《基于单片机的无线充电器设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的无线充电器设计.doc（62页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 基于单片机的无线充电器设计 学生姓名： 学生学号： 院 （系）： 电气信息工程学院 年级专业： 电子信息工程 指导教师： 助理指导教师： 二一五年五月摘 要 随着用电设备对供电质量、可靠性、方便性、安全性、特殊场合、特殊地理环境等要求的不断提高，接触式的电能传输方式对于满足实际需要越来越显得捉襟见肘了。与此同时，无线电能传输系统，摆脱了线路的限制，实现电器和电源的完全分离，具有无线传输电能、设备体积小、传输效率高、便于携带和集成等优点。本课题设计介绍了一种运用新型的能量传输利用电磁波感应原理和有关的交流感应技术，采用STC12C5A60S2低功耗单片机作为无线传能充电器的监测控制核心,实现电
2、流控制和电压控制功能，电能充满后给出充满提示且自动停止充电。基于STC12C5A60S2单片机控制发射端和接收端产生的相应交流信号来进行充电的智能无线充电器。利用设计通过对系统的硬件部分和软件部分的设计实现无线能量传输，在距离发射线圈的指定范围内对小型用电器如手机、MP3等直接充电。硬件部分包括高效直流稳压模块、驱动模块、显示模块、控制模块等的设计；软件部分主要根据系统的设计思想设计出了主程序和子程序流程图，并通过C语言实现相应的编程要求。通过理论分析和仿真证明，建立谐振耦合无线电能传输系统模型以及谐振耦合无线电能传输系统模型,通过计算得出了系统中电路参数与输出功率的关系。设计并制作谐振耦合无
3、线电能装置,使用LCD1602设计显示,实时充电电压显示。关键词 无线电能传输,谐振耦合,无线充电器, LCD1602,STC12C5A60S2单片机ABSTRACTThis paper introduced the use of a power transmission technology, wireless power supply technology model, using the principle of electromagnetic induction and the induction technology,intelligent wireless charger for
4、charging the AC signal based on the STC12C5A60S2 single-chip microcomputer to control the transmitting end and the environment and other requirements continue to increase, the power transmission mode of contact to meet the actual needs become more and more difficult. At the same time, wireless power
5、 transmission system, get rid of the limit line, completely separate electrical and power, with the wireless transmission of electrical energy, the equipment has the advantages of small volume, high transmission efficiency, easy to carry and integration. In the rapid development of science and techn
6、ology in 21 Century, the prospects for the development of intelligent wireless charger . The design through the design of the hardware part and the software part of the system to achieve the wireless energy transmission, within the specified range of the transmitting coil in small appliances such as
7、 mobile phone, MP3 and other direct charge. The hardware part includes efficient DC power module, drive module, display module, control module and so on; the software part is mainly based on the design thought of the system design of the main program and the subprogram flow chart, and through the C
8、language to achieve the corresponding programming requirements. relationship between the circuit parameters and the output power of the system. The design and fabrication of resonant coupling wireless device, using the LCD1602 design draw progress bar shows charging, charging voltage, charging time
9、display. Key words radio transmission, resonant coupling, wireless charger ,LCD1602 STC12C5A60S2 目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1课题背景11.2 国内外研究现状、水平11.3本课题的发展趋势22 系统总体设计方案42.1系统总体设计方案简述42.1.1系统的基本功能42.1.2主要技术参数42.2系统设计方案选择52.3方案分析72.4系统的理论分析83 系统的硬件设计103.1单片机的选择与其控制103.1.1 单片机概述103.1.2 单片机STC12C5A60S2的介绍10
10、3.1.3 单片机最小系统的介绍113.1.4单片机控制模块设计133.2无线发射电路模块设计143.2.1 NE555芯片简介143.2.2 MOS管的选择与性能分析153.2.3振荡电路的设计163.2.4功率放大电路的设计173.3 电源稳压控制模块设计183.3.1稳压器LM2940简介183.3.2 KA7500B芯片简介193.3.3稳压控制电路设计193.4按键指示电路模块设计203.5显示电路设计及实现213.6 DC/DC转换电路设计233.6.1 DC/DC变换器简介233.6.2 运算放大器LM358简介243.6.3电压/电流采样模块设计243.7系统总体电路设计264
11、 系统的软件设计284.1 整体设计思想284.2系统的主要程序框图294.3 主要程序模块294.3.1电路启动初始化294.3.2 按键采集程序304.3.3 LCD1602显示子程序314.3.4 数据采集及模数转换程序314.3.5 充电子程序的设计325 系统仿真设计与调试345.1.仿真软件Multisim的简介345.2电路的仿真345.2.1方波信号的产生345.2.2实际电路的测试36 5.3测试结果及分析36 5.3.1测试结构365.3.2实际电路的测试数据366 系统PCB设计386.1 PCB设计软件简介38 6.2 PCB板设计方法387 组装与调试407.1系统组
12、装407.2硬件调试407.3软件调试407.4硬件软件联合调试407.5 调试结果40结 论41参 考 文 献42附录A：无线充电控制系统源程序代码43附录B：整体电路图和PCB板图53附录C：设计实物图55致 谢561 绪论1.1课题背景随着科学的发展与社会的进步,人们的需求变化正在日益发生着深刻的改变,对科学技术含量的要求越来越严格。无线电能传输技术作为一种新型的传能方式，主要包含谐振耦合无线电能传输，它具有传输效率高、适合中等传输距离等特点，以磁场和谐振耦合理论为基础,能在不接触情况下,将电能高效的传输到负载，克服了传统的电能传输方式的许多不足和缺点。与普通的感应电能传输技术相比,具有
13、传输距离相对较远,与电磁波辐射传输技术相比具有更好的传输效率。近几年来，国内外许多研究机构和公司关于无线充电的技术相继对微距及短距离的无线供电产品进行讨论和研究。无线电技术几乎普及到全球的每一个角落，融入于通信系统，从当初的简单的无线电广播和电报，发展到科学技术发达的今天的技术含量高的卫星和微波通信等，使人们的生产和生活方式极大地发生了改变。然而，无线通信传送的都是微弱的信息, 无线传输的距离越远，设备耗能越高，接收的也不是功率较大的能量。即使目前一些知名公司已经推出一些无线充电设备，但有一些地方还不很完善，还需进一步改进。对于实施大功率的无线传输来说，比较困难了。无线充电技术在小功率的范围内
14、还是可以显示出它的优越性的。首先，它满足了现代人们快节奏生活需要方便的要求，许多使用极为方便的便携式的移动产品，都要不定期地连接进行充电，也因此留下了各种插口和连接电缆，防水性能的密封工艺也从而不易实现。其次，由于人类对电能的消耗越来越大，带来了的诸多的环境污染等困挠，而无线非接触式充电技术顺应了现代社会的需求，提供了解决问题的有效途径，进一步加强肯定了建设可持续发展社会。在社会不断发展的今天，无线充电器设计基于一项新型的技术，应用涉及领域广泛，本课题设计增加了充电智能保护，稳定性好，电路简洁，实用性高，更加全面的丰富了充电器的实用性，方便了人们的生活，具有良好的发展前景。1.2 国内外研究现
15、状、水平无线供电技术传输电力已与早期20世纪早期在电磁感应现象发现后国外就掀起了设计风潮。绕线式变压器的“E”字形状型铁心绕上铜线后，通电后发现可以感应起电，但传输效果不会很理想，感应强度减弱甚至是消失。这是由于在市电频率50Hz下，电磁波的无线传递会随着距离增加而出现能量的快速衰退。这是由于电磁感应技术用以传递能量的变化磁场，随着传输的距离的增加，消耗的磁能就越多，而在用电负载中所获得能量也越少。但无论是采取电磁还是磁电的方式进行的远距离的无线传输，根据磁能传输原理，能量都会产生流失和损耗，而且随着转换次数的增加，损耗也会越来越大，而与此次同时带来的其他不利因素也会增加用电设备的提前衰老，如电流过大等，都会对生
