基于DCDC转换移动电源的研究与设计

1、基于DC-DC转换移动电源的研究与设计摘要：目前人们生活水平的不断提高，随身携带式的电子产品也越来越多为了解决续航问题需要一种移动电源。因此本文设计了一款基于DC-DC升压型移动开关电源的电路，该电路采用聚合物电池电源管理方案实现，能满足5V移动设备的续航要求。电路中主要由单片机SN8P2711来控制锂电池充电模块的工作与休眠，实现锂电池电量的显示以及电源输出的开关，同时也控制DC-DC升压电路的工作与否。该设计主要是实现聚合物电池的充电以及放电。设计的主要理念是实现电能的高效率转换。该移动开关电源具有输出电压纹波小，转换效率高，最高转换效率达到89%，具有良好的性能和负载调整能力。关键词：D

2、C-DC转换；开关电源； SN8P2711；移动电源；Research and design of DC-DC conversiton mobile powerAbstract: At present people's living standards continue to improve, carry portable electronic products is also increasing，so a mobile power is needed to solve the endurance problem. This paper designs a circuit based

3、 on DC-DC boost mobile switching power, using polymer battery power management program ,it can power 5V mobile devices. In this circuit charging, display of the lithium battery and power output are mainly controlled by the microcontroller SN8P2711 lithium, meanwhile it control the work of DC-DC boos

4、t circuit. The design of the main polymer battery energy storage and discharge. The main design philosophy is to achieve high-efficiency conversion of electrical energy. The mobile switching power supply output voltage ripple, high conversion efficiency, the highest conversion efficiency of 89%, wit

5、h good performance and load regulation capability.Keywords: DC-DC converter; switching power supply; SN8P2711; mobile power;目 录1 概述11.1 DC-DC移动电源简介11.2 DC-DC移动电源的发展与趋势11.3 本文研究的意义32 移动电源基础42.1 移动电源的定义42.2 移动电源的适用范围42.3 移动电源的技术52.4 移动电源工作原理52.5 电源电芯52.6 升压系统62.7 充电管理系统62.8 移动电源的基本构成63 移动电源硬件设计方案73.1

6、移动电源系统框架结构73.2 硬件设计框图73.3 锂电池充电电路83.3.1 AP5056电路工作过程93.3.2 芯片热保护功能103.4 DC-DC升压电路设计113.4.1 外围器件的选择113.5 聚合物电池保护电路设计123.6 电阻分压采样电路143.7 单片机控制电路设计143.7.1 单片机SN8P2711A简介143.7.2 单片机引脚图及功能153.7.3 单片机控制电路163.8 负反馈控制PWM实现稳压功能电路194 系统软件设计方案204.1 程序设计步骤204.2 程序设计流程图204.3 单片机软件控制工作说明215 移动电源设计实物图225.1 设计实物图以及

7、标注226 总结23参考文献24附 录251.1 DC-DC移动电源简介DC-DC移动电源转换系统是利用电能转换技术将电池或其他直流电源等一次电能转换成适合各种用电对象的二次电能供应的装置，是电子工业的基础产品，一切便携式电子设备的动力心脏。DC-DC电源转换系统的性能直接影响到整个电子系统的安全性和可靠性指标。随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们工作和生活的关系变得日益密切。同时，电子产品正向多元化发展，对电源的设计要求变得越来越高。近几十年来，在微电子技术推动作用下，DC-DC开关电源转换技术得到了飞速发展，成为了电源管理系统的一个重要分支。就目前的发展状况来看，电源管理处于电源

8、技术的核心地位，从2006年在深圳召开的全球半导体大会可以看出目前电源管理在半导体市场中所处的位置，目前电源管理市场的增长超过半导体行业的增长。这里主要有三点因素，基于此既能看到机遇，同时也显示出极大的挑战。一是便携性需求增加，但对电池管理和电源管理要求也更高;二是节能要求，要求市场当中采取新的方法实现节能，如果要使用高效率电源管理的话就需要不断创新的电源管理方法，这就对电源管理芯片设计者们提出了新的要求，比如必须有待机状态的电源管理，或者采用新的技术进一步减小芯片内部的功耗;三是不同的应用领域也推动电源管理市场的发展，目前市场出现高度的多元化，包括PC、手机、数字电视、掌上电脑、数码相机等等

9、，很多应用都要求有更长的电池寿命，重量轻，体积小等。新兴市场和新兴应用将是半导体发展非常重要的两点，也是电源管理发展的重点1。1.2 DC-DC移动电源的发展与趋势开关电源最大的应用领域是在通信行业。近十年来我国通信事业快速发展，通信电源也同步增长。日本和美国的电子工业和通信业很发达，因此对电源的需求量非常大。在2000年，由于亚洲通信事业的高速发展，对电源供应和管理电路的需求量在全球市场上的比例升至10%，并且这个比例在今后一段时间还将迅速增长，从而成为世界上最有发展潜力的电源供应市场之一。2004年全球嵌入式DC-DC转换器的出货量约为1.21亿只。针对这些不同的应用，性能管理、热效能管理

10、等都非常重要。在第十二届国际集成电路研讨会上也道出中国的半导体消费在未来的几年内仍将保持高速增长，到2010年中国芯片的产值将超过 1000亿美元，因此电源管理芯片有极大的发展空间。中国在电源管理IC方面起步较晚，但是进步相当迅速。比如国内的圣邦微电子、长运通、美芯等都开始崛起，推出了自己的电源管理IC。圣邦微电子己经推出的电源管理IC主要针对手持设备，主要是一系列以低功耗、低噪声、高PSRR为特征的芯片；关注的重点也是MP3、MP4、手机等便携式手持设备市场。台湾地区进军电源管理市场也比较晚，但是近二十年来发展也很快，在2004年台湾前七大电源管理芯片厂商的营收总和比前一年增长了24.4%，

11、占全球电源管理芯片的5.5%2。开关电源是电源管理中非常重要的一员，被誉为“高效节能电源”，它代表着稳压电源的发展方向，现己成为稳压电源的主流产品。开关电源内部关键元器件工作在高频开关状态，自身消耗的能量很低，电源效率可达70%80%，比普通的线性稳压电源提高近一倍。开关电源亦称为无工频变压器的电源，它是利用体积很小的高频变压器来实现电压变换及电网隔离的，不仅能去掉笨重的工频变压器，还可采用体积较小的滤波元件和散热器，这就为研究与开发高效率、高密度、高可靠性、体积小、重量轻的开关电源奠定了基础。自上世纪60年代开关电源问世以来，经过40余年的高速发展，其经历了功率半导体器件、高频化和软开关技术

12、和开关电源系统的集成技术三个发展阶段。当今开关电源更是发展势头良好，向着效率更高，体积更小，电磁污染更少，可靠性更高的“四更”方向发展，出现了四大明显趋势:一是非隔离DC-DC技术迅速发展；二是开关电源数字化趋势明显，目前大多数的模拟电路系统都逐步实现了数字化，近年来数字电源也初现端倪，据报道TI公司己经研发出了多款数字式PWM控制芯片；三是初级PWM控制IC不断优化，这是针对隔离式DC-DC变换器而言的，随着技术的不断发展和各大公司不遗余力的研究，在初级端采用的有源箱位技术己经做到了完美无缺的地步，全桥移相技术也达到了顶峰；四是同步整流技术实现高效率，该技术自诞生以来使得开关电源技术得到了极

13、大的发展。目前同步整流技术都在努力实现ZVS (Zero Voltage Switching), ZCS(Zero Current Switching)方式的同步整流，综合采用软开关技术和同步整流技术的中小功率的DC-DC变换器其效率都在89%以上345。总之，高效、小型化、集成化、智能化以及提高可靠性是大势所趋，也是今后的主要发展方向。1.3 本文研究的意义随着便携式产品的增加，户外电子产品在商旅、长途旅行等用途上大功率的便携式移动产品的电池已不能满足产品的供电。新兴的便携式电子产品也需要移动电源充电器，如迷你便携音响，GPS等车载用品，需求量大！记者在深圳深圳会展中心近期举行的高交会了解到

14、，很多国内外的采购商还第一次接触移动电源产品，这也是本次会展的一大亮点，采购商们一致认为移动电源以后的普及度不亚于数码相机等传统数码产品，观展后很多采购商纷纷到华强北市场寻找移动电源货源6。移动电源早在10年前已经出现，只是一直没有普及和火热起来，主要是前些年电子便携式产品的增长和普及没有现在迅速，移动电源的发展将会推动电池行业的革新，电池电芯将会向高容量、小体积、低污染发展。而目前数码产品市场的快速增长中伴随着这样的发展趋势：产品功能多样化、显示屏幕大尺寸且彩屏化、机型更加轻薄小巧，但是实现这些特点都会加快电量的消耗，并须减小电池体积。为了满足高端商务客户和移动人群对数码电子产品的使用要求，

15、移动电源的地位将会更加突出。 2.1 移动电源的定义移动电源一种集储电、供电和充电功能于一体的便携电池充电器。可以给手机、平板电脑、相机等数码设备随时随地充电或待机供电。有于技术不段发展，新的功能应用也逐步增加，如LED照明。太阳能电池技术的融合等一般由锂电芯电池、太阳能电池或者干电池作为储电单元。区别于产品内部配置的电池，移动电源，也叫“外挂电池”、“外置电池”、“后备电池”、“数码充电伴侣”、“充电棒”、“充电宝”，由于适应多种产品所以一般配备多种电源充电转接头， 通常具有大容量、多用途、体积小、寿命长和安全可靠等特点，是可随时随地为手机、MP3、MP4、PDA、掌上电脑、掌上游戏机等多种

16、数码产品供电或待机充电的功能产品。2.2 移动电源的适用范围随着全球经济的快速发展，人们生活水平的不断提高，随身携带式的电子产品也越来越多。1、通用性如笔记本电脑、平板电脑、手机、数码相机、摄像机、便携式DVD、PDA、MP3、MP4、GPS、保暖设备、医疗保健设备等。2、实用性它们都要用到电池，但这些设备的原配电池都会因为电池容量低而不能满足设备的正常使用时间。当出差或旅游时又是这些设备的工作高峰期，经常在关键时刻电池没有电了，特别是在手机正在打电话时，数码相机正在拍照时，PSP游戏机玩的正起劲时，PDA正在工作时等等，让您感觉很无奈和无助。此时移动电源能解决你的烦恼。3、移动性移动电源的移

17、动性是指产品能在移动状态下（例如旅游，开会，充电器不在身边或不方便充电情况下）发挥其功用，即在任何地点、任何时间不受局限地给数码产品供电或充电，真实地给人以踏实感，使生活和工作品质得以提升。2.3 移动电源的技术移动电源可以通过USB电缆线使用在任何符合USB On-The-Go (USB-OTG)（国际标准）的便携型设备移动电源一定要具备：短路、过充、过放、恒流、恒压等保护措施，还应有高性能电源管理技术不过对于使用电压较高的相关数码产品，比如手提之类的，则需要配置输出电压较高的移动电源，这个与移动电源本身实际的容量成正比。2.4 移动电源工作原理 储电介质一般采用锂电电芯，因为锂电电芯体积相

18、对小巧，容量大，市场流通广，价格适中，被广泛用于数码产品。锂电的电压在之间，电压随着电量的下降而下降。而的电压是不能直接给其它数码产品充电的，因为数码产品的锂电电压也是,同电位的电压之间是不能充电的。所以移动电源向外输出电能是必须要有升压系统，把 的锂电电压升压到5V，这样就可以给其它数码产品充电了。当然，移动电源不是一次性设备，它可以反复使用数百次以上。所以当移动电源电能使用完后，我们必须给移动电源充电。其原理和给手机充电一样。连接到5V的USB电脑接口或USB充电器上即可给移动电源充电。所以移动电源内部还必须有充电管理系统。充电管理系统能根据锂电的电压，自动调节充电电流。过程有：预充，恒压

19、充电，和浮充充电等。2.5 电源电芯常用的有聚合物锂电、18650锂电、AAA镍氢电池。聚合物锂离子电池：标准电压3.7 V，形状较多，可定制，具有容量大、性能稳定、体积和形状任意变化、一般为软包形态。根据锂离子电池所用电解质材料不同，锂离子电池可以分为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池两大类。聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的，正极材料可分为钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂材料，负极为石墨，电池的工作原理也基本一致。它们的主要区别在于电解质的不同， 液态锂离子电池使用的是液体电解质， 而聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替， 这种聚合物可以是“干态”的，也可以是“胶

20、态”的，目前大部分采用聚合物胶体电解质18650锂电：直径18mm长度65mm圆柱型电池。标准电压3.7V，具有体积小，容量大的特点。AAA 镍氢电池：标准电压1.2V 。容量相对较小。应该广泛，家用电器，玩家的等，也就是常见的干电池。2.6 升压系统升压主流技术基本采用DC-DC 的升压方式。国内技术转换效率普遍低，一般在50-70%，台湾的在75-80%，美国的相对会高些86-95。也有降压方案的，效率比较高，但对电芯的一致性要求高，所以目前几乎不轻易采用。只有在带有9V-12V输出移动电源上，但对技术要求很高。2.7 充电管理系统移动电源电池无电时也需要充电，为了体现移动电源的通用性充电

21、一般设定为5V目前国内充电管理系统比较成熟，电芯电压从2.7V到4.2V，都会由智能IC监控整个充电过程。充电管理IC充电管理失效，会造成移动电源电池永久损坏，或燃烧甚至爆炸。目前低廉的移动电源多办未使用智能充电保护IC7。2.8 移动电源的基本构成移动电源采用聚合物电池作为中心元件，首先给聚合物电池充电，因为电池成本比较高，而且为了提高系统的安全性要有一个充电管理系统。当需要给便携式设备充电时，聚合物电池放电，因为便携式设备普遍输入电压为5V，所以有一个升压系统8。移动电源的基本构成如图所示：图1 移动电源基本构成3.1 移动电源系统框架结构本文论述的电路系统设计由四部分组成：充电管理电路、

22、锂芯容量指示电路、DC-DC升压电路和锂芯保护电路。如图2：容量指示电路移动开关电源充电管理电路DC-DC升压电路锂电池保护电路图2 硬件设计方案 由目前大众的消费观和需求，一个可以提高储能效率的可移动充电电源成为一种值得去研究和设计的课题，在户外的旅行和其他不能找到市电插孔的情况下它可以说是功不可没的，本设计思路主要是能将市面上普遍的、成本低、效能高的聚合物电芯作为一种载体将能量进行储能随身携带以方便便携式设备的供电。3.2 硬件设计框图硬件设计框图如图3所示：电流控制电路DC/DC转换器单片机控制过充过放保护电压采样聚合物电池适配器输入USB输入电量显示电路5V输出电压放大比较图3 系统硬

23、件设计框图该设计首先是将聚合物电芯进行储能，此设计可以用大家常用的手机充电适配器进行5V电压充电，这时候就需要设计一个充电电路，充电过程中会有电池容量指示灯显示以提示用户聚合物电芯是否充满电，下面就是DC/DC转换，产品使用的过程就是将聚合物电芯电压进行DC/DC转换成为所需要的5V手机充电电压，将储能电池的“粗电”转化为“细电”以提高手机电池使用寿命和充电效率。在使用的过程中大家只需要用USB线连接移动开关电源的输出端，另一端连接5V充电电压的用电设备拨动输出开关就可以进行便携式设备的充电了，充电过程主要有四种基本充电模式：涓流充电、恒流充电、恒压充电和充电完成与再充电。这样主要是为了能有效

24、保护便携式设备的电池和使其达到最大储能。同时在电路中加有电量显示LED灯，用户可以在使用过程中随时检查电量。在电流充电过程中肯定要有过流过载和短路保护。3.3 锂电池充电电路当充电器需要直流适配器与USB充电两者都能用时，我采用图4所示的方案：图4 聚合物电池充电电路方案中，假如使用USB口进行供电的话，MOS-P门极接地，USB电源通过MOS-P导通至VCC，同时MOS-N处于关断状态;而当采用5V直流适配器的时候，适配器电流通过肖特基二极管加至VCC脚，MOS-P由于门极为高电平而被截止，不会对USB口产生影响。同时MOS-N由于门极为高电平而导通，此时PROG脚上的编程电阻1K，即设定充

25、电电流为1A，来对一锂离子电池进行快速充电。AP5056是可以对单节锂离子或锂聚合物可充电电池进行恒流/恒压充电的充电器电路。器件内部采用PMOSFET架构，应用时不需要外部另加阻流一极管。热反馈电路可以自动调节充电电流，使器件在功耗比较大或者环境温度比较高的情况下将芯片温度控制在安全范围内。AP5056只需要极少的外围元器件，可以适应USB电源和适配器电源工作，非常适用于便携式应用的领域。充电输出电压为4. 2V，充电电流的大小可以通过一个外部电阻设置。在恒压充电阶段中，当充电电流降至设定值1/10时，AP5056将终止充电循环。当输入电压(交流适配器或者USB电源)掉电时，AP5056自动

26、进入低功耗的睡眠模式，此时电池的电流消耗小于2uA其它功能包括输入电压过低锁存、芯片使能输入、自动再充电、电池温度监控以及状态指示等功能。 AP5056电路工作过程AP50569在整个电池充电过程中有四种基木充电模式:涓流充电、恒流充电、恒压充电和充电完成与再充电。涓流充电:充电开始前，AP5056先检查输入电源，当输入电源大于最小工作电压或欠压锁定阈值，并且芯片使能端接高电平时，AP5056开始对一电池充电。AP5056先检查电池的状态。如果电池电压高于3V，充电器则进入恒流充电;而如果电池电压低于3V时，充电器则进入涓流充电模式。涓流充电电流是恒流充电电流的十分之一(还是以恒定充电电流为1

27、A举例，则涓流充电电流为100mA),涓流充电状态一直保持延续到AP5056芯片探测到电池电压达到3V后结束，之后进入恒流充电阶段。恒流充电:恒流充电模式中，充电电流由PRDO脚与GND间的电阻RPROG确定。AP5056进入恒流充电模式中后，将一直按设定的电流值保持充电，直到电池慢慢到达电压调节点4. 2V,转而进入恒压充电。恒压充电:在电池电压慢慢接近4. 2V时，充电器就渐渐转为恒压充电。此时原先的恒流充电电流也慢慢减小，并随着电池容量越来越接近最大容量而急剧下降。充电完成与再充电:当充电电流被探测到减小至恒流充电电流的10%后，充电器终止向电池充电，进入低功耗的待机模式。在待机模式下，

28、AP5056会继续检测电池端的电压，如果电池电压降到4. 05V以下，则充电器将再次向电池充电。可编程的充电电流:AP5056的充电电流由连接在PRDO脚与GND之间RPROG电阻来确定，计算公式如下:1BAT=(VPROG/ RPROG)·1000 3-1因为本文设计的需要得到一个1A的充电电流，根据公式得到1A=(1/ RPROG) ·1000, 解方程式得VPROG=1000，即VPROG=1 K。下图显示了RPROG为1K和2K时，不同的电源输入Vcc与充电电流Ibat之间的关系，可以看到充电输出电流基本没有很大变化，只与RPROG的设定值有关系。图5 Vcc与充电

29、电流Ibat之间的关系 芯片热保护功能利用晶体管PN结的导通电压随温度升高而降低，而其变化值随温度的升高而增加的特性，AP5056设计了集成于芯片内部的过热保护功能。当内部温度传感器升至约125以上时，内部的热保护电路将自动减小充电电流的电流值，随着温度的不断升高，当温度达到145的时候，则可完全关闭充电电流。该功能可以让用户放心使用最大功率的充电电流而无需担心芯片被损坏。3.4 DC-DC升压电路设计 本设计中是采用脉冲幅度变调方式(PWM)的 DC-DC 转换器，因为它具有低消耗电流的特点。以往采用 PFM 方式的 DC-DC 转换器，在输出负载电流低时脉冲被跳过，因此输出电压的纹波频率会

30、产生变化，存在着使纹波电压増大的缺点1011。电路图如下：图6 S-8355升压电路如图所示为并联开关型稳压电路中的换能电路，输入电压为聚合物电池直流供电电压，晶体管为Q2为开关管，电感L1和电容C6组成滤波电路，D2为续流二极管。Q2管的工作状态受S-8355的控制。当EXT为高电平时，Q2饱和导通，BAT+通过Q2给电感L1充电储能，充电电流几乎线性增大，D2因承受反压而截止；滤波电容C6对负载电阻放电。当EXT为低电平时，Q2截止，L1产生感生电动势，其方向阻止电流的变化，因为与BAT+同方向，两个电压相加后通过二极管D2对C6充电。因此，无论Q2和D2的状态如何，负载电流方向始终不变。

31、只有当L1足够大时，才能升压；并且只有当C6足够大时，输出电压的脉动才可能足够小；当EXT得周期不变时，其占空比愈大，输出电压将愈高。OFF ON/ 端子 (开/关控制端子) 停止或者启动进行升压工作。 设定 OFF / ON 端子为“L”电位时，停止内部电路的全部工作，因此可大幅度地抑制消耗电流。为了使纹波电压变小，选用的电容器的容量要大在，并且R2要小。 外围器件的选择1. 电感器 电感值(L值)对最大输出电流()和效率()产生很大的影响。其关系如图下：图7 S-8355不同电压输出电流与效率特性图L值变得越小，峰值电流()就变得越大，提高电路的稳定性并使増大。接着，若使L值变得更小，会降

32、低效率而导致开/关切换晶体管的电流驱动能力不足，促使逐渐减少。 L值逐渐变大时，开/关切换晶体管所引起的功耗也随之变小，达到一定的L值时效率变为最大。接着，若使L值变得更大，因线圈的串联电阻所引起的功耗变大，而导致工作效率的降低。也会减少。 因为振荡频率较高的产品可以选择L值较小的产品，因此可使线圈的形状变小。此外，在选用电感器时，若电感器流入超过此容许电流的电流，会引起电感器处于磁性饱和状态，而明显地降低工作效率并导致IC的破损。2. 电容器 输入端电容器可以降低电源阻抗，另外可使输入电流平均化而提高效率。输出端电容器是为了使输出电压变得平滑而使用的，升压型的产品因为针对负载电流而断续地流入

33、电流，与降压型产品相比需要更大的电容值。在输出电压较高以及负载电流较大的情况下，纹波电压会变大。 3. 外接晶体管 外接晶体管可以使用增强(N沟道)MOS FET 型或者双极(NPN)型产品。 由于所外接的功率MOS FET的门极电压以及电流，是由升压后的输出电压()来供应，因此可以更有效地驱动MOS FET。因所选用的MOS FET的不同而异，在接通电源时有可能流入较大的电流。另外，MOS FET 的通态电阻依靠输出电压()与 MOS FET 的阈值电压的电压差，因此会对输出电流量以及效率产生影响。3.5 聚合物电池保护电路设计 评价开关电源的质量指标应该是以安全性、可靠性为第一原则。在电气

34、技术指标满足正常使用要求的条件下，为使电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作，必须设计多种保护电路，比如防浪涌的软启动，防过压、欠压、过热、过流、短路、缺相等保护电路。进线电源过压及欠压对开关电源造成的危害，主要表现在器件因承受的电压及电流应力超出正常使用的范围而损坏，同时因电气性能指标被破坏而不能满足要求。因此对输入电源的上限和下限要有所限制，为此采用过压、欠压保护以提高电源的可靠性和安全性121314。因此保护电路是必须的，本设计电路图如下：图8 锂电保护电路 该电路主要由锂电池保护专用集成电路S-8261充、放电控制MOSFET1（内含两只沟道MOSFET）等部分组成。在充电过程中

35、，当单体电池的电压超过4.35V时，专用集成电路S-8261的CO脚输出信号使充电控制MOSFET关断，锂电池立即停止充电，从而防止锂电池因过充电而损坏。放电过程中，当单体电池的电压降到2.30V时，S-8261的DO脚输出信号使放电控制MOSFET关断，锂电池立即停止放电，从而防止锂电池因过放电而损坏，S-8261的VM脚为电流检测脚，输出短路时，充放电控制MOSFET的导通压降剧增VM脚电压迅速升高，S-8261输出信号使充放电控制MOSFET迅速关断，从而实现过电流或短路保护11。3.6 电阻分压采样电路采样电路如图9：图9 电阻分压采样电路此电路输出端是5V电压，信号比较小，考虑到成本

36、以及设计的要求问题就用了电阻采样，大电压可以用互感器。3.7 单片机控制电路设计3.7.1 单片机SN8P2711A简介单片机采用SN8P2711A15，它具有唤醒功能的端口:PO电平触发。内置上拉电阻端口。3级低电压检测系统(LVD)系统复位，监控系统电源。5个中断源，3个内部中断:TCO、TC1、ADC。2个外部中断:INT0、 INT1。强大的指令系统： 单时钟系统(1T)。大部分指令只需要一个时钟周期。跳转指令JMP可在整个ROM区执行。调用指令CALL可在整个ROM区执行。查表指令MOVC可寻址整个ROM区。5+1通道12位ADC。5个外部ADC输入。一个内部电池检测。 内部AD参考

37、电压(VDD、 4V、3V、2V)。两个8位定时/计数器TCO:自动装载定时器/计数器/PWMO/ Buzzer输出。 TC1:自动装载定时器/计数器/PWM1/ Buzzer输出。其时钟源山内部低速RC振荡器提供 (16KHz 3V, 32KHz 5V)令双时钟系统。外部高速时钟:RC模式，高达10 MHz。 外部高速时钟:品体模式，高达16MHz。内部高速时钟:RC模式，高达16MHz。内部低速时钟:RC模式，16KHz(3V), 32KHz(5V)。3.7.2 单片机引脚图及功能引脚图如下：图10 单片机引脚图引脚功能：引脚名称类型功能说明VDD, VSSP电源输入端。P0.4/RST/

38、VPPI 、PP0.4:禁止外部复位时为单向输入引脚，施密特触发，无内置上拉电阻，作普通输入引脚使用时，用户需在单片机的P0.4外而串接一个100的电阻，具有唤醒功能。RST:系统复位输入引脚，施密特结构，低电平触发，通常保持高电平。VPP: OTP烧录引脚。P0.3/XINI/OP0.3:双向输入/输出引脚，输入模式时为施密特触发，内置上拉电阻，具有唤醒功能。XIN:使能外部振荡电路(晶体/RC振荡电路)时为振荡信号输入引脚。P0.2/XOUTI/OP0.2:双向输入/输出引脚，输入模式时为施密特触发，内置上拉电阻，具有唤醒功能。XOUT:使能外部晶体振荡器时为振荡器输出引脚。P01:0/I

39、NT1:0I/O双向输入/输出引脚，输入模式时为施密特触发，内置上拉电阻，具有唤醒功能。外部中断触发引脚(施密特触发)。TC1/TC0事件计数器的信号输入引脚。P4.0/AIN0/VREFHI/OP4.0:双向输入/输出引脚，非施密特触发，内置上拉电阻。AIN0: ADC输入通道。VERFH: ADC参考申压的高申平输入引脚。P4.4:1/AIN4:1I/OP4 4:1:双向输入/输出引脚，非施密特触发，内景上拉电阻。AIN4:1: ADC输入通道。P54:3/BZ1:0/PWM1:0I/O双向输入/输出引脚，输入模式时为施密特触发，内置上拉电阻。Buzzer输出引脚/PWM输出引脚。 3.7

40、.3 单片机控制电路 单片机控制电路如图11：图11 单片机控制电路DC运用中一般都采用电池供电，当电池电压过低或单片机驱动负载时，系统电压可能跌落并进入死区。这时，电源不会进一步下降到 LVD检测电压，因此系统维持在死区。所以此电路中用XC62063低压差大电流稳压器进行稳压。单片机P4.2口为电压采样接收端，接收到的采样电压进行A/D转换控制LED1、LED2、LED3、LED4的发光状态以提示电量，工作状态如下表：工作模式内置电池状态LED1LED2LED3LED4放电模式BAT3.2V3.2BAT3.5V3.5BAT3.7V3.7BAT3.95V3.95BAT闪5s待机亮亮亮亮灭灭亮亮

41、亮灭灭灭亮亮灭灭灭灭亮充电模式BAT3.4V3.4BAT3.8V3.8BAT4.0V4.0BAT4.25V4.25BAT亮亮亮亮亮灭灭亮亮亮灭灭灭亮亮灭灭灭灭亮P4.1口控制S-8355升压芯片的工作状态。P4.1口控制整个电路的输出。开关控制电路图如下：图12 开关电路长按K1开关控制Q3 MOS FET的导通与截止，当Q3导通时，R6端为高电位从而实现Q1的导通。P0.0口控制聚合物电池充电电路。当CE为5V电压时，AP5056开始工作实现聚合物电池的充电回路，当CE端为0V电压时，AP5056处于休眠状态。3.8 负反馈控制PWM实现稳压功能电路 为了让输出电压稳定设计负反馈稳压电路16

42、如图13：图13 LM358负反馈稳压电路LM358在开关电源中起保护作用。LM358内部是两个电压比较器A1、A2。在A1A2的正端分别接基准电压，负端分别接要保护的取样电压，当取样电压有较大的变化时，A1A2输出端FB的电平会做出相应的变化，在输出端控制S-8355升压芯片来达到稳压的目的。4.1 程序设计步骤 在系统硬件已经确定的情况下，程序设计一般为: 分析问题：熟悉和明确问题的要求、已知条件及对运算控制的要求，准 确地规定程序将要完成的任务。 确定算法：根据设计问题的要求和指令系统特点，选择解决问题的方法。 设计程序流程图：直观、清晰地体现程序的设计思想。 分配内存单元：确定程序和数据区的起始地址。 编写源程序：根据流程图和指令系统编写源程序。 调试源程序：先将源程序通过汇编生成目标文件，并消除语法错误，然 后在用户板上调试，达到预定要求。4.2 程序设计流程图 本系统以SN8P2711单片机为控制核心，实时采样，采样电压经过LM358运放反馈给