单片机的智能充电器设计
目录
1 引言 1
1.1课题的研究背景 2
1.2 研究课题的发展趋势 3
1.3常见电池的充电方式 3
1.3.1恒流充电方式 3
1.3.2 恒压充电方式 4
1.3.3 浮充方式 4
1.3.4涓流充电方式 5
1.3.5 分阶段的充电方式 5
1.3.6 快速充电方式 6
1.4课题研究的意义 7
1.5本课题实现的主要功能 8
2 系统整体设计概述 8
3 硬件电路设计 9
3.1 主控模块 9
3.1.1 STC89C52单片机主要特性 11
3.1.2 STC89C52单片机的中断系统 13
3.2 LCD液晶显示器简介 13
3.2.1 液晶原理介绍 13
3.2.2 液晶模块简介 14
3.2.3 液晶显示部分与STC89C52的接口 15
3.3 按键模块和报警模块设计 16
3.3.1 按键模块 13
3.3.2 报警模块 13
3.4 电源充电模块设计 16
3.4.1 MAX1811芯片介绍 16
3.4.2 MAX1811电路设计 17
3.5 采集模块的设计 18
3.5.1 MAX157芯片介绍 18
3.5.3采样模块电路设计 20
4 软件设计 21
4.1 软件总体设计 21
4.1.1主程序流程图 21
4.1.2 LCD模块流程图 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
22
4.2程序设计原理 23
总结 24
致谢 25
参考文献 26
附录 27
系统电路原理图 27
元件清单 28
源代码 29
1 引言
1.1课题的研究背景
1.1.1蓄电池
现代信息技术的快速发展,使得信息化渗透到每个领域、每个行业当中。故而应高效化的、信息化的、电子化的要求，电池这个传统产业也面临着巨大的变革，智能充电器便在这种环境之下产生了。作为供电类性质的电池，它是由能量转换来获得电能的电力电子设备[1]。智能充电器便是能对电池进行充电而且能够广泛运用在各个方面的新型技术，它内部配备一个单片机，通过单片机的串行口和外部通信从而来控制或者调整外部的电压、电流等参数。这样的处理有益于减少设计人员的工作量，因为只要设计一种充电器便能够对满足标准的所有电池进行充电[2]。
1.1.2智能充电器的优势
而如今，各式各样的电子产品都朝着小、轻、便携等方向发展，使得大量的电气化产品都要用电池供电，所以性能好、重量轻、体积小的充电器的需求也逐渐变大。越来越高的用户需求使得对电池技术的要求也越来越高，更加复杂的充电控制过程，更加严格的充电保护系统，以及在不伤害电池的情况下有更快的充电速度。同时，充电电池的寿命长短、性能要求、以及对用户需求的比对也在逐年提高。
现在的市场上，卖的比较好的应该是万能充电器这种方便携带的充电器，但是这类充电器是直充，就本人认为并不算是智能充电器。智能充电器应该是主要用在电池之上，虽然它的主要功能也是为了给电池充电，但相比于一些直充充电器，智能充电器需要有更好的检测监控，过电保护，充满保护等一系列保护电池保护用户的组成部分，所以智能充电器应该比普通充电器有以下优点：
①.即插即用。只要满足应该有的条件，任何电池都能够进行充电。而具有不同配置，或者不同化学特性的电池在一定条件下也能进行充电[3]；
②.充电器内部有各类保护系统，比如过充保护，充满保护等；
③.很优秀的电池检验系统；
④.充电自动管理；
⑤.根据需要通过单片机测量采集电池的电量。
1.2 研究课题的发展趋势
逐步而高速发展的社会，使得每行每业都在快速成长。电气电子技术作为一个重点技术行业，它的发展速度也非常的迅速。而针对用的越来越多、功能越来越复杂的电子器件，对电力供应系统的要求也越来越高。所以，为了满足这类需求，各类电池的研究和开发已经朝高速化、智能化、微型化、环保化等趋势发展，而且电磁兼容(EMC)、自适应性和高智能化等新的需求也在不断提出[4]。与此同时，新型充电器也要能满足充电的需求。近些年来，智能充电器慢慢发展了起来，它是由控制模块、显示模块和电池组组成的，它包括了能测量、采集、计算并储存有关电池内部电池电量数据以及其他参数（比如温度、电流等）的电子器件，计量后的电池信息经过系统管理总线发送给器件内部的各个电路，通过判断这些信息来控制充电状态。
针对充电器而言，它的发展经历了以下三个阶段：
a.限流限压式
一开始的充电器是限压式的，之后发展到限流限压式，但这两类使用方法相同，都是慢充浅充，所以时间就是其寿命的表述，没有次数限制，只有时间的长短，比如说5年。因此这类充电模式效果比较差[4]。
b.恒流限压式
到恒流限压的时候，充电器的发展已经步入第二阶段，出售了半个多世纪的充电器便是这类模式的。这类模式的充电方式是先用恒流充电将电压充至预设电压的大小，再通过限压到一个恒定的电压值来充满电池[4]。这两个阶段会有一个转换电压，这个转换电压的值就是限压之后的值。这类充电器有不小的缺陷，因为充电电流可能比电池应有的充电电流小，所以充电会很慢，而且极有可能损坏电池、减少使用寿命。
c.自适应式
集成电子的发展让充电类的器件也进入的全新的阶段，即第三阶段——自适应式。自适应式让充电器有了更高的智能化以及很好的适应性。自适应充电器是能自主的按照各个电池的化学物理特性来进行充、放电的，并且有温度检测、电压检测、电流检测等检测功能。这类充电器是由CPU控制，实时在线的检测各类参数，然后照设定的程序过程来调节各个变量。这种充电器也能够用于一些不同的电池，能自主检测并且调节充电电流和电压，从而不用人为的去干涉，减少了工人工作时导致的意外错误。
目前，国外很多国家对智能充电器的研究比较广泛，大多数发达国家在很多领域都在运用着充电器这类技术，而且这类技术已经从原先只是用在国家类的大项目开始朝民间发展[5]。现在市场上有很多的智能充电器的控制芯片，比如说，智能电池的充电管理芯片MAX1898、MAXl811和HB6299等，镍镉、镍氢电池的充电管理芯片CN3718、GM6800、TEAll00和TEA179系列，锂离子电池的充电管理芯片CN3052、、BQ2054、AP5056和FAN75XX系列等芯片，多功能复合型运用芯片BQ2000系列芯片等。这些芯片的开发，很大程度上普及了数字智能充电器，但是在日常应用过程中这类芯片通常都存在着外部环境适应能力差、较少的扩展性、功能单一等问题，而且没有解决方案能够同时兼顾传统电池组和智能电池。但是对国内发展迅速的智能电池组而言，还只有较少的智能类充电器能同时兼顾传统和智能这两类电池，所以国内的智能充电器发展将逐渐变成电气电子行业探究的新型任务，它的技术开发方向十分明确、发展和使用前景也十分广泛[5]。
1 引言 1
1.1课题的研究背景 2
1.2 研究课题的发展趋势 3
1.3常见电池的充电方式 3
1.3.1恒流充电方式 3
1.3.2 恒压充电方式 4
1.3.3 浮充方式 4
1.3.4涓流充电方式 5
1.3.5 分阶段的充电方式 5
1.3.6 快速充电方式 6
1.4课题研究的意义 7
1.5本课题实现的主要功能 8
2 系统整体设计概述 8
3 硬件电路设计 9
3.1 主控模块 9
3.1.1 STC89C52单片机主要特性 11
3.1.2 STC89C52单片机的中断系统 13
3.2 LCD液晶显示器简介 13
3.2.1 液晶原理介绍 13
3.2.2 液晶模块简介 14
3.2.3 液晶显示部分与STC89C52的接口 15
3.3 按键模块和报警模块设计 16
3.3.1 按键模块 13
3.3.2 报警模块 13
3.4 电源充电模块设计 16
3.4.1 MAX1811芯片介绍 16
3.4.2 MAX1811电路设计 17
3.5 采集模块的设计 18
3.5.1 MAX157芯片介绍 18
3.5.3采样模块电路设计 20
4 软件设计 21
4.1 软件总体设计 21
4.1.1主程序流程图 21
4.1.2 LCD模块流程图 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
22
4.2程序设计原理 23
总结 24
致谢 25
参考文献 26
附录 27
系统电路原理图 27
元件清单 28
源代码 29
1 引言
1.1课题的研究背景
1.1.1蓄电池
现代信息技术的快速发展,使得信息化渗透到每个领域、每个行业当中。故而应高效化的、信息化的、电子化的要求，电池这个传统产业也面临着巨大的变革，智能充电器便在这种环境之下产生了。作为供电类性质的电池，它是由能量转换来获得电能的电力电子设备[1]。智能充电器便是能对电池进行充电而且能够广泛运用在各个方面的新型技术，它内部配备一个单片机，通过单片机的串行口和外部通信从而来控制或者调整外部的电压、电流等参数。这样的处理有益于减少设计人员的工作量，因为只要设计一种充电器便能够对满足标准的所有电池进行充电[2]。
1.1.2智能充电器的优势
而如今，各式各样的电子产品都朝着小、轻、便携等方向发展，使得大量的电气化产品都要用电池供电，所以性能好、重量轻、体积小的充电器的需求也逐渐变大。越来越高的用户需求使得对电池技术的要求也越来越高，更加复杂的充电控制过程，更加严格的充电保护系统，以及在不伤害电池的情况下有更快的充电速度。同时，充电电池的寿命长短、性能要求、以及对用户需求的比对也在逐年提高。
现在的市场上，卖的比较好的应该是万能充电器这种方便携带的充电器，但是这类充电器是直充，就本人认为并不算是智能充电器。智能充电器应该是主要用在电池之上，虽然它的主要功能也是为了给电池充电，但相比于一些直充充电器，智能充电器需要有更好的检测监控，过电保护，充满保护等一系列保护电池保护用户的组成部分，所以智能充电器应该比普通充电器有以下优点：
①.即插即用。只要满足应该有的条件，任何电池都能够进行充电。而具有不同配置，或者不同化学特性的电池在一定条件下也能进行充电[3]；
②.充电器内部有各类保护系统，比如过充保护，充满保护等；
③.很优秀的电池检验系统；
④.充电自动管理；
⑤.根据需要通过单片机测量采集电池的电量。
1.2 研究课题的发展趋势
逐步而高速发展的社会，使得每行每业都在快速成长。电气电子技术作为一个重点技术行业，它的发展速度也非常的迅速。而针对用的越来越多、功能越来越复杂的电子器件，对电力供应系统的要求也越来越高。所以，为了满足这类需求，各类电池的研究和开发已经朝高速化、智能化、微型化、环保化等趋势发展，而且电磁兼容(EMC)、自适应性和高智能化等新的需求也在不断提出[4]。与此同时，新型充电器也要能满足充电的需求。近些年来，智能充电器慢慢发展了起来，它是由控制模块、显示模块和电池组组成的，它包括了能测量、采集、计算并储存有关电池内部电池电量数据以及其他参数（比如温度、电流等）的电子器件，计量后的电池信息经过系统管理总线发送给器件内部的各个电路，通过判断这些信息来控制充电状态。
针对充电器而言，它的发展经历了以下三个阶段：
a.限流限压式
一开始的充电器是限压式的，之后发展到限流限压式，但这两类使用方法相同，都是慢充浅充，所以时间就是其寿命的表述，没有次数限制，只有时间的长短，比如说5年。因此这类充电模式效果比较差[4]。
b.恒流限压式
到恒流限压的时候，充电器的发展已经步入第二阶段，出售了半个多世纪的充电器便是这类模式的。这类模式的充电方式是先用恒流充电将电压充至预设电压的大小，再通过限压到一个恒定的电压值来充满电池[4]。这两个阶段会有一个转换电压，这个转换电压的值就是限压之后的值。这类充电器有不小的缺陷，因为充电电流可能比电池应有的充电电流小，所以充电会很慢，而且极有可能损坏电池、减少使用寿命。
c.自适应式
集成电子的发展让充电类的器件也进入的全新的阶段，即第三阶段——自适应式。自适应式让充电器有了更高的智能化以及很好的适应性。自适应充电器是能自主的按照各个电池的化学物理特性来进行充、放电的，并且有温度检测、电压检测、电流检测等检测功能。这类充电器是由CPU控制，实时在线的检测各类参数，然后照设定的程序过程来调节各个变量。这种充电器也能够用于一些不同的电池，能自主检测并且调节充电电流和电压，从而不用人为的去干涉，减少了工人工作时导致的意外错误。
目前，国外很多国家对智能充电器的研究比较广泛，大多数发达国家在很多领域都在运用着充电器这类技术，而且这类技术已经从原先只是用在国家类的大项目开始朝民间发展[5]。现在市场上有很多的智能充电器的控制芯片，比如说，智能电池的充电管理芯片MAX1898、MAXl811和HB6299等，镍镉、镍氢电池的充电管理芯片CN3718、GM6800、TEAll00和TEA179系列，锂离子电池的充电管理芯片CN3052、、BQ2054、AP5056和FAN75XX系列等芯片，多功能复合型运用芯片BQ2000系列芯片等。这些芯片的开发，很大程度上普及了数字智能充电器，但是在日常应用过程中这类芯片通常都存在着外部环境适应能力差、较少的扩展性、功能单一等问题，而且没有解决方案能够同时兼顾传统电池组和智能电池。但是对国内发展迅速的智能电池组而言，还只有较少的智能类充电器能同时兼顾传统和智能这两类电池，所以国内的智能充电器发展将逐渐变成电气电子行业探究的新型任务，它的技术开发方向十分明确、发展和使用前景也十分广泛[5]。
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