单片机的智能锂电池充电器的设计毕业设计
目录
一 引言 1
二 锂电池工作原理及系统总体设计 1
（一） 锂电池的工作原理与结构 1
1.工作原理 1
2.结构 1
（二）系统总体设计 2
三 充电器的硬件设计 3
（一）硬件介绍 3
1. STC89C52单片机 3
2. MAX1898充电芯片 4
（二）模块介绍 5
1.电源电路 5
2. MAX1898充电电路 6
3.充电器电路充电控制电路 6
3.单片机控制电路的设计 7
4.蜂鸣报警电路 7
四 系统软件设计 8
（一）主程序的流程图 8
（二）单片机初始化流程图 9
（三）外部中断服务子程序和定时器服务子程序流程图 9
五 系统实现及功能调试 10
（一）充电前界面图 10
（二）开始充电界面图 11
（三）电池充满界面图 12
六 总结 13
致谢 14
参考文献 15
附录一 原理图 16
附录二 元器件清单 17
附录三 程序 18
一 引言
锂电池充电器是集控制技术和电子技术以及其他技术于一身的智能化设计。近几年智能手机的快速发展，推动了充电器市场的消费。由最初的两电两充，演变到如今的一电一充，虽然只有短短几年，充电器的发展历程也颇为壮观。充电器设计的技术从最初的青涩发展到如今的成熟， 排除了潜在的危险，其性能逐步趋向于稳定，同时还具备许多新的功能。
锂电池被广泛应用于便携式电子设备、空间技术、国防工业等各方面，因此相配套的充电器同样也在这些方面占有着举足轻重的地位。自小型的手机甚至大型的移动设备诞生以来，充电器的地位在电子界就是不容动摇的，越来越多的工业生产离不开充电器的辅助，安全高效的充电器是生产生活所追求的必然结果，它在未来将拥有更好的发展前景。
在工业生产和日常生活中，充电器带来的不仅是便利，更是一种促进。在充电器的初步发展阶段，频频发生安全事故，例如因
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、空间技术、国防工业等各方面，因此相配套的充电器同样也在这些方面占有着举足轻重的地位。自小型的手机甚至大型的移动设备诞生以来，充电器的地位在电子界就是不容动摇的，越来越多的工业生产离不开充电器的辅助，安全高效的充电器是生产生活所追求的必然结果，它在未来将拥有更好的发展前景。
在工业生产和日常生活中，充电器带来的不仅是便利，更是一种促进。在充电器的初步发展阶段，频频发生安全事故，例如因过冲电池发生爆炸或因充电方法错误导致的火灾，这些现象无时无刻为人们敲响警钟。现如今，对于发展逐渐趋向于成熟的充电器来说，人们的安全有了保障，同时还为人们的出行甚至是生产带来了不计其数的便利。我相信，充电器这一设计带来的性能会在未来有更明显的提高，为人们提供更高质的充电服务。
本次毕业设计以上述内容为前景，提出一种新型的锂电池充电器。该充电器是在STC89C52单片机和MAX1898芯片的基础上建立起来的。两者之间的结合能够使得充电器的设计更为人性化，同时也具有更高的安全性与智能性。
二 锂电池工作原理及系统总体设计
锂电池的工作原理与结构
1.工作原理
充电过程中，通过一定的电压值迫使正极的化合物（LiCoO2是常见的正极原材成分）释放出锂离子，往负极方向移动，嵌入到负极分子的结构中；放电时，则是将锂离子从负极析出往正极移动，重新与正极的化合物结合。通过锂离子的来回移动而产生电流。锂电池的充电过程分为恒流快速充电阶段和恒定电压电流下降两个阶段。在恒定电压的快速充电阶段，电池的电压增加，直至达到电池电压标准，则控制芯片进入恒定的阶段，从而确保U不再持续升高导致过充，充电电流是是与电量成反比直到0，最后完全充电。
2.结构
锂电池的外观较多，其中圆形与方形的比较常见。锂电池内部是通过Polythene薄膜材料制成螺旋结构，此结构能够将正、负两极很好的分隔开来。正极主要包含了锂离子收集极（Li及CoO2构成的）和电流收集极（Al薄膜构成的）；而负极同样是锂离子收集极（片状C元素材构成的）和电流收集极（Cu薄膜构成的）。正负两极的材料构成不同。此外有机电解质溶液也是锂电池中必不可少的，此外为防止意外危险，该电池同时具备安全阀以及PTC器件，进行自保工作。锂电池结构图见图2-1。
图2-1 锂电池结构图
（二）系统总体设计
本设计的思路是集预充、快充、恒压充、蜂鸣报警于一身的手机智能充电器设计。要实现充电器的智能化，需要从以下两方面着手，分别是充电的实现和智能化的实现。整体设计总共分为两部分，分别是硬件设计和软件设计。本文中运用到的主要硬件有智能充电芯片MAX1898以及单片机STC89C52。软件设计是为了满足各个方案的要求而制定的，在总体设计中与硬件设计的重要性不分上下。本次设计以MAX1898作为控制充电芯片，与单片机STC89C52相辅相成，共同监控充电电路，确保电路的安全。在电路中，MAX1898芯片担任“判官”的角色来判断充电是否正常进行，而STC89C52单片机则担任“控制官”的角色来控制充电电路的通断。正常情况下，充电完成后将触发蜂鸣报警电路，即发出蜂鸣声提示用户尽快取出电池，以免过冲；同样当充电出错时，蜂鸣报警器也会发出报警声，以提示用户充电出错及时改正，避免事故的发生。系统整体的设计框图如图2-2。
图2-2 系统设计框图
三 充电器的硬件设计
（一）硬件介绍
伴随科学技术的快速发展，电子市场已被微控制芯片所占据。单片机是控制芯片中的一个重要角色，适用于各种工业生产。单片机凭借集成度高的优点在各领域间得到了发展，并逐步的朝着CMOS化，低损耗，高性能和低成本的方面深入探索。其中在这单片机领域里，单片机STC89C52具有很强的代表性。
目前市场上有着五花八门的充电芯片，通过网络资源得知，芯片MAX1898相对于其他芯片来讲要杰出许多。MAX1898内部含有输入电流检测器、电压检测器、充电电流检测器和主控器，外接限流型电源和PNP功率三极管，可对锂电池进行安全有效的充电，可通过外接电容设置最大充电时间，也通过外接电阻设置最大充电电流。
综上所述，由STC89C52和MAX1898共同协调可顺利地完成智能锂电池充电器的设计。下面将分别介绍STC89C52单片机和MAX1898芯片的优点。
1. STC89C52单片机
STC89C52单片机是类似于51单片机的8K可编程Flash存储器，但
一 引言 1
二 锂电池工作原理及系统总体设计 1
（一） 锂电池的工作原理与结构 1
1.工作原理 1
2.结构 1
（二）系统总体设计 2
三 充电器的硬件设计 3
（一）硬件介绍 3
1. STC89C52单片机 3
2. MAX1898充电芯片 4
（二）模块介绍 5
1.电源电路 5
2. MAX1898充电电路 6
3.充电器电路充电控制电路 6
3.单片机控制电路的设计 7
4.蜂鸣报警电路 7
四 系统软件设计 8
（一）主程序的流程图 8
（二）单片机初始化流程图 9
（三）外部中断服务子程序和定时器服务子程序流程图 9
五 系统实现及功能调试 10
（一）充电前界面图 10
（二）开始充电界面图 11
（三）电池充满界面图 12
六 总结 13
致谢 14
参考文献 15
附录一 原理图 16
附录二 元器件清单 17
附录三 程序 18
一 引言
锂电池充电器是集控制技术和电子技术以及其他技术于一身的智能化设计。近几年智能手机的快速发展，推动了充电器市场的消费。由最初的两电两充，演变到如今的一电一充，虽然只有短短几年，充电器的发展历程也颇为壮观。充电器设计的技术从最初的青涩发展到如今的成熟， 排除了潜在的危险，其性能逐步趋向于稳定，同时还具备许多新的功能。
锂电池被广泛应用于便携式电子设备、空间技术、国防工业等各方面，因此相配套的充电器同样也在这些方面占有着举足轻重的地位。自小型的手机甚至大型的移动设备诞生以来，充电器的地位在电子界就是不容动摇的，越来越多的工业生产离不开充电器的辅助，安全高效的充电器是生产生活所追求的必然结果，它在未来将拥有更好的发展前景。
在工业生产和日常生活中，充电器带来的不仅是便利，更是一种促进。在充电器的初步发展阶段，频频发生安全事故，例如因
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
、空间技术、国防工业等各方面，因此相配套的充电器同样也在这些方面占有着举足轻重的地位。自小型的手机甚至大型的移动设备诞生以来，充电器的地位在电子界就是不容动摇的，越来越多的工业生产离不开充电器的辅助，安全高效的充电器是生产生活所追求的必然结果，它在未来将拥有更好的发展前景。
在工业生产和日常生活中，充电器带来的不仅是便利，更是一种促进。在充电器的初步发展阶段，频频发生安全事故，例如因过冲电池发生爆炸或因充电方法错误导致的火灾，这些现象无时无刻为人们敲响警钟。现如今，对于发展逐渐趋向于成熟的充电器来说，人们的安全有了保障，同时还为人们的出行甚至是生产带来了不计其数的便利。我相信，充电器这一设计带来的性能会在未来有更明显的提高，为人们提供更高质的充电服务。
本次毕业设计以上述内容为前景，提出一种新型的锂电池充电器。该充电器是在STC89C52单片机和MAX1898芯片的基础上建立起来的。两者之间的结合能够使得充电器的设计更为人性化，同时也具有更高的安全性与智能性。
二 锂电池工作原理及系统总体设计
锂电池的工作原理与结构
1.工作原理
充电过程中，通过一定的电压值迫使正极的化合物（LiCoO2是常见的正极原材成分）释放出锂离子，往负极方向移动，嵌入到负极分子的结构中；放电时，则是将锂离子从负极析出往正极移动，重新与正极的化合物结合。通过锂离子的来回移动而产生电流。锂电池的充电过程分为恒流快速充电阶段和恒定电压电流下降两个阶段。在恒定电压的快速充电阶段，电池的电压增加，直至达到电池电压标准，则控制芯片进入恒定的阶段，从而确保U不再持续升高导致过充，充电电流是是与电量成反比直到0，最后完全充电。
2.结构
锂电池的外观较多，其中圆形与方形的比较常见。锂电池内部是通过Polythene薄膜材料制成螺旋结构，此结构能够将正、负两极很好的分隔开来。正极主要包含了锂离子收集极（Li及CoO2构成的）和电流收集极（Al薄膜构成的）；而负极同样是锂离子收集极（片状C元素材构成的）和电流收集极（Cu薄膜构成的）。正负两极的材料构成不同。此外有机电解质溶液也是锂电池中必不可少的，此外为防止意外危险，该电池同时具备安全阀以及PTC器件，进行自保工作。锂电池结构图见图2-1。
图2-1 锂电池结构图
（二）系统总体设计
本设计的思路是集预充、快充、恒压充、蜂鸣报警于一身的手机智能充电器设计。要实现充电器的智能化，需要从以下两方面着手，分别是充电的实现和智能化的实现。整体设计总共分为两部分，分别是硬件设计和软件设计。本文中运用到的主要硬件有智能充电芯片MAX1898以及单片机STC89C52。软件设计是为了满足各个方案的要求而制定的，在总体设计中与硬件设计的重要性不分上下。本次设计以MAX1898作为控制充电芯片，与单片机STC89C52相辅相成，共同监控充电电路，确保电路的安全。在电路中，MAX1898芯片担任“判官”的角色来判断充电是否正常进行，而STC89C52单片机则担任“控制官”的角色来控制充电电路的通断。正常情况下，充电完成后将触发蜂鸣报警电路，即发出蜂鸣声提示用户尽快取出电池，以免过冲；同样当充电出错时，蜂鸣报警器也会发出报警声，以提示用户充电出错及时改正，避免事故的发生。系统整体的设计框图如图2-2。
图2-2 系统设计框图
三 充电器的硬件设计
（一）硬件介绍
伴随科学技术的快速发展，电子市场已被微控制芯片所占据。单片机是控制芯片中的一个重要角色，适用于各种工业生产。单片机凭借集成度高的优点在各领域间得到了发展，并逐步的朝着CMOS化，低损耗，高性能和低成本的方面深入探索。其中在这单片机领域里，单片机STC89C52具有很强的代表性。
目前市场上有着五花八门的充电芯片，通过网络资源得知，芯片MAX1898相对于其他芯片来讲要杰出许多。MAX1898内部含有输入电流检测器、电压检测器、充电电流检测器和主控器，外接限流型电源和PNP功率三极管，可对锂电池进行安全有效的充电，可通过外接电容设置最大充电时间，也通过外接电阻设置最大充电电流。
综上所述，由STC89C52和MAX1898共同协调可顺利地完成智能锂电池充电器的设计。下面将分别介绍STC89C52单片机和MAX1898芯片的优点。
1. STC89C52单片机
STC89C52单片机是类似于51单片机的8K可编程Flash存储器，但
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