智能手机充电器设计

摘要随着手机的普及，手机充电器已经成为现代家庭中常用的电器之一。虽然手机的品牌和型号众多，各种手充电器形状和接口不同，但它们的原理和功能基本一样，电路结构大同小异。所有手机充电器其实都是由一个稳定电源加上必要的恒流、限压、限时等控制电路构成。本论文将以单片机和充电芯片MAX1898为核心来构建一种智能充电器。对智能充电器的软件部分的设计与研究，是本论文研究的主要任务。本论文的重点有两方面内容:1.充电的实现；2.智能化的实现。本课题设计是一种基于单片机的锂离子电池充电器，在设计上，选择了简洁、高效的硬件，设计稳定可靠的软件，详细说明了系统的硬件组成，包括单片机电路、充电控制电路、电压转换及光耦隔离电路，并对本充电器的核心器件—MAX1898充电芯片、AT89C2051单片机进行了较详细的介绍。阐述了系统的软硬件设计。以C语言为开发工具，进行了详细设计和编码。实现了系统的可靠性、稳定性、安全性和经济性。该智能充电器具有检测锂离子电池的状态；自动切换充电模式以满足充电电池的充电需要；充电器短路保护功能；充电状态显示的功能。在生活中更好的维护了充电电池，延长了它的使用寿命。关键词：智能充电器；预充；充电保护；充电报警1目录第1章绪论..............................................................................................................................11.1课题研究的背景........................................................................................................11.2课题研究的内容........................................................................................................1第2章电池的充电方法与充电控制技术..............................................................................22.1电池的充电器和充电方法........................................................................................22.1.1充电器...............................................................................................................22.1.2电池的充电方法...............................................................................................32.2充电控制技术............................................................................................................42.2.1快速充电器介绍...............................................................................................42.2.2快速充电控制技术选型...................................................................................62.2.3充电芯片选型...................................................................................................8第3章锂电池充电器硬件设计............................................................................................133.1单片机控制电路......................................................................................................133.2电压转换及光耦隔离电路......................................................................................133.3充电控制电路..........................................................................................................153.4电源电路设计..........................................................................................................17第4章锂电池充电器软件设计............................................................................................194.1程序功能...................................................................................................................194.2主要变量说明..........................................................................................................194.3程序流程图..............................................................................................................204.3程序说明..................................................................................................................23第5章系统测试....................................................................................................................255.1硬件测试...................................................................................................................255.2软件测试...................................................................................................................255.3系统参数设计测试...................................................................................................26第6章设计总结与展望........................................................................................................292致谢..................................................................................................................................30参考文献..................................................................................................................................31附录1电路原理图.................................................................................................................32附录2程序.............................................................................................................................33第1章绪论电池的应用从来没有像现在这么广泛。电池正在变得更小、更轻，在单位容积内可容纳更多能量。电池发展的主要驱动力来自便携装置(移动电话，膝上电脑，摄录像机，MP3播放机)的发展。1.1课题研究的背景电池的化学成分和设计一起限定电池所能提供的电流。若没有限制性能的实际因素，电池可产生无穷大的电流。限制电池性能的主要因素是化学成分的反应率、电池设计和发生反应的区域。某些电池具有产生大电流的能力。一个新的可充电电池或电池组(一个电池组中有几个电池)不能保证完全充满电。事实上它们很可能几乎被放电。因此，第一件要做的事情是根据制造商提供的化学成分相关指南，对电池/电池组进行充电。近几年来，便携式电子产品的迅猛发展促进了电池技术的更新换代。其中锂离子电池以高能量密度、高内阻、高电池电压、高循环次数、低自放电率等特性，脱颖而出，迅速成为市场的主流。据统计，在笔记本电脑和移动电话领域，锂离子电池的市场占有率分别为80%和60%。根据日本矢野经济研究所的预测，锂离子电池正以53.33%的年增长率快速取代传统的镍铬和镍氢电池市场。1.2课题研究的内容针对锂电池的充电规律，结合现有锂电池充电器的特点，本课题欲设计一款智能手机锂电池充电器，要求以单片机为控制核心，选择适当的配套元件，设计硬件电路，并编制相应软件，使所设计的充电器具有智能化特点，能根据不同手机锂电池的电参数自动确定相应的充电控制规律，自动检测、充电、断电、报警等，达到理想的充电效果。2第2章电池的充电方法与充电控制技术铅酸电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池等二次电池，也叫蓄电池或可充电池，充电器对这些电池充电时，可把市售的EEAF交流电变成一定电压的直流电，使电能转化为电池内的化学能贮存起来。充电有两种不同的方法，即对电池进行大电流充电和小电流充电，也就是快速充电和慢速充电。充电主要是通过快速充电来完成。2.1电池的充电方法和充电器本小节主要分别说明智能充电器的要求与结构，以及被单片机控制的充电器的优点。2.1.1充电器对充电器的要求是：安全，快速，省电，功能全，使用方便，价格便宜。快速充电器(1C～4C的充电器)的安全更为重要，终止快速充电的检测方法要可靠、精确，以防止过充电。另外，一些充电器集成电路还设有充电时间定时器来作为一种附加的安全措施。功能全的充电器一般具有电池电压检测功能。