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1、密 级 公 开 学 号200940513014衡水学院毕业设计基于单片机的智能手机充电器的设计论文作者：吴向东指导教师：郭海丽系别：物理与电子信息系专业电子信息工程年级：2009级提交日期：2013年5月20日答辩日期：2013年5月30日毕业论文（设计）学术承诺本人郑重承诺：所呈交的毕业论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不存在抄袭情况，论文中不包含其他人已经发表的研究成果，也不包含他人或其他教学机构取得的研究成果。作者签名： 日 期： 毕业论文（设计）使用授权的说明本人了解并遵守衡水学院有关保留、使用毕业论文的规定。即：学校有权保
2、留或向有关部门送交毕业论文的原件或复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公开论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文及相关资料。作者签名： 指导教师签名： 日 期： 日 期： 2009级电子信息工程专业毕业设计论文题目：基于单片机的智能充电器的设计摘 要：随着手机逐渐走入人们的生活，手机充电器的重要性愈显突出。与此同时，对手机充电器的要求便越来越高，一般的手机充电器已经无法满足人们的需求。本设计针对这种情况提出了一种以MAX1898为充电芯片，运用STC89C51单片机芯片对其进行控制的智能充电器的设计。本设计包含单片机电路、充电电路、光耦隔离电路及电压转换电路几部分。程
3、序方面运用C语言来设计，完成了预充电、快速充电、慢速充电、智能报警等一系列充电过程。本设计不仅做到了充电的智能化，还对电池的寿命起到了保护作用。关键词：单片机；智能充电器；充电技术ITitle：The Design of Intelligent Charger Based on MCUAbstract: With the development of mobile phone gradually into peoples lives, the more prominent the importance of mobile phone charger. At the same time, the
4、 mobile phone charger requests more and more, and mobile phone charger generally has been unable to meet the needs of people. The design for this kind of situation is proposed based on MAX1898 design of intelligent charger charging chip, using STC89C51 single chip to control it. The design contains
5、a microcontroller circuit, a charging circuit, a optocoupler isolation circuit and a voltage conversion circuit. In the procedural aspect, we use the C language for the design, completing the charging process of pre-charge, fast charge, trickle charge and intelligent alarm. This design not only does
6、 the intelligent charging, but also plays a protective role in the battery life.Keywords: MCU; Intelligent Battery Charger; Charging Technology目 录摘 要IAbstractII1 绪论11.1 课题的背景11.2 课题研究的意义11.3 课题研究的内容12 系统方案的整体设计32.1 系统总体设计32.2 相关模块概述33 系统的设计与实现53.1 硬件系统的设计与实现53.1.1 最小系统63.1.2 系统电源模块的设计73.1.3 充电管理芯片的选
7、择83.1.4 电源模块的设计93.2 软件系统的设计与实现103.2.1 主程序的设计113.2.2 定时器中断服务程序的设计123.2.3 外部中断服务程序144 仿真与调试164.1 Proteus仿真164.1.1 Proteus设计与仿真的开发过程164.1.2 Proteus运行过程164.1.3 智能充电器仿真164.2 系统调试及其结论18结 语19参考文献20致 谢21III2009级电子信息工程专业毕业设计IV 1 绪论1.1 课题的背景在社会的不断进步中，信息技术以惊人的速度扩散到我们身边的每一个角落，而手机的普及便是其中的一个缩影。作为手机的一个核心组件，手机电池充电器
8、性能的好坏，大大直接关系到手机的正常使用。现在的充电器，缺乏智能化，这将使得电池的寿命变短，充电低效率和可维护性变低，这很突出的缺陷越来越不能够满足人们的需求。因此，新型智能充电器在科学研究领域中便成为一件紧迫的事情。在如今广阔的市场上，充电器的产品质量大多低于人们的标准要求。这些不太令人满意的存在大大影响了我们正常使用手机，同时还一定程度上缩短了电池寿命。如果出现意外，还会对我们造成不可预料的伤害。由于电池的个体离散性，即使两块型号工艺完全相同的电池，其最大容量和最佳充电方式也不尽相同。而国内现有的充电技术，很多都没有考虑到这个特点，大多数都采用恒流快速充电法以及电压比较法充电。而这两种充电
9、方法都会在一定程度上对电池寿命造成损害。而单片机的出现，使得手机充电器的智能化有了新的发展方向。1.2 课题研究的意义手机充电器是手机市场中不可或缺的一部分，而单片机在这方面的应用也是很实用的，因此提出了这个设计。本设计在其前景上有很好的开放性和可发挥性，对于增强我们对单片机的了解与认识，有很重要的现实意义，并切实解决了所需要解决的问题。此外，人们普遍要求充电器在电池寿命保护方面应予以加强，而本设计可以实现这个目标，所以本设计在实用性方面很有价值。1.3 课题研究的内容本设计的方案将实现单片机在充电器领域中的应用。本设计通过将STC89C51单片机作为主控核心，由MAX1898作为充电管理芯片
10、，用7805来提供稳定电压，由6N137光耦合器实现所需的补偿和隔离功能，另外还增加了通过灯的闪烁和蜂鸣器鸣叫来报警的功能。软件方面包括以下几方面：主要控制程序的设计，定时器中断程序的设计，外部服务中断程序的设计等几部分。本设计所实现的电池充电的智能化，能够大大的满足人们的需求，同时对电池寿命的保护也起到了十分重要的作用，而其造价低廉、电路简洁的特点更为其开阔出了一片广阔的市场平台。另外，再加上其很好的开放与扩展性，将使其在未来的市场中具有旺盛的生命力。 2 系统方案的整体设计2.1 系统总体设计本设计的总体设计框图具体情况如图2-1所示。本系统主要由单片机控制模块、充电控制模块、电压转换及光
11、耦隔离模块等模块构成。图2-1 总体设计框图2.2 相关模块概述本设计主要由单片机控制模块、充电控制模块、电压转换及光耦隔离模块等几部分组成，通过这几部分模块的组合实现了充电器控制的智能化。单片机控制模块：单片机采用STC89C51，该单片机是美国ATMEL公司生产的低电压、8位单片机。STC89C51单片机是目前最经济的单片机。该模块是用于实现智能控制的部分，例如可以实现断电的自动化。充电控制模块：选用充电芯片MAX1898，MAX1898是性价比相对比较高的线性充电芯片，其输入电压范围为4.5V12V；自动检测系统输入的电源；电压精度较高；充电时，可通过LED灯显示出充电状态；对输出进行相
12、应的监测；具有可编程电流源检测。芯片不但可以对设定充电时间进行设定，还可以对总的输入电流进行控制。这个模块对充电的管理与控制是相对非常专业的。电压转换及光耦隔离模块：采用电压转换芯片将外部的12V电压转换，然后需要通过光耦合器得到我们需要的5V电压。本设计对系统直接供电的电压为220V交流电，通过交流变压器能够把220V交流电转换为我们需要的12V交流电，这样便可以将电压变低，之后需要经过整流得到直流电，这便需要接一个桥式整流电路，然后接一个陶瓷电容以及一个电解电容，最后把滤波完的直流电接到7805上，从而得到系统需要的电源。综上所述，本设计的方案将实现单片机在充电器领域中的应用，主控芯片为S
13、TC89C51单片机，配以控制充电过程的模块，以及对电压进行转换和外部提示的电路来组成硬件系统。主要解决在充电过程中对蓄电池的保护功能，如何提高充电效率，如何控制充电状态等问题。本设计在实际应用中具有很高的实用价值。3 系统的设计与实现3.1 硬件系统的设计与实现本设计的电路如下图3-1所示：图3-1 电路原理图3.1.1 最小系统一般情况下，直流电源、单片机、复位电路和时钟模块共同形成了我们所说的最小系统。就单片机而言，它相当于是与计算机相关的最基本的元件的集合体。以下是它所具有的独特特点：小体积、高集成和高可靠性；价格便宜，性能稳定，功能强大，性价比高；优于一般的8位微处理，控制功能较强，
14、；单片机系统的配置灵活多变；单片机类型多，可根据实际需求做出选择。对于其中的复位电路，本设计所使用的系统复位电路如图3-2：图3-2 本设计复位电路而对于其中的时钟模块，主要用于产生单片机工作时所必须的时钟控制信号。在该信号的指导下，单片机去进行相应的操作。时钟模块具体电路图如下图3-3：图3-3 系统时钟电路图最小系统是一个单片机系统能够正常工作的最基本的单位，其整个电路图如下图3-4：图3-4 最小系统3.1.2 系统电源模块的设计目前的电子市场领域里，79系列和78系列是我们较为常见的三段稳定电压集成电路。三端稳定电压集成电路是由用于输出的端口、接地的端口以及输入的端口这三个端口来进行工作的。由上述的两种系列元件形成的电路，外接元器件不会很复杂。而且还具有对电路的保护功能，尤其是其独特的物美价廉的特点更尤为称赞。因为其应用的方便，故一般电子制作中经常会用到三端稳压集成电路。 在实际电路中，在其电路上应当安装够大的散热器。这样散热器便可以将稳压管的热量散掉，以防止因此而产生的不良后果。另外，散热片和接地脚总是相连的。在本设计中，其具体工作流程是将从变压器输出的220v交流电转换成12v交流电，然后将电流经过整流后，把电流输出给滤波，经过滤波的电流就可以接到7805上来进行后续的工作，该过程的相关电路图如图3-5所示：图
