磁吸式手机充电装置的设计
目 录
一、 引言 1
（一） 磁吸式手机充电器发展背景 1
（二） 国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 方案选择及元器件介绍 2
（一） 无线充电方案对比与选择 2
（二） 振荡电路模块 3
（三） THS3001型功率放大器 3
（四） 线圈模块 4
（五） 全桥整流模块 4
（六） LM7805三端稳压芯片 5
（七） AT89C51单片机 6
（八） LCD1602型集成液晶概述 7
三、 硬件系统设计 9
（一） 硬件结构框图设计 9
（二） LC振荡电路设计 9
（三） THS3001功率放大器及发射线圈电路设计 10
（四） LCD1602外围电路原理图设计 11
四、 软件系统设计 12
（一） 软件系统流程图设计 12
（二） LCD1602液晶屏工作流程图 12
五、 实物制作与调试 14
总结 15
参考文献 16
致谢 17
附录一 原理图 18
附录二 PCB图 20
附录二 元件列表 22
附录三 程序 23
引言
磁吸式手机充电器发展背景
苹果公司从2007发布的第一部iPhone以来，iOS设备便深受多数人的喜爱，加上电子产品的发展趋势尤其快速，现在走到哪都可以看到iPhone手机。
一说到手机，你应该会想到每天给手机充电的充电器。一说到给手机充电，估计很多人肯定都会觉得是件麻烦事，尤其在你边充边玩、或者不小心把充电的数据线绊倒的时候。其实为了避免意外造成的尴尬，苹果已经在电脑上?使用了磁性接触充电系统。但遗憾的是，苹果手机没有这种功能。不过没关系，现在我们只要设计出这种磁吸式手机充电连接技术，不仅苹果手机可以使用，安卓手机都可以完美使用。
通过在有USB的数据线的另一端设计出一个陶瓷的磁吸式充电发射端，里面是带有一定频率的交流电的电磁线圈，
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都会觉得是件麻烦事，尤其在你边充边玩、或者不小心把充电的数据线绊倒的时候。其实为了避免意外造成的尴尬，苹果已经在电脑上?使用了磁性接触充电系统。但遗憾的是，苹果手机没有这种功能。不过没关系，现在我们只要设计出这种磁吸式手机充电连接技术，不仅苹果手机可以使用，安卓手机都可以完美使用。
通过在有USB的数据线的另一端设计出一个陶瓷的磁吸式充电发射端，里面是带有一定频率的交流电的电磁线圈，接收端则安装在手机的充电端口，这样通过吸附住之后，通过电磁感应在接收端的线圈中产生了电流，从而将能量由输出端传送至接收端，完成充电。这样充电也方便了，而且在边充边玩时候，不会把数据线绊倒而摔坏手机。
所以让手机充电不再麻烦，要实现磁力吸附并可以实现电流传输完成充电，使我们在生活中正真的方便使用手机。
国内外发展现状
国内外对于手机无线充电器的研究目前处于一种火热的状态，因为它的实用价值非常的高，一旦设计出了更高性能、更低成本的手机无线充电器，就能够迅速进入市场，淘汰相对落后的产品，从而滋生出了一大批生产研发手机无线充电器的企业。英国牛津大学的一个研究小组目前采用了ARM处理器作为主控核心，嵌入了数字信号处理技术，将无线充电以数字信号的形式进行处理，研发出了高精度、高灵敏度以及高功率输出的无线充电设备。
本文主要研究内容
本文以磁吸式手机充电器作为研究课题，设计了一款能够实现5W功率传输的手机无线充电器系统，并将51单片机嵌入到系统中，实现了输出电压的测量。
方案选择及元器件介绍
无线充电方案对比与选择
目前国内外较为主流的无线充电方案主要分为电磁感应式、磁场共振式以及无线电波式三种，这三种方案不仅仅应用于手机无线充电领域，在新能源汽车、智能家居中也有着广泛的应用，下面对这三种方案的优缺点进行分析，从而选出一种适合本课题使用的方案。
电磁感应式
所谓电磁感应式无线充电，是三种无线充电方案中技术含量最低的一种，它所依托的原理仅仅是我们所学的常见物理效应——交流电通过线圈A时，能够产生磁场，当该磁场经过附近的线圈B时，能够在附近的线圈B上产生电动势，从而线圈B上就能够产生一定的电流，为其负载供电。这种方案的无线电能传输模块需要两个多匝数的线圈，分为初级线圈和副级线圈，当一定频率的交流电通过初级线圈后，交流电能就从初级线圈上转换为磁场能，传播到附近的副级线圈附近时，磁场能在副级线圈上再次转换成电能，这就是电磁感应式无线充电的典型特征，即电能转磁场能，磁场能转电能。这种无线充电方案由于原理简单并且性能稳定，因此目前被几大电子产品以及新能源汽车生产企业广泛使用，如我国的比亚迪公司，当其研发比亚迪秦汽车时，就尝试将这种电磁感应式无线充电技术植入到秦中，并为其申请了专利。
磁场共振
所谓磁场共振式无线充电技术，就是指将电能发出模块以及电能接收模块的谐振频率调节到同一个点上，当两个模块靠的较近时，两者实现共振，从而电能被无线传送到电能接收模块上，这种技术相对来说较为抽象，举一个最简单的例子——当军队行进过程中经过桥这种结构时，如果队伍里每个队员的脚步相互一致，那么军队的谐振频率就会达到与桥的谐振频率一致，从而很容易将桥震坏，历史上常有这种事例发生，而指挥官如果命令各士兵打散步伐，则能有效的避免事故的发生，这就是一种典型的共振能量传输——士兵踏步时产生的动能传送到桥梁内部结构，桥梁内部结构在如此大的能量下容易被振坏。而磁场共振式也是这么一种能量交换过程，然而这种无线充电技术目前在国际上仍然处于刚被开发的阶段，由于研发人员较少并且性能还不能稳定，因此还无法被推向市场，2013年美国一所高校的研发团队通过这种无线电能传送技术将一个60W的电灯点亮，推动了磁场共振式无线充电技术的进步与发展。
无线电波式
所谓无线电波式电能传输技术，是将电能转换成微波频率信号，由于微波在空中能够良好的传输，几乎不受墙壁或者玻璃等障碍物阻挡，它的原理有点类似于收音机，即电能接收装置需要通过一根天线来接收电能发出模块发出的电能。这种无线充电技术目前已经发展到了一种非常成熟的阶段，然而它对内部电路的元器件性能以及电路结构要求较高，需要具备一定经验的无线电设计师才能够完成这种无线充电器的设计。
综合上述三种目前国内外较为流行的无线充电技术的优缺点详细描述，可以发现在手机充电场合，电磁感应式最为适合，因为它的原理简单并且性能非常稳定，对于电路内部元器件的性能参数要求较低，即可以通过一个较低的成本来实现一个新能较高的无线充电系统。结合大学期间对于电子技术的掌握程度，本课题最终选择电磁感应式作为手机无线充电器的方案，为了实现一个较为智能的手机充电器，不仅仅需要模拟电路技术，还需要数字电路技术作为辅助，如对于手机充电器启动暂停、输出电压的显示等等，因此还需要配置一个微处理器模块。
振荡电路模块
无线
一、 引言 1
（一） 磁吸式手机充电器发展背景 1
（二） 国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 1
二、 方案选择及元器件介绍 2
（一） 无线充电方案对比与选择 2
（二） 振荡电路模块 3
（三） THS3001型功率放大器 3
（四） 线圈模块 4
（五） 全桥整流模块 4
（六） LM7805三端稳压芯片 5
（七） AT89C51单片机 6
（八） LCD1602型集成液晶概述 7
三、 硬件系统设计 9
（一） 硬件结构框图设计 9
（二） LC振荡电路设计 9
（三） THS3001功率放大器及发射线圈电路设计 10
（四） LCD1602外围电路原理图设计 11
四、 软件系统设计 12
（一） 软件系统流程图设计 12
（二） LCD1602液晶屏工作流程图 12
五、 实物制作与调试 14
总结 15
参考文献 16
致谢 17
附录一 原理图 18
附录二 PCB图 20
附录二 元件列表 22
附录三 程序 23
引言
磁吸式手机充电器发展背景
苹果公司从2007发布的第一部iPhone以来，iOS设备便深受多数人的喜爱，加上电子产品的发展趋势尤其快速，现在走到哪都可以看到iPhone手机。
一说到手机，你应该会想到每天给手机充电的充电器。一说到给手机充电，估计很多人肯定都会觉得是件麻烦事，尤其在你边充边玩、或者不小心把充电的数据线绊倒的时候。其实为了避免意外造成的尴尬，苹果已经在电脑上?使用了磁性接触充电系统。但遗憾的是，苹果手机没有这种功能。不过没关系，现在我们只要设计出这种磁吸式手机充电连接技术，不仅苹果手机可以使用，安卓手机都可以完美使用。
通过在有USB的数据线的另一端设计出一个陶瓷的磁吸式充电发射端，里面是带有一定频率的交流电的电磁线圈，
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
都会觉得是件麻烦事，尤其在你边充边玩、或者不小心把充电的数据线绊倒的时候。其实为了避免意外造成的尴尬，苹果已经在电脑上?使用了磁性接触充电系统。但遗憾的是，苹果手机没有这种功能。不过没关系，现在我们只要设计出这种磁吸式手机充电连接技术，不仅苹果手机可以使用，安卓手机都可以完美使用。
通过在有USB的数据线的另一端设计出一个陶瓷的磁吸式充电发射端，里面是带有一定频率的交流电的电磁线圈，接收端则安装在手机的充电端口，这样通过吸附住之后，通过电磁感应在接收端的线圈中产生了电流，从而将能量由输出端传送至接收端，完成充电。这样充电也方便了，而且在边充边玩时候，不会把数据线绊倒而摔坏手机。
所以让手机充电不再麻烦，要实现磁力吸附并可以实现电流传输完成充电，使我们在生活中正真的方便使用手机。
国内外发展现状
国内外对于手机无线充电器的研究目前处于一种火热的状态，因为它的实用价值非常的高，一旦设计出了更高性能、更低成本的手机无线充电器，就能够迅速进入市场，淘汰相对落后的产品，从而滋生出了一大批生产研发手机无线充电器的企业。英国牛津大学的一个研究小组目前采用了ARM处理器作为主控核心，嵌入了数字信号处理技术，将无线充电以数字信号的形式进行处理，研发出了高精度、高灵敏度以及高功率输出的无线充电设备。
本文主要研究内容
本文以磁吸式手机充电器作为研究课题，设计了一款能够实现5W功率传输的手机无线充电器系统，并将51单片机嵌入到系统中，实现了输出电压的测量。
方案选择及元器件介绍
无线充电方案对比与选择
目前国内外较为主流的无线充电方案主要分为电磁感应式、磁场共振式以及无线电波式三种，这三种方案不仅仅应用于手机无线充电领域，在新能源汽车、智能家居中也有着广泛的应用，下面对这三种方案的优缺点进行分析，从而选出一种适合本课题使用的方案。
电磁感应式
所谓电磁感应式无线充电，是三种无线充电方案中技术含量最低的一种，它所依托的原理仅仅是我们所学的常见物理效应——交流电通过线圈A时，能够产生磁场，当该磁场经过附近的线圈B时，能够在附近的线圈B上产生电动势，从而线圈B上就能够产生一定的电流，为其负载供电。这种方案的无线电能传输模块需要两个多匝数的线圈，分为初级线圈和副级线圈，当一定频率的交流电通过初级线圈后，交流电能就从初级线圈上转换为磁场能，传播到附近的副级线圈附近时，磁场能在副级线圈上再次转换成电能，这就是电磁感应式无线充电的典型特征，即电能转磁场能，磁场能转电能。这种无线充电方案由于原理简单并且性能稳定，因此目前被几大电子产品以及新能源汽车生产企业广泛使用，如我国的比亚迪公司，当其研发比亚迪秦汽车时，就尝试将这种电磁感应式无线充电技术植入到秦中，并为其申请了专利。
磁场共振
所谓磁场共振式无线充电技术，就是指将电能发出模块以及电能接收模块的谐振频率调节到同一个点上，当两个模块靠的较近时，两者实现共振，从而电能被无线传送到电能接收模块上，这种技术相对来说较为抽象，举一个最简单的例子——当军队行进过程中经过桥这种结构时，如果队伍里每个队员的脚步相互一致，那么军队的谐振频率就会达到与桥的谐振频率一致，从而很容易将桥震坏，历史上常有这种事例发生，而指挥官如果命令各士兵打散步伐，则能有效的避免事故的发生，这就是一种典型的共振能量传输——士兵踏步时产生的动能传送到桥梁内部结构，桥梁内部结构在如此大的能量下容易被振坏。而磁场共振式也是这么一种能量交换过程，然而这种无线充电技术目前在国际上仍然处于刚被开发的阶段，由于研发人员较少并且性能还不能稳定，因此还无法被推向市场，2013年美国一所高校的研发团队通过这种无线电能传送技术将一个60W的电灯点亮，推动了磁场共振式无线充电技术的进步与发展。
无线电波式
所谓无线电波式电能传输技术，是将电能转换成微波频率信号，由于微波在空中能够良好的传输，几乎不受墙壁或者玻璃等障碍物阻挡，它的原理有点类似于收音机，即电能接收装置需要通过一根天线来接收电能发出模块发出的电能。这种无线充电技术目前已经发展到了一种非常成熟的阶段，然而它对内部电路的元器件性能以及电路结构要求较高，需要具备一定经验的无线电设计师才能够完成这种无线充电器的设计。
综合上述三种目前国内外较为流行的无线充电技术的优缺点详细描述，可以发现在手机充电场合，电磁感应式最为适合，因为它的原理简单并且性能非常稳定，对于电路内部元器件的性能参数要求较低，即可以通过一个较低的成本来实现一个新能较高的无线充电系统。结合大学期间对于电子技术的掌握程度，本课题最终选择电磁感应式作为手机无线充电器的方案，为了实现一个较为智能的手机充电器，不仅仅需要模拟电路技术，还需要数字电路技术作为辅助，如对于手机充电器启动暂停、输出电压的显示等等，因此还需要配置一个微处理器模块。
振荡电路模块
无线
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