基于51单片机的智能充电器的设计

目录

1．引言 1.1课题背景 1.2指导思想

1.3本设计完成的智能化功能 2．单片机的简介 2.1单片机的特点 2.2单片机的应用

2.3单片机应用于充电器实现智能化 2.4 本设计所用单片机芯片 2.4.1管脚定义说明

3．锂离子电池介绍及充电芯片MAX1898介绍 3.1锂离子电池简介

3.1.1锂离子电池基本参数特性 3.1.2锂离子电池优缺点 3.2MAX1898充电芯片

3.2.1MAX1898的特点及充电芯片的选择理由 3.2.2MAX1898的引脚构造 3.2.3MAX1898的充电原理 4．硬件电路的设计 4.1主要器件 4.2电路原理图和说明 4.3智能充电器的充电过程 5．软件设计 5.1程序流程图 5.2主要程序说明 6．总结 参考文献 附录 致谢

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基于51单片机的智能充电器设计

熊兴智

(电子与电气工程学院 通信工程专业 2006级1班 062312379)

摘 要：本设计是选用Maxim公司的MAX1898作为电池充电芯片，使用单片机芯片

AT89C52对其进行控制的一款智能充电器的设计。在对锂离子电池的基本参数特性做出介绍的基础上,该充电器的硬件电路包括单片机控制部分、电压转换及光耦隔离部分、充电控制部分。软件设计以C51语言为工具，实现了预充、快充、慢充、断电、报警等智能化充电过程。

关键词：充电器；智能；基于AT89C52单片机；MAX1898

Intelligent Battery Charger Design Based on 51 Single-chip

Computer

Xiong Xingzhi

(College of Electronic and Electric Engineering，communication engineering,

Class1 Grade2006, 062312379)

Abstract: I choice MAX1898 which is from Maxim Company as the charging chip and use

AT89C52 as the charging part to finish the design of an intelligent battery charger. Based on the introduction of the basic parameters and characteristics of lithium battery, the article fully introduces the hardware which includes MCU control part, voltage conversion and coupler isolation part and charge section. I select C51 language as the tool of software designing. This battery charger can fulfill the process of precharging, fast charging, slow charging, cutting off power and alarming.

Key Words: battery charger; intelligent; based on AT89C52 single-chip computer；MAX1898

1. 引言

1.1课题背景

随着信息技术的高速的发展，信息化正以令人惊叹的速度渗透到各个领域。电池作为一个传统的产业，正经历着前所未有的变革，特别是在通信，动力等领域，对电池有了新的要求。智能充电器就在这种环境下应运而生。

在人们日常工作和生活中，随着各种电子产品的广泛应用，各种充电器就不可或缺。

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从电动刮胡刀到mp3，从手机到笔记本电脑，几乎只要用到电池的设备都会用到充电器。这些充电器都有便携的特点，所以充电器为人们外出旅游和出差提供了相当大的方便。

单片机在电池充电器领域有着广泛的应用，利用它的处理控制能力可以实现充电器的智能化。充电器种类品种繁多，但严格意义上讲，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。

1.2指导思想

（1）实现充电过程。充电分为两个方面：一是充电过程的控制；二是需要提供基本充电电压。

（2）智能化的实现。引入单片机可实现智能化。

1.3本设计完成的智能化功能

本设计是基于51单片机在实现锂离子电池充电方面的应用。这种智能充电器在单片机的控制下，实现预冲，充电保护，自动断电和充电完成报警提示功能。

2．单片机简介

在通用微机中央处理器（CPU）基础上，将输入／输出（I／O）接口电路、时钟电路以及一定容量的存储器等部件集成在同一芯片上，再加上必要的外围器件，如晶体振荡器，就构成了一个较为完整的计算机硬件系统。由于这类计算机系统基本部件集成在同一芯片内，因此被称为单片微控制器（Single-Chip-Micro Controller）、微控制单元（Microcontroller Unit,MCU）或嵌入式控制器（Embedded Controller），简称单片机。[1]

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。[2]

2.1单片机的特点

单片机芯片作为控制系统的核心部件，它除了具备通用微机 CPU的数值计算功能

外，还必须具有灵活、强大的控制功能，以便实时监测系统的输入量，控制系统，从而实现自动控制功能[3]。单片机主要面向工业控制，工作环境比较恶劣，如高温、强电磁干扰，甚至含有腐蚀性气体，在太空中工作的按偏激控制系统，还必须具有抗辐射功能，此而决定了单片机CPU的技术特征和发展方向：

（1）单片机CPU抗干扰性强，工作温度范围宽（按工作温度分类，有民用级工业级、汽车级及军用级）。

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（2）单片机CPU可靠性高。在工业控制中，任何差错都可能造成极其严重的后果，因此在单片机芯片中普遍采用硬件看门狗技术，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。 （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，即单片机芯片内长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。

2.2单片机的应用

由于单片机具有如上所述的特点，因此在工业生产、日常生活等诸多领域，得到了日益广泛的应用，单片机的主要应用领域有：工业控制，如在工业生产过程中参数（如温度、压力、流量、液位等）的控制，数据处理功能于一体，如转速测试仪、噪声测试仪、振动测试仪及电子秤等。计算机网络与通信，单片机上有并行I/O接口，串联I/0接口，可用于通信接口，如单片机控制的自动呼叫应答系统、列车无线通信系统、遥测遥控系统等。家用电器，由于单片机体积小，控制能力强，且片内与定时器/计数器，所以广泛应用于家用设备中。如空调、洗衣机、微波炉及防盗报警等。

本设计是单片机在智能充电方面的应用。

2.3单片机应用于充电器实现智能化

因为多数充电器一般采用大电流的快速充电法，如果电池充满了，人们不及时断电就会使电池发烫，过度的充电会严重损害电池的寿命[4]。像一些成本比较低的充电器一般采用电压比较法，为了防止过度充充，基本上充电到一定的程度就停止大电流快充，转而用小电流涓流补充充电。

一部分的充电器不但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（电池活性衰退）现象。设计比较科学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

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