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1、 毕业设计（论文）题目： 基于 AT89c51的智能充电器电路设计系 别 航空与机械工程系专业名称 飞行器制造工程班级学号 078106124学生姓名 王杰指导教师 肖洁二 O 一一 年 五 月 1目录引言 .21、选题背景 .32、设计思路分析 .42.1、锂离子电池手机充电器现状及前景 .42.2、充电器的设计要求 .53、 智能充电器设计的基本理论与原理 .73.1、智能充电器原理 .73.2、为何需要实现智能化 .73.3、充电过程 .84、充电器的硬件设计 .94.1、充电器充电芯片选择 .94.1.1、MAX1898 的特性 .94.1.2、MAX1898 的充电工作原理 .104
2、.2、单片机选择 .124.3、其他硬件选择 .145、原理图设计 .185.1、主要元器件 .185.1.1、电池充电芯片 MAX1898.185.1.2、单片机 AT89C52.195.2、电路原理图及工作说明 .235.2.1、单片机部分原理图设计 .235.2.2、电压转换及光耦隔离原理图设计 .245.2.3、MAX1898 的智能控制部分原理图 .255.2.4、充电过程 .26结论 .28参考文献 .28附录 .302引言电子技术的飞速发展使得各种各样的电子产品朝着便携式和小型轻量化方向发展，也使得戈多的电气化产品采用基于电池的供电系统。目前，较多使用的电池有镍镉、镍氢、铅蓄电池
3、和锂电池。他们的各自特点决定了他们将在相当长的时期内共同发展。由于不同类型电池的充电特性不同，通常对不同类型，甚至不同电压、容量等级的电池使用不同的充电器，但这在实际使用中有诸多不便。本人介绍一种基于单片机的智能充电器的设计方法。该充电器可以实时采集电池的电压和电流，并对充电过程进行智能控制。它可以自动计算电池的已充电量和剩余的充电时间，也可以改变参数来适应各种不同电池的充电。系统中的管理电路还具有保护功能，可以防止电流的过充和过放对电池和芯片造成伤害，同时也可以减少功耗，并以发光二极管和蜂鸣器作为外部充电信号，实时保护电路，从而实现智能化充电。31、选题背景在人们日常工作和生活中，充电器的使
4、用越来越广泛。从随身听到数码相机，从手机到笔记本电脑，几乎所有用到电池的电器设备都需要用到充电器。充电器为人们的外出旅行和出差办公提供了极大的方便。单片机在电池充电器领域也有着广泛的应用，利用它的处理控制能力可以实现充电器的智能化。充电器各类繁多， 但从严格意义上讲， 只有单片机参与处理和控制的充电器才能称为智能充电器。由于充电器多采用大电流的快速充电法，在电池充满后如果不及时停止会使电池发烫，过度的充电会严重损害电池的寿命。一些低成本的充电器采用电压比较法，为了防止过充，一般充电到 90%就停止大电流快充，而采用小电流涓流补充充电。手机电池的使用寿命和单次使用时间与充电过程密切相关。锂电池是
5、手机最为常用的一种电池，它具有较高的能量重量比、能量体积比，具有记忆效应，可重复充电多次，使用寿命较长，价格也越来越低。锂电池对于充电器的要求比较苛刻，需要保护电路。为了有效利用电池容量，需将锂电池充电至最大电压，但是过压充电会造成电池损坏，这就要求较高的控制精度。因而这就要求设计出比较科学的充电器，较好的方法是采用专用充电控制芯片配合单片机控制的方式。MAX1898 专用的充电芯片具有业界公认较好的检测，可以检测出电池充电饱和时发出的电压变化信号，比较精确地结束充电工作，通过单片机对这些芯片的控制，可以实现充电过程的智能化。而充电器的智能化可以缩短充电的时间，同时能够维护电池，延长电池使用寿
6、命。目前，较多使用的电池有镍镉、镍氢、铅蓄电池和锂电池。它们的各自特点决定了它们将在相当长的时期内共存发展。由于不同类型电池的充电特性不同，通常对不同类型，甚至不同电压、容量等级的电池使用不同的充电器，但这在实际使用中有诸多不便。本文介绍一种基于单片机的智能充电器的设计方法。该充电器可以实时采集电池的电压和电流，并对充电过程进行智能控制。它可以自动计算电池的已电量和剩余的充电时间，也可以改变参数来适应各种不同电池的充电。系统中的管理电路还具有保护功能。可防止电池的过充和过放对电池造成。42、设计思路分析随着手机在世界范围内的普及使用，手机电池充电器的使用也越来越广泛。本章将通过一个典型实例介绍
7、 51 单片机在实现手机电池充电器方面的应用。实例所实现的充电器是一种智能充电器，它在单片机的控制下，具有预充、 充电保护、自动断电和充电完成报警提示功能。实例的功能模块如下;单片机模块：实现充电器的智能化控制，比如自动断电、 充电完成报警提示等。充电过程控制模块：采用专用的电池充电芯片实现对充电过程的控制。充电电压提供模块：采用电压转换芯片将外部+12V 电压转换为需要的+5V 稳定电压。光耦隔离模块：当电池充满时切断电源向充电芯片供电。2.1、锂离子电池手机充电器现状及前景锂离子电池本身的良好特性，使得其在便携式产品中（手机、笔记本电脑、PDA 等）的应用越来越广泛，用于锂离子电池的充电器
8、在设计和功能上也日趋完善。本文主要介绍了锂离子电池手机充电器的电路设计。锂离子电池具有较高的能量重量比和能量体积比，无记忆效应，可重复充电次数多，使用寿命较长，价格也越来越低。它的这些特点促进了便携式产品向更小更轻的方向发展，使得选用单节锂离子电池供电的产品也越来越多。锂离子电池的不足之处在于对充电器的要求比较苛刻，对保护电路的要求较高。其要求的充电方式是恒流恒压方式，为有效利用电池容量，需将锂离子电池充电至最大电压，但是过压充电会造成电池损坏，这就要求较高的控制精度（精度高于 1） 。另外，对于电压过低的电池需要进行预充，充电终止检测除电压检测外，还需采用其他的辅助方法作为防止过充的后备措施
9、，如检测电池温度、限定充电时间，为电池提供附加保护。由此可见实现安全高效的充电控制成为锂离子电池推广应用的瓶颈。5锂电池充电器的基本要求是特定的充电电流和充电电压，从而保证电池安全充电。增加其它充电辅助功能是为了改善电池寿命，简化充电器的操作，其中包括给过放电的电池使用涓流充电、电池电压检测、输入电流限制、充电完成后关断充电器、电池部分放电后自动启动充电等。所有或者部分这些功能都可以在充电芯片中实现，当然，也可利用 ASIC、分立器件、或在微处理器的基础上用软件实现。2.2、充电器的设计要求目前，手机充电器可分为单槽形状和双槽型充电器，双槽形充电器除了具有慢速充电、快速充电、放电及镍镉、镍氢电
10、池兼充的标准功能外，还有部分产品带有自动温度控制与电压控制，严防过充的新功能，因而消费者应将倾向于选择双槽型充电器。标准型充电器，是指可以连接所有手机底端电源插座（端口）的充电器。而且，生产的手机的电源端口将统一为适用于标准充电器的规格。这样，消费者将不必在每次换手机时同时购买新的充电器。由此可见，充电器在从坐式向便携式、双槽式等方向发展的同时，也开始向标准化、通用化的方向发展。手机充电器的待机耗电量的降低逐步成为充电器的设计过程中的一个重要环节。相比于以前的充电器，今后生产的产品将会在各项功能完善的同时进一步降低本身的待机耗电量。为了达到这一目标，可以设计一个判断 AC 适配器是否连接负荷（
11、手机）的 IC，当未连接负荷时，将 AC 适配器的直流输出方（ 2 级电路）切换到高阻抗电路上。通过采取这一措施可以大幅减少待机时 2 级电路的消耗电流（可以达到数十 A） 。另外，还可以在输入交流 100V 方（1 级电路）中设置切换电路。在未连接负荷时，通过开关切换电路来减少供应给直流输出方（2 级电路）的功率从而减少耗电量。目前一些大的厂家生产的手机充电器都具有以下特点: 宽范围 AC 输入或多国电压可选；具备限流保护，电流短路与反充保护线路设计；体积小、重量轻；自动、快速充电，充满电后自动关断等等。另外，有的充电器还有自动识别锂离子、镍氢、镍镉电池组；具有放电功能；LED 充电状态显示
12、；低噪声；模拟微电脑控制系统等特点。电池充电有恒流、恒压两种充电方式，事实上，恒压、恒流源电路也是充电电路的主要组成部分。由于各种电池对充电电压和充电电流的需求不同，因此，实现智能充电必须根据各种电池的自身要求来调整充电电压和充电电流的大小。6这里选择 MAX1898 充电芯片和单片机 AT89C52 作为主要控制电路，选择LM7805 和 LM7812 共同为电路提供稳定的+5V 电压，为电路作为恒压、恒流模块来对电池进行充电。为了保证电池的安全，当电池充满时，LM7805 会停止想MAX1898 充电芯片供电。使用智能控制的充电器模块框图一般如下：图 1 充电器模块框图充电电压检测充电控制 充电电流检测手机充电检测控制（双槽）充电器 充电提示电池 ID异常检测 电池温度检测73、智能充电器设计的基本理论与原理要实现智能化充电器，需要从下面两个方面着手。（1）充电的实现。它包括两部分：一是充电过程的控制；二是需要提供基本的充电电压。（2）智能化的实现。在充电器电路中引入单片机的控制。3.1、智能充电器原理本充电器主要包括单片机控制、MAX1898 主电路控制，电压转换以及光耦隔离四部分组成，单片机由 AT89C51 控制工作在 11
