基于MAX的智能充电器设计

基于MAX1898智能充电器设计摘要电子技术的快速发展使得各种各样的电子产品都朝着便携式和小型轻量化的方向发展，也使得更多的电气化产品采用基于电池的供电系统。目前，较多使用的电池有镍镉、镍氢、铅蓄电池和锂电池。它们的各自特点决定了它们将在相当长的时期内共存发展。由于不同类型电池的充电特性不同，通常对不同类型，甚至不同电压、容量等级的电池使用不同的充电器，但这在实际使用中有诸多不便。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。系统的硬件组成，包括单片机电路、充电控制电路、电压转换及继电器电路，并对本充电器的核心器件——MAX1898充电芯片、AT89C51单片机进行了较详细的介绍。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。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：充电器；单片机；锂电池；MAX1898LithiumBatteryChargerDesignBasedOnMAX1898AbstractElectronictechnology'sfastdevelopmentcausesvariouselectronicproductsdevelopstowardportableandthesmalllightweightdirection,Italsocausesmoreelectrificationproductsusepowersupplysystembasedonbattery.Atpresent,thenickelcadmium,thenickelhydrogen,theleadaccumulatorandthelithiumbatteryarewidelyused.Duetotheirrespectivecharacteristic,theirapplicationareasarenotthesame.Becausedifferenttypeofbattery'schargecharacteristicvaries,so,usually,batterywhichhasdifferenttype,evendifferentvoltage,capacityrank,usedifferentbatterycharger,butthishasmanyinconveniencesintheactualapplication.ThistopicdetailsakindoflithiumionbatterychargerbasedonSingleChip,includingsuccinctly,thehighlyeffectivehardwareandreliablesoftware.Thissystem'shardwareismadeupofthemonolithicintegratedcircuitelectriccircuit,thechargecontrolelectriccircuit,thevoltagetransformationandtherelaycircuit,andthisbatterycharger'scorecomponent-MAX1898chargingchip,at89C51monolithicintegratedcircuithasbeenintroducedelaborately.Thesystem'ssoftware,takingtheClanguageasthedevelopmentkit,hasbeendesignedandencodedseriously.Sothissystemisprovidedwithreliability,stability,securityandefficiency.Theintelligencebatterychargerhastheabilitytoexamlithiumionbattery'scondition,tocutoverchargepatternautomatically,inordertomeetbattery'schargeneeds.Thechargeralsohasshortcircuitprotectionfunctionandchargeconditiondisplayingfunction.Thebatterychargerhaspreservedthebatterymoredurableinthelife，andlengtheneditsservicelife.Keywords：Charger;SCM;Lithiumbattery;MAX1898目录1引言………………11.1课研究的背景……………………11.2课题研究主要内容………………12锂电池原理及特性………………32.1锂电池原理………………………32.1.1锂离子电池的充电要求………32.1.2电池充电的基本参数…………32.1.3过充，过放及过温现象………42.2电池的充电方法与充电控制技术………………52.2.1电池充电方法…………………52.2.2充电控制方式…………………82.2.3充电终止控制…………………103.智能充电器设计…………………133.1硬件电路设计……………………133.1.1充电控制模块…………………133.1.2充电电压提供模块……………183.1.3继电器电路……………………203.2单片机模块………………………213.2.1AT89C51………………………22在单片机系统中使用MAX1898…………………263.2.3看门狗功能……………………284.软件设计…………314.1主要变量说明……………………314.2程序流程图………………………315结论………………34附录A电路原理图及PCB图…………35附录B源程序代码……………………37参考文献………………39致谢………………41TOC\o"2-3"\t"标题1,1"1引言1.1课题研究的背景电器在国民经济的各部门和国防领域均占有非常重要的位置，电器的主要发展趋势是高性能、高可靠、小型化、电子化、数字化、组合化、集成化、多功能化、智能化及可通信化/网络化，其核心是智能化和网络化[1][2]。随着电器产品的高速发展以及可充电电池市场的不断增大，研究如何充分适应电池特性，最大可能延长电池寿命，并且符合电子设备充电单元小型化的发展趋势，具有较高效率、安全快速的充电器，具有十分重要的意义[3]。目前市场上很多采用大电流的快速充电器，在电池充满后如不及时停止会使电池发烫，过度的过充会严重损害电池的寿命。也有一些低成本的充电控制器采用电压比较法，为了防止过充一般充电到90%就停止大电流快充，采用小电流涓流补充充电。一般地，为了使得电池充电充分，容易造成过充，表现为有些充电控制器在充终了时电池经常发烫。对电池经常出现过充和欠充的缺点已越来越不能满足们的需要[4]。锂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。一部好的充电控制器不但能在短时间内将电量充足，而且对电池还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，即容量下降现象。因而传统的普通充电控制器存在明显的不足。基于以上问题的提出与分析，本次设计设计了一款基于51单片机和充电芯MAX1898的智能充电器，即能根据用户的需要智能控制充电进程，并且在充电过程中能对被充电电池进行保护从而防止过电压和温度过高的一种智能化的充电控制器[3,5]，其核心部件为微控制器/微处理器。1.2课题研究主要内容本文实现基于单片机控制的智能充电器设计，这里主要是针对锂离子电池的智能充电器设计。根据锂电池的特点，要求智能充电器的最基本需求有二[6,7]：一是要求其能提供较高的充电电流以缩短充电时间，同时要具备最大充电电流和最大充电电压的限制以保证充电系统的安全；二是要求为增加电池的充放次数及使用寿命，当中包括对过放(over-discharged)的电池减少充电电流，对电池电压的检测或电池容量的检测，输入电流的限制，电池充饱时关闭智能控制器，对充饱电池经过一段时间漏电后能自动再充电功能，充电状态的指示，外部智能控制器的开关控制等。首先，介绍锂离子电池的化学原理，充放电原理及特性[4,8]。介绍了锂电池的特点和在应用中存在的主要问题及充放电电流对锂离子电池的影响，过充过放及过温对锂离子电池的危害。这是论文的设计基础。其次，介绍电池的充电方法与充电控制技术[5,7]。主要介绍了电池的充电方法和锂电池的快速充电终止控制方法，确保在充电控制过程中不过充、不损坏电池。最后，为智能充电器设计其硬件电路和软件部分，以实现其智能功能。本文所设计的智能充电器充电控制部分将采用恒流恒压充电方法。智能充电器设计包括三部分：控制电路，充电电路等外围电路，以及相关的程序设计，以实现智能充电。为保证智能充电器中的单片机工作时不可避免会受到外界的干扰，这里设计看门狗功能。系统总体设计框图如下。电池组充电控制电路继电器电路电压转换电路电池组充电控制电路继电器电路电压转换电路单片机电路单片机电路报警电路报警电路图1系统设计框图2锂电池原理及特性2.1锂电池原理电池是一种化学电源，是通过能量转换而获得电能的器件。二次电池[7]是可多次反复使用的电池，它又称为可充电池或蓄电池。当对二次电池充电时，电能转变为化学能，实现向负荷供电，伴随吸热过程。二次可充电锂电池，主要包括锂离子和锂聚合物电池。所谓锂离子电池[9,10]，是在正极和负极中采用可以容纳锂离子的晶状结构活性材料，使锂离子随着充放电从正极转移到负极或者从负极转移到正极，电池通过锂金属氧化物正极产生的锂离子在负极碳材中的嵌入与迁出来实现电池的充放电过程。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样道理，当对电池进行放电时(即使用电池的过程)，嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回到正极。回到正极的锂离子越多，放电容量越高。通常所说的电池容量指的就是放电容量[10]。2.1.1锂离子电池的充电要求（1）终止充电电压的允差为额定值的±1%,过压充电会造成锂离子电池永久性损坏。（2）充电速率常用为0.5C—1C。采用0.5C充电速率时，因充电过程中的电化学反应会产生热量，所以有一定的能量损失。（3）锂离子电池充电的温度范围为0℃—60℃，如果电流过大，会使温度过高。不仅会损坏电池，而且可能引起爆炸。（4）锂离子电池的终止放电电压为2.5V，严重过放电可能造成锂离子电池失效。对过放电的电池充电可以通过预处理进行补救，当锂离子电池电压大于2.5V，则按正常方式充电；若锂离子电池低于2.5V，则用小电流充电，充到2.5V后再按正常方式充电。2.1.2电池充电的基本参数对于二次电池，其性能参数很多，主要有以下4个指标：①工作电压②电池容量③工作温区④电池正常工作的充、放电次数。下面对电池基本参数[7]进行简单的介绍。（1）额定电压：额定电压是指电池正常工作时正极与负极之间的的电压，通常锂离子电池的额定电压为3.6V。电池充满电时的电压与电池的阳极材料有关：阳极材料为石墨时，电池电压为4.2V；阳极材料为焦炭，电池电压为4.1V。通常锂离子电池的铭牌上标识的是加阳极材料的压降后的电压。即通常是4.2V或4.1V。（2）电池容量：电池容量是指电池存储电量的大小。电池容量的单位是mAh，中文名称是毫安时（在衡量大容量电池如铅蓄电池时，为了方便起见，一般用Ah来表示，中文名是安时，1Ah=1000mAh）。定义是以20小时为标准。例如800mAh电池是指连续放电电流为40mA,放电完毕共耗时20小时。另一种是以W/CELL计算,即单位极板消耗功率，定义是以15分钟为标准.（3）充放电速率：有时率和倍率两种表示法。时率是以充放电时间表示的充放电速率，数值上等于电池的额定容量(安·小时)除以规定的充放电电流（安）所得的小时数。倍率是充放电速率的另一种表示法，其数值为时率的倒数。原电池的放电速率是以经某一固定电阻放电到终止电压的时间来表示。单位为C。放电速率对电池性能的影响较大。一般地，对于每块电池厂家都有规定的充放电速率，充电速率过大，很可能造成过电流充电，使电池内部消耗较大的能量，产生热能，对电池不利；充电速率过小意味着充电时间较长。2.1.3过充，过放及过温现象当加在锂离子电池两端的电压超过4.5V时，就会产生过充现象。过充时负极的石墨嵌入的锂离子完全饱和，锂将在负极沉积下来，形成锂枝晶，使电池的容量减少；同时电池继续从正极抽出过量的锂离子，造成正极材料的活性降低，也会对电池的容量造成损害。过放现象则是电池电压低于放电终止电压后，仍然继续放电，使电池电压继续降低。过放时，电极产生晶枝，电路迅速短路。虽然此时由于电池已经完全放电，不会造成安全方面的问题，但是电池也已经遭到了不可恢复的破坏，不能再继续使用了。过温时，锂离子电池中的活性物质(LiC6，LiNiO2)与电解液可能会发生化学反应，产生更多的热量。而电解质中存在可燃的有机溶剂成分。在这种情况下，电池温度将失去控制越来越高，最终导致电池燃烧，甚至爆炸[11]。随着现代便携式电子设备的发展，便携式电子设备在我们的日常生活中的地位越来越高，因此便携式设备的保护电路也是非常重要的，直接影响它的耐用性和实用性。便携式设备出现的大多数故障都是瞬时的，通过在电池端串联一个高分子正温度系数元件（PTC），就可以避免因电源适配器不兼容而造成的过电流损坏[7]。2.2电池的充电方法与充电控制技术2.2.1电池充电方法随着电源技术的不断发展，充电的手段越来越丰富，充电方式对电池及应用环境的针对性也越来越强。目前锂电池充电方法主要有[7,9]：恒流充电、恒压充电、恒流恒压充电和脉冲充电等。1.恒流充电(1)恒流充电充电器的交流电源电压通常会波动，充电时需采用一个直流恒流电源(充电器)。当采用恒流充电时，可使电池具有较高的充电效率，可方便地根据充电时间来决定充电是否终止，也可改变电池的数目。恒流电源充电电路如图2.1所示。图2.1恒流电源充电电路(2)准恒流充电准恒流充电电路如图2.2所示。在此种电路中，通过直流电源和电池之间串联上一个电位器，以增加电路内阻来产生恒定电流。电阻值根据充电末期的电流进行调整，使电流不会超过电池的允许值。由于结构简单、成本低廉，此种充电电路被广泛应用充电器中。图2.2准恒流充电电路2.恒压充电恒压充电电路如图2.3所示。恒压充电是指每只单体电池均以某一恒定电压进行充电。当对电池进行这一充电时，电池两端的电压决定了充电电流。这种充电方式的充电初期电流较大，末期电流较小。充电电流会随着电压的波动而变化，因此充电电流的最大值应设置在充电电压最高时，以免时电池过充电。另外，这种充电方式的充电末期电压在达到峰值后会下降。电池的充电电流将变大，会导致电池温度升高。随着电池温度升高，电压下降，将造成电池的热失控，损害电池的性能。图2.3恒压充电电路3.浮充方式在浮充方式中，电池以很小的电流(C/30～C/20)进行充电，以使电池保持在满充状态。浮充方式广泛应用于电池作为备用电源或应急电源的电气设备中。常规浮充方式充电电路如图2.4所示。图2.4浮充方式充电电路4.涓充方式电池与负载并联，同时电池与电源(充电器)相连。正常情况下，直流电源作为负载的工作电源，并以涓充方式为电池充电，只有当负载变得很大、直流电源端电压低于电池端电压或直流电源停止供电后，电池才对负载放电。在这种方式下，充电电流由使用模式决定。它通常使用在紧急电源、备用电源或电子表等不允许断电的场合。下图2.5为涓充方式的简单示意图。图2.5涓流方式的简单示意图5.分阶段充电方式在分阶段充电方式中，在电池充电的初始阶段充电电流较大。当电池电压达到控制点时，电池转为以涓流方式充电。分阶段充电方式是电池最理想的充电方式，但缺点是充电电路复杂和成本较高。另外，需增设控制点的电池电压的监测电路。分阶段充电方式的简单示意图如图2.6所示。图2.6分阶段充电的简单示意图2.2.2充电控制方式在用大电流短时间对电池充电时，需用电池电压检测和控制电路[10,11]。该电路在电池充电末期实时检测电池电压和电池温度，并且根据检测参数控制充电过程。(1)电池电压检测在大电流充电末期，检测电池电压，当电池电压达到设定值时，将大电流充电转成小电流充电。采用小电流充电方式是为了保证电池充电容量。控制电路设置的充电截止电压必须比充电峰值电压低。(2)－△V检测电池充电过程的充电电流是通过检测电池充电末期的电压降来进行控制的，－△V控制系统框图如图2.7所示。采用－△V控制系统的充电控制电路，当充电峰值电压确定后，若－△V检测电路检测的电压降达到设定值，控制电路将使大电流充电电路分断。电池的充电电流、电池电压和充电时间的关系如图2.8所示。图2.7－△V控制系统框图图2.8充电电池、电池电压和充电时间的关系(3)电池温度检测电池在充电末期，负极发生氧复合反应产生热量，使电池温度升高。由于电池温度升高将导致充电电流增大，为控制充电电流，可在电池外壳上设置温度传感器或电阻等温度检测元件。当电池温度达到设定值时，电池充电电路被切断。下面即给出了电池温度检测简图和电池温度与充电时间的关系图。图2.9电池温度检测简图图2.10电池温度和充电时间的关系充电控制技术是充电器系统中软件设计的核心部分。根据充电电池的原理，将锂电池的电压曲线分为三段，具体见图2.11。图2.11锂电池的充电特性由于锂电池的最佳充电过程无法用单一量实现，在这三段应分别采用不同的控制方式。具体为:进入B—C段之前，电池电量己基本用完，此时采用恒定的小电流充电。当进入B—C段时，若采用恒流充电，电流过大会损坏电池，电流过小使充电时间过长，根据电压变化情况控制充电电流，使电池充电已满，若此时停止充电，电池会自放电。为防止自放电现象发生，采用浮充维护充电方式，用小电流进行涓流充电。在恒流充电状态下，不断检测电池端电压，当电池电压达到饱和电压时，恒流充电状态终止，自动进入恒压充电状态；恒压充电时，保持充电电压不变。由于电池内阻不断变大，导致充电电流不断下降，当充电电流下降到恒流状态下充电电流的1/10时，终止恒压充电，进入浮充维护充电阶段。2.2.3充电终止控制电池在充满电后，如果不及时停止充电，电池的温度将迅速上升。温度的升高将加速板栅腐蚀速度及电解液的分解，从而缩短电池寿命、容量下降。为了保证电池充足电又不过充电，可以采用定时控制、电压控制和温度控制等多种终止充电的方法[7,10]。(1)定时控制该方法适用于恒流充电。采用恒流充电法时，根据电池的容量和充电电流，可以很容易的确定所需的充电时间。充电的过程中，达到预定的充电时间后，定时器发出信号，使充电器迅速停止充电或者将充电电流迅速将至浮充维护充电电流，这样可以避免电池长时间大电流过充电。这种控制方法较简单，但有其缺点：充电前，电池的容量无法准确知道，而且电池和一些元器件的发热使充电电能有一定的损失，实际的充电时间很难确定。而该方法充电时间是固定的，不能根据电池充电前的状态而自动调整，结果使有的电池可能充不足电，有的电池可能过充电，因此，只有充电速率小于0.3C时，才采用这种方法。(2)电池电压控制在电压控制法中，最容易检测的是电池的最高电压。常用的电压控制法有：最高电压(VMAX)：从充电特性曲线可以看出，电池电压达到最大值时，电池即充足电。充电过程中，当电池电压达到规定值后，应立即停止快速充电。这种控制方法的缺点是：电池充足电的最高电压随环境温度、充电速率而变，而且电池组中各单体电池的最高充电电压也有差别，因此采用这种方法不可能非常准确地判断电池己足充电。电压负增量(－△V)：由于电池电压的负增量与电池组的绝对电压无关，而且不受环境温度和充电速率等因素影响，因此可以比较准确地判断电池己充足电。这种控制方法的缺点是：①从多次快速充电实验中发现，电池充足电之前，也有可能出现局部电压下降的情况，使电池在未充足电时，由于检测到了负增量而停止快充；②镍镉电池充足电后，电池电压要经过较长时间，才出现负增量，此时过充电较严重，此时电池的温度较高，对电池有所损害。因此，这种控制方法主要适用于镍镉电池。电压零增量(△V)：锂电池充电器中，为了避免等待出现电压负增量的时间过久而损坏电池，通常采用0△V控制法。这种方法的缺点是：未充足电以前，电池电压在某一段时间内可能变化很小，若此时误认为0△V出现而停止充电，会造成误操作。为此，目前大多数锂电池快速充电器都采用高灵敏0△V检测，当电池电压略有降低时，立即停止快速充电。(3)电池温度控制为了避免损坏电池，电池温度上升到规定数值后，必须立即停止快速充电。常用的温度控制方法有：最高温度(TMAX)：充电过程中，通常当电池温度达到40℃时，应立即停止快速充电，否则会损害电池。电池的温度可通过与电池装在一起的热敏电阻来检测。这种方法的缺点是热敏电阻的响应时间较长，温度检测有一定滞后。温度变化率(△T/△t)：充电电池在充电的过程中温度都会发生变化，在充足电后，电池温度迅速上升，而且上升速率△T/△t基本相同，当电池温度每分钟上升1℃时，应当立即终止快速充电。应当说明，由于热敏电阻的阻值与温度关系是非线性的，因此，为了提高检测精度应设法减小热敏电阻非线性的影响。采用温度控制法时，由于热敏电阻响应时间较长，再加上环境温度的影响，因此，不能准确的检测电池的充足电状态。(4)综合控制法以上各种控制方法各有其优缺点：由于存在电池个体的差异和个别的特殊电池，若只采用一种方法，则会很难保证电池较好的充电。为了保证在任何情况下均能可靠的检测电池的充足电状态，可采用具有定时控制、温度控制和电池电压控制功能的综合控制法。鉴于定时控制、温度控制、最高电压控制等单独作为终止条件使用的局限性，有的系统中锂电池的充电终止也采用综合控制法。锂电池是以零增量检测为主，时间、温度和电压检测为辅的方式[12]。系统在充电过程检测有无零增量(△V)出现，作为判断电池已充满的正常标准，同时判断充电时间、电池温度及端电压，是否已超过预先设定的保护值作为辅助检测手段。当电池电压超过检测门限时，系统会检测有无零增量出现，若出现△V，则认为电池正常充满，进入浮充维护状态；在充电过程中，系统会一直判断充电时间、电池温度及端电压是否己到达或超过了充电保护条件。若其中有一个条件满足，系统会终止现有充电方式，进入浮充维护状态。在以上五种充电方法中，锂电池充电仍以恒流恒压的方法为主。虽然恒流恒压充电需要复杂得多的电路来实现，但由于其充电时间短，充电效率高，因此在锂离子电池充电中占主导地位。本文所设计的智能充电器充电控制部分将采用这种充电方法。3.智能充电器设计3.1硬件电路设计系统的硬件部分为四部分：电源转换电路，继电器控制电路，MAX1898构成的充电电路，单片机电路以及报警电路。在单片机和MAX1898控制下,充电过程分为预充、快充、满充、断电和报警5个部分。3.1.1充电控制模块采用专用的电池充电芯片MAX1898，在单片机控制下实现充电过程的控制。1.如何选择电池充电芯片选择电池充电芯片时需要结合实际的应用[11,13]，具体的选择标准有以下几点。①封装：即芯片的大小，对于体积有要求的场合需要选择合适的封装。②电流大小：充电的电流大小决定充电时间。③充电方式：即是快充、慢充还是可以控制充电过程。④使用的电池类型：不同的电池需要不同的充电器。2．MAX1898(1)如何使用MAX1898MAX1898是本次设计充电器中的一个关键的器件。首先需要了解MAX1898的一些基本的特性和功能[14]。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±0.75%，提高了电池性能并延长了使用寿命。充电电流由用户设定，采用内部检流，无需外部检流电阻。MAX1898提供了用于监视充电状态的输出、输入电源是否与充电器连接的输出指示和充电电路指示。MAX1898可对所有化学类型的锂离子电池进行安全充电。电池调节电压为4.2V，采用10引脚、超薄型μMAX封装，在更小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：①4.5V~12V输入电压范围；②内置检流电阻；③±0.75%电压精度；④可编程充电电流；⑤输入电源自动检测；⑥LED充电状态指示；⑦检流监视输出。MAX1898的引脚如图3.1所示。图3.1MAX1898的引脚MAX1898的引脚功能如下。①IN：传感器输入，检测输入电压和电流。②CHG：LED驱动电路。③EN/OK：逻辑电平输入允许/电源输入“好”。④ISET：电流调节。⑤CT：安全的充电时间设置。⑥R ESET：自动重新启动控制引脚。⑦BATT：接单个Li+的正极。⑧GND：地。⑨DRV：外接电阻驱动器。⑩CS：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效耗散，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的典型充电电路如图3.2所示。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设计。图3.2MAX1898的典型充电电路(Ⅰ)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，可以采用直流电源加上变压器提供。(Ⅱ)输出：MAX1898通过外接的场效应管提供理电池的充电接口。(Ⅲ)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，根据这个标准，可以计算得到外接的电容的容值，如下所示：定时电容C和充电时间Tchg的关系式满足：C[nF]=34.33×Tchg[hours](Ⅳ)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决定。最大充电电流Imax和限流电阻Rset的关系式满足：Imax＝1400/RsetMAX1898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沟道场效应管打开时间会越来越短，充电结束时，LED指示灯将会呈现出周期性的闪烁。具体的闪烁含义如下表1所示：表1LED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灭预充阶段亮快充或脉冲浮充亮充电结束灭充电出错LED1.5Hz,以50%占空比闪烁MAX1898开始快充的条件如下，满足任何一个条件即可：（1）外部电源连接上，电池电压大于2.5V。（2）电池电压下降到重启电压，4.0V(MAX1898EUB42)或3.9V(MAX1898EUB42)。（3）EN/OK先置低后置高，IC复位。（4）预充电结束，电池电压达到2.5V。电流设定：MAX1898充电电流通过线性控制外部晶体管PMOS或PNP，最大的充电电流通过连接ISET与GND的外部电阻来设定，选择电阻通过如下公式：Ifastchg=1400/Rset（Ifastchg单位是安培，Rset单位是欧姆）（1-1）ISET可用来实时检测实际的充电电流。ISET端有1mA输出的电流就表明充电电流为1A，ISET端的输出电压正比与充电电流。Vset=(Ichg×Rset)/1000（1-2）在快速充电阶段通常ISET端的电压为1.4V，电池充满时将随着充电电流下降。/CHG状态输出：/CHG是一个漏极开路输出，可以监视电池的充电状态。/CHG有5mA的限定电流，因此LED可以直接连接在IN与/CHG之间作为充电状态标志。另外，可以通过上拉电阻（通常100kΩ）输出逻辑电平。表2为/CHG的状态与各充电状态的对应关系。 表2/CHG的状态与各充电状态的对应关系条件CHG没有电池接入或没有充电输入高阻抗（LED灭）预充电阶段电池电压小2.5V，充电电流以快速充电电流的10%低阻抗（LED亮）快速充电阶段电池电压大于2.5V低阻抗（LED亮）充电完成，充电电流下降到20%快速充电电流或者安全定时器高阻抗（LED灭）充电周期重新开始：当电池电压降到电池额定电压下0.2V时，配置MAX1898能够使充电周期自动重新开始（将RESET接GND），重启阈值可以通过在RESET与GND间接外部电阻来降低。假如自动重启不需要，可以悬空RESET。自动重启功能无效，充电只能通过清零在置高EN/OK来重新开始新的周期，或者先断开输入电源后重新接入电源。EN/OK(EN输入，OK输出)：EN/OK有两种功能，可以作为逻辑输入（高电平）使能充电。除了开/关控制之外，EN/OK也可以反应出输入电源是否接入。当输入电源接IN（VBATT>VIN，VIN>4.25V）,EN/OK输出高电平3V，通过内部上拉100kΩ电阻。因此EN/OK可以作为输出来反映AC适配器接入情况，同时通过漏极开路的驱动可以开/关充电。假如IN没有电压或不足，EN/OK将保持低电平，充电将关闭。电池漏极电流：MAX1898采用CMOS电路检测电池状态，最小电流由电池自身提供。当输入电压小于电池电压时，电池漏极电流通常为3uA。当输入电源存在，充电完成时，漏极电流通常为40uA，不复位则电流可能降到4uA。可选择最大充电时间：最大充电时间可以通过外部电容设置，电容接在CT与GND之间，选择电容用如下公式：CCT[nF]=34.33×tCHG[hours](1-3)最大充电定时就是安全定时，通常不是充电控制循环中的一部分。以1C的充电速率对锂离子电池充电，通常充电时间将近1.5小时，但是根据温度的变化和电池类型的不同充电时间变化很大。在大多数场合，用1C速率快速充电推荐3小时作为最大充电时间，以使正常充电不会被充电定时器中断。要详细咨询电池厂商推荐的定时设定。CT接GND，充电安全定时功能关闭，同样重启功能和预充电错误提示功能也关闭。可控制的自动重启：当电池电压降到预定水平下时，MAX1898就自动重启开始充电。大多数定时充电器，一旦充电时间结束，就不能对随后的电池充电，充电将不能重新开始，除非充电器被外部信号触发。当有充电电源、电池电压下降时自动重启充电，MAX1898可以保证用后电池不会部分带电.重启功能配置如下：悬空RESET重启功能关闭。一旦充电完成，充电定时结束，充电只能通过在IN重新输入电源或触发EN/OK。自动重启功能关闭，充电完成后电源漏极电流降到4uA，自动重启功能开启，则为40uA.RESET接地使能错误重启阈值:一旦充电完成，充电时间结束，电池电压下降到重启阈值电压时将重启充电。通过在RSTRT与GND之间连接电阻可以降低重启阈值电压。充电过程：在开始充电阶段，MAX1898会检测接入电池是否大于锂离子电池终止放电电压2.5V，如果电压大于2.5V，则按正常快速充电，如果电压小于2.5V则充电电流按10%快速充电电流充电，直到电压达到2.5V，则再进入快速充电阶段,因为内部用一个比较器，将检测电压与2.5V作比较，并将结果作为逻辑控制器的输入。此过程中预充电时间达到充电时间的1/4,电压还没有超过2.5V，则充电出错，LED以1.5HZ的频率和50%的占空比闪烁。充电进入快速充电阶段后，随着电压的上升，充电电流也逐渐下降，当电流下降到设定快速充电电流的20%时，则快速充电阶段结束，进入恒压充电，等到设定充电时间，则停止充电。如果结束充电后，电压下降到额定电压下的0.2V，且RESET接地（自动重启功能有效），则重新开始快速充电。3.1.2充电电压提供模块采用电压转换芯片将外部+12V电压转换为需要的+5V电压，作为单片机和MAX1898的电源。1.LM7805介绍[5]电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的lm78××系列和图3.3lm7805样品负电压输出的lm79××系列。顾名思义，三端IC是指这种稳压用的集成电路，只有三条引脚输出，分别是输入端、接地端和输出端。它的样子象是普通的三极管，TO-220的标准封装，也有lm9013样子的TO-92封装。用lm78/lm79系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，且有一定的电压、电流输出，能够获得不同的电压和电流，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列集成稳压IC型号中的lm78或lm79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如lm7806表示输出电压为正6V，lm7909表示输出电压为负9V。因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用。使用中先通过变压器将交流220V电压变为+12V，在经过全桥整流，电容滤波后，供给LM7805。2.LM7805主要特点：①输出电流可达1A②输出电压有：5V③过热保护④短路保护⑤输出晶体管SOA保护其内部结构主要包括启动电路、基准电源、误差放大器、调整管、取样电路和保护电路。启动电路仅在刚通电时器作用，帮助恒流源建立工作点，7800系列采用带隙基准电压源，通过R1，R2获得取样电压，经误差放大器进行电压比较和放大后，调整管的压降最终达到稳压目的。内部结构框图如图3.4所示：图3.4LM7805内部结构框图功能框图：图3.5LM7805功能框图LM7805的典型应用电路如下：图3.6LM7805的典型应用电路3.1.3继电器电路继电器（relay），当输入量(激励量)的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。继电器是一种电子控制器件[15]，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。继电器的继电特性：继电器的输入信号x从零连续增加达到衔铁开始吸合时的动作值xx,继电器的输出信号立刻从y=0跳跃到y=ym,即常开触点从断导通。一旦触点闭合，输入量x继续增大，输出信号y将不再起变化。当输入量x从某一大于xx值下降到xf,继电器开始释放，常开触点断开。我们把继电器的这种特性叫做继电特性，也叫继电器的输入-输出特性。继电器主要技术参数（1）额定工作电压：指继电器正常工作时线圈所需要的电压，也就是控制电路的控制电压。根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。(2)直流电阻：指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。(3)吸合电流：指继电器能够产生吸合动作的最小电流。(4)释放电流：是指继电器产生释放动作的最大电流。(5)触点切换电压和电流：是指继电器允许加载的电压和电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点。本次设计中选用继电器控制充电芯片MAX1898的供电电源的关断。继电器的驱动为+5V，由单片机的P2.0引脚控制继电器的关断。充电是，P2.0引脚输出高电平，经74LS04反相后为低电平，继电器正常驱动，MAX1898的供电正常；充电完成时，继电器断开LM7805向充电芯片的供电，终止充电。图3.7基于MAX1898的智能充电器电路电压转换及继电器电路原理图3.2单片机模块3.2.1AT89C51图3.8AT89C51引脚图AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机[16,17]。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器。AT89C系列单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。(1)主要特性：

·与MCS-51兼容

·4K字节可编程闪烁存储器

·寿命：1000写/擦循环

·数据保留时间：10年

·全静态工作：0Hz-24Hz

·三级程序存储器锁定

·128*8位内部RAM

·32可编程I/O线

·两个16位定时器/计数器

·5个中断源

·可编程串行通道

·低功耗的闲置和掉电模式

·片内振荡器和时钟电路(2)管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表3所示：表3P3口口管脚备选功能P3.0/RXD（串行输入口）P3.1/TXD（串行输出口）P3.2/INT0（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）P3.5T1（记时器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。

ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。EA/VPP：当EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，EA将内部锁定为RESET；当EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。(3)振荡器特性：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。(4)芯片擦除：整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。

此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。单片机最小单元部分的电路原理图如图3.9所示。图3.9基于 MAX1898 的智能充电器电路单片机部分原理图图3.9中，U1为单片机AT89C51，工作在11.0592MHz时钟；U2为蜂鸣器，蜂鸣器由单片机的P2.1管脚控制发出报警声提示；单片机的P2.0脚输出控制继电器，在需要的时候可以及时关断充电电源：单片机的外部中断0由充电芯片MAX1898的充电状态输出信号/CHG经过反相后触发。3.2.2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，使用寿命较长、价格也越来越低。锂离子电池的这些特点使得选用单节锂离子电池供电的产品也越来越多。然而，锂离子电池的不足之处在于对充电器要求比较苛刻，需要保护电路。为有效利用电池容量，需将锂离子电池充电至最大电压，但是过压充电会造成电池损坏，这就要求较高的控制精度[18]。另外，对于电压过低的电池需要进行预充，充电器最好带有热保护和时间保护，为电池提供附加保护[12,19,20]。针对这些应用特点，本设计提出了一种基于单片机AT89C51和MAX1898的智能充电器，其基本的原理和功能如图3.10所示图3.10基于MAX1989的智能充电器的原理图图中所示的为充电控制部分的电路原理图，其核心器件为充电芯片MAX1898，其充电状态输出引脚/CHG经过74LS04反相后与单片机INT0相连，触发外部中断，Q为P沟道的场效应管，由MAX1898提供驱动。图中，R5为设置充电电流的电阻，阻值为2.8kΩ,设置最大充电电流为500mA；C10为设置充电时间的电容，容值为100nf设置最大充电时间为3小时。该充电器有如下的功能：①具有预充电功能。②具有充电保护功能。③具有自动断电功能。④具有充电完成报警指示功能。在MAX1898内置的充电状态控制和外围的单片机控制下，充电过程分为预充、快充、满充和报警5个部分。以下分别介绍。①预充在安装好电池之后，接通输入直流电源，当充电器检测到电池时将定时器复位，从而进入预充过程，在此期间充电器以快充电流的10%给电池充电，使电压、温度恢复到正常状体。充电时间由CT口外接电容确定，如果在预充时间内电池电压达到2.5V，且电池温度正常，则进入快充过程；如果超过预充时间后，电池电压低于2.5V，则认为电池不可充电，充电器显示电池故障，由单片机发出故障指令，LED指示灯闪烁。②快充快充过程也称恒流充电，此时充电器以恒流电流对电池充电。根据电池厂商推荐的充电速率，一般锂离子电池大多选用标准充电速率，充满电池需要1个小时左右的时间。恒流充电时，电池电压将缓慢上升，一旦电池电压达到所设定的终止电压，恒流充电终止，充电电池快速递减，充电进入满充过程。③满充在满充过程中，充电电流逐渐衰减，直到充电速率降到设置值以下或满充时间超时，转入顶端截止充电；顶端截止充电时，充电器以极小的充电电池为电池补充能量。由于充电器在检测电池电压是否达到终止电压时有充电电流通过电池内阻，尽管在满充和顶端截止充电过程中充电电流逐渐下降，减少了电池内阻和其他串联电阻对电流端电压的影响，但串联在充电回路中的电阻形成的压降仍然对电池终止电压的检测有影响，一般情况下，满充和顶端终止充电可以延长电池5%~10%的使用时间。④断电当电池充满后，MAX1898芯片的2引脚发送的脉冲电平将会被单片机检测到，引起单片机的中断，在中断中判断出充电完毕的状态。此时，单片机将通过P1.2口控制继电器，切断7805向MAX1898芯片的供电，从而保证芯片和电池的安全，同时也减少功耗。⑤报警当电池充满后，MAX1898芯片本身会向外接的LED灯发出指令，LED灯会闪烁。但是，为了安全起见，单片机在检测到充满状态的脉冲后，不仅会自动切断MAX1898芯片的供电，而且会通过蜂鸣器报警，提醒用户及时取出电池。3.2.3看门狗功能单片机系统通常工作在一些特定环境中，不可避免会受到外界的干扰，这些干扰轻则导致系统内部数据出错,重则将严重影响程序的运行。为了保护数据，抑制干扰，在智能电源管理控制系统的开发过程中需要进行可靠性设计[21]。一般说来系统的可靠性应从软件、硬件以及结构设计等方面全面考虑。如器件选择、电路板的布线、看门狗、软件冗余等。只有通过软、硬件的联合设计才能保证系统总体的可靠性指标，以满足系统在现场苛刻条件下的正常运行。对于来自电网电压的欠压、过压、掉电和瞬变现象，通常采用低通电源滤波器、隔离变压器、光电隔离及使用UPS不间断电源，或者给单片机系统配备专用电源。但这些措施仍然不能解决上述电源异常问题，而且线路复杂、成本高。所以，单片机监控电路应运而生。利用监控芯片和少量外围元件能方便地组成各种有效的复位电路，并能对电源异常情况进行各种监控。这种芯片具有监视功能多、可靠性高、外围元件少、监控电路简单和体积小等优点。因此它被广泛应用在计算机、微控制器应用系统、便携式智能仪器、自动控制等领域[13,22]。看门狗功能是指在系统设计中通过软件或硬件的方式在一定的周期内监控单片机微处理器的运行情况，如果在规定的时间内没有收到来自单片机微处理器的触发信号，则系统会强制复位。MAX6304简介：Maxim公司生产的MAX6304是一款专用、高性能、低功耗的微处理器监控芯片。它有如下特点[12][13][17]：1)同时具有复位和看门狗功能。2)复位门限电压在1.22V以上可调节。3)复位超时时间可调。4)看门狗超时时间可调，通过看门狗选择脚还可以设置500倍超时时间。5)4μA供电电流。6)输出结构为：推/拉方式输出、高电平复位。MAX6304有DIP、μMAX和SO三种封装形式，其引脚分布如图3.11所示。图3.11MAX6304引脚分布图其硬件电路设计：参考Maxim公司提供的MAX6304芯片资料，设计出如图3.12所示的单片机监控电路原理图。图3.12单片机监控电路原理图单片机AT89C51监控复位电路由MAX6304实现。P1.7口和MAX6304的看门狗监测器输入脚WDI相连，单片机程序控制它在一定时间周期内(小于看门狗的超时时间)发生电平变化。如果在看门狗的超时时间内MAX6304没有检测到这个变化，则认为“程序跑飞”或者“死机”。这样MAX6304的RESET输出脚产生复位信号，对单片机复位。MAX6304的RESET输出脚和89C2051的RESET输入脚相连。MAX6304是否正常工作取决于它的外围电路设计。监控芯片MAX6304外围电路的设计主要是对图3-12中R3、R4、C4、C3的取值计算。复位门限电压满足如下公式：VRST=1.22×(R3+R4)/R2(1-4)分别选择R3为3.9kΩ，R4为10kΩ。由(1-4)式可得:VRST=4.35V系统供电电源为+5V，所以复位电压设置在4.35V是满足要求的。MAX6304的RST脚用于设置复位超时时间，这个时间可以通过外部电容C4来调节。复位超时时间按下式计算:tRP=2.67×C4(1-5)式中，C4的单位为pf，tRP的单位为μs。取C4=10pf，可得：tRP=2.67×C4=26.7μsMAX6304的SWT脚用于设置看门狗超时时间，这个时间可以通过外部电容C3来调节。基本看门狗超时时间按下式计算：tRP=2.67×C3(1-6)式中，C3的单位为pf，tRP的单位为μs。取C3=100pf，可得：tRP=2.67×C2=267μsWDS脚是MAX6304的看门狗选择输入脚，这个输入脚可以选择看门狗的模式，接低电平为正常模式，接高电平是扩展模式。在扩展模式下，看门狗超时时间为基本超时时间的500倍。在本系统中，WDS接高电平，故看门狗超时时间为：tRP=267×500=133500μS=133.5ms因此，只需在单片机程序中每隔小于133.5ms的时间间隔让P1.7产生电平跳变(即对MAX6304的WDI输入脚提供“喂狗”信号)，就可以实现看门狗功能。如果“程序跑飞”或者“死机”，程序就不会运行到“喂狗”语句，超过看门狗超时时间，MAX6304的RESET就会产生有效的复位输出，从而对单片机复位。软件设计通过编程[16,17,23]，控制单片机的信号输出，以实现自动断电、自动报警等功能。基于单片机AT89C51和MAX1898的智能电池充电器的程序需要完成以下的功能：①通过CHG信号引起INT0外中断。②在两次中断中使用T0计数，判断是否充电完毕。③如果充电完毕，则控制P2.0和P2.1引脚，输出低电平。4.1主要变量说明程序中的变量及说明如表4所示。表4变量及说明变量说明GATE单片机的P2.0口，控制电源的开关BEEP单片机的P2.1口，控制蜂鸣器t_countT0的计数值int0_count外部中断脉冲int0()外中断0服务程序timer0()定时器0中断服务程序程序流程图外部中断0设为边沿触发。程序的简单介绍：中断第一个下降沿T0开始计数第二次下降沿停止T0计数读取T0计数器中断返回单片机控制的智能充电器的程序流程图如下图所示。主要程序见附录B。开始开始初始化while(1)图4.1等待外部信号输入YY外部中断入口Int0_count=0?启动定时器0：t_count=0返回Int0_count++N图4.2外部中断程序YYNNNYY定时器0服务程序关闭T0计数重设计数初值3s<t_count<5s?Int0_count为1？充电完毕，蜂鸣器报警，切断电源关闭T0中断和外部0中断返回启动T0计时充电出错t_count++图4.3定时器程序关闭T0计数重设计数初值YYWDI=0WDI=1？返回Nn开始图4.4看门狗程序5结论本论文描述了锂离子电池快速充电过程的基本原理,设计了对单节4.2V锂离子电池充电的充电器，它能够快速完成锂离子电池的充电过程。根据对锂离子电池的充放电特性和充电控制方法的分析得出：锂离子电池充电器常采用三段充电法，即预处理、恒流充电(快充)和恒压充电(充满)。开始以设定的恒流充电，锂离子电池的电压以较高的斜率增长，在充电过程中斜率逐步降低，充到充电电流变为快充的20﹪时，恒流充电阶段结束，接着以4.2V恒压充电。在恒压阶段充电时，电压几乎不变(或稍有增加)，充电电流不断下降。当充电速率下降到0.1C时，表示电池已充满，应终止充电。没有及时终止的话，此后最明显的特征是电池温度升高，发热，在整个快充电过程中都应当注意电池的温度，尤其是过充电时，锂离子电池温度过高，会造成过热而损坏电池或发生爆炸。在锂离子电池进入恒压充电状态前，必须适时停止快速充电。为此，设计了此种锂离子电池快速充电器,利用快速充电的方法，并在此基础之上进行电压、温度的检测和控制来保证该充电器能对锂离子电池进行安全可靠而又快速的充电。本电路具有温度保护功能,当电池温度过高时,即刻停止快速充电,这样就能避免过充电对锂离子电池造成的损害.根据锂离子电池的充电特性可知，锂电池或充电器在电池充满后应当停止充电，并不存在镍电充电器所谓的持续10几小时的“涓流”充电。也就是说，如果你的锂电池在充满后，放在充电器上也是白充，反而会造成内压升高、电池发热等现象，而我们谁都无法保证电池的充放电保护电路的特性永不变化和质量的万无一失，所以电池将长期处在危险的边缘徘徊。这也是本次设计中当充满电后自动断开充电的一个理由。此外，不可忽视的另外一个方面就是锂电池同样也不适合过放电，过放电对锂电池同样也很不利。附录A电路原理图及PCB图电路原理图PCB图附录B源程序代码主要程序如下：#include<reg51.h>#include<absacc.h>#include<stdio.h>#include<math.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintuintt_count,int0_count;sbitGATE=P2^0;sbitBEEP=P2^1;SbitWDI=P1^7;voidmain(){/*初始化*/TMOD=0x01;//定时器T0方式1，T0为16位定时/计数器EA=1;//打开所有的中断PT0=1;//T0中断设为高优先级ET0=1;//打开T0中断IT0=1;//外部中断0设为边沿触发EX0=1;//打开外部中断0GATE=1;//继电器正常输出电压BEEP=1;//关闭蜂鸣器int0_count=0;//产生外部中断0的计数器清零while(1);}//等待外部的控制信号voidint0()interrupt0using1/*外部中断0服务子程序*/{ if(int0_count==0) //外部控制信号{TH0=-5000/256;//5ms定时TL0=-5000%256;TR0=1;//启动定时/计数器0计数t_count=0;//产生定时器0中断的计数器清零}int0_count++;}voidtimer0()interrupt1using1/*定时器0中断服务子程序*/{t_count++;TR0=0; //停止计数 TH0=-5000/256;//重设计数初值TL0=-5000%256;if((t_co