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电气电子毕业设计论文
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毕业设计141多功能手机充电器的研制,电气电子毕业设计论文
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1 目录 第一章 绪论 . 2 第二章 方案论证 . 3 2.1器件的选择 . 3 2.1.1 CPU 的选择 . 3 2.1.2 电池充电芯片的选择 . 4 2.1.3 太阳能电池的选择 . 7 第三章 控制系统的硬件结构的设计 . 9 3.189C52 的介绍和特性 . 9 3.2 如何使用 MAX1898 . 27 3.3 如何在单片机系统中使用 MAX1898？ . 29 3.4 关键部分的器件名称及其在电路中的主要功能： . 31 第四章 系统软件设计 . 34 系统程序流程图 . 34 结束语 . 35 参考文献 . 37 附录 A： . 38 nts 2 第一章 绪论 中国是半导体材料生产贸易大国，其市场规模居世界第五位。而通讯的快速发展亦使蓄电池需求增长迅猛。预计到 2000年，便携式电话可达 1800万用户，而小型蓄电池的年增长率可达到 50%，这将为锂离子蓄电池的发展开拓广阔的前景。从电动汽车应用方面看，自从离子蓄电池在国外电动汽车行业掀起热潮后，国内已开始了相近的步伐。毫无疑问。锂电池将在空间、水下和地面的军事以及特殊工业和民用领域中获得更加广泛的应用和更加远大的发展前景。 近几年，国内节能电池市场已被洋产品占领，不少人使用的 手机电池都是日本、美国进口的。镍氢、锂离子电池作为信息时代支柱产业，节约能源，减少环境污染，用途越来越广泛，需求越来越大。中科院有关人士称，镍氢电池主要生产材料为金属镍和稀土金属，而我国恰好稀土储量非常丰富，为生产这种节能电池提供物质基础。在我国 863计划中，中科院物理所对锂离子、镍氢电池开展基础研究，同时在金融及资本市场上寻找合作伙伴，为科研产业化、市场化打基础。 单片机系统不仅在一般的工业应用有有着广泛的用途，在家用电器中也很常用。手机电池的使用寿命和单次循环使用时间与充电维护过程和使用情况密切相关。一 部好的充电器不但能在短时间内将电量充满，而且还可以对电池能起到一定的维护作用，修复由于使用不当而造成的记忆效应，既容量下降（电池活性衰退）现象。 目前，而市场上卖的最多的是旅行充电器，但是严格从充电电路上分析，只有很小部分充电器才能被真正意义上被称为智能控制，即本设计中所述的单片机控制。本设计采用的单片机控制的充电器选用 MAX1898 作为充电控制器件，单片机负责充电的控制和提示，是一种智能的充电器。 本设计介绍的 智 能充电器在单片机的控制下，能够完成充满自停功能，多种充电方式选择，充完显示功能，太阳能充电功能 和手拉式充电功能。 nts 3 第二章 方案论证 2.1器件的选择 2.1.1 CPU 的选择 “ 51系列单片机”这个名字，对于学过单片机课程的人来说，是非常熟悉的。 8031、8051、 8751 和 89C51 等等都是属于“ 51 系列单片机”范畴之内的。但本系统之所以采用 52 系列中的 89C52 单片机作为系统的芯片，是因为它有着其他单片机所不可比拟的优点的。 首先，我们应该先来简单的了解一下 51 系列单片机早期的代表： 8031、 8051、和 8751，以及它们之间的区别，从而可以看出使用 89C52的优点。 8031片 内不带程序存储器，使用时用户须外接程序存储器和一片锁存器 74LS373，而其外接的程序存储器多为 EPROM 的 27XX 系列。用户若想对写入 EPROM 的程序进行修改，必须先用一种特殊的紫外线照射，将其擦除，之后才可以重新写入。对于写入到 EPROM的程序，无法进行保密工作，也可以理解为无保密性。 8051 片内有 4K 字节的 ROM，无须外接程序存储器，但是程序只能一次性有厂商代为烧写，无法更改写如内容。 8751 片内也有 4K 字节的 EPROM，用户可将自己编写的程序写如单片机片内的EPROM，也可以根据需要删除 EPROM 中的程序，可以达到反复烧写，但需要用紫外线照射一段时间后 擦 除，才能重新烧写。 由于上述类型的单片机应用的非常早，且影响很大，已经成为了一种事实上的工业标准。后来，很多芯片厂商纷纷与 INTEL公司合作，买进了单片机的专利，也开始推出各种类型的单片机。其中，如 8031、 8051、 8751 和 89C51 等，由于它们的内核都是一样的，所以它们之间的指令系统是完全兼容的。又因它们的绝大多数管脚也是兼容的，在使用上基本可以直接互换。所以，我们把这些与 8051 内核相同的单片机统称为“ 51系列单片机”。 在众多系列的单片机 中，要算 ATMEL公司生产的 89C52单片机最为实用，因为它不但和 8051的指令、管脚完全兼容，而且其片内带有 4K的带有 FLASH 工艺的程序存储器 ROM。这种工艺的存储器用户可以用电的方式擦除、写入，目前市场上用很多编程器都可以实现此功能。这使采用单片机开发的系统开发时间缩短，而且的开发设备nts 4 的要求降低。而且，写入片内 EEPROM 的程序开可以进行加密，从而使写入的程序得到保护。 ATMEL 公司生产的 51 系列单片机还有 AT89C2051、 89C1051 等芯片，这些芯片是在 89C52 的基础上将一些功能精简掉后所 形成的精简版。如 AT89C2051 去掉了 P0 口和 P2口，内部的程序 FLASH存储器也缩减到了 2K，封装形式也从 51 系列的 40引脚改为 20 引脚。其相应的价格同样也降低了一些，特别适合在一些智能玩具，手持仪器等程序不大的系统环境下应用； AT89C1051 在 AT89C2051的基础上，再次精简了串口功能，程序存储器也缩减到了 1K，也价格更低。 对 2051和 1051 来说，虽然减掉了一些资源，但它们片内都集成了一个精密比较器，使得测量模拟信号带来更大的方便：在外接几个电阻和电容的情况下，就可以测量电压、温度等日常需 要的量。这对于设计日用电器来说，带来了极大的便利。 并且， ATMEL公司的 51系列单片机有很多的封装形式，如 AT89C51 有 PDIP、 PLCC和 PQFP/TQFP的封装形式；而 AT89C2051、 AT89C1051 有 PDIP和 SOIC 封装形式。 由于 51 系列单片机的内核都是一样的，其开发软件和工具也都是一样的，所以我将其统称为 8051 开发系统、环境等。如 MCS51、 Keil51、 MedWin 等软件均是针对8051内核单片机的开发软件。 而对 89C52 单片机来说，在实际电路中可以直接和 8031 单片机互换，只是 在第31脚有所区别。因为 8031内部没有 ROM， 31 脚需接地（ GND），在启动后就到外面程序存储器读取指令；而 8051/8751/89C52因内部有程序存储器， 31脚接高电平（ Vcc），启动后直接在内部读取指令。也就是说 51单片机的 31管脚控制着单片机程序是否从外部读取： 31 脚接电源，程序从内部读取；接地，则从外部读取。其他管脚全部兼容。 通过以上的对比，我们可以得出结论： 89C52 单片机是相对起来最好的芯片，本文也曾考虑过 87C51 单片机，但由于其价格比 89C52高，而功能基本相同，故从性价比的考虑上本文 最后选取了 AT89C52单片机作为系统的芯片 2.1.2 电池充电芯片的选择 选择电池充电芯片时需要结合实际的应用，具体的选择标准有以下几点。 *封装：既芯片的大小，对于体积有要求的场合需要选择合适的封装。 *电流大小：充电的电流大小决定充电时间。 *充电方式：即是快充、慢充还是可以控制充电过程。 *使用的电池类型：不同的电池需要不同的充电器。 Maxim公司出品多种这样的电池管理和充电芯片，常用的器件如表 1-4所示，读我们可以参考表 1 并阅读更详细的 Maxim 产品手册。 nts 5 表 1 基本锂电池充电芯片 型号 可充镍镉 /镍氢电池数 可充锂电池数 充电速率 结束方式 MAX1879 1 快速 电流限制， 最大充电时间 最大电压 MA1898 1 快速 /预充 /可调 充电时间 用户设置 MAX1925 1 快速 /预充 /可调 充电时间 用户设置 电压 /电流限制 MAX745 1-4 1-4 可调 电压 /电流限制 MAX1501 3 1 快速 /预充 /可调 充电时间 MAX1737 1-4 可调 电压 /电流限制 充电时间 MAX1757 1-3 可调 电压 /电流限制 充电时间 表 2 基本镍氢充电芯片 型号 可充镍镉 /镍氢电池数 可充锂电池数 充电速率 结束方式 MAX1501 3 1 快速 /预充 /可调 充电时间 用户设置 MAX1535 1-8 1-4 数字编程 /预充/可调 由电池决定 MAX 2-3 慢充 最大充电nts 6 1613 时间 MAX1641 2-16 1-6 快速 /可调 电压 / 电流限制 表 3 基本镍镉充电芯片 型号 可充镍镉 /镍氢电池数 可充锂电池数 充电速率 结束方式 MAX1640 2-16 1-6 快速 /可调 电压 /电流限制 MAX1647 1-8 1-4 数字编程 电压 /电流限制 MAX1648 1-8 1-4 可调 电压 /电流限制 MAX1667 1-8 1-4 电池决定 由电池决定 MAX1772 2-10 2-4 可调 电压 /电流限制 MAX1873 6， 9or10 2-4 可调 电压 /电流限制 MAX1908 2-10 2-4 可调 电压 /电流限制 MAX1909 2-10 3-4 可调 电压 /电流限制 MAX1713 1-16 快速 /慢充 最大温度 /最大 充电时间 表 4 基本通用充电芯片 型号 可充镍镉 /镍氢电池数 可充锂电池数 充电速率 结束方式 MAX1535 1-8 1-4 数字编程 /预充 /可调电池选择 由电池决定 MAX1 1-8 1-4 数字编程 /预充 /可 由电池nts 7 535A 调电池选择 决定 MAX1645 1-8 1-4 可调 由电池决定 MAX1645A 1-8 1-4 电池选择 由电池决定 MAX1645B 1-8 2-4 电池选择 由电池决定 MAX1647 1-8 1-4 数字编程 电压 /电流限制 MAX1648 1-8 1-4 可调 电压 /电流限制 MAX1667 1-8 1-4 可调 由电池决定 MAX1772 2-10 2-4 可调 电压 /电流限制 MAX1908 2-10 2-4 可调 电压 /电流限制 在本设计中。选择的是对锂离子电池（ Li+）进行充电的 MAX1898 充电管理芯片，并配合 89C52形成一个完整的智能充电器。 2.1.3 太阳能电池的选择 太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流 220V或 110V，还需要配置逆变器。各部分的作用为： （一）太阳能电池板：太 阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本； （二）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项； （三）蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作 用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。 nts 8 （四）逆变器：在很多场合，都需要提供 220VAC、 110VAC 的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是 12VDC、 24VDC、 48VDC。为能向 220VAC 的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用 DC-DC逆变器。如将 24VDC的电能转换成 5VDC的电能（注意，不是简单的降压）。 WD-2850 万能 充电器可用 110V-220V 交流电，太阳能充电器，汽车点烟器对所有型号的手机充电。因为该万能充适 用于所有型号的手机电池，所以只要您拥有一套我们的产品 , 无论您在家里还是在路上开车或是和朋友外出郊游 ,您和您的家人、朋友就不必再为手机没电而担心了。另外，太阳能充电器配有内置电池，在没有阳光的条件下可以直接为 3-9V 的手机， DV，数码相机， MP3，收音机，对讲机等提供电 。 因此，我们选择的是 WD-2850 这个型号的万能太阳能电池。 2.1.4DC-DC逆变器的选择 Maxim Integrated Products (NASDAQ: MXIM)推出针对汽车和工业电源应用中宽电压输入范围设计的 MAXPower、 高压、 降压转换 MAX5080/MAX5082 。 MAX5080 还适用于 IEEE 1394/FireWire应用。器件可工作在 4.5V 至 40V 输入电压范围，输入端能承受高达 45V的瞬时电压。 MAX5080/MAX5082 内部高边开关，可分别提供高达 0.1A和 0.5A 的输出电流。输出电压在 1.23V 至 32V 范围内可调。微型 5mm x 5mm TQFN封装有助于设计结构紧凑的电源。 MAX5080/MAX5082 具有固定的 250kHz 开关频率，允许采用较小尺寸的电感和电容，从而节省电路板空间。器件采用外部补偿，极 大增强了设计的灵活性。例如，设计人员可全部选用陶瓷表贴电容来实现紧凑、高性能的电源，也可选用低成本的电解电容和电感来降低物料成本。 为了使器件在轻载状态下也能维持较高的效率， MAX5080/MAX5082 可自动切换到脉冲跳频模式。打嗝式短路保护特性能确保转换器即使在输出端连续短路时也能保持低温工作。器件内部 MOSFET具有低 RDS(ON)，低工作电流以及低开关损耗，电源转换效率可高达 90%。此外，对于噪声敏感的应用，器件的内部振荡器能与外部时钟信号同步。 MAX5080/MAX5082 可工作在 -40C 至 +125C 的汽车级温度范围，采用表贴、 16引脚 TQFN封装。 因此，我们选择了 MAX公司出产的 MAX5080逆变器。 nts 9 第三章 控制系统的硬件结构的设计 3.189C52 的介绍和特性 AT89C52 是美国 ATMEL 公司生产的低电压，高性能 CMOS8 位单片机，片内含 8k bytes的可反复擦写的只读程序存储器（ PEROM）和 256bytes的随机存取数据存储器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准 MC-51指令系统及 8052产品引脚兼容，片内置通用 8位处理器（ CPU）和 Flash 存储单元，功能强大 AT89C52单片机使用于多较为复杂控制应用场合。 主要性能参数 ： *与 MCS-51产品指令和引脚完全兼容 *8K字节可重擦写 Flash 闪速存储器 *1000次擦写周期 *全静态操作： 0Hz-24MHz *三级加密程序存储器 *256 8字节内部 RAM *32个可编程 I/O口线 *3个 16位定时 /计数器 *8个中断源 *可编程串行 UART通道 nts 10 *低功耗空闲和掉电模式 功能特性概述 ： AT89C52 提供以下标 准功能： 8k 字节 Flash 闪速存储器， 256 字节内部 RAM， 32个 I/O口线， 3个 16 位定时 /计数器，一个 6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时， AT89C52 可降至 0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 CPU 的工作，但允许 RAM，定时 /计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存 RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 nts 11 引脚功能说明 *Vcc：电源电压 *GND：地 *P0口： P0口是一组 8位漏极开 路行双向 I/O口，也既地址 /数据总线用 口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动 8个 TTL逻辑门电路，对端口P0写“ 1”时，可作为高阻抗输入端用。 在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低 8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上位电阻。 在 Flash程序时， P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，在校验nts 12 时，要求外接上拉电阻。 *P1口： P1是一个带内部上拉电阻的 8位双向 I/O口， P1的输出缓冲级可驱动 （吸收或输出电流） 4个 TTL逻辑门电路。对端口写“ 1”，通过内部上拉 电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用使，因为内部存在上拉 电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（ I）。 与 AT89C51不同之处是， P1.0和 P1.1还可分别作为定时 /计数器 2的外部 计数输入（ P1.0/T2）和输入（ P1.1/T2EX），参见表 1 表 1 Flash 编程和程序校验期间， P1接收 8位地址。 引脚号 功能特性 P1.0 T2（定时 /计数器 2 外部计数脉冲输入），时钟输出 P1.1 T2EX（定时 /计数器 2 捕获 /重装载触发和方向控制） *P2口： P2是一个带有内部是拉电阻 的 8 位双向 I/O口， P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4 个 TTL 逻辑门电路。对端口 P2 写“ 1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，做输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（ I）。 在访问外部程序存储器或 16 位地址的外部数据存储器（例如执行 MOVXDPRT 指令）时， P2口送出高 8位地址数据。在访问 8位地址的外部数据存储器（如执行 MOVXRI指令）时， P2口输出 P2锁存器的内容。 Flash编程或校验时， P2亦接收高位和地址和一些控制信号。 *P3口： P3口是一组带有内部上拉电阻的 8位双向 I/O口。 P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流） 4个 TTL逻辑门电路。对 P3口写入“ 1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的 P3口将用上拉电阻输出电流（ I）。 P3口除了作为一般的 I/O口线外，更重要的用途上它的第二功能，如下表所示 端口引脚 第二功能 P3.0 （串行输入口） P3.1 （串行输出口） P3.2 （外中断 0） P3.3 （外中断 1） P3.4 T0（定时计数器 0） P3.5 T1（定时 /计数器 1） nts 13 P3.6 （外部数据存储器写选通） P3.7 (外部数据存储器读选通 ) 此外， P3口还接收一些用于 Flash闪速存储器变成和程序校验的控制信号。 *RST：复位输入。当振荡器工作时， RST 引脚两个机器周期以上高电平将使单片机复位。 *ALE/PROG 非 ：当访问外部程序存储器或数据存储器时， ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低 8位字节。一般情况下， ALE仍以时钟振荡频率的 1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是：每当访问外部数据存储器时将跳过一个 ALE脉冲。 对 Flash存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲 如有必要，可通过对特殊功能寄存器（ SFR）区中的 8EH单元的 D0置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条 MOVX和 MOVC 指令才能将 ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置 ALE禁止位无效。 *PSEN 非 ：程序储存允许（ PSEN 非 ）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52 由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次 PSEN 非 有效 ，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次 PSEN 非 信号。 *EA 非 /VPP ：外部访问允许。欲使 CPU 仅访问外部程序存储器（地址为 0000H FFFFH）， EA非 端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位 LB1被编程，复位时内部会锁存 EA 端状态。 如 EA端为高电平（接 Vcc端）， CPU则执行内部程序存储器中的指令。 Flash存储器编程时，该引脚加上 +12V 的编程允许电源 Vpp，当然这必须是该器件是使用 12V编程电压 Vpp。 *XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生的输入端。 *XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。 特殊功能寄存器 ： 在 AT89C52片内存储器中， 80H-FFH共 128 个单元为特殊功能寄存器（ SFE）， SFR的地址空间如表 2所示。 并非所有的地址都被定义 ，从 80H-FFH共 128个字节只有一部分被定义，还有相当一部分没有定义。对没有定义的单元读写将是无效的，读出的数值将不确定，而写入的数据也将丢失。 nts 14 不应将数据“ 1”写入未定义的单元，由于这些单元在将来的产品中可能赋予新的功能，在这种情况下，复位后这些单元数值总是“ 0”。 AT89C52 除了与 AT89C51 所有的定时 /计数器 0 和定时 /计数器 1 外，还增加了一个定时 /计数器 2。定时 /计数 器 2的控制和状态位位于 T2COM（参见表 3） T2MOD（参见表 4），寄存器对（ RCA02H、 RCAP2L）是定时器 2 在 16 位捕获方式或 16 位自动重装载方式下的捕获 /自动重装载寄存器。 nts 15 中断寄存器： AT89C52有 6个中断源， 2个中断优先级， IE 寄存器控制各中断位， IP寄存器中6个中断源的每一个可定为 2个优先级。 数据寄存器 ： AT89C52有 256个字节的内部 RAM， 80H-FFH高 128个字节与特殊功能寄存器（ SFR）地址是重叠的，也就是高 128字节的 RAM和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它 们是分开的。 当一条指令访问 7FH以上是内部地址单元时，指令中使用的寻址方式是不同的，也即寻址方式是访问高 128字节 RAM还是访问特殊功能寄存器。如果指令是直接寻址方式则为访问特殊功能寄存器。 例如，下面的直接寻址指令访问特殊功能寄存器 0A0H（既 P2口）地址单元。 MOV 0A0H， #data 间接寻址指令访问高 128字节 RAM，例如，下面的间接寻址指令中， R0的内容为0A0H，则访问数据字节地址为 0A0H，而不是 P2口（ 0A0H）。 MOV RO,#data 堆栈操作也是间接寻址方式，所以，高 128位数据 RAM亦可作为堆栈区使用。 定时器 0和定时器 1： A89C52的定时器 0和定时器 1的工作方式与 AT89C51相同。 nts 16 定时器 2： 定时器 2是一个 16位定时 /计数器。它既可当定时器使用，也可作为外部事件计数器使用，其工作方式由特殊功能寄存器 T2CON（如表 3）的 C/T2位选择。定时器 2有三种工作方式：捕获方式，自动重装载（向上或向下计数）方式和波特率发生器方式，工作方式由 T2CON 的控制位来选择，参见表 4 定时器 2由两个 8位寄存器 TH2和 TL2组成，在定时器工作方式中，每个机器周期 TL2 寄存器的 值加 1，由于一个机器周期由 12 个振荡时钟构成，因此，计数速率为振荡频率的 1/12。 在计数工作方式时，当 T2 引脚上外部输入信号产生由 1 至 0 的下降沿时，寄存器的值加 1，在这种工作方式下，每个机器周期的 5SP2期间，对外部输入进行采样。若在第一个机器周期中采到的值为 1，而在下一个机器周期采到的值为 0，则在紧跟着的下一个周期的 S3P1 期间寄存器加 1。由于识别 1至 0的跳变需要 2个机器周期，因此，最高计数速率为振荡频率的 1/24。为确保采样的正确性，要求输入的电平在变化前至少保持一个完整周期的时间，以保证输入信号至少 被采样一次。 捕获方式 ： 在捕获方式下，通过 T2CON 控制位 EXEN2 来选择两种方式。如果 EXEN2=0，定时器 2 是一个 16位定时器或计数器，计数益处时，对 T2CON 的益处标志 TF2 置位，同时激活中断。如果 EXEN2=1，定时器 2 完成相同的操作，而当 T2EX 引脚外部输入信号发生 1 至 0 负跳变时，也出现 TH2 和 TL2 中的值分别被捕获到 RCAP2H 和 RCAP2L中。另外， T2EX引脚信号的跳变使得 T2CON 中的 EXF2置位，与 TF2 相仿， EXF2也会激活中断。捕获方式如图 4所示。 自动重装载（向上或向下计数器）方 式 当定时器 2 工作于 16 位自动重装载方式时，能对其编程为向上或向下计数方式，这个功能可通过特殊功能寄存器 T2CON（见表 5）的 DDCEN 位（允许向下计数）来选择的。复位时， DCEN位置“ 0”，定时器 2默认设置为向上计数。当 DCEN 置位时，定时器 2即可向上计数也可向下计数，这取决于 T2EX引脚的值，参见表 5，当 DCEN=0时，定时器 2自动设置为向上计数，在这种方式下， T2CON中的 EXEN2控制位有两种选择，若 EXEN2=0，定时器 2为向上计数至 0FFFFH 益处，置位 TF2激活中断，同时把 16位nts 17 计数寄存器 RCAP2H 和 RCAP2L 重装载， RCAP2H 和 RCAP2L 的值可由软件设置。若EXEN2=1，定时器 2的 16位重装载由益处或外部输入端 T2EX从 1至 0的下降沿触发。这个脉冲使 EXF2置位，如果中断允许，同样产生中断。 当 DCEN=1 时，允许定时器 2 向上或向下计数，如图 6 所示。这种方式下， T2EX引脚控制计数器方向。 T2EX 引脚为逻辑“ 1”时，定时器向上计数，当计数 0FFFFH向上溢出时，置位 TF2，同时把 16 位计数寄存器 RCAP2H 和 RCAP2L 重装载到 TH2 和TL2 中， T2EX 引脚为逻辑“ 0”时，定 时器 2 向下计数，当 TH2 和 TL2 中的数值等于RCAP2H和 RCAP2L中的值时，计数溢出，置位 TF2，同时将 0FFFFH数值重新载入定时寄存器中。 当定时 /计数器 2向上溢出或向下溢出时，置位 EXF2位。 波特率发生器 ： 当 T2CON（表 3）中的 TCLK 和 RCLK置位时，定时 /计数器 2作为波特率发生器使用。如果定时 /计数器 2作为发送器或接收器，其发送和接收的波特率可以是不同的，定时器 1用于其他功能，如图 7所示 。若 RCLK 和 TCLK置位，则定时器 2工作于波特nts 18 率发生器方式。 波特率发生器的方式与自动重装 载方式相仿，在此方式下， TH2 翻转使定时器 2的寄存器用 RCAP2H 和 RCAP2L中的 16位数值重新装载，该数值由软件设置。 在方式 1个方式 3中，波特率由定时器 2的溢出速率根据下式确定： 定时器既能工作于定时方式也能工作于计数方式，在大多数的应用中，是工作在定时方式（ C/T2=0）。定时器 2作为波特率发生器时，与作为定时器的操作是不同的，通常作为定时器时，在每个机器周期（ 1/12 振荡频率）寄存器的值加 1，而作为波特率发生器使用时，在每个状态时间（ 1/2 振荡频率）寄存器的值加 1。波特率 的计算公式如下： 式中（ RCAP2H， RCAP2L）是 RCAP2H和 RCAP2L 中是 16位无符号数。 nts 19 定时器 2作为波特率发生器使用的电路入图 7所示。 T2CON中的 RCLK 或 TCLK=1时，波特率工作方式才有效。在波特率发生器工作方式中， TH2翻转不能使 TF2置位，故而不产生中断。但若 EXEN2 置位，且 T2EX 端产生由 1 至 0 的负跳变，则会使 EXF2置位，此时并不能将（ RCAP2H， RCAP2L）的内容重新装入 TH2和 TL2 中。所以，当定时器 2 作为波特率发生器使用时， T2EX 可作为附加 的外部中断源来使用。需要注意的是，当定时器 2工作于波特率器时，作为定时器运行（ TR2=1）时，并不能访问 TH2和 TL2。因为此时没个状态时间器都会加 1，对其读写将得到一个不确定的数值。 然而，对 RCAP2 则可读而不可写，因为写入操作将是重新装载，写入操作可能令写和 /或重装载出错。在访问定时器 2或 RCAP2 寄存器之前，应将定时器关闭。 时钟振荡器 ： AT89C52中有一个用语构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚 XTAL1和 XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体 或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，振荡电路参见图 10。 外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容 C1、 C2 接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容 C1、 C2 虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性，如果使用石英晶体，我们推荐电容使用 30pF 10F。 用户也可以采用外部时钟。采用外部时钟的电路如图 10右图所示。这种情况下，外部时钟脉冲接到 XTAL1 端，即内部时钟发生器的输入端， XTAL2则悬空。 nts 20 由于外部时钟信号 是通过一个 2分频触发器后作为内部时钟信号，所以对外部时钟信号的占空比没有特殊要求。但最小高电平持续时间和最大的低电平储蓄时间应符合产品技术条件的要求。 空闲节电模式 ： 在空闲工作模式状态， CPU自身处于睡眠状态而所有片内的外设仍保持激活状态，这种方式由软件产生。此时，同时将片内 RAM 和所有特殊功能寄存器的内容冻结。空闲模式可由任何允许的中断请求或硬件复位终止。 由硬件复位终止空闲状态只需两个机器周期有效复位信号，在此状态下，片内硬件禁止访问内部 RAM，但可以访问端口引脚，当用复位终止空闲方式时，为避免可能对 端口产生意外写入，激活空闲模式的那条指令后一条指令不应是一条对端口或外部存储器的写入指令。 掉电模式 ： 在掉电模式下，振荡器停止工作，进入掉电模式的指令是最后一条被执行的指令，片内 RAM和特殊功能寄存器的内容在终止掉电模式前被冻结，退出掉电模式的唯一方法是硬件复位，复位后将重新定义全部特殊功能寄存器，但不改变 RAM 中的内容，在Vcc恢复到正常工作电平前，复位应无效，且必须保持一定时间以振荡器重起动并稳定工作。 空闲和掉电模式下，个端口引脚状态如表 6所示。 nts 21 程序存储器的加密： AT89C52 有 3 个程序加 密位，可对芯片上的 3 个加密位 LB1、 LB2、 LB3 进行编程（ P）或不编程（ U）来得到如表 7所示的功能 注：表中的 U 表示未编程， P 表示编程 当加密位 LB1被编程时，在复位期间， EA 非端的逻辑电平被采样并锁存，如果单片机上电后一直没有复位，则锁存起的初始值是一个随机数，且这个随机数会一直保存到真正复位为止。为使单片机能正常工作，被锁存的 EA 非电平值必须与该引脚当前的逻辑电平一致。此外，加密位只能通过整片擦除的方法清除。 Flash 存储器的编程 ： AT89C52 单片机内部有 8k 字节的 FlashPEROM， 这个 Flash 存储阵列出厂时已处于擦除状态（即所有存储单元的内容均为 FFH），用户随时可对其进行编程。编程接口可接收高电压（ +12V）或低电压（ Vcc）的允许编程信号。低电压编程模式适合于用户在线编程系统，而高电压编程模式可与通用 EPROM编程器兼容。 AT89C52 单片机中，有些属于低电压编程方式，而有些则是高电压编程方式，用户可从芯片上的型号和读取芯片内的签名字节获得该信息，见表 8 AT89C52 是程序存储器阵列是采用字节写入方式编程的，每次写入一个字节，要对整个芯片内的 PEROM 程序存储 器写入一个非空字节，必须使用片擦除的方式将整个存储器的内容清除。 编程方法 ： nts 22 编程前，须按表 9和图 11所示设置好地址、数据及控制信号， AT89C52 变成方法如下： 1，在地址线上加上要编程单元的地址信号。 2，在数据线上加上要写入的数据字节。 3，激活相应的控制信号。 4，在高压编程方式时，将 EA非 /Vpp端加上 +12V编程电压。 5，每对 Flash 存储阵列写入一个字节或每写入一个程序加密位，加上一个ALE/PROG非编程脉冲。每个字节写入周期是自身定时的，通常约为 1.5ms。重复 15步骤，改变编程单元的 地址和写入的数据，直到全部文件编程结束。 数据查询： AT89C52单片机用 Data Palling表示一个写周期结束为特征，在一个周期中，如需读取最后写入的一个字节，则读出的数据的最高位（ P0.7）是原来写入字节最高位的反码。写周期完成后，所输出的数据是有效的数据，即可进入下一个字节的写周期，写周期开始后， Data 非 Palling可能随时有效。 Ready/Busy非：字节编程的进度可通过 RDY/BSY非输出信号检测，编程期间， ALE变为高电平“ H”后， P3.4（ RDY/BSY 非）端电平被拉低，表示 正在编程状态（忙状态）。编程完成后， P3.4变为高电平表示准备就绪状态。 程序校验：如果加密位 LB1、 LB2 没有进行编程，则代码数据可通过地址和数据线读回编写的数据，采用如图 12 的电路。加密位不可直接校验，加密位的校验可通过对存储器的校验和写入状态来验证。 nts 23 nts 24 芯片擦除： 利用控制信号的正确组合（表 6）并保持 ALE/PROG 非引脚 10mS 的低电平脉冲宽度即可将 PEROM 阵列（ 4k 字节）和三个加密位整片擦除，代码阵列在片擦除操作中将任何非空单元写入“ 1”，这步骤需再变成之前进行。 读片内签名字节： AT89C52单片机内有 3 个签名字节，地址为 030H、 031H 及 032H的正常检验相仿，只返回值意义如下： （ 030H） =1EH声明由 ATMEL公司制造。 （ 031H） =52H声明为 AT89C52单片机。 （ 032H） =FFH声明为 12V编程电压。 （ 032H） =05H声明为 5V编程电压。 编程接口： nts 25 采用控制信号的正确组合可对 Flash 闪速存储阵列中的每一代码字进行写入和存储器的整片擦除，写操作周期是自身定时的，初始化后他将自动定时操作完成。 AT89C52 的极限参数： 直流参数 ： nts 26 交流特性 ： 在以下工作条件 ， P0 口， ALE/PROG， PSEN 的负载电容为 100pF，其他输出口负载电容为 80pF。 外部程序和数据存储器参数 nts 27 3.2 如何使用 MAX1898 MAX1898是本设计充电器中的一个关键器件。首先需要了解 MAX472 的一些基本的特性和功能。 MAX1898配合外部 PNP或 PMOS晶体管可以组成完整的单节锂电池充电器。 MAX1898提供精确的恒流 /恒压充电。电池电压调节精度为正负百 分之 75，提高了电池性能并延长了寿命。充电电流由用户设定，采用内部检流，无须外部检流电阻。 MAX1898提供了用于监视充电状态的输入 |、输出电源是否与充电器连接的输出指示和充电电流指示。 MAX1898可对所有化学类型的锂电池进行安全充电。电池调节电压为 4.2V，采用10引脚、超薄型 MAX 封装，在更下的尺寸内集成了更多的功能，只需少数外部元件。 MAX1898 的基本特点如下 ： *4。 5-12V输入电压范围 *内置检流电阻 *正负百分之 75电压精度 *可编程充电电流 *输入电源自 动检测 *LED充电状态指示 *检流监视输出 MAX1898的引脚如下图所示 图： MAX1898 的引脚 MAX1898 的引脚功能如下 ： *1-IN：传感器输入，检测输入电压和电流 *2-CHG： LED驱动器 *3-EN/OK：逻辑电平输入允许 /电源输入“好” *4-ISET：电流调节 *5-CT：安全的充电时间设置 *6-RSTRT：自动重新启动控制引脚 *7-BATT：接单个 Li+的正极 nts 28 *8-GND：地 *9-DRV：外界电阻驱动器 *10-CS：电流传感器输入 MAX1898 外接限 流型充电电源和 P 沟道场效应管，可以对单节锂离子电池进行安全有效的快充，其最大特点是在不使用电感的情况下仍能做到很低的功率耗散，可以实现预充电，具有过压保护和温度保护功能，最长充电时间限制为锂离子电池提供二次保护。 MAX1898的典型充电电路如下图所示。 下图中的 MAX1898 内部电路包括：输入调节器、电压检测器、充电电流检测器、定时器、温度检测器和主控制器。输入电流调节电路用于限制的电源的总输入电流，包括系统负载电流与充电电流，当检测到输入电流大于设定的限流门限时，通过降低电池充电电流可达到控制输入电流的目 的。因为系统工作时电源电流的变化范围较大，如果充电器没有输入电流检测功能，则输入电源（墙上适配器或其他直流电源）必须能够提供最大负载电流与最大充电电流之和，这将使电源的成本增高、体积增大，而利用输入限流功能则能够降低充电器对直流电源的要求，同时也简化了输入电源的设计。 图：图： MAX1898 的典型充电电路 （ 1）电源输入：锂离子电池要求的充电方式是恒流恒压方式，电源的输入需要采用恒流恒压源，一般的，可以采用支流电源加上变压器提供。 （ 2）输入： MAX1898 通过外接的场效应管提供锂电池的 充电接口。 nts 29 （ 3）充电时间的选择： MAX1898 充电时间的选择是通过外接的电容大小决定的。标准的充电时间为 1。 5 小时，最大不要超过 3 小时，根据这个选择，可以计算得到外界电容的容值，如下所示 CcrnF=34。 33 Tchghours （ 4）设置充电电流： MAX1898 充电电流在限制电流的模式下，可以通过选择外接的电阻阻值大小来决定。 当充电电源和电池在正常的工作温度范围内时，插入电池将启动一次充电过程；充电结束的条件是平均的脉冲充电电流达到快充电流的百分之 1，或者是充电时间超出片上预置 的充电时间。 MAX1898能够自动检测充电电源，没有电源时自动关断以减少电池的漏电。启动快充后打开外接的 P型场效应管，当检测到电池电压达到设定的门限时进入脉冲充电方式， P沟道场效应管打开的时间会越来越短，充电结束时， LED指示灯将会呈现周期性的闪烁。具体的闪烁含义如下表所示： LED 指示灯状态说明 充电状态 LED指示状态 电池或充电器没有安装 关闭 快充或脉冲浮充 亮 快充结束或初始化 LED 以 2Hz 频率闪烁 充电结束 LED 闪烁周期为4s 3.3 如何在单片机系统中使用 MAX1898？ 锂离子电池具有较高的能量重量比、能量体积比，具有记忆效应，可重复充电多次，使用寿命长、价格也越来越低。锂离子电池的特点使得选用锂离子电池供电的产品也越来越多。然而，锂离子电池
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