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1、基于单片机的智能充电器设计 目 录摘要1关键词1Abstract1Key Words1引言21 课题研究与设计指导思想21.1 课题研究背景21.2 设计指导思想21.3 智能化的功能设计要求22 主要元器件介绍及选用22.1 单片机的介绍及选用22.2 模数转换器 CS5522芯片62.3 温度传感器PT10073 几种常见电池介绍及基本参数特性83.1 几种常见电池83.2 锂离子电池基本参数特性83.3 锂离子电池的优缺点94硬件电路的设计104.1 硬件电路的总体设计思路104.2 电源电路部分104.3 测温电路部分104.4 模数转换部分124.5 充电指示部分124.6 充电控制
2、电路124.7 单片机控制部分125 软件设计145.1 程序流程图145.2 单片机的主要控制程序146 软件仿真与调试156.1 电源仿真156.2 充电器两端的电压显示部分157 总结16参考文献17附录18致谢221 基于单片机的智能充电器设计自动化专业学生 XXX 指导教师 XXX摘要：电子技术的快速发展使得各种各样的电子产品都朝着便携式和小型轻量化的方向发展，也使得更多的电气化产品采用基于电池的供电系统。为了解决各种类型的电池充电问题，所以设计了基于AT89S52单片机为核心的智能充电器。主要对单片机的工作原理、智能化设计和几种充电方式，进行了较为详细的介绍，并对系统的硬件组成以及
3、软件的设计进行了论述。该设计采用了高性能的微处理控制器和分辨率较高的的数模转换电路，来确保充电器安全与高效。在对电池的基本参数特性做出介绍的基础上,还介绍了设计的硬件系统组成，包括数据采集电路、控制电路和电源电路等部分，并对充电器的核心元件AT89S52单片机进行了完整的介绍。阐述的重点还包括了充电器的软件功能设计，不仅对软件控制系统进行了需求性分析，还可以实现充电控制系统的可靠性、稳定性、安全性和经济性。程序设计以C语言为工具，进行了详细设计和编码实现。关键词：智能充电器；单片机；A/D转换 Intellgent Battery Charger Design Based on Single-
4、chip ComputerStudent majoring in automation XXX Tutor XXXAbstract: Electronic technologys fast development causes various electronic products develops toward portable and the small lightweight direction, it also causes the more electrification products to use based on batterys power supply system. T
5、o resolve the battery charging problem , designed a AT89S52 microcontroller core universal smart charger, describes working principle, design of intelligent charger features some modes of charging ,and discussed in detail the system of hardware and software implementation. As a result of the high-pe
6、rformance micro-controller and high resolution A/D conversion circuit, ensure that the charger has a very high precision. In the basic parameters characteristics of battery is introduced on the basis of, also introduces the design of hardware system, including data acquisition circuit, control circu
7、it, man-machine interface and microprocessor controller and power part, and the core components of the charger AT89S52 single chip microcomputer was introduced in full. Focus on include the charger software function design, the software control system not only has carried on the demand analysis, mus
8、t also be charging control system reliability, stability, security and economy. Programming with C language as the tool, has carried on the detailed design and code implementation.Key Words: Intelligent battery charger；Single-chip computer；A/D convert基于单片机的智能充电器设计引言随着电子技术的迅猛发展，越来越多的手持式电器开始出现，对性能高、尺寸
9、小、重量轻的电池以及智能化充电器的需求也越来越大。电池技术的不断进步也要求更复杂的控制算法以实现快速、安全、有效的充电。因此需要对充电过程进行更精确、缜密的监控，来缩短充电时间、尽量达到最大的电池容量，并防止电池被损坏。智能充电器就在这种需求环境下应运而生。1 课题研究与设计指导思想在人们日常生活和工作中，随着各种电子产品的普及应用，各种类型的充电器就不可或缺。目前，市场上卖得最多的是便携式旅行充电器，但是从充电控制电路上分析，只有很少部分充电器才能真正意义上被称为智能充电器。1.1 课题研究背景单片机在蓄电池充电器领域有着比较广泛的应用，利用它的可编程及处理控制能力可以实现充电器的智能化设计
10、。充电器种类很多，但一般只有单片机参与处理和控制充电过程，可以自动有效的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其它方面的设计要求，才可以称为智能充电器。并且充电控制系统中的管理电路还应具有保护功能，可以避免电池的过充和过放对电池造成损害。1.2 设计指导思想（1）充电过程的实现。充电可分为两个方面的控制：一是充电过程的程序控制；二是提供基本充电电压，充电电压波动应控制在稳定范围以内，同时降低充电电流，当充电电流逐渐减小到某一规定的值时，可结束充电过程。（2）充电器智能化的实现。引入单片机实时采集电池的电压和电流信号，并对充电过程进行智能控制，以实现智能化。1.3 智能化的功能
11、设计要求本设计是基于AT89S52单片机的控制功能实现的电池充电方面的应用，充电器在单片机的控制下，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。不但可以自动计算电池的已充电量和剩余的充电时间,还可以改变参数来适应各种不同电池的充电，以及防止电池过充或过放电对电池造成损害。2 主要元器件介绍及选用2.1 单片机的介绍及选用大多数充电器都是采用大电流的快速充电法的方法，如果电池被充满了，人们不及时断电就会使电池发烫，甚至会严重损害电池的寿命。一些成本比较低的普通充电器可能采用电压比较法，为了防止过度充电，基本上充电到一定的程度就停止大电流快充，转而用小电流来补充充电。一部分的充电器不但
12、能在很短时间内将电量充足，而且还可以对电池起到一定的维护作用，修复由于使用不当造成的记忆效应，即容量下降现象。设计比较好的充电器往往采用专用充电控制芯片配合单片机控制的方式。专用的充电芯片具有业界公认较好的-v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，例如，在充电后增加及时关段电源、蜂鸣报警和液晶显示等功能。充电器的智能化可以缩短充电的时间，同时能够维护电池，延长电池使用寿命。51系列单片机是当前使用最为广泛的8位单片机系列之一，其丰富的开发资源和较低的开发成本，使51系列单片机现在以至将来都仍会有强大的生命
13、力。在众多的51系列单片机中，AT89系列单片机在我国得到了极其广泛的应用，AT89系列单片机是美国Atmel公司的8位机产品。他的特点是片内含有Flash Memory，Flash Memory是一种电可摩除和电写入的闪速存储器（记为FPEPROM)，在系列的开发过程中可以很容易地进行程序修改，使开发调试更为方便1。2.1.1 单片机的功能特点介绍 在微机中央处理器（CPU）基础上，将I/O接口电路、时钟电路和一定容量的存储器等部件集成在一个芯片上，再加上一些必须的外围组件，如晶体振荡器等，就可以组成了一个比较完整的计算机处理系统。因为这类计算机系统基本部件在同一微处理控制芯片内，因此被称为
14、单片微控制器、微控制单元或嵌入式控制器，简称单片机2。目前，8位高档机和16位机在单片机应用中占主导地位，产品众多，已有几十个系列、几百个型号，除了通用单片机以外，集成更多资源，如A/D转换器、D/A转换器、“看门狗”（Watchdog）电路、LCD控制器、网路控制模块等，将单片机嵌入式系统和Intenet连接起来已是一种趋势。还有专用单片机产品，如专门用于数据处理（图像和语言处理等）的单片机。总之，单片机正在向微型化、低功耗、高速、集成、高集成度、多资源、网络化、专用型方向发展3。单片机的芯片是控制系统的核心部件，它不仅具备通用微机处理器的数值计算功能，还应该具有灵活、强大的控制功能，以便对
15、系统的输入量做到实时监测，从而实现自动化的控制功能。单片机处理器的发展方向和技术特性如下：（1）单片机中的CPU具有很强的抗干扰性，并且具有很宽的温度工作范围（按工作温度分类，有民用级、工业级、汽车级及军用级）。（2）单片机中的CPU具有很高的可靠性能。在工控过程中，任何一点差错都有可能造成非常严重的后果，所以单片机芯片大都采用看门狗技术来保证可靠性，通过定时“复位”方式唤醒处于“失控”状态下的单片机芯片。（3）单片机CPU电磁辐射量小。高可靠性和低电磁辐射指标决定了单片机系统的时钟频率很低。为此，单片机芯片一般采用HARVARD双总线结构，即指令和数据存储器空间相互独立，并通过各自的数据总线与CPU相连，使取指和读/写数据能同时进行。双总线结构能提高数据的吞吐率，以便在不降低数据吞吐率的条件下使用较低的时钟频率。（4）单片机的控制功能很强大。（5）单片机的指令系统比较简单。（6）单片机芯片往往不是单一的数字电路芯片，而是数字、模拟混合电路系统，即单片机芯片内一般集成了一定数量的模拟比较器，A/D及D/A转换电路。（7）单片机CPU采用嵌入式结构。尽管同一系列的单片机品种、规格繁多，但彼此差异却不大
