单片机技术智能充电器设计说明

1、摘要本文设计的充电器主要是为手机锂电池充电的智能充电器。所谓智能充电器，是指可以根据用户需要自主选择充电方式，并能在充电过程中保护被充电电池，防止过压、过流和高温的智能充电器。在设计中，我们选择了简单高效的硬件，设计了稳定可靠的软件，并详细介绍了系统的硬件组成，包括单片机电路、充电控制电路、电压转换和光耦隔离电路以及核心部件本款充电器MAX1898充电芯片详细介绍。阐述了系统的软件设计，以C语言为开发工具进行了详细设计和编码。总体目标是实现系统的可靠性、稳定性、安全性和经济性。关键词：充电器、微控制器、6N137、MAX1898。目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _

2、Toc257479307 HYPERLINK l _Toc257479308 概述 PAGEREF _Toc257479308 h 1 HYPERLINK l _Toc257479309 1.1单片机技术特点及应用 PAGEREF _Toc257479309 h 1 HYPERLINK l _Toc257479310 1.1.1 MCU特点： PAGEREF _Toc257479310 h 1 HYPERLINK l _Toc257479311 1.1.2单片机应用： PAGEREF _Toc257479311 h 2 HYPERLINK l _Toc257479312 1.2单片机实现充电器

3、功能的意义 PAGEREF _Toc257479312 h 2 HYPERLINK l _Toc257479313 第二章充电技术 PAGEREF _Toc257479313 h 4 HYPERLINK l _Toc257479314 2.1锂离子电池的特点 PAGEREF _Toc257479314 h 4 HYPERLINK l _Toc257479315 2.2智能充电器 PAGEREF _Toc257479315 h 5 HYPERLINK l _Toc257479316 2.3功能模块设计 PAGEREF _Toc257479316 h 6 HYPERLINK l _Toc25747

4、9317 第三章设计思路分析 PAGEREF _Toc257479317 h 7 HYPERLINK l _Toc257479318 3.1智能化的实现 PAGEREF _Toc257479318 h 7 HYPERLINK l _Toc257479319 3.2电池充电芯片的选择 PAGEREF _Toc257479319 h 8 HYPERLINK l _Toc257479320 3.2.1如何选择电池充电芯片 PAGEREF _Toc257479320 h 8 HYPERLINK l _Toc257479321 3.2.2芯片MAX1898 8的特点 PAGEREF _Toc257479

5、321 h HYPERLINK l _Toc257479322 3.2.3 MAXl 898充电工作原理 PAGEREF _Toc257479322 h 9 HYPERLINK l _Toc257479323 第4章硬件电路设计 PAGEREF _Toc257479323 h 11 HYPERLINK l _Toc257479324 4.1主要组成部分 PAGEREF _Toc257479324 h 11 HYPERLINK l _Toc257479325 4.2电路原理图和说明 PAGEREF _Toc257479325 h 13 HYPERLINK l _Toc257479326 第 5

6、章 软件设计 PAGEREF _Toc257479326 h 16 HYPERLINK l _Toc257479327 5.1程序流程 PAGEREF _Toc257479327 h 17 HYPERLINK l _Toc257479328 5.2程序说明 PAGEREF _Toc257479328 h 18 HYPERLINK l _Toc257479329 第 6 章 调试和测试 PAGEREF _Toc257479329 h 20 HYPERLINK l _Toc257479330 6.1硬件调试 PAGEREF _Toc257479330 h 20 HYPERLINK l _Toc25

7、7479331 6.1.1静态测试 PAGEREF _Toc257479331 h 20 HYPERLINK l _Toc257479332 6.1.2在线调试 PAGEREF _Toc257479332 h 20 HYPERLINK l _Toc257479333 6.2软件调试 PAGEREF _Toc257479333 h 21 HYPERLINK l _Toc257479334 6.2.1程序的编辑、汇编（或编译） PAGEREF _Toc257479334 h 21 HYPERLINK l _Toc257479335 6.2.2程序调试 PAGEREF _Toc257479335 h

8、 21 HYPERLINK l _Toc257479336 6.3系统调试 PAGEREF _Toc257479336 h 22 HYPERLINK l _Toc257479337 6.4现场调试 PAGEREF _Toc257479337 h 22 HYPERLINK l _Toc257479338 6.4.1标准条件下的电气特性、试验和判断 PAGEREF _Toc257479338 h 22 HYPERLINK l _Toc257479339 6.4.2电性能、试验方法和判断规则 PAGEREF _Toc257479339 h 23 HYPERLINK l _Toc257479340 6

9、.4.3电荷保持能力 PAGEREF _Toc257479340 h 24 HYPERLINK l _Toc257479341 6.4.4电池安全性能 PAGEREF _Toc257479341 h 24 HYPERLINK l _Toc257479342 总结 PAGEREF _Toc257479342 h 26 HYPERLINK l _Toc257479343 参考文献 PAGEREF _Toc257479343 h 27 HYPERLINK l _Toc257479344 附录一： PAGEREF _Toc257479344 h 28 HYPERLINK l _Toc257479345

10、 附录二： PAGEREF _Toc257479345 h 28第一章概述1.1 单片机技术特点及应用随着大规模和超大规模集成电路技术的发展和计算机小型化的需要，微型计算机的基本组成部分：中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）接口、定时器/计数器等多种资源集成在一个半导体芯片上，这样一个集成的电源芯片就可以组成一个完整的微机。这种集成电路芯片称为单片机（Single Chip Microcomuper），简称单片机。在单片机的结构设计上，其软硬件系统和I/O接口控制能力独树一帜，功能强大有效。从其组成和逻辑功能来看，单片机具有微机系统的基本组成部分。目前，单片机的应用以8位高端计算

11、机和16位计算机为主。产品众多，几十个系列，上百个型号。除了通用的单片机外，还集成了更多的资源，如A/D转换器、D/A转换器、“看门狗”（Watchdog）电路、LCD控制器、网络控制模块等，已成为单片机嵌入式系统与互联网连接的趋势。还有专用的MCU产品，比如专用于数据处理（图像和语言处理等）的MCU。总之，单片机正朝着小型化、低功耗、高速化、集成化、高集成化、多资源化、网络化、专用型的方向发展。1.1.1微控制器的特点：单片机将微机所需的基本部件集成在单片机上。它在硬件结构、指令功能等方面具有独特的特点，其特点如下：具有成本效益。该单片机性能稳定、功能强大、价格低廉。体积小、集成度高、可靠性

12、高。单片机将计算机所需的基本元器件集成在一个芯片上，减少了元器件之间的连接，可以大大提高运行速度和抗干扰能力。强大的控制功能。为了满足工业控制的需要，单片机具有强大的位处理功能。在逻辑控制功能等其他方面，也优于一般的8位微处理器。单片机系统配置灵活方便。由于单片机具有一定数量的接口电路，很容易形成各种规模的应用系统。有许多类型的微控制器。单从ROM类型来看，单片机的只读存储器包括ROM、EPROM、EEPROM、Flash Memory等，可根据实际需要进行选择。1.1.2单片机应用：由于单片机具有上述特点，已广泛应用于工业生产、日常生活等诸多领域。单片机的主要应用领域有：工业控制，如参数（如

13、温度、压力、流量、液位等）控制，数据处理功能集于一体，如速度测试仪、噪音测试仪、振动测试仪测试仪和电子秤。对于计算机网络和通信，单片机上有并行I/O接口和串行I/O接口，可用于通信接口，如单片机控制的自动呼叫应答系统、列车无线通信等。系统、遥测和遥控系统等。家用电器因其体积小、控制能力强、芯片和定时器/计数器等优点而被广泛应用于家用电器中。如空调、洗衣机、微波炉和防盗报警器。本设计是单片机在智能充电中的应用。1.2 单片机实现充电器功能的意义因为充电器大多采用大电流的快充方式，如果电池充满电，如果不及时停止，电池会变热，过度充电会严重损害电池的寿命。一些低成本充电器使用电压比较法。为防止过充，

14、一般充电到90%后就停止大电流快充，用小电流涓流补充充电。手机电池的寿命和单次使用时间与充电过程密切相关。锂电池是手机最常用的电池。它具有很高的能量重量比、能量体积比、记忆效应，可以多次充电，使用寿命长，而且价格越来越低。锂电池对充电器的要求更严格，需要保护电路。为了有效利用电池容量，锂电池需要充电到最大电压，但过压充电会导致电池损坏，对控制精度要求较高。另外，对于电压过低的电池，需要进行预充电，充电器最好有热保护和时间保护，为电池提供额外的保护。有的充电器不仅能在短时间内将电池充满电，还能起到一定的保养电池的作用，修复因使用不当造成的记忆效应，即容量降低现象（电池活性下降） .设计比较科学的

15、充电器往往采用专用的充电控制芯片和单片机控制方式。专用充电芯片具有业界公认的-v检测，可检测电池充满电时发出的电压变化信号，更准确地结束充电工作。通过单片机对这些芯片的控制，可以实现智能充电过程。例如，充电后增加定时关机、蜂鸣器报警、液晶显示等功能。充电器的智能化可以缩短充电时间，同时可以保养电池，延长电池寿命。51系列MCU也是目前应用最广泛的8位MCU系列。丰富的开发资源和低廉的开发成本，让51系列MCU在现在和未来都依然具有强大的生命力。在众多的51系列单片机中，AT89系列单片机在我国得到了广泛的应用。其特点是芯片内含Flash Memory。 Flash Memory是一种可以用电进

16、行读写的闪存（简称FPEPROM）。在该系列的开发过程中可以方便地修改程序，使开发和调试更加容易。为了方便。随着社会的不断发展，人们在工业生产中使用的各种家用电器、仪器仪表和数据采集与控制设备正在逐渐智能化，因此充电器有其巨大的发展空间。同时，电子产品的不断更新换代，51单片机在手机充电器实现中的应用更有意义。为了完成智能充电器的设计，我将做以下工作：1、分析充电的实现和智能实现方法，选择合适的充电电池芯片。2、设计硬件电路，画出充电电路原理图。3、进行软件设计，设计程序代码。4. 调试硬件和软件电路并验证整个设计。第二章充电技术2.1 锂离子电池的特点锂离子电池的正极材料通常由锂活性化合物组

17、成，负极是具有特殊分子结构的碳。常用正极材料的主要成分是LiCoO2。充电时，施加在电池两级上的电位迫使正极化合物释放锂离子，锂离子嵌入碳中，负极分子以层状结构排列。放电时，锂离子从层状结构的碳中析出，与正极的化合物复合。锂离子的运动会产生电流。虽然化学反应原理很简单，但在实际工业生产中，需要考虑很多实际问题：正极材料需要添加剂来维持多次充放电的活性，而负极材料需要设计在分子结构水平以容纳更多的锂离子；充填在正负两级之间的电解液，除了要保持稳定外，还需要有良好的导电性，降低电池内阻。虽然锂离子电池很少有镍镉电池的记忆效应，但记忆效应的原理是结晶，在锂电池中几乎不发生。但锂离子电池在多次充放电后

18、容量仍会下降，原因复杂多样。主要是正负极材料本身的变化。从分子层来看，正负极上容纳锂离子的孔洞结构会逐渐塌陷和堵塞；从化学角度看，是正负极材料的主动钝化，产生稳定的副反应。的其他化合物。物理上，正极材料会逐渐剥落，最终导致电池中锂离子在充放电过程中可以自由移动的数量减少。过充过放会对锂离子电池的正负极造成永久性损坏。从分子水平上可以直观的理解，过度放电会导致负极碳过度释放锂离子，导致其层状结构瓦解。过度充电会迫使如此多的锂离子进入负碳结构，以至于其中一些无法再释放出来。这就是为什么锂离子电池通常配备有充放电控制电路的原因。锂离子电池一般都有管理芯片和充电控制芯片。其中，管理芯片中有一系列寄存器

19、，存储容量、温度、ID、充电状态、放电次数等值。这些值会在使用过程中逐渐变化。充电控制芯片主要控制电池的充电过程。锂离子电池的充电过程分为两个阶段，恒流快充阶段（电池指示灯变为黄色时）和恒压电流下降阶段（电池指示灯闪烁绿色。在恒流快充阶段）充电阶段，电池电压逐渐升高，达到电池的标准电压，再转入控制芯片下的恒压阶段，电压不会升高，保证不会过充，电流会随着电池电量的增加逐渐减弱到0，最后完成充电。电量统计芯片可以通过记录放电曲线（电压、电流、时间）对电池的电量进行采样计算。锂离子电池的放电曲线在多次使用后会发生变化。如果芯片没有机会再次读出完整的放电曲线，则计算出的功率将不准确。所以我们需要深度充

20、放电来校准电池的芯片。锂离子电池具有较高的能量重量比和能量体积比，无记忆效应，可多次充电，使用寿命更长，价格更低。锂离子电池的这些特性促进了便携产品的发展，随着体积更小、更轻的发展，越来越多的产品采用单节锂离子电池供电。锂离子电池的缺点是对充电器要求更高，需要保护电路。锂离子电池所需的充电方式是恒流恒压。为了有效利用电池容量，锂离子电池需要充电到最大电压，但过压充电会导致电池损坏，需要更高的控制精度。另外，对于电压过低的电池，需要进行预充电，充电器最好有热保护和时间保护，为电池提供额外的保护。可见，实现安全高效的充电控制已成为锂离子电池推广应用的瓶颈。针对这些应用特性，MAX1898，这款充电

21、器具有高充电控制特性、低成本、高性能和价格优势，是一款理想的单节锂离子电池充电器。2.2 智能充电器在人们的日常工作和生活中，充电器的使用越来越广泛。从便携式数码相机到手机再到笔记本电脑，几乎所有使用电池的电子设备都需要充电器。充电器为人们的出行和出差提供了极大的便利。单片机在充电器领域也有广泛的应用，利用其处理和控制能力可以实现充电器的智能化。充电器的种类很多，但严格来说，只有经过单片机处理和控制的充电器才能称为智能充电器。随着手机在世界范围内的普及，手机充电器的使用也越来越广泛。本设计将通过一个典型例子介绍5.1单片机在手机充电器实现中的应用。所设计的充电器为智能充电器，在单片机的控制下，

22、具有预充电、充电保护、自动断电、充电完成报警等功能。2.3 功能模块设计单片机模块：实现充电器的智能控制，如自动关机、充电完成报警提示等。充电过程控制模块：使用专用的电池充电芯片来控制充电过程。充电电压供电模块：使用电压转换芯片将外部+1 2V电压转换为所需的+5V电压。这个电压需要经过一个光耦模块才能被送到充电控制模块。C51程序：单片机控制电池充电芯片实现充电过程的自动化，并根据充电状态给出相关输出指令。第三章设计思路分析充电的实现包括两部分：一是充电过程的控制；另一种是提供基本充电电压。3.1 智能化的实现将单片机的控制引入充电器电路。为什么要实现充电器的智能化？充电器的实现方式会导致不

23、同的充电效果。因为充电器大多采用大电流的快充方式，如果电池充满电，如果不及时停止，电池会变热，过度充电会严重损害电池的寿命。一些低成本充电器使用电压比较法。为了防止过充，一般在充电到90%时就停止大电流快充，用小电流涓流补充充电。手机电池的寿命和单次使用时间与充电过程密切相关。锂电池是手机最常用的电池。它具有很高的能量重量比、能量体积比、记忆效应，可以多次充电，使用寿命长，而且价格越来越低。锂电池对充电器的要求更严格，需要保护电路。为了有效利用电池容量，锂电池需要充电到最大电压，但过压充电会导致电池损坏，对控制精度要求较高。另外，对于电压过低的电池，需要进行预充电，充电器最好有热保护和时间保护

24、，为电池提供额外的保护。好的充电器不仅能在短时间内将电池充满电，而且还能起到一定的保养电池的作用，修复因使用不当造成的记忆效应，即容量下降现象（电池活性下降） ）。设计比较科学的充电器往往采用专用充电控制芯片和单片机控制的方式。专用充电芯片具有业界公认的-v检测，可检测电池充满电时发出的电压变化信号，更准确地结束充电工作。这些芯片由单片机控制，可以实现智能充电过程。例如，增加了随时间关机、蜂鸣器报警、充电后液晶显示等功能。充电器的智能化可以缩短充电时间，同时可以保养电池，延长电池寿命。3.2 电池充电芯片的选择3.2.1如何选择电池充电芯片目前市面上有大量的电池充电芯片，可以直接用于充电器的设

25、计。在选择特定的电池充电芯片时，需要参考以下标准。电池类型：不同的电池（锂电池、镍氢电池、镍镉电池等）需要选择不同的充电芯片。电池数量：可充电电池的数量。电流值：充电电流的大小决定充电时间。充电方式：无论是快充、慢充还是可控充电过程。本设计想要实现的是手机单节锂离子电池充电器，需要快速充电和出色的电池保护能力。基于此，选用Maxim的MAXl898作为电池充电芯片。3.2.2芯片MAX1898的特点MAXl898可外接PNP或PMOS晶体管构成完整的单节锂电池充电器。MAXl898提供精确的恒流/恒压充电，电池电压调节精度为0.75%，提高电池性能，延长电池寿命。充电电流可由用户设定，使用外接

26、电流检测电阻，无需外接电流检测电阻。 MAXl898提供充电状态输出指示、输入电源是否接入充电器的输出指示、充电电流指示。 MAXl898还具有一些其他功能，包括输入关断控制、可选的充电循环重启（无需重新上电）、可选的充电终止安全定时器和过放电电池的低电流预充电。MAXl898的关键特性如下。简单安全的线性充电方式。 使用低成本的 PNP 或 PMOS 装饰元件。输入电压：4.512V。设置电流检测电阻。0.75%电压精度。 可编程充电电流。自动检测输入功率。LED充电状态指示。 可编程安全定时器。 电流检测监控输出。 可选/可调自动重启。小尺寸uMAX封装。3.2.3MAXl 898的充电工

27、作原理充电芯片MAX1898的部分电路包括输入电流调节器、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。输入电流调节器用于限制电源的总输入电流，包括系统负载电流和充电电流。当检测到输入电流大于设定的阈值电流时，通过减小充电电流来控制输入电流。由于系统工作时电源电流变化很大，如果充电器没有输入电流检测功能，输入电源必须能够提供最大负载电流和最大充电电流之和，这样会增加成本和电源的体积。使用输入电流限制功能可以降低充电器对直流电源的要求，简化输入电源的设计。 MAX1898外接限流充电电源和P沟道场效应管，可以安全有效地对单节锂电池进行快速充电。它最大的特点是在不使用电感的情况下仍然可

28、以实现非常低的功耗。 ，可实现预充电，具有过压保护和温度保护功能，限制最长充电时间，可为锂电池提供二次保护。 MAX1898 的浮动模式允许电池充电至最大容量。当充电电源和电池处于正常工作温度范围内时，插入电池将启动充电过程；充电结束条件为平均脉冲充电电流达到快充电流的1%，或时间超过片内预设的充电时间。 MAXl898可自动检测充电电源，无电源时自动关机，减少电池漏液。启动快充后，开启外接P型场效应管。当检测到电池电压达到设定的阈值时，进入脉冲充电模式，P型场效应管导通的时间会越来越短。充电结束时， MAX1898的典型充电电路如图1所示指示灯将以 12% 的周期闪烁。 MAX1898的典型

29、充电电路如右图1所示。该电路如下所述。(1) 输入电压范围为4.512v。锂电池所需的充电方式是恒流恒压方式。电源的输入需要使用恒流恒压源。一般采用直流电源加变压器即可。(2) 锂电池的充电接口是通过外接的场效应管提供的。(3) 充电时间 tCHG 由外部电容 CcT 设置。这里的充电时间是指快速充电时的最大充电时间，它与定时电容CcT的关系如下式所示。CcT=34.33tCHG式中tCHG的单位是小时，CcT的单位是nF。大多数情况下，快充时的最长充电时间不超过3小时，因此CcT常取为100nF。(4) 在限流模式下，最大充电电流 IFSTCHG 通过外部电阻 RSET 设置。关系如下式所示

30、： 1fstchg=1400/Rset 式中，RSEI-的单位为Q，IFsTCHG的单位为A。当充电电源和电池处于正常工作温度范围内时，插入电池将启动充电过程。当平均脉冲充电电流低于设定快速充电电流的20%，或充电时间超过芯片预设的最大充电时间时，充电周期结束。 MAXl898可自动检测充电电源，无电源时自动关机，减少电池漏液。启动快充后，开启外接P型场效应管，当电池电压达到设定阈值时进入脉冲充电模式，P型场效应管开启的时间会越来越短。充电结束后，LED指示灯会周期性闪烁，具体闪烁含义如表1所示。表1 MAX1898典型充电电路LED指示灯状态说明收费LED指示灯未安装电池或充电器熄灭预充电或

31、快充明亮的充电结束熄灭充电错误以 1.5Hz 闪烁第四章硬件电路设计硬件电路设计主要围绕充电芯片MAXl898进行，单片机控制部分电路简单。4.1 主要组成部分本设计的核心器件是MAXl898。 MAX1898 可以安全地为所有化学成分的 Li+ 电池充电。它集成度高，体积小，功能集成多，基础应用电路尽可能多，外围元件少。 AXl898为10脚超薄MAX封装，其管脚分布如图2所示图 2 MAX1898 引脚排列其引脚功能如下：IN（引脚1）：传感器输入，检测输入电压或电流；CHG（2脚）：充电状态指示脚，同时驱动LED；EN/OK（引脚 3）：使能输入引脚/输入电源“OK”输出指示引脚。 EN

32、为输入引脚，可通过输入禁止芯片工作； OK为输出引脚，用于指示输入电源是否连接到充电器；ISET（4脚）：充电电流调节脚。通过将电阻串联到地来设置最大充电电流；CT（引脚 5）：安全充电时间设置引脚。连接一个时间电容来设置充电时间。当电容为 100nF 时，几乎是 3 小时。此引脚直接接地将禁用此功能；RSTRT（6脚）：自动重启控制脚。当此引脚直接接地时，如果电池电压下降到低于参考电压阈值 200mV，则将开始新的充电周期。当该引脚通过电阻接地时，其电压阈值可以降低。当该脚悬空或CT脚接地（充电时间设置功能禁用）时，自动重启功能禁用；BATT（引脚 7）：电池感应输入引脚，连接到单节 Li+

33、 电池的正极。该引脚需要连接一个大电解电容到地；GND（8脚）：接地端；DRV（9脚）：外接三极管驱动器，接三极管的基极；CS（引脚 10）：电流检测输入，连接到晶体管的发射极。本设计的单片机芯片选用Atmel公司的AT89C52，完全可以满足要求。另外，由于充电器外接电源为+12V，需要通过电压转换芯片将+12V电压转换为+5V电压。这里使用三端电压转换芯片LM7805来完成这个功能。为减少电源干扰，保持电路稳定，在LM7805完成电压转换，送+5v充电电源给MAXl898之前，对光耦模块6N137进行一次处理，即可控制光耦模块由单片机，可随时间关闭。充电器。 6N137 的引脚排列如图 3

34、 所示。图3 6N137引脚图其引脚功能如下NC（1脚、4脚）：浮动；+（2脚），-（3脚）：发光二极管正负极；GND（5脚）：接地端；OUTPUT（引脚 6）：输出引脚；EN（引脚 7）：使能引脚。低电平时，无论有无输入，输出都为高电平。不使用时，可悬空放置；V CC （引脚 8）：电源输入引脚。4.2 电路原理图及说明硬件电路由单片机电路、电压转换及光耦隔离电路、充电控制电路组成。微控制器部分的电路原理图如下图4所示。图4 单片机部分示意图图中，u1为单片机AT89C52，工作时钟为11.0592MHz； u2为蜂鸣器，由单片机的P2.1管脚控制发出报警声； O脚输出控制光耦器件，需要时可

35、关闭充电电源；单片机的外部中断O由充电芯片MAXl898的充电状态输出信号/CHG反相后触发。下图5为电压转换与光耦隔离电路原理图。图5 电压转换及光耦隔离部分电路示意图U3为输出+5V的电压转换芯片M7805，将12V输入电压转换为固定的5V输出； u4为光耦隔离芯片6N137，输入为LM7805产生的5V电压，输出为隔离的5V电压，U4单片机的2脚接单片机的P2.0，充电电源在单片机的控制下及时关闭。图6为充电控制部分的电路原理图，图6 充电控制部分电路原理图它的核心器件是充电芯片MAXl898，其充电状态输出引脚/CHG经过。 74LS04反相后接单片机INT0，触发外部中断。 LED_

36、R为红色发光二极管，红灯亮表示通电； LED-G为绿色发光二极管，绿灯亮表示处于充电状态。 Q1是一个P沟道场效应晶体管，由MAxl898驱动。图中R4为设定充电电流的电阻，阻值为2.8kQ，最大充电电流设定为500mA，C11为设定充电时间电容，电容值为100nf，最长充电时间设置为3小时。在MAXl898和外接单片机的共同作用下，实现了以下充电过程。预充电电池安装好后，连接输入直流电源，当充电器检测到电池时复位定时器，进入预充电过程，在此过程中充电器以10%的快充电流给电池充电，使电池电压，温度恢复正常。预充电时间由外部电容 CcT 决定（100nF 为 45 分钟）。如果在预充电时间内电

37、池电压达到2.5V且电池温度正常，则充电进入快充过程；如果超过预充电时间，电池电压仍然很低。如果低于2.5V，则认为电池不可充电，充电器显示电池故障，LED指示灯闪烁。快充快速充电过程也称为恒流充电，充电器以恒定电流为电池充电。在恒流充电过程中，电池电压缓慢上升。一旦电池电压达到设定的终止电压，恒流充电终止，充电电流迅速减小，充电进入满充电过程。满的在充满电的过程中，充电电流逐渐衰减，直到充电率下降到设定值以下，或满充电时间结束，充电转向顶端。当顶部被切断充电时，充电器以非常小的充电电流补充电池。由于充电器检测电池电压是否达到终止电压，充电电流通过电池电阻，虽然充电电流在满充和高端截止充电过程

38、中逐渐减小，减少了电池电阻的影响和电池端电压上的其他串联电阻。但是，充电回路中串联的电阻所形成的压降仍然会影响电池终止电压的检测。一般来说，完全充电和高端截止充电可以延长电池寿命5%到10%。停电当电池充满电后，MAXl898芯片的2脚发出的脉冲电平由低变高，被单片机检测到，引起单片机中断。 P2.0口控制光耦6N137，切断LM7805到MAXl898的供电，从而保证芯片和电池的安全，降低功耗。报警当电池充满电后，MAXl898芯片本身会关闭外部LED绿灯。但为了安全起见，单片机不仅会在检测到充满电的脉冲后自动切断MAXl898芯片的电源，还会通过蜂鸣器向用户报警，提醒用户取出电池。适当的时

39、候。当发生充电错误时，MAX1898芯片本身会控制LED绿灯以1.5Hz左右的频率闪烁。此时不要切断芯片的电源，让用户一直看到这个提示。第 5 章 软件设计充电器的充电过程主要由MAXl898控制，单片机主要保护电池。本课题的软件设计比较简单，主要功能如下。当MAXl898完成充电时，其/CHG引脚会产生从低到高的跳变，该跳变导致单片机的INTO截止。 / CHG输出高有三种情况：一是电池没到位或没有充电输入；显然，前两种情况，单片机可以直接控制光耦切断充电电源，因此程序只需对第三种充电错误情况区别对待即可。因此，在本次中断中，如果判断不是充电错误，则控制P2.0引脚切断电源，控制P2.1引脚

40、启动蜂鸣器报警。5.1 程序流程单片机控制智能充电器工作的程序流程如图7所示：初始化While(1)Int0 count为0启动定时器D t_count=0Int0_count+返回关闭T0计数重设主数初值Int0_count+t_count6Int0 count为1充电完毕，蜂鸣器报警，切断充电电源关闭T0中断和外部中断0返回启动TO计数充电出错开始外部中断D服务子程序启动定时器D服务子程序图7 单片机控制智能充电器运行的程序流程图5.2 程序说明主要程序代码及其说明（见注释说明）如下：#define uchar 无符号字符#define uint 无符号整数sbitGATE=P20;sbi

41、t BP=P21；uint t_count，int 0_count；/+ 定时器 0 中断服务程序 */void timer0()interrupt1 使用 1(TR0=0； /停止计数TH0=一个 5000/256； /重置5ms计数的初始值TL0=5000% 256：t_count+;if ( i t_count600) /第一个外部中断0产生后3S(if(int0_count=1) /第二次外部中断0没有发生，认为充电完成(门=0； /关闭充电电源血压=0； /开启蜂鸣器报警)e1 s e 否则为计费错误(门=1;BP=1； )ET0 =0; /关闭TO中断EX0 =0; /关闭外部中断

42、0int0_count = 0;t_count = 0; )别的TR0=1； /TO开始计数)/* 外部中断 0 服务子程序 +/void int0()interrupt 0 使用 1（如果（int0_count=0）(TH0=a 5000f256; /5ms定时TL0 = 5000% 256；TRO=1: /开始定时器/计数器O计数t_count=0； /产生定时器0中断的计数器被清除)intO计数+；）/*初始化*/无效初始化（）( EA = 1; / 开启 cpu 中断PTO =1 /T0中断设置为高优先级TMOD =0X01; /模式1，TO为16位定时器/计数器ETO = 1; /打

43、开中断ITO =1; /外部中断O设置为边沿触发EXO = l; /打开外部中断O门=1； /光耦正常输出电压Bp = 1; /关闭蜂鸣器int 0_count =O /产生外部中断O的计数器清零)无效的主要（）(/* 调用初始化函数 */初始化（） ； /*无限循环*/ while(1); )第 6 章 调试和测试6.1硬件调试调试硬件时，可以先检查印制电路板和焊接的质量。检查无误后，可以打开电源检查LED显示屏的点亮状态。如果不理想，可以调整电阻的大小，以获得满意的亮度效果。您还可以结合示波器测试晶振和波形进行综合测试分析。单片机系统的硬件调试和软件调试是息息相关的。在软件调试中会发现很多

44、硬件错误，但一般都是尽量排除硬件故障，然后再进行在线调试。6.1.1静态测试在样机上电前，首先要进行一次静态测试，主要包括：1. 检查接线。通过目测和使用万用表检查样机的连接是否正确，并注意电路板之间连接的完整性。2. 检查组件。检查所有组件是否插入错误或损坏。3、检查电源系统。从插座中拔下原型中的所有芯片并为原型通电。检查完整的流量调节电路后，一一检查每个芯片插座上的电源引脚电压是否异常。一切正常后，断电，插上芯片，再次检查电压，试看芯片是否发热。电源电压正常，芯片没有过热。插入芯片后，对电源系统没有影响。4、外围电路调试。调试所有可以硬件独立调试的外围电路，如检测信号放大电路、输出驱动电路

45、等。进行本地电路调试，并提供相关的模拟信号或开关信号。6.1.2在线调试在线调试是软件和硬件调试相结合，即使用简单的调试程序对硬件系统进行调试。进行在线调试，用专用的仿真插头连接原型机和仿真器，分别打开原型机和仿真器的电源，按照以下步骤进行具体调试：1. 测试扩展 RAM（数据存储器）。用开发设备将一批数据写入原型的扩展RAM，然后读出进行验证。如果任一区域的读写内容一致，则说明扩展RAM工作正常，否则为故障。 RAM读写失败的可能原因有：工作电源未接好；地址线、数据线开路、短路或接错；读写信号线连接不好，IC芯片损坏等。2. 测试 I/O 端口和 I/O 设备。对于单片机本身的输出端口，使用

46、仿真器的特殊功能寄存器修改命令，将数据写入输出端口或运行程序给输出端口赋值，然后检查输出端口的相应状态，连接设备的状态。如果内容相同，说明输出端口和输出设备工作正常。对于单片机本身的输入口，通过输入设备给输入口设置一定的状态，然后使用read special function register命令读取对应的输入接口寄存器的状态，与设置状态一致，并且输入端口工作正常。扩展的 I/O 端口大多是可编程的。检查时先将控制字写入其控制（命令）寄存器，设置接口的工作状态，然后使用外部数据存储器读写命令检查I/O口的状态。 I/0端口状态与读写数据一致，工作正常。3、测试预充电、充电保护、自动断电、充电完

47、成报警等功能。在程序的帮助下做到这一点。6.2 软件调试软件调试在编译器下进行。首先，用汇编语言或高级语言编写的源程序要经过编辑、汇编（或编译），变成目标程序（机器码程序），然后进行调试，最后结合硬件实时调试.因此，软件调试实际上可以分为编辑、汇编（或编译）和调试。6.2.1 程序的编辑、汇编（或编译）源程序的编辑在 PC 上进行。一般使用仿真系列系统提供的编辑环境，也可以使用PC端的某种编辑软件。6.2.2 程序调试应用程序应该分成几个功能模块来编写和调试。各个程序模块调试完成后，应组合起来进行系统调整。模块程序按调试方式分为两类。一是各种计算程序、代码转换程序、静态I/O程序。如果这类程序

48、不能正常运行，程序中的错误是静态固定错误，所以可以单枪调试，也可以断点运行。这里我准备了几组有代表性的原始数据，这样程序中的每个分支都可以运行，调试工作也不会错过。另一种是I/0实时处理程序和通讯程序。调试此类程序不能使用单次或慢速断点，而必须使用全速断点或全速连续运行。这是因为实时事件的发生是随机的或无法停止。如果出现问题，需要从硬件和软件两个方面进行检查和解决。6.3 系统调试硬件调试和软件子模块调试完成后，即可进行系统调试。系统调试时，应连接所有硬件电路，结合应用程序对系统进行整体软硬件调整。系统调试的任务是消除软件和硬件中的残留错误，使整个微机系统能够完成预定的工作任务，达到所要求的技

49、术性能指标。调试系统时要注意以下几点：1、对于带电控负载的系统，先空载测试，空载正常后再测试负载情况。2、对系统功能进行测试，避免遗漏。仔细调整相关的软件或硬件，以达到检测和控制所需的精度。3、系统调试时，仿真器采用全速断点或连续运行方式，综合调试最后阶段应使用原型中的晶振。4、系统要连续运行相当长的时间，以测试硬件部分的稳定性。6.4 现场调试6.4.1 标准条件下的电气特性、试验和判断(1) 标准测试环境条件温度为205；相对湿度为6015%；大气压为86-106Kpa。(2) 计量器具要求电压表要求：仪器测量电压的精度不低于0.5，电阻不低于lOK/V。电流表要求：仪表测量电流的精度不应

50、低于0.5。温度计要求：仪器测温精度不低于O.5。恒流源电流恒定可调，电流变化应在1%以内。恒压源电压恒定可调，其电压变化应在0.5%范围内。(3)充放电方式。充放电方法如下表2所示。表2 充放电方式项目方法标准排放充电电源以O.2C5A的恒流充电，直到电池电压达到4.20V，然后改为恒压充电，直到电流低于O.01C5A并终止。快速充电充电电源以1C5A的恒流充电，直到电池电压达到4.20V，然后改为恒压充电，直到电流低于0.01C5A。标准收费标准充电后，保持0.5h-lh，然后以0.2C5A的恒流放电至3.0V。快速放电标准充电后，保持0.5h至1h，然后以1C5A的恒流放电至3.0V。6

51、.4.2 电性能、试验方法及判断规则(1) O.2C5A放电容量测试方法：电池按标准充电方式充电后，搁置一段时间（0.5h-1h），以0.2C5A电流在205放电至终止电压.判断规则：以上测试可重复5次。当循环中有不少于300分钟的电池放电时间时，测试时取该时间的放电容量。(2) lC5A放电容量测试方法：在环境温度为（205）的条件下，对电池进行标准充电后，将电池放入（552）的高温箱中2小时，然后放电至2.75V，1C5A恒流。取出电池，在（205）环境温度下放置2小时，目测外观。判断规则：放电时间不少于51分钟，外观应无变形、渗漏、爆裂。(3)低温放电试验测试方法：在环境温度为（205）

52、的条件下，对电池进行标准充电后，将电池放入202的低温箱中16-24h，放电至2.75 V 0.2C5A 电流，取出电池，在环境（205）条件下放置2小时，然后目测电池外观。判断规则：放电时间不应少于60%（180）分钟，外观应无变形、渗漏、爆裂。6.4.3 电荷保持能力电池标准充电完成后，在（205）环境温度下放置2小时，让电池开路28d，然后以0.2C5A电流放电，放电时间不应少于 255 分钟。(1) 循环寿命测试方法：在环境温度（205）条件下，以1C5A恒流充电，当电池端电压达到4.2V时，改为恒压充电，直到充电电流小于等于20mA，停止充电，静置0.5-1h，然后以1C5A的恒流放

53、电至2.75V的终止电压。放电完成后，保持0.5-1h，然后进行下一个充放电循环。电池按上述方法充放电，直至连续两次放电时间小于48分钟，即视为寿命终止。判断规则：循环寿命超过400次。(2) 电阻值测试方法：使用AC lKHZ检测方法和精度不低于0.5的仪器，在电池接口处测量正负极间的电阻。减去固定引线的电阻值并记录最大值和最小值之间的差值。判断规则：电池内阻小于150m ，同批次电池最大和最小电阻值之差不大于30m 。6.4.4 电池安全性能所有测试均在标准实验条件下进行。(1) 过充电压保护使用最高电压通过 DCl5V 电源给电池充电。当电池电压高于（ 4.275O.1）V时，应禁止充电，保护启动延时时