单片机智能锂电池充电器的设计
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Abstract
The rapid popularization of mobile phone lithium batteries, lead time and, because the lithium battery has no memory, higher energy density, swept the world in a very short period of time. But lithium batteries are there poor security, there is danger of explosion, especially to avoid high current charge discharge, the lithium battery charger is very demanding requirements for. Mobile phone charger general has been unable to meet the needs of the people. This design in view of this situation, adopting MAX1898 as for charging chip, the use of AT89C52 microcontroller to control, design a new intelligent charger charging. This design mainly consists of four parts: single chip circuit, a charging circuit, a photoelectric coupling isolation circuit and voltage conversi *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
on circuit. MCU program is compiled by C language, can complete the pre charging, fast charging, charging, intelligent alarm and a series of maintenance of lithium battery charging method. This design not only realizes the intelligent charging, also to extend battery life role.
Keywords: lithium battery; AT89C52 SCM; intelligent charging.
1 绪论
1.1 课题研究现状
最常见的可充电电池包括镍镉电池、镍氢电池、聚合物电池和锂电池等。其中，锂电池凭借着独特的优点得到广泛的应用。目前越来越多的常用电电器纷纷采用锂电池做电源，比如手机、数码相机等。可是锂电池的使用寿命往往受充电器质量的影响，好的智能型充电器不仅能在较短时间内将电量充满，而且还可以对锂电池起到一定的修复作用，主要修复因使用不当而造成的记忆效应。
通过调查发现，目前市场上，大部分充电器结构简单，只采用单一模式充电，几乎接近90%的人们对自己手机电池使用时间过短而不满意，有许多人也发现了，刚买的手机充一次电可以玩很长时间，但是过一段时间就不经用了，原因就在于充电器，它不能按照锂电池的特点充电，大大缩减了使用寿命。另外还有不少充电器设计的充电电流过大，导致不少意外发生。其实即使采用标准的恒压充电，也是不利于锂电池的使用的，其原因在于锂电池自身的特点，锂电池放电时自身电压会发生较大变化，它不像干电池那样即使没电了，还能维持电压不变，通常手机电池电压是4.2伏左右，电池欠压时，有时会低于2.5伏，这时候若仍采用标准电压充电，大的充电电流会使电池温度急剧上升，极易发生爆炸或火灾，并且也会缩短电池寿命。
若采用单片机作为核心控制器件，制作一种智能型充电器，使其能够按照锂电池的特点进行充电，那样不仅可以避免一些意外事件的发生，也会大大延长锂电池的使用寿命。
1.2 课题研究的深远意义和价值
由于锂电池的处处可见，导致充电器的广泛应用，这也就决定了单片机作为控制核心的智能型充电器的实用性。单片机是程序控制器件，控制方法灵活多变，不同的锂电池充电模式，只需改变相应的充电程序即可，因此采用单片机制作智能型充电器有创新性和可开发性。
锂电池的产生给人们带来的方便，但是同时也带了了安全隐患，锂电池不当充电，会导致温度急剧上升，从而极易产生火灾，甚至产生爆炸。解决这个问题的关键就在于充电器的改进，智能型充电器会彻底改观目前锂电池的使用现状。所以，本设计就是要设计制作一个这样的智能型充电器，彻底改变传统充电器的恒压或恒流充电的工作方式，从而满足人们对智能型充电器的要求。
1.3 课题研究的内容与前景
本设计将利用AT89C52单片机作为控制核心，由MAX1898作为充电芯片，采用三端稳压模块LM7805来提供稳定的电源电压，采用芯片6N137光电耦合器来实现隔离和补偿功能，同时使电路能够更稳定工作，免于受外界环境干扰，除此之外还采用LED闪烁灯和蜂鸣器来实现误充报警功能。
本设计所实现的电池充电的智能化，能够大大的满足人们对锂电池充电的需求，同时也会促进锂电池在各行业的应用，设计中仅采用2-3个芯片，成本较低，电路结构比较简单，适合批量生产，各种参数都可以通过修改程序来改变，具有灵活扩展的开发使用的效果，若将本设计做成产品投入到社会中，必将产生很好的经济效益。
2 系统方案的整体设计
2.1 系统总体设计
本设计的工作流程如图所示：电源电压经过变换稳压电路经过光电耦合电路向充电芯片提供充电电压，而此充电电压又受到单片机的控制，同时检测数据也会反馈至单片机，从而实现其智能控制。
系统硬件电路由单片机电路、电压转换及光耦合隔离电路、充电控制电路等部分组成。通过单片机的控制实现预充电、快充、慢充、断电、报警等充电过程。
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AT89C52，该单片机是美国生产的低电压、采用经典的MCS-51内核。该模块是用于实现智能控制的部分，例如可以通过回馈数据，智能发出控制指令，变换充电模式等。
充电控制模块：选用充电芯片MAX1898，MAX1898是一种比较廉价的的线性充电芯片，其输入电压范围为4.5V~12V；自动检测系统输入的电源；电压精度较高；充电时，可通过LED指示灯的亮度显示出手机或其他电子设备的充电状态；同时对输出电压进行相应的监测；具有检测电流源的额外功能。这个充电芯片的功能比较强大，在这个充电模块中，可以按照需要来设定充电时间，而且还可以通过改变电阻来控制芯片的输入电流。采用这个模块作为智能充电器的执行部件是非常明智的选择。
图3-2 MAX1898工作原理图
3.2.2 定时器中断服务程序的设计
在设计中，为了达到切断电源的功能，需要我们用定时来监测何时是安全的充电时间，这样就可以用充电完成信号来控制是否充电完成，是否需要切断电源，以保证安全。
Abstract
The rapid popularization of mobile phone lithium batteries, lead time and, because the lithium battery has no memory, higher energy density, swept the world in a very short period of time. But lithium batteries are there poor security, there is danger of explosion, especially to avoid high current charge discharge, the lithium battery charger is very demanding requirements for. Mobile phone charger general has been unable to meet the needs of the people. This design in view of this situation, adopting MAX1898 as for charging chip, the use of AT89C52 microcontroller to control, design a new intelligent charger charging. This design mainly consists of four parts: single chip circuit, a charging circuit, a photoelectric coupling isolation circuit and voltage conversi *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
on circuit. MCU program is compiled by C language, can complete the pre charging, fast charging, charging, intelligent alarm and a series of maintenance of lithium battery charging method. This design not only realizes the intelligent charging, also to extend battery life role.
Keywords: lithium battery; AT89C52 SCM; intelligent charging.
1 绪论
1.1 课题研究现状
最常见的可充电电池包括镍镉电池、镍氢电池、聚合物电池和锂电池等。其中，锂电池凭借着独特的优点得到广泛的应用。目前越来越多的常用电电器纷纷采用锂电池做电源，比如手机、数码相机等。可是锂电池的使用寿命往往受充电器质量的影响，好的智能型充电器不仅能在较短时间内将电量充满，而且还可以对锂电池起到一定的修复作用，主要修复因使用不当而造成的记忆效应。
通过调查发现，目前市场上，大部分充电器结构简单，只采用单一模式充电，几乎接近90%的人们对自己手机电池使用时间过短而不满意，有许多人也发现了，刚买的手机充一次电可以玩很长时间，但是过一段时间就不经用了，原因就在于充电器，它不能按照锂电池的特点充电，大大缩减了使用寿命。另外还有不少充电器设计的充电电流过大，导致不少意外发生。其实即使采用标准的恒压充电，也是不利于锂电池的使用的，其原因在于锂电池自身的特点，锂电池放电时自身电压会发生较大变化，它不像干电池那样即使没电了，还能维持电压不变，通常手机电池电压是4.2伏左右，电池欠压时，有时会低于2.5伏，这时候若仍采用标准电压充电，大的充电电流会使电池温度急剧上升，极易发生爆炸或火灾，并且也会缩短电池寿命。
若采用单片机作为核心控制器件，制作一种智能型充电器，使其能够按照锂电池的特点进行充电，那样不仅可以避免一些意外事件的发生，也会大大延长锂电池的使用寿命。
1.2 课题研究的深远意义和价值
由于锂电池的处处可见，导致充电器的广泛应用，这也就决定了单片机作为控制核心的智能型充电器的实用性。单片机是程序控制器件，控制方法灵活多变，不同的锂电池充电模式，只需改变相应的充电程序即可，因此采用单片机制作智能型充电器有创新性和可开发性。
锂电池的产生给人们带来的方便，但是同时也带了了安全隐患，锂电池不当充电，会导致温度急剧上升，从而极易产生火灾，甚至产生爆炸。解决这个问题的关键就在于充电器的改进，智能型充电器会彻底改观目前锂电池的使用现状。所以，本设计就是要设计制作一个这样的智能型充电器，彻底改变传统充电器的恒压或恒流充电的工作方式，从而满足人们对智能型充电器的要求。
1.3 课题研究的内容与前景
本设计将利用AT89C52单片机作为控制核心，由MAX1898作为充电芯片，采用三端稳压模块LM7805来提供稳定的电源电压，采用芯片6N137光电耦合器来实现隔离和补偿功能，同时使电路能够更稳定工作，免于受外界环境干扰，除此之外还采用LED闪烁灯和蜂鸣器来实现误充报警功能。
本设计所实现的电池充电的智能化，能够大大的满足人们对锂电池充电的需求，同时也会促进锂电池在各行业的应用，设计中仅采用2-3个芯片，成本较低，电路结构比较简单，适合批量生产，各种参数都可以通过修改程序来改变，具有灵活扩展的开发使用的效果，若将本设计做成产品投入到社会中，必将产生很好的经济效益。
2 系统方案的整体设计
2.1 系统总体设计
本设计的工作流程如图所示：电源电压经过变换稳压电路经过光电耦合电路向充电芯片提供充电电压，而此充电电压又受到单片机的控制，同时检测数据也会反馈至单片机，从而实现其智能控制。
系统硬件电路由单片机电路、电压转换及光耦合隔离电路、充电控制电路等部分组成。通过单片机的控制实现预充电、快充、慢充、断电、报警等充电过程。
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AT89C52，该单片机是美国生产的低电压、采用经典的MCS-51内核。该模块是用于实现智能控制的部分，例如可以通过回馈数据，智能发出控制指令，变换充电模式等。
充电控制模块：选用充电芯片MAX1898，MAX1898是一种比较廉价的的线性充电芯片，其输入电压范围为4.5V~12V；自动检测系统输入的电源；电压精度较高；充电时，可通过LED指示灯的亮度显示出手机或其他电子设备的充电状态；同时对输出电压进行相应的监测；具有检测电流源的额外功能。这个充电芯片的功能比较强大，在这个充电模块中，可以按照需要来设定充电时间，而且还可以通过改变电阻来控制芯片的输入电流。采用这个模块作为智能充电器的执行部件是非常明智的选择。
图3-2 MAX1898工作原理图
3.2.2 定时器中断服务程序的设计
在设计中，为了达到切断电源的功能，需要我们用定时来监测何时是安全的充电时间，这样就可以用充电完成信号来控制是否充电完成，是否需要切断电源，以保证安全。
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