zhuǎn)換可以從數(shù)據(jù)線本身獲得能量，不需要外接電源。它的用途很多，包括空調(diào)環(huán)境控制，感測建筑物內(nèi)溫設備或機器，并進行過程監(jiān)測和控制， 適合此項產(chǎn)品制作。 【 5】 方案二： 12864液晶顯示器具有液體的流動性和晶體的某些光學特性，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。由于前兩種方案所選擇的顯示器屬于數(shù)碼管顯示器，無法進行漢字的顯示而能作為字選擇方案二。 圖 31電源電路 PIC16F877 介紹 PIC16F877 主要技術參數(shù)介紹 1)PIC 單片機選用依據(jù) PIC16F877 是由 Microchip 公司所生產(chǎn)開發(fā)的新產(chǎn)品，屬于 PICmicro 系列單片微機，具有 Flash program 程序內(nèi)存功能，可以重復燒錄程序，適合教學、開發(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電路或產(chǎn)品上，進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行程序除錯與開發(fā)。 (1)用哈佛體系結(jié)構(gòu)和哈佛總線結(jié)構(gòu) PIC 單片機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)。普林斯頓體系結(jié)構(gòu) :單片機的 ROM 和 RAM 存儲器位于同一個邏輯空間中，這種架構(gòu)的微控制器、微處理器、數(shù)字信號處理器或者微型計算機系統(tǒng)，稱為普林斯頓體系結(jié)構(gòu)。 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。 【 7】(2)PDIP40 引腳的 PIC16F877 單片機其引腳功能說明如表 13 表 31 PDIP40引腳的 PIC16F877單片機其引腳功能說明 引腳名稱 引腳序號 引腳類型 功能說明 OSC1/CLKIN 13 I 時鐘振蕩器晶 體連接端 /外部時鐘源端輸入端 OSC2/CLK 14 0 時鐘振蕩器晶體連接端 /時鐘信號端輸出端 VCLR /VP 1 I/P 人工復位輸入端（低電平有效） /編程電壓輸入端 基本功能： RA 是一個輸入 /輸出可編程的雙向端口。 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/T1CK1 15 I/O RC0 還可作為定時器 1 的振蕩器輸入端或時鐘輸出端 RC1/T10S/ 16 I/O RC1 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(diào)制器 PWM2 的輸出端 RC2/CCP1 17 I/O RC2 還可作為捕捉器 1 輸入端或比較器 1輸入端或脈寬調(diào)制器 PWM1 的輸出端 RC3/SCK/SCL 18 I/O RC3還可作為 SPI和 IC串口的數(shù)據(jù)輸入端和 IC 串口的輸入 /輸出端 RC4/SDI/SDA 23 I/O RC4 還可作為 SPI串口的數(shù)據(jù)輸入端和 IC串口的輸入 /輸出端 RC5/SD0 24 I/O RC5 還可作為 SPI 串口的數(shù)據(jù)輸入端 RC6/TX/CK 25 I/O RC6 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?shù)臄?shù)