單片機控制的手機鋰電池充電器系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計案例目錄 1 1 2 3 4 5 6 8 8 1 1硬件電路設(shè)計在搭建整體框架的過程中，不僅要注意硬件參數(shù)。同時，應(yīng)當(dāng)在整體設(shè)計過程中，突出將系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性擺在較為重要的位置。當(dāng)處于充電過程的階段，為了使系統(tǒng)不會出現(xiàn)永久損壞的結(jié)果。在設(shè)計的過程中，應(yīng)該安排相應(yīng)的保護措施。包括溫度保護、過流保護、過壓保護。此外，在充電過程中，其將會包含兩個工作階段。其分別為恒流階段與恒壓階段。為此，需要保持系統(tǒng)的恒流恒壓相對穩(wěn)定。為了使所設(shè)計的充電器具有智能功能，應(yīng)當(dāng)在系統(tǒng)中采用MAX1898電源控制芯片和對應(yīng)的單片機，以便鋰電池鋰電池MAX1898充電輸出輸出控制狀態(tài)輸出電壓采樣STC89C51智能控制LCD1602顯示進度和狀態(tài)充電報警在進行整體設(shè)計的構(gòu)思中，需要對充電器采取恒壓充電方式。將電壓220V轉(zhuǎn)換，在進行一系列的處理后(整流、濾波、穩(wěn)壓),使其能夠以5V的直流電壓進行輸出，采用相應(yīng)的電池控制芯片，進行限制和輸出處理。在充電進程中，通過收集電池兩端的電壓，然后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，之后把處理后的結(jié)果傳輸?shù)絾纹瑱C進行處理和判斷。當(dāng)單片機處理完成后，會將信號傳導(dǎo)到液晶顯示屏，通過液晶顯示屏將相應(yīng)的參數(shù)和充電進度進行顯示。1.2電路原理圖及說明1.2.1控制電路設(shè)計STC89C51單片機最小系統(tǒng)是在保證正常工作的前提下使用最少的元件。通常上包括擴展程序存儲。單片機的最小系統(tǒng)如下：8P1.5P3.7/4226分42(1)供電電路將40腳接至電源(+5V),20腳進行接地，實現(xiàn)單片機供電(3)系統(tǒng)中的復(fù)位電路由電容C3與電阻R1組成。復(fù)位電路針對單片機的RAM和內(nèi)部的寄存器進行復(fù)位錯誤!未找到引用源。。其目的就是在單片機未進行工作的時候，復(fù)位電路會把寄存器內(nèi)部的值全部復(fù)位到默認(rèn)的初始值后才可能正常工作，從而規(guī)避程序運行中的錯亂。此時，若對單片機進行通電處理的時候，電容兩側(cè)會進行電壓的獲取。從而進行到充電的操作。當(dāng)電容進行充電時，電流流通電阻R1,電阻R會產(chǎn)生一個瞬時電壓，從而使得瞬時電壓傳導(dǎo)到RST端錯誤!未找到引用源。。然后，隨著時間的流逝，在電容實現(xiàn)充電操作后。這個時候就不會有電流流經(jīng)電阻R1了，其電阻R1的兩側(cè)的電壓也就隨之消失。使得單片機的RST從高電平變成低電平。從而使得單片機開始工作。(4)時鐘電路時鐘電路由C1、C2與晶振X1構(gòu)成。在其收到時鐘脈沖后，單片機才將執(zhí)行程序。1.1.2顯示電路7LCD1602寫入自己的字符及顯示漢字：因為LCD是作為外部設(shè)備運行的，它的處理事件的速度相對于CPU要慢上很多。因此，當(dāng)向LCD寫入命令的過程到其執(zhí)行完整的功能就需要一定的時間。在整個流程中，LCD將會進入忙狀態(tài)。這個時候不可以再向LCD傳入新的指令。此外，如何判斷忙指令可以通過讀忙標(biāo)指令來進行了解。當(dāng)使用state=LCDPORT指令進行讀取I/O端□的操作時，我們可以把state&Ox80用作判斷其是否處在忙狀態(tài)。如果IO端□為1,其就為忙狀態(tài)。否則，就處于空閑的狀態(tài)。1.1.3充電芯片電路充電芯片MAX1898具備許多優(yōu)良的功能，比如電壓和溫度的檢測等。當(dāng)它處在檢測過程中發(fā)現(xiàn)輸入電流比默認(rèn)的門限電流大，這是可以采取削弱充電時電流從而控制充電電流。它可以接入限流型的電源模塊與PNP三極管，進而可以使得充電變得高效。其最大優(yōu)點是在未使用電感的情況下可以仍能維持較低的功耗。它也可以其溫度保護的作用，并且能夠為系統(tǒng)中的電源模塊提供二次保護。LED-G即98_SET12E45平圖3-4MAX1898電路設(shè)計ADC0832A/D轉(zhuǎn)換電路，是把收集到的模擬電壓傳輸?shù)絾纹瑱C中。同時將數(shù)字信息傳輸?shù)絾纹瑱C顯示并由單片機處理。然后與內(nèi)部充電參數(shù)進行對照，進行運算和驅(qū)動操作，進而實現(xiàn)充電電路的驅(qū)動。ADCO832在系統(tǒng)設(shè)計中，僅需要一個通道，使用CHO當(dāng)進行電壓采集操作時，為了確保輸出電壓的正常輸出。其應(yīng)該對輸出模擬電壓進行A/D轉(zhuǎn)換，此外對輸入端加入高阻抗的集成運放LM358。本設(shè)計的優(yōu)點是：不會對原充電電路輸出產(chǎn)生影響，從而使得控制變得更為精準(zhǔn)。PP2P2.2323P2.A14)334EP4EP5333P0.2ADDD5CHiCHi3亭A亭21.1.5自動報警電路智能充電器設(shè)計的重點在于，在電池充滿電的時候，能夠降低對電池的損傷進而使得使用周期變得更長。采用單片機進行智能控制，在充滿后可以自動斷開，其主要是由耳機管與繼電器完成。在完成充電后，繼電器會將電源斷開。因為繼電器線圈中的電流不會立即發(fā)生變化。因此，當(dāng)中斷電源后，需要一個回路對原線圈中的電流進行釋放。雖然在斷電時，其電流很小，但若不添加一個回路，將會導(dǎo)致線圈兩側(cè)電壓處在較高的位置，會造成線圈的損壞。所以，設(shè)計中需要給繼電器外加一個泄放的二極管，從而規(guī)避線圈的損壞。OFF-ONBZX55C30K1.52充電器的軟件設(shè)計2.1軟件功能實現(xiàn)從可充電電錘收集信號，經(jīng)集成運算放大器放大。然后進行A/D轉(zhuǎn)換后送單片機處理，從而實現(xiàn)溫度與充電進度的顯示。若電量未充滿，則應(yīng)當(dāng)開啟充電模式繼續(xù)進行充電。如果是滿的，則應(yīng)當(dāng)停止充電。當(dāng)電池充滿的時候，就應(yīng)當(dāng)自動斷電。在充電過程中，其可以通過LCD1602顯示溫度和充電時的電壓情況。本項目程序代碼采用C語言編寫，經(jīng)過編譯器處理后自動編譯為機器語言代碼。其軟件流程圖如下：否是否是圖4-1程序流程圖圖4-1是軟件框架的主要流程圖，包括液晶屏初始化、系統(tǒng)電壓采樣及ADC0832的相關(guān)轉(zhuǎn)換、adc08的數(shù)據(jù)采集采集電池采樣、加載并顯示電池數(shù)據(jù)、判斷電池是否重組錯誤!未找到引用源。。如果電池被重組，充電模式將關(guān)閉，并啟動full提示，然后報警時間自動停1.MCU進行充電時，會使得寄存器被初始化方面錯誤!未找到引用源。。首要，實現(xiàn)MCU端所有寄存器的定義。第二，端口條件和片上寄存器2.調(diào)用電池檢測子程序，獨立完成測試在未安裝電池的時候，可以使用本次的狀態(tài)值去覆蓋上次的無效值。之后，可以根3系統(tǒng)調(diào)試對于硬件部分的調(diào)試主要分為兩個方面。首先對單片機的電路進行測試和校核。其對于整個電路，單片機控制的電路比較容易處理和調(diào)試。內(nèi)部主要輸入輸出接□為來說，51單片機需要與其他控制元件連接處理，才能給鋰電池充電。我們可以分別檢測其功能的特點，從而判斷我們設(shè)計的整體硬件電路是否能夠正常Y二Y二多出8588885÷4V欲4D3圖5-1系統(tǒng)仿真圖當(dāng)我們完成硬件電路的調(diào)試后，就可以接上電源了。當(dāng)充電器進入充電狀態(tài)時，我們可以打開計數(shù)器進行計數(shù)。電池充電完畢后，單片機進行預(yù)操作。接收到51單片機發(fā)送的信號后，進行終端操作。然后使用蜂鳴器進行報警處理。在測試的最后，如果整個硬件電路的功能能夠正常實現(xiàn)，則說明我們的軟件測試結(jié)果是正確的。相反，在我們的軟件測試結(jié)果中會出現(xiàn)相應(yīng)的問題。3.3系統(tǒng)整機調(diào)試在系統(tǒng)調(diào)試的過程中，首先將手機連接至USB端口。并且將電源連接到系統(tǒng)上，DC輸入以12V進行電壓的輸入。打開充電開關(guān)，此時USB端□的提示燈亮起。在LCD顯示屏上的電壓顯示正在以5V進行充電，并且此時的溫度為20攝氏度。若電壓大于5V的時候，將會觸發(fā)充電器的報警機制，蜂鳴器開始進行報警。在調(diào)試中，可以將發(fā)熱探觸發(fā)系統(tǒng)的預(yù)警機制。這將會導(dǎo)致蜂鳴器進行報警處理。在整機調(diào)試的過程中也出現(xiàn)了一些問題，針對這些問題具體去分析和總結(jié)。例如：1.在充電過程中，溫度超過30攝氏度為進行報警處理。2.液晶顯示屏上的電壓采集信息的數(shù)據(jù)有偏差。3.在連接至手機進行充電時，手機未顯示充電流程。針對上述的問題，其分析的原因如下：(1)對系統(tǒng)中DS18B20模塊進行程序分析，程序編譯正常。然后，對實物的焊接部分拿驗電筆進行檢測。發(fā)現(xiàn)焊接存在異常，針對此問題進行重新焊接。在之后再進行調(diào)試，溫度模塊的報警機制可以正常運行。(2)首先，對實物的液晶顯示模塊進行檢測。液晶模塊的焊接未見異常，之后對于液晶模塊的子程序進行編譯運行處理。結(jié)果發(fā)現(xiàn)程序編譯錯誤，針對程序中的錯誤進行修改。在程序進行修改后，液晶顯示的電壓參數(shù)恢復(fù)正常。(3)針對手機未進行充電的情況，對于USB模塊進行檢測。發(fā)現(xiàn)USB模塊上的提示燈未正常發(fā)光，大體推斷USB充電模塊存在問題。使用驗電筆進行檢驗，發(fā)現(xiàn)USB模塊的元器件存在問題。之后在更換了USB模塊后，手機可以正常充