智能型充电器的电源和显示的设计【字数：10554】
摘 要 本文以“智能型充电器系统”作为研究课题，成功设计了一款单片机控制系统，完成智能型充电器的电源以及显示的设计，对所有的预期功能指标全部进行了实现，在研究过程中对这种系统的发展过程以及发展现状进行了广泛的研究，根据相关产品所能表现出的功能和性能，确立了本课题的设计内容。本文选用了一款性价比极高的凌渡单片机芯片来作为主控器件。这款系统的设计内容包含了硬件系统和软件系统两个方面，智能型充电器系统的整体框架以STC89C51单片机作为核心部分，并使用了BUCK降压稳压电路、LCD1602液晶屏幕、ADC0832采样芯片和过压和欠压保护开关电路等一些功能模块，通过单片机对这些芯片和传感器的有序控制，设计了一款能够实现对输入电压进行稳压输出功能的手机充电器系统，具有快充和涓流充电等工作模式，能够实现对输入电压的市电电压进行降压整流并且用户可以通过按键对输出电压进行灵活设置，与此同时系统还能够对系统的输出功率进行实时监测，当出现过压、低压等现象时能够实现一定的保护机制，将输出的电压信号能够通过液晶屏进行显示。由于系统内部采用了大量的低功耗模块，只需要采用+5V直流电压供电即可使其工作，表现出的功耗参数非常可观，另外系统整体的器件成本水平较低，使得这款智能型充电器系统最终表现出的性价比非常高。本课题最终通过验证环节对这款智能型充电器系统的工作状态进行了测试，通过多项输入参数的配置，本系统都表现出了预期应得的结果，数据表明该设计成果适合推广，能够有效的降低市面上相关产品的成本。
目 录
第一章 引 言 1
1.1 智能型充电器的发展背景 1
1.2 智能型充电器的国内外发展现状 1
1.3 本文主要研究内容 2
第二章 智能型充电器的方案设计 3
第三章 系统硬件设计 4
3.1智能型充电器主控电路设计 4
3.2 BUCK开关降压电路设计 5
3.3 输出电压采集电路设计 6
3.4 LCD1602显示电路设计 9
第四章 系统软件设计 11
4.1智能型充电器的主程序流程设计 11
4.2 LCD1602液晶屏显示子程序流程设计 11
4.3 模拟电压采集子 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
程序设计 13
4.4 过压和欠压保护开关控制子程序流程设计 14
第五章 系统仿真 16
总 结 20
参考文献 21
致 谢 22
附录一 原理图 23
附录二 程序 24
第一章 引 言
1.1 智能型充电器的发展背景
本课题设计的是一款能够实现高清显示参数、模拟信号采集并转换成数字信号和继电器驱动等功能的单片机控制系统，这款系统的实现借助了STC89C51单片机系统开发平台以及C语言程序代码，通过这两者的相互结合，实现了对系统内部各个功能模块的驱动，从而实现高效有序的工作结果，这款智能型充电器系统的实现是对大学期间所学专业知识的一次综合总结[1]。所谓的智能型充电器系统，在硬件电路设计方面采用的是STC89C51单片机作为核心部分，在其片外结合了LCD1602液晶屏幕、ADC0832采样芯片和继电器等功能器件并构建出稳定的驱动电路，通过单片机等微处理器（本系统采用的是STC89C51单片机）的驱动实现这些功能电路的工作，在软件系统方面通过C语言构建程序代码，通过机器语言的转换，实现对微处理器的控制，最终实现对各个功能电路的控制，从而完成高清显示参数、高分辨率数据采集和继电器控制等功能[2]。智能型充电器系统的发展背景中总是离不开微型处理器，从最一开始的传统型（或者称之为雏形）到当前的智能型充电器系统，我们总是能够发现微处理器在这种系统中扮演着核心角色，深入研究我们可以看到，微型处理器的性能高低直接决定着智能型充电器系统整体的性能精度，这主要是因为智能型充电器系统所有的功能都需要通过微型处理器来进行控制实现，而在控制过程中必然会掺杂着或多或少的数据运算，从最一开始的4位机到现在的64位机，对于数据运算的性能提升可谓是翻天覆地的，因此高性能微型处理器的出现直接带动了智能型充电器系统的发展[3]。在智能型充电器系统的发展背景中我们可以看到以模拟电路占主要比例的传统型和数字电路占主导地位的智能型两种，其中传统型智能型充电器系统的内部电路外观非常复杂，大量的电阻电容以及半导体器件直接裸露在外部，通过这些规模庞大的器件的工作，能够实现一些从简单到复杂的功能，这种系统的优点在当前发展现状下已经变得越来越不明显，正在逐渐退出历史舞台[4]。而智能型的智能型充电器系统内部电路则使用了大量的集成式数字芯片，通常一片微小体积的硅片内部集成了海量的电阻电容以及半导体器件，这些电路被高密度集成后，外部的环境因素不容易对其造成性能方面的干扰，同时性能也不会随着时间而发生下降，因此智能型充电器系统越来越受到人们的青睐[5]。本课题设计的这款智能型充电器系统采用的是STC89C51单片机来作为主控，STC89C51单片机是一种具有较高处理速度的微型处理器，在大学期间已经对它进行了非常系统的学习，将其作为本课题的主控器件，能够较为轻松的实现各项功能[6]。
1.2 智能型充电器的国内外发展现状
国内外对于智能型充电器系统的研究设计成果在近几年间取得了较大的进步，不但在这种控制系统的底层硬件架构方面进行了优化和改进，还将硬件电路中的一些冗余无效的电路进行剔除和替换，通过具有相同功能的程序代码或者数字集成芯片替代掉大面积的模拟电路结构，使得系统的外形体积进一步缩小[7]。
根据一份电子科学方面的刊物报道的一项最新研究成果显示，这款内部采用智能型充电器系统的研发成果的推出，进一步降低了目前市面上相关产品的平均售价，这款产品的研究者称在内部硬件电路方面，为了提升智能型充电器系统对于外部数据的高速运算速度，他们采用了多核共存方式的ARM型CPU作为主控，通过多个CPU内核并行工作，使得智能型充电器系统的多项智能功能被研发出来，对于外部信号的响应具有极快的速度[8]。
1.3 本文主要研究内容
本课题设计的这款基于STC89C51单片机作为主控的智能型充电器系统，并设计了液晶屏显示电路、ADC0832转换器电路和过压和欠压保护开关电路等子电路模块，将要实现如下功能指标：
（1）能够将数控直流稳压电源系统检测到的输出电压、输出功率等工作参数通过高清晰度液晶显示效果展示出来。
（2）设计BUCK型开关电路，能够通过PWM波作为输入信号实现对该电路输入电压的降压作用，使得输出电压与PWM波的占空比成正比。
（3）能够将BUCK型开关电路输出的模拟电压值换算成高分辨率的数字信号，通过该模块对输出系统输出电压进行检测，并将检测结果送入单片机，单片机内部能够得到较为准确的待测电压值，从而使得系统获得负反馈调节的采样信号。
目 录
第一章 引 言 1
1.1 智能型充电器的发展背景 1
1.2 智能型充电器的国内外发展现状 1
1.3 本文主要研究内容 2
第二章 智能型充电器的方案设计 3
第三章 系统硬件设计 4
3.1智能型充电器主控电路设计 4
3.2 BUCK开关降压电路设计 5
3.3 输出电压采集电路设计 6
3.4 LCD1602显示电路设计 9
第四章 系统软件设计 11
4.1智能型充电器的主程序流程设计 11
4.2 LCD1602液晶屏显示子程序流程设计 11
4.3 模拟电压采集子 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
程序设计 13
4.4 过压和欠压保护开关控制子程序流程设计 14
第五章 系统仿真 16
总 结 20
参考文献 21
致 谢 22
附录一 原理图 23
附录二 程序 24
第一章 引 言
1.1 智能型充电器的发展背景
本课题设计的是一款能够实现高清显示参数、模拟信号采集并转换成数字信号和继电器驱动等功能的单片机控制系统，这款系统的实现借助了STC89C51单片机系统开发平台以及C语言程序代码，通过这两者的相互结合，实现了对系统内部各个功能模块的驱动，从而实现高效有序的工作结果，这款智能型充电器系统的实现是对大学期间所学专业知识的一次综合总结[1]。所谓的智能型充电器系统，在硬件电路设计方面采用的是STC89C51单片机作为核心部分，在其片外结合了LCD1602液晶屏幕、ADC0832采样芯片和继电器等功能器件并构建出稳定的驱动电路，通过单片机等微处理器（本系统采用的是STC89C51单片机）的驱动实现这些功能电路的工作，在软件系统方面通过C语言构建程序代码，通过机器语言的转换，实现对微处理器的控制，最终实现对各个功能电路的控制，从而完成高清显示参数、高分辨率数据采集和继电器控制等功能[2]。智能型充电器系统的发展背景中总是离不开微型处理器，从最一开始的传统型（或者称之为雏形）到当前的智能型充电器系统，我们总是能够发现微处理器在这种系统中扮演着核心角色，深入研究我们可以看到，微型处理器的性能高低直接决定着智能型充电器系统整体的性能精度，这主要是因为智能型充电器系统所有的功能都需要通过微型处理器来进行控制实现，而在控制过程中必然会掺杂着或多或少的数据运算，从最一开始的4位机到现在的64位机，对于数据运算的性能提升可谓是翻天覆地的，因此高性能微型处理器的出现直接带动了智能型充电器系统的发展[3]。在智能型充电器系统的发展背景中我们可以看到以模拟电路占主要比例的传统型和数字电路占主导地位的智能型两种，其中传统型智能型充电器系统的内部电路外观非常复杂，大量的电阻电容以及半导体器件直接裸露在外部，通过这些规模庞大的器件的工作，能够实现一些从简单到复杂的功能，这种系统的优点在当前发展现状下已经变得越来越不明显，正在逐渐退出历史舞台[4]。而智能型的智能型充电器系统内部电路则使用了大量的集成式数字芯片，通常一片微小体积的硅片内部集成了海量的电阻电容以及半导体器件，这些电路被高密度集成后，外部的环境因素不容易对其造成性能方面的干扰，同时性能也不会随着时间而发生下降，因此智能型充电器系统越来越受到人们的青睐[5]。本课题设计的这款智能型充电器系统采用的是STC89C51单片机来作为主控，STC89C51单片机是一种具有较高处理速度的微型处理器，在大学期间已经对它进行了非常系统的学习，将其作为本课题的主控器件，能够较为轻松的实现各项功能[6]。
1.2 智能型充电器的国内外发展现状
国内外对于智能型充电器系统的研究设计成果在近几年间取得了较大的进步，不但在这种控制系统的底层硬件架构方面进行了优化和改进，还将硬件电路中的一些冗余无效的电路进行剔除和替换，通过具有相同功能的程序代码或者数字集成芯片替代掉大面积的模拟电路结构，使得系统的外形体积进一步缩小[7]。
根据一份电子科学方面的刊物报道的一项最新研究成果显示，这款内部采用智能型充电器系统的研发成果的推出，进一步降低了目前市面上相关产品的平均售价，这款产品的研究者称在内部硬件电路方面，为了提升智能型充电器系统对于外部数据的高速运算速度，他们采用了多核共存方式的ARM型CPU作为主控，通过多个CPU内核并行工作，使得智能型充电器系统的多项智能功能被研发出来，对于外部信号的响应具有极快的速度[8]。
1.3 本文主要研究内容
本课题设计的这款基于STC89C51单片机作为主控的智能型充电器系统，并设计了液晶屏显示电路、ADC0832转换器电路和过压和欠压保护开关电路等子电路模块，将要实现如下功能指标：
（1）能够将数控直流稳压电源系统检测到的输出电压、输出功率等工作参数通过高清晰度液晶显示效果展示出来。
（2）设计BUCK型开关电路，能够通过PWM波作为输入信号实现对该电路输入电压的降压作用，使得输出电压与PWM波的占空比成正比。
（3）能够将BUCK型开关电路输出的模拟电压值换算成高分辨率的数字信号，通过该模块对输出系统输出电压进行检测，并将检测结果送入单片机，单片机内部能够得到较为准确的待测电压值，从而使得系统获得负反馈调节的采样信号。
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