1、MAX1898智能充电器的设计21 课程设计目的、任务与要求1.1 课程设计目的1、熟悉单片机应用系统的设计方法和步聚.2、巩固PROTEL制板的方法和步骤.3、进一步巩固单片机的应用和C51单片机程序设计方法.4、掌握51单片机程序下载的方法和步骤.5、熟悉单片机应用系统的软硬件调试方法和过程.6、熟悉设计报告的书写方法.1.2 课程设计任务1通过单片机实现充电器的智能化控制,比如自动断电、充电完成报警提示等；2采用专用的电池充电芯片MAX1898与继电器实现对充电过程的控制,并实现电池预充、快充、满充、充电3采用PCF8591对充入锂电池的电压进行检测电池电压,通过蜂鸣器对MAX1898充
2、电情况做相应的报警,并从24C02中读取存入里面的歌曲.1.3 课程设计要求要实现智能化充电器,需要从以下两方面着手：1. 智能化的实现.在充电过程中引入51单片机的控制.2. 充电的实现.包括两部分：一是充电过程的控制；二是需要提供基本的充电电压.3. 显示的实现.利用I2C总线.2总体设计方案 选择MAX1898作为充电芯片,AT89S51作为充电控制芯片,共同完成锂电池智能充电器的研究.加载电源,MAX1898自动检测电池电压,判断电池是否为满状态,如果是则将此状态传递给单片机,触发信号拉低,TLP5621发出低电平信号,MAX1898EN脚电平被拉低,充电停止,蜂鸣器报警.充电过程中,
3、若电池充满,MAX1898发出满信号传递给单片机,单片机同样拉低触发信号,74LS04发出低电平信号,MAX1898EN拉低,通过继电器使充电停止,同时发出报警信号. 系统方框图如图2.1图2.1系统方框图3硬件设计3.1单元电路设计智能充电器设计的功能模块如下：单片机模块：实现充电器的智能化控制,比如自动断电、充电完成报警提示等；充电过程控制模块：采用专用的电池充电芯片与继电器实现对充电过程的控制；充电电压检测模块：采用PCF8591对充入锂电池的电压进行检测,并在达到一定的值进行报警；报警电路:通过蜂鸣器对MAX1898充电情况做相应的报警,并从24C02中读取存入里面的歌曲.3.1.1
4、单片机模块电路和报警电路设计单片机模块电路主要是由是以STC89C51为核心的最小系统电路,因为其具有广泛的兼容性和强大的与时控制功能,特别适合于许多较为复杂的控制应用场合.蜂鸣器为系统进行报警提示,电路如图3.1.1.图 3.1.1 单片机控制电路3.1.2 充电器电路充电控制电路设计MAX1898外接限流型充电电源和P沟道场效应管或PNP三极管,可以对锂电池进行安全有效的快充,其最大的特点是在不使用电感的情况下仍能保持很低的功率耗散,可以实现预充电,具有过压保护和温度保护功能以与为锂电池提供二次保护.电路如图3.1.2.1和如图3.1.2.2图 3.1.2.1 充电器电路充电控制电路图 3
5、.1.2.2继电器充电控制电路3.1.3 充电器电压检测电路设计 利用MAX1898进行检测的同时,还要通过锂电池两端的电压进行检测,利用PCF8591对电路进行AD转换,通过I2C进行读取.电路如图3.1.3.图 3.1.3 充电器电压检测电路3.1.4报警电路电路设计利用蜂鸣器读取24C02中存入的歌曲,作为报警电路.电路如图3.1.4.图 3.1.4报警电路3.2 总电路设计基于MAX1898智能充电芯片,加上51系列单片机的强大功能使得智能电池充电器的设计更加模块化,也使得是电池充电器更加智能化.如：电池预充、充电保护、自动断电和充电完成报警提示功能.其各模块电路如下图3.2.1所示.
6、图 3.2.1 智能充电器总电路4软件设计4.1 程序设计概述1充电器的充电过程主要由MAX1898和单片机STC89C51控制,而单片机主要是对电池充电器控制作用.主要功能介绍如下：当MAX1898完成充电时,其/CHG引脚会产生由低电平到高电平的跳变,该跳变引起单片机INT0中断./GHG输出为高电平时有以下3种情况：电池不在位或者无充电输入；充电完毕；充电出错此时实际上/CHG会以1.5HZ的频率反复跳变；显然前面2种情况都可以直接通过继电器切断充电电源,所以程序上着重于第三种情况的判断.I2C使用4.2 程序流程图4.2.1 智能充电器的控制图4.2.1单片机初始化流程图单片机控制智能
7、充电器的控制流程如图4.2.2,其中包括外部中断服务子程序和定时器服务子程序.图4.2.2单片机控制智能充电器的控制流程4.2.2 I2C使用（1）PCF8591的AD转换224C02的存储音乐系统源程序见附录.5性能测试与分析下面给出充电过程中记录的数据,如下表5.1所示：表5.1充电过程数据表测量次数电池电压V充电电流mA 电阻13.9855.10.072 23.9653.10.075 33.9652.70.075 43.9852.50.076 53.9851.70.077 63.9849.80.080 7445.80.087 8443.40.092 9441.40.097 104.033
8、9.90.101 114.0338.60.104 124.0337.80.107 134.0532.50.125 144.0531.60.128 154.05290.140 204.0528.70.141 254.0727.60.147 304.1319.490.212 354.1318.890.219 404.1318.60.222 454.1518.470.225 504.1715.940.262 554.290.410.725 604.310.3911.051 其绘制图形如下：参考MAX1898伏安特性折线图：从上可以看出随之充电的进行,电压值从3.68伏开始不断递增,而电流值不断的减小
9、,根据安培定理,得出其阻值不断的增大,电压达到一定的值后,电流会达到最小值,即充电接近完成.但是充电时间和参考折线图不一致,和理论值也不一制.6实验总结本设计以MAX1898为核心,利用单片机为控制元件实现智能手机充电器的设计.通过以上智能充电器的设计,使我进一步熟悉了MAX1898的工作原理和使用方法,更深入的了解了STC89C51的定时/计数器、中断系统的应用,熟悉了单片机嵌入式控制系统的设计思路.本设计使得课上所学得到充分的应用,加强了自身摄取新知识的能力,也为不断完善自己奠定了基础.理论来源于实践而高于实践,没有亲力亲为是不能领会其魅力的.这次设计进一步提高了自己的动手制作能力,也使得
10、编程能力得到锻炼,取得不小的收获,同时也发现了自身所存在的不足.对于本次设计制作,还有很多可以提高的地方.1.利用PCF8591对电池电压进行采集,通过计算得出电池流入的电流,并在LCD1602显示出来,达到可视化的控制.2.提高充电速率.3.提供电源的电压要稳定.7参考文献1MAX1898.Data Sheet.2STC89C51.Data Sheet.3 PCF8591.Data Sheet.4戴佳,戴卫恒,刘博文,51单片机C语言应用程序设计实例精讲M,电子工业/.,2008.12.附录一 程序源代码程序源代码：# include # include # include # includ
11、e # define uchar unsigned char # define uint unsigned intuchar code HI_LIST=0,226,229,232,233,236,238,240,241,242,245,246,247,248; uchar code LO_LIST=0,4,13,10,20,3,8,6,2,23,5,26,1,4,3; uchar code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; uint t_count,int0_count;uchar side;sbit P10=P1
12、0; /数码管显示sbit P11=P11;sbit P12=P12;sbit P13=P13;sbit P20=P20; /蜂鸣器输出引脚sbit P21=P21; /继电器输出引脚sbit SCL=P23;sbit SDA=P24; void Start /开始总线 SDA=1; SCL=1; SDA=0; SCL=0; void Stop /结束总线 /SCL=0; SDA=0; SCL=1; SDA=1; SCL=0;void Ack /发 ACK0 SCL=0; /可省略SDA=0; SCL=1; SCL=0; SDA=1; /必须置1,释放总线 void NoAck /发 ACK1
13、 SCL=0; /可省略SDA=1; SCL=1; SCL=0; void delay /延时约Nms的时间 uint i;while fori=0;i;bit TestAck /测试 ACK bit ErrorBit; SDA=1; /释放总线 SCL=1; ErrorBit=SDA; SCL=0; return; / 0应答,1非应答 /写入 8 个 bit 到 IIC器件 Write8Bit unsigned char temp; for SCL=0;/可省略 SDA=; SCL=1; SCL=0; input=input1; uchar Read8Bit /读8个字节 unsigned
14、 char temp,rbyte=0; for SCL=1; rbyte=rbyte1; rbyte=rbyte|; /将位SDA转换成字节再行原来的rbyte相或,SCL=1时即SDA稳定时读 SCL=0; return; uint readpcf8951_adc /读pcf8591数据函数 uint dat;Start;Write8Bit;TestAck;Write8Bit; /选择通道TestAck;Start;Write8Bit;TestAck;dat=Read8Bit;Stop;return dat;uint Gets_24c02 /读pcf8591数据函数 uint dat;Sta
15、rt;Write8Bit;TestAck;Write8Bit; /选择通道TestAck;Start;Write8Bit;TestAck;dat=Read8Bit;Stop;return dat;void display unsigned int temp; unsigned char dis_c4,i; temp=readpcf8951_adc*1.0/255*500;/以长整型运算. fori=0;i dis_ci=temp%10; temp=temp/10; P0=;P10=0;delay;P10=1; P0=0x80;P11=0;delay;P11=1; /显示小数点异或0x80 P0
16、=;P12=0;delay;P12=1; P0=;P13=0;delay;P13=1;/*MAX1898控制*/void int0 interrupt 0 /外部中断0服务子程序 if TH0=-5000/256; /延时5ms TL0=-5000%256;TR0=1; /启动定时/计数器0计数t_count=0; /产生定时器0中断的计数器清零 int0_count+;void T1_INT interrupt 3 P20=!P20; TH1=HI_LISTside; TL1=LO_LISTside;void T0_INT interrupt 1 /定时器0中断服务子程序 t_count+;
17、 TR0=0; /停止计数 TH0=-5000/256; /延时5ms TL0=-5000%256; if600&t_count /外部中断0产生3s5s的信号 if /标志,认为充电完毕 、 P21=0; /关闭充电电源 P20=0; /打开蜂鸣器报警 /否则即是充电出错 else P21=1; P20=1; ET0=0; /关闭T0中断 EX0=0; /关闭外部中断0 int0_count=0; t_count=0; else TR0=1; /t0计数/* 主函数*/void main uchar i; TMOD=0X11; /初始化 EA=1; ET0=1; ET1=1; IT0=1; TR0=1; TR1=1; EX0=1; int0_count=0; whiledisplay;if fori=0;i side=Gets_24c02; TR1=1; 附件二 元件清单智能手机充电器元件清单STC89C511排阻4.7K1MAX1898模块1电阻1K1PCF89511电阻10K374LS041电阻2K124C021电阻1002锂电池1电阻2.8K1蜂鸣器1电容20PF24位共阴数码管1电容1.1uF1PNP管85503电容1uF1二极管1N40072电容0.1uF1红色发光二极管1电容220uF1绿色发光二极管1电解电容10uF1按键开关1电容100nF1继电器1杜邦线
