基于ATmega16单片机多功能充电器的硬件开发毕业设计论文

任务书学号： xxxxxxxxxxx 毕 业 设 计 说 明 书基于 ATmega16 单片机多功能充电器的硬件开发The hardware development of the multifunctionl charger based on ATmega16 MCU学院 计算机与电子信息学院 专业 电气工程及其自动化 班级 xxxxxxx 学生 xxxxx 指导教师（职称） xxxxxxx 论文时间 2015 年 01 月 01 日至 2015 年 06 月 7 日广东石油化工学院本科毕业设计（论文）诚信承诺保证书本人郑重承诺：基于 ATmega16 单片机多功能充电器的硬件开发毕业设计（论文）的内容真实、可靠，是本人在熊建斌老师的指导下，独立进行研究所完成。毕业设计（论文）中引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处，如果存在弄虚作假、抄袭、剽窃的情况，本人愿承担全部责任。学生签名：年 月 日毕 业 设 计 任 务 书院（系）： 计算机与电子信息学院 专业 电气工程及其自动化 班 级： xxxxxxxxxx 学生： xxx 学号： xxxxxx 一、毕业设计课题 基于 ATmega16 单片机多功能充电器的硬件开发 二、毕业设计工作自 2015 年 01 月 01 日起至 2015 年 06 月 07 日止三、毕业设计进行地点 广东石油化工学院 四、毕业设计的内容要求 主要内容：（1）系统设计思路；（2）硬件设计；（3）软件设计实现；具体实现：充电器接入电池后，MCU 对电池电压进行检测，如果电池电压小于 4.2V，则接通光电耦合器，并把电压显示 LCD 上对电池进行充电，整个充电过程都需要不断检测电池电压。当电压达到饱和，即电压达到 4.2V，MCU 断开光电耦合器，停止充电，并且报警。指导教师 xxxxx 接受毕业设计任务开始执行日期 2015 年 1 月 1 日学生签名 专 业 负 责 人批 准 日 期摘 要蓄电池的使用已长达一百多年，电池性能的好坏对电子产品的使用效果有着及其重要的作用，而且充电器的功能又直接影响到电池的使用。充电器用途广泛，在很多领域都有涉及，尤其是手机、相机、玩具、便携设备等领域使用最广泛。普通充电器针对性强，但是功能单一。因为充电电池有很多类型，而且每一种电池一般只能配备一种充电器，这就使得用户必须购置较多类型的充电器，这样就造成了资源浪费，并且一般的充电器因为不具备完善的功能而影响充电电池，质量差点的电池甚至有可能会爆炸，造成安全事故，而且废旧电池对环境会造成很大污染。本文设计了一款基于 ATmega16 单片机的低功耗、安全可靠和高性能的充电器，硬件电路简单、高效，软件稳定、可靠。本文设计的充电器硬件组成包括单片机电路、LM7805 稳压芯片、LM2576 充电芯片、电压采样和 LCD 1602 液晶显示电路等。软件采样高级 C 语言开发，进行了详细的设计和编码。本文设计的充电器加入了过充保护和反接保护功能，这样使用起来安全可靠，并且充电液态显示，使得充电过程清晰明了，是一个具有智能判别，智能控制，智能充电的充电器。关键词：智能充电；单片机；蓄电池；LM2576；LCD 1602AbstractIAbstractBattery is up to more than one hundred years, effect of battery performance is good or bad for electronic products with its important role and function of the charger has a direct impact on the battery use. Charger has a wide range of uses, in many fields are involved, especially mobile phones, cameras, toys, portable equipment, etc. the most widely used. The common charger is targeted, but single function. Because rechargeable batteries have many types, and each kind of battery can be equipped with a charger, which makes the user more types of charger must be purchased, thus causing the waste of resources, and a general charger because they do not have the perfect function and effect of charging the battery, the battery quality almost even may explode, caused by accidents and used batteries on the environment will cause a lot of pollution.In this paper, we design a based on ATmega16 of low power consumption, safe and reliable and high performance of the charger, hardware circuit is simple and efficient, the software is stable and reliable. In this paper, the design of the charger hardware including MCU circuit, lm7805 voltage stabilizing chip, lm2576 charging chip, voltage sampling and LCD 12864 LCD display circuit. Senior Software sampling C language development, the detailed design and coding.In this paper, the design of the charger joined the overcharge protection and reverse connection protection function, so the use of safe and reliable and charging liquid display, the charging process is clearly understood, is a with intelligent identification, intelligent control, intelligent charging charger.Keywords: Smart Charger; SCM; Lithium battery; LM2576; LCD 1602广东石油化工学院本科毕业（设计）论文：基于 ATmega16 单片机多功能充电器的硬件开发II目 录第一章 绪论 .11.1 目的和意义 .11.2 充电器的国内外现状 1 .11.3 本设计主要工作 .2第二章 充电技术 .42.1 锂电池的特性 2 .42.2 锂电池的充电方法 .42.2.1 恒流充电 .42.2.2 恒压充电 .52.2.3 浮充方式 .52.2.4 涓流充电 .62.2.5 分阶段充电方式 .62.2.6 快速充电 .7第三章 充电器硬件设计 .93.1 ATmega16 单片机电路 .93.1.1 ATmega16 引脚说明 .93.1.2 ATmega16 主要特性 .103.1.3 ATmega16 单片机最小系统外围电路 .113.2 LM7805 供电电路 .123.3 LM2576 供电电路 .133.3.1 LM2576 主要特性 .133.3.2 LM2576 引脚功能 .143.3.3 LM2576 外围组件选择 .143.4 电池电压检测 .153.4.1 AVR 的数模转换器 ADC 具有下列特点 .163.4.2 ADC 应用设计要点 .173.4.3 电池电压检测电路图 .183.5 LCD 1602 液晶显示 .193.5.1 LCD 1602 基本参数及引脚功能 .193.5.2 LCD 1602 指令说明及时序 .203.5.3 LCD 1602 程序编写流程 .213.5.4 LCD 1602 原理图 .22第四章 软件设计 .234.1 主程序流程图 .234.2 液晶显示模块流程图 .244.3 ADC、光耦和蜂鸣器模块程序流程图 .24第五章 调试 .275.1 开发工具 WINAVR .275.2 仿真软件 AVR Studio 4 .27总 结 .29参考文献 .30目录III致 谢 .32附录 A：原理图和 PCB 图 .33附录 B：源程序 .35广东石油化工学院本科毕业（设计）论文：基于 ATmega16 单片机多功能充电器的硬件开发0第一章 绪论1.1 目的和意义锂电池目前来说是使用较为广泛的蓄电池，因为它可以多次重复充电，使用寿命也较长，价格也越来越便宜，符合广大消费者的需求。由于锂电池的广泛使用，而且种类繁多，传统的充电器一般只能对一种电池进行充电，这就促使了多功能充电器的开发。锂电池是恒压充电的电池，对控制精度有非常高的要求。要想最大效率使用电池的容量，我们必须将电池充到最大电压，但是过压充电又会对电池造成损坏。所以说，锂电池对充电器的要求以及保护电路的要求都比较高。除此之外，对电压过低的电池进行预充时，当充电达到末期后就会转为涓流充电，从而使电池的电量达到饱和。电池电量饱和后，充电过程需要终止，在检测电压之外，还需采用蜂鸣器报警这样的辅助方法来作为防止过充的后备措施，为电池提供附加保护等。为了保证电池的安全充电，锂电池充电器必须保证在额定电流和额定电压下才能安全工作。给充电器增加一些其它的如：电池电压检测、输入电流限制、充电完成后自动关断充电器并报警等充电辅助功能可以延长其电池寿命，从而进一步简化充电器的操作。目前来说，大部分手机充电器其实都是由一个稳定电源以及必要的恒流限压控制电路构成。由于锂电池种类很多，各种锂电池内部芯片是有差别的。有时候在给手机电池进行充电的时候，你会发现已经显示充满电了，可实际上却没有达到真正的充电饱和。我们通常所使用的充电器是没有提供恒流限压充电限制这一功能，这样的充电器使用起来就会受到限制，不然或多或少地对电池造成损坏。鉴于种种情况表面，本文特意综合各种充电器的优缺点而对多功能充电器进行硬件开发。1.2 充电器的国内外现状 1电池的化学成分和设计水平共同决定了电池的电流。要是没有限制性能的实际因素，电池将会产生无穷大的电流。电池的性能受到电池本身的化学成分反应率以及电池的设计和发生反应的区域的影响。有一些些电池能够产生大电流。一般而言，电池是无法做到真正充满电的，实际上它们很可能几乎被放电。因此，要熟悉制造商所提供的相关化学成分信息，才能对电池或电池组进行充电。近年来，便携式电子产品的快速发展促进了电池技术的更新换代。而锂离子电池第二章 充电技术1因其具备多种优点而成为市场的主流。据统计，在笔记本和手机领域，锂离子电池的市场占有率分别为百分之八十和百分之六十。充电器，通常指的是一种为蓄电装置提供能量的设备。它是采样电力电子半导体器件，是能够将交流电转换为直流电的一种装置。充电器在生活领域使用广泛，特别是在手机和照相机方面。充电器的种类有很多，如锂离子型电池充电器、镉-镍型电池充电器、镍-氢型电池充电器、铅酸型蓄电池充电器、电动车蓄电池充电器、车充等。由于最近几年来，手机、笔记本电脑、数码相机等数码产品在我国市场上的热销，我国充电器行业得到了飞速的发展。在整个充电器市场中，各种类型的充电器占据不一样的份额。对中国来说，在整个充电器市场中，手机充电器所占份额稳居第一位，在充电器市场占据了绝大部分的份额；笔记本电脑充电器所占的份额排第二位；数码相机充电器所占份额排在第三；电动自行车充电器份额排第四。现代消费类电器主要使用以下四种电池：锂电池（Li-Ion）、镍氢电池（NiMH）、密封铅酸电池（SLA）、镍镉电池（NiCd）。锂电池（Li-Ion） 锂电池具有最高的能量/重量比和能量/体积比。锂电池以恒定电压充电，同时要有电流限制以避免充电的初期电池过热。当充电电流下降到生产商规定的最小电流时就要停止充电。过充电将造成电池损坏，甚至爆炸。镍氢电池（NiMH） 在轻重量的手持设备如手机、手持摄像机等等，镍氢电池是使用最广的。和 NiCd 电池一样，极性反转会损坏电池，而且 NiMH 电池的充电方式也是以恒定电流进行充电。密封铅酸电池（SLA） SLA 电池主要用于成本比空间和重量更重要的场合，如UPS 和报警系统的备份电池。