基于51单片机的智能充电器的设计和实现 电气工程专业.doc

基于51单片机的智能充电设计 课题：基于51单片机的智能充电技术 基于51单片机的智能充电器设计 摘 要：智能充电器的设计第一步需要解决的就是选择什么样的芯片来进行工作，其本身需要将51单片机作为基本的设计基础，这里选择的充电芯片是MAX1898，这个芯片是Maxim公司生产的。本文目标是设计出一款智能充电设备，这个设备要能够运用单片机AT89C52进行控制。首先本文会对于锂电池的一些基本的参数进行一个基本的介绍，简单的描述其特性。在这个智能充电器当中含有很多的部件，比如有对于光耦隔离进行控制的光耦隔离控制部分，还有单片机进行控制的单片机部分，其中还有一个部分是对于电压进行控制的，也就是电压转换部分，设计当中使用到的语言主要是C5，最终希望实现的目标是能够满足预充、快充、报警等功能的一个智能化充电过程。 关键词：充电器；智能；基于AT89C52单片机；MAX1898 Intelligent Battery Charger Design Based on 51 Single-chip Computer Abstract: The first step of intelligent charger design is to choose what chips to work. It needs 51 single-chip microcomputer as the basic design basis. The charging chip is MAX1898, which is produced by Maxim company. The aim of this paper is to design an intelligent charging device, which can be controlled by AT89C52. First of all, this article will give a basic introduction to some basic parameters of lithium battery, and briefly describe its characteristics. Contains a lot of parts in the intelligent charger, such as optocoupler control part for optocoupler control, and control of single parts, one part is for voltage control, voltage conversion is part design the use of the language is mainly C5, ultimately want to achieve is able to meet the pre charge, an intelligent fast charge, alarm and other functions of the charging process. Key Words: battery charger; intelligent; based on AT89C52 single-chip computer；MAX1898 1. 引言 1.1课题背景 现在的信息技术发展非常块，发展的高速带来的也是各个领域技术的飞跃。电池这个传统的行业也被信息技术逐渐的改变，现在电池产业面临着的变革是原来不曾遇见过的，这些变革主要体现在通信方面，同时在动力等领域也有体现。新的电池拥有了许多新的功能，这个时候一种新的充电器就产生了。 日常人们在许多的方面都会运用到充电器，比如在使用mp3、手机以及电脑等。可以说充电器扮演一个生活中非常实用并且普通的一种角色。对于出差的人来说更是不可或缺。 在充电器当中经常会运用到单片机，其中主要是运用了单片机当中处理以及控制的能力，但是严格的进行区分的话只有能够运用单片机技术对于充电的过程进行处理，对于每一个环节实现控制才可以被称之为智能充电器。 1.2指导思想 （1）为了实现其中的充电过程，这里会将充电的内容分为两个步骤来进行研究，一个是在充电的时候对于其中的过程进行调控，其次是在充电当中能够保证稳定的充电电压。 （2）充电器的功能不仅仅是实现良好得到充电，还需要在其中加入单片机的功能，运用单片机来使得其实现智能化的特征。 1.3本设计完成的智能化功能 本文的设计将会运用51单片机作为基础，主要实现的是锂离子电池的智能充电技术。这种充电器可以实现许多的功能，包括在充电过程当中实现充电的保护，还需要能够实现预充，在充电完成以后可以进行提示和预警等。 2．单片机简介 单片机当中有一个中央处理器，这个处理器也是单片机能够进行控制的一个关键部分，也是单片机结构的根基部分，除此之外，在单片机当中还会有一个接口电路，这个接口电路一般分为两种类型，一个是输入被称之为I，另外一个是输出部分，被称之为是O。在这个电路接口以外还有一个时钟电路以及一些存储器。所有的这些都是必要的构件，除此之外会在这些部件的外面加上一些晶体振荡器之类的结构。最终实现组合成为一个完整的单片微控制器，这个名称的由来是因为最终所有的部件都会集合在一个芯片当中。简称单片机。[1] 分析目前存在的一些单片机可以发现，其中主要是两种类型，一种是八位的高档机，另外一种是十六位机。并且这两种类型的单片机拥有许多的产品，市面上可以发现的有几十种系列，在这些系列当中含有几百个型号。现在已经不仅仅使用一些通用的单片机了，还会将单片机集成更多的资源来进行利用，比如会将单片机嵌入系统和网络相连，这种模式也是未来发展的一种趋势。除此之外还有一些专用的单片机产品，这些产品包括专门用来处理数据的单片机，这种单片机处理的数据包括语言或者图像等内容。总的来说，现在的单片机已经和过去有了很大的不同，变得更加的高集成化，同时带有多种的资源和网络化的功能。[2] 2.1单片机的特点 在控制系统当中，单片机的芯片是非常重要的关键部件，其主要功能是实现自动控制[3]。单片机的工作环境是比较恶劣的，这是因为单片机更多的是在一些工业方面进行控制，其中包含有各种复杂的环境，比如强电磁干扰或者是高低温等。还有一些需要在太空当中实现控制，需要面对的是具有辐射的环境。这些工作环境以及工作的内容就决定了单片机最终的发展方向以及它的技术特征： （1）单片机在很多的环境下都可以进行工作，比如在一些电磁环境当中或者是一些高低温环境当中。同时按照单片机工作的环境还可以将其分为各种级别。 （2）可以将单片机运用在工业控制的的当中可以明白单片机具有的可靠性是很高的，因为如果在工业控制当中单片机出现了一些错误可能带来的后果都是不可估量的，之所以可靠是因为在单片机当中使用了看门狗技术来保证在一定的时间段可以进行恢复设置的操作。 （3）单片机之所以可靠和本身发出的电磁辐射量小有很大的关系，因为这个特点可以把单片机系统当中的时钟频率降下来。为了实现高可靠性，在单片机当中会使用一个双总线结构来保证一定的数据传输率的同时又能够实现得的时钟频率工作状态。 （4）单片机虽然很小，但是可以实现的功能却非常的多。 （5）单片当中含有一个指令系统，这系统使用起来比许多的语言都要简洁方便。 （6）单片机并不可以看做完全是一个数字芯片，因为在这个结构当中还含有一些模拟器或则是一些重要的转换电路等结构。 （7）CPU使用嵌入得到方式存在在单片机当中进行工作，在单片机当中虽然有很多的类型，但是这种结构本身含有的差别是不多的。 2.2单片机的应用 单片机由于自身含有的种种优势，最终被使用在日常的许多方面当中，其中控制的对象包括温度、压力或者流量等内容。同时单片机本身体积非常小本身还带有定时器以及计数器的功能，所以在许多的家用设备当中也被广泛的进行运用。比如防盗、洗衣机的控制或者是空调的控制等方面。本文将单片机利用在控制充电方面，借此来实现智能充电的任务。 2.3单片机应用于充电器实现智能化 在过去的许多充电器使用当中有许多的不足，比如一个电池充满以后没有人为的及时断电就会导致电池变烫，并且很有可能会由于没有及时的断电而带来过充电的情况，这种情况就会导致电池的寿命变短。[4]。所以一些充电器没有自动断电功能就只能减小电流的传输，摒弃大电流充电方式。 但是有一些充电器本身可以在短时间内就把电池充满，并且在充电的过程当中可以实现对于电池的维护，这个维护主要是修复一些容量下降的情况。这些充电器都会使用一些单片机控制，这些单片机中会使用专用的控制芯片来配合其对于充电器的控制。其中使用的充电芯片经过了△v检测，这种检测方式可以很好的检测出来电池在充电以前的饱和状态和充电饱和以后的状态，主要是对于其中电压信号进行一个对比。最终在结束充电工作以后就可以精准的结束，将单片机的控制运用在充电当中可以实现智能化的充电模式，举例来说可以实现液晶显示、报警等功能。并且可以在充电加快的同时对于电池进行维护，让电池的寿命变长。 在现在的八位单片机系列当中最常采用的就是五一系列的单片机，这种单片机具有两个巨大的优势，一个是具有非常丰富的开发资源，其次在开发的过程当中不需要较高的成本。所以使用51系列单片机来进行设计是未来发展的趋势。其主要的特点是含有电可摩除的功能，同时它还含有一个闪速存储器。运用这种单片机来进行设计可以非常方便的进行程序的修改或者是开发调试。 2.4 本设计所用的单片机芯片 最终选择了AT89C52作为了设计使用的芯片，这个芯片从其特征上进行分析可以发现其本身是在一个低电压下进行工作的，然后其本身具备有的性能比较良好，在CMOS 8位这个级别的单片机当中算是比较优秀的了。在这个单片机当中含有的ROM大小是8kb，其中含有的RAM算是256bit。在使用过程当中可以使用MCS-51中的各种指令系统。 2.4.1 管脚定义说明 1.VCC管脚：系统供电电源 2.GND管脚：接地管脚 3.P0端口（P0.0~P0.7）：其实就是运用八位开环的形式来组成一个有出有进的双向的端口，这个端口作为一个传输的端口进行工作得到时候，其中含有的每一个管脚可以实现输入的量是八个TTL。 4.P1端口（P1.0~P1.7）：这个端口当中含有一个重要得到特点，因为在这个端当中含有一个特别的双向端口，这个端口当中含有一个上拉电阻。这个上拉电阻可以让外部含有的IIL降低。 表1 P1.0和P1.1管脚配置 管脚 配置功能表述 P1.0 T2（定时/计数器2的外部计数输入），时钟输出 P1.1 T2EX（定时/计数器2的处罚和方向选择） 5．P2端口：这个端口当中也含有上拉电阻，如果一个系统当中会使用到十六位的一些地址信息的时候，这个端口就会吧八位地址字节进行发送。为了实现这种功能会使用到MOVX@DPTR。 6．P3端口：P3是一组具有内部上拉电阻的双向I/O端口，同时它还具备许多系统功能，如表2所示。 表2 P3的功能 管脚 配置功能 P3.0 RXD（串行输入端口） P3.1 TXD（串行输出端口） P3.2 INT0（外部中断0端口） P3.3 INT1（外部中断1端口） P3.4 T0（定时器0的外部输入） P3.5 T1（定时器1的外部输入） P3.6 WR（外部数据存储区间的写入端口） P3.7 RD（外部数据存储区间的读取端口） 7.RST管脚：主要功能是抚慰，抚慰其中输入的信号。 8.ALE/PROG管脚：ALE表示地址所存使能信号，当防卫外部存储区间时，用来锁存低8位地址字节。/PROG表示在刷新程序代码时的程序脉冲输入信号。在正常操作时，ALE将以系统晶振频率的