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1、 第 III 页 共III 页摘 要随着社会的进步和科技的发展，便捷式移动设备与日俱增，而给便捷式移动设备提供动力的电池也不断更新发展，从曾经的镍镉电池到镍氢电池再到现在锂离子电池。锂离子电池具有较高的能量重量和能量体积比，无记忆效应，可重复充电次数多，使用寿命长等一系列的优点而被广泛应用，成为了现在的主流，同时价格也越来越低。一个充电电池的重复使用需要一个充电器，一个良好的充电器可延长电池的使用寿命。本论文以单片机STC89C52和充电芯片MAX1898为核心，加上液晶、稳定的电源、限压、限时和恒流等控制电路，构建一种智能型液晶显示充电器。此充电器具有较高的测量精度，可很好的控制充电电流的大
2、小，适时的调整，并可根据充电的状态判断充电的时间，及时终止充电，以避免电池的过充。对基于单片机的充电器的智能部分的设计与实现的研究，是本论文研究的主要任务。关键字：智能充电器；MAX1898；STC89C52；充电控制；液晶显示。AbstractAlong with the progress of society and development of technology, portable mobile devices is growing, and the batteries that provide power for portable mobile devices are also c
3、onstantly updating and developing from nickel-cadmium batteries to the nickel-metal hydride batteries until current lithium-ion batteries.Because of lithium-ion batteries have a series of advantages such as high energy weight and energy volume ratio, no memory effect, can be recharged more times, lo
4、ng life, they are widely used and being the mainstream now. At the same time, their prices are lower and lower.Repeatedly use of a rechargeable battery requires a charger, and a good charger can extends battery life.In this paper, making chargingIC MAX1898 and SCM STC89C52 as the core, together with
5、 control circuit like liquid crystal, a stable power supply, threshold voltage, limited time and constant electric current, then build an intelligent LCD charger.This charger has a high precision. It can control the capacity of charge current, and adjust it when needed. Also it determine the time of
6、 charging according to the state of charging, and suspending charging in order to avoid overcharging when the capacity of the battery is full.The main work of this paper is the design and realization of intelligent part of the charger based on SCM .Keywords: intelligent charger; MAX1898; STC89C52;ch
7、arge control;LCD.目 录引 言11 设计要求12 设计构思及理论22.1 锂离子充电原理23 方案选择24 原理方框图35 硬件电路实现45.1 电源电路设计45.2 振荡电路设计55.3 单片机整体电路设计65.4 LCD显示电路设计85.5 电压采样电路设计115.6 温度传感器18B20电路设计125.7 充电电路电源开关控制电路设计135.8 充电电路设计135.9 充电器总电路图及PCB图165.9.1 充电器总电路图165.9.2 充电器PCB图166 软件设计说明176.1 实现功能176.3主要程序说明196.3.1 数据定时更新程序设计196.3.2 定时器初
8、始化程序设计206.3.3 LCD显示程序226.3.4 温度传感器18B20程序设计236 工程设计制作及调试分析286.1 PCB板的制作286.2 手工焊接286.3 硬件调试286.4 软件调试287 结论29谢 辞30参考文献31附 录32桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 57 页 共56 页引 言锂离子电池具有较高的能量重量和能量体积比，无记忆效应，可重复充电次数多，使用寿命长等一系列的优点而被广泛应用于心脏起搏器、电子手表、计算器、录音机、手机、笔记本、导弹点火系统、大炮发射设备、潜艇、鱼雷和飞机等设备上，成为了现在的主流。锂离子电池是锂电池的改进型产品。锂电池很早以
9、前就有了，但锂是一种高度活跃的金属，它使用时不太安全，经常会在充电时出现燃烧、爆裂的情况，后来就有了改进型的锂离子电池，加入了能抑制锂元素活跃的成份（比如钴、锰等等）从而使锂电真正达到了安全、高效、方便，而老的锂电池也随之基本上淘汰了。至于如何区分它们，从电池的标识上就能识别，锂电池为Li、锂离子电池为Li-ion。现在，笔记本和手机使用的所谓“锂电池”，其实都是锂离子电池。(不要，要讲充电器而不是电池)现代电池的基本构造包括正极、负极与电解质三项要素。作为电池的一种，锂离子电池同样具有这三个要素。一般锂离子技术使用液体或无机胶体电解液，因此需要坚固的外壳来容纳可燃的活性成分，这就增加了电池的
10、重量和成本，也限制了尺寸大小和造型的灵活性。一般而言，液体锂离子二次电池的最小厚度是6mm，再减少就比较困难。而所谓聚合物锂离子电池是在这三种主要构造中至少有一项或一项以上使用高分子材料作为其主要的电池系统。新一代的聚合物锂离子电池在聚合物化的程度上已经很高，所以形状上可做到薄形化（最薄0.5毫米）、任意面积化和任意形状化，大大提高了电池造型设计的灵活性，从而可以配合产品需求，做成任何形状与容量的电池。同时，聚合物锂离子电池的单位能量比目前的一般锂离子电池提高了50%，其容量、充放电特性、安全性、工作温度范围、循环寿命与环保性能等方面都较锂离子电池有大幅度的提高。目前市面上所销售的液体锂离子（
11、LiB）电池在过度充电的情形下，容易造成安全阀破裂因而起火的情形，这是非常危险的，所以必需加装保护IC线路以确保电池不会发生过度充电的情形。而高分子聚合物锂离子电池方面，这种类型的电池相对液体锂离子电池而言具有较好的耐充放电特性，因此对外加保护IC线路方面的要求可以适当放宽。此外在充电方面，聚合物锂离子电池可以利用IC定电流充电，与锂离子二次电池所采用的CCCV(Constant Currert-Constant Voltage)充电方式所需的时间比较起来，可以缩短许多的等待时间。1 设计要求1.充电器必须能够在快速充电阶段能够准确的判断电池的状态，在过度充电之前自动降低充电速率。2.适用于充
12、电电池的种类数：3。3.能判断是否是充电电池或充电电池是否已损坏。4.液晶显示充电过程，包括已充电量，剩余充电量。2 设计构思及理论2.1 锂离子充电原理锂离子只能在一个限制的温度范围内充电，而且必须在一个电流限制的电压下充电，直到达到特定的电压。他们还需要保持恒定电压，直到电池完全充满。最后，当充电电流达到零时，两者在恒定电压完全充电。对锂离子电池而言，充电的规格限制在0到50温度范围，而且必须不能超过电池最大充电速率“C”的1/10或C/10，直到电池电压高于2.5V。视其特定的锂离子化学成分，当开路电池电压达到4.1V或4.2V时电池完全充好。电压必须精确，因为超过最大充电电压会造成电池
13、灾难性的问题。2.2 锂离子电池充电要求锂离子电池需要精密的充电电路以保证充电的安全和充满。锂离子电池充电要求：1.电压要求：终止充电电压的误差不超过1%。2.电流要求：充电电流一般1.25C1C。3.锂离子电池先采用涓流充电，再采用大电流恒流充电。4.锂离子电池终止放电电压为2.5V。3 充电方案选择在本论文的充电器设计中，有三种方案可判断充电是否完成。方案一：根据温度变化作为充电结束的条件 锂电池在充电的过程中由于其内部的化学成分进行化学反应，所以在充电的时候电池会产生热量，电池温度就会上升，当电池满充时温度达到一定。所以根据电池的温度可以作为结束充电的判断条件。但是在不同的天气条件下，或
14、是温度变化很大的时候这个条件作为结束条件会使出现误判。 方案二：根据满充电压作为充电结束的条件 锂电池在充电的过程中电池随着充电的进行，其内部的化学成分反应电池的电压会随着充电时间的增长而升高，当电池满充的时候其电压会达到满充电压。但是如果电池在充电的过程中发生意外情况，例如参考电压降低，导致采集数据错误，那么可能会使做出错误判断；再有对于久用的电池电池有部分损坏，导致就算是满充电压也不会上升到满充电压，这导致充电时间过长，加剧电池的损坏程度。 方案三：根据电压和温度变化率作为充电结束的条件 根据锂电池充电的原理，在充电的时候电池的温度和电压都会发生变化，但是电池在快速充电的时候，虽然电压，温
15、度都变化但是都是很慢的，只有在接近满充的时候电压和温度都会发生很大的变化，电池的电压在充电的过程中先缓慢上升，到了接近满充变化很快，而且上升到最大值以后会发生下降，所以电压出现下降的变化作为判断条件之一；温度在平常的快充中温度变化也是相当缓慢的，只有满充的时候才会发生剧烈变化，一分钟大概会变化1C。所以选用温度和电压的变化率作为满充的判断条件，即可以能准确判断出电池的满充，还可以对充电的锂电池最大保护。 对比以上三种方案，我选择了方案三，因为它能最准确的判断出电池是否充满。一下是方案三中充电时的时间与电流、电压关系示意图：图3-1 充电时的时间与电流、电压关系应放到硬件电路中，4 原理方框图本
16、次设计的智能型液晶显示充电器原理方框图如下：LCD显示单片机最小系统按键控制AD转换电路温度控制电路电源电路控制电路充电电路图4-1 原理方框图5 硬件电路实现5.1 电源电路设计图5-1 供电电路设计电源供应是整个电路能否正常工作的关键，本电路设计有三个主要特点：一：使用双封装设计方便不同供电条件下的供电，同时提供了一个非5V电压下供电用7805稳压电路的设计使得供电更加方便，还对输入电压用电容进行了滤波去波纹等的电路设计使得整个系统的工作电压更加稳定；二：本设计把单片机系统与充电电路的供电电路完全分离，以保证7805稳压管可以在充电电路负载较重的快充阶段的时候还可以为单片机控制系统提供稳定
17、的系统工作电压以及ADC的参考电压；三：充电电路的供电方式还可以在不同的充电电压情况下依靠外部的不同直流电压进行对不同充电电压的Li电池进行充电。另外还有电源开关以及电路中的LED是指示电源是否正常工作，由于LED的电流不能超过5mA所以及了一个限流电阻。7805介绍：7805是一个三端稳压集成电路。电子产品中，常见的三端稳压集成电路有正电压输出的78 系列和负电压输出的79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9013样子的TO-92封装。 用78/79系列三端稳压IC来组成
18、稳压电源所需的外围元件极少，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78或79后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如7805表示输出电压为正5V，7909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。 不要5.2 振荡电路设计图5-2 振荡电路8051片内有一由高增益反相放大器构成的振荡器。反相放大器的输入端为xTALl，输出端为xTAL2，两端踌接石英晶体及两个电容形成稳定的自激振荡器。电容通常取30PF左右。振荡频率范围是1212MHz，晶体振荡器的振荡信号从xTAL2端输出到片内的时钟
19、发生器上。时钟发生器为二分频器向CPU提供两相时钟信号P1 和P2。时钟信号纳周期称作饥器状态时间s是振荡周期2倍。每个时钟周期有两个节拍P1和P2，CPU就以两相时钟P1和P 2为基本节拍指挥805l单片机各部件协调工作。5.3 单片机整体电路设计图5-3 单片机系统电路 STC89C52的管脚和封装和AT89S52是完全兼容的，故这里只用AT89S52代替，但是为了确保LCD可以正常显示，在P0做数据端口处上啦一个10K的排阻，保证单片机在输出高电平是可以达到4.8V以上，在P1口可以做ADC模拟输入端处用插针与外接电路（传感器电路）相连。P2口用来做LCD的控制信号端口以及按键控制，P3
20、的RX和TX用作在线程序下载接口使程序调试更加方便。单片机STC89C52介绍：STC89C52的引脚分布图：图5-4 STC89C52引脚分布图其引脚说明如下：VCC：STC89C52电源正极输入，接+5V 电压。GND：电源接地端。XTAL1：接外部晶振的一个引脚。在单片机内部，它是一反相放大器输入端，这个放大器构成了片内振荡器。它采用外部振荡器时，些引脚应接地。XTAL2：接外部晶振的一个引脚。在片内接至振荡器的反相放大器输出端和内部时钟发生器输入端。当采用外部振荡器时，则此引脚接外部振荡信号的输入。RST：STC89C52的复位信号输入引脚，高电位工作，当要对芯片又时，只要将此引脚电位
21、提升到高电位，并持续两个机器周期以上的时间，STC89C52便能完成系统复位的各项工作，使得内部特殊功能寄存器的内容均被设成已知状态。ALE/PROG：ALE 是英文ADDRESS LATCH ENABLE的缩写，表示允许地址锁存允许信号。当访问外部存储器时，ALE 信号负跳变来触发外部的 8 位锁存器 (如 74LS373)，将端口 P0 的地址总线(A0-A7)锁存进入锁存器中。在非访问外部存储器期间，ALE 引脚的输出频率是系统工作频率的 1/16，因此可以用来驱动其他外围芯片的时钟输入。当问外部存储器期间，将以 1/12 振荡频率输出。EA/VPP：该引脚为低电平时，则读取外部的程序代
22、码 (存于外部EPROM中)来执行程序。因此在 8031 中，EA 引脚必须接低电位，因为其内部无程序存储器空间。如果是使用 STC89C52或其它内部有程序空间的单片机时，此引脚接成高电平使程序运行时访问内部程序存储器，当程序指针 PC 值超过片内程序存储器地址(如 8051/8751/89C52 的 PC 超过 0FFFH)时，将自动转向外部程序存储器继续运行。此外，在将程序代码烧录至 8751 内部 EPROM、89C52 内部 FALSH 时，可以利用此引脚来输入提供编程电压（8751 为 2lV、STC89C52 为 12V、8051 是由生产厂方一次性加工好)。PSEN：此为Pro
23、gram Store Enable的缩写。访问外部程序存储器选通信号，低电平有效。在访问外部程序存储器读取指令码时，每个机器周期产生二次 PSEN 信号。在执行片内程序存储器指令时，不产生 PSEN 信号，在访问外部数据时，亦不产生 PSEN 信号。P0：P0 口(P0.0P0.7)是一个 8 位漏极开路双向输入输出端口，当访问外部数据时，它是地址总线（低 8 位）和数据总线复用。外部不扩展而单片应用时，则作一般双向 IO 口用。P0 口每一个引脚可以推动 8 个 LSTTL 负载。P1：P1 口(P1.0P1.7)口是具有内部提升电路的双向 I/0 端口(准双向并行 I/O 口)，其输出可以
24、推动 4 个 LSTTL 负载。仅供用户作为输入输出用的端口。P2：P2 口(P2.0P2.7)口是具有内部提升电路的双向 I/0 端口(准双向并行 I/O 口)，当访问外部程序存储器时，它是高 8 位地址。外部不扩展而单片应用时，则作一般双向 I/O口用。每一个引脚可以推动 4 个 LSTL 负载。P3：P3 口(P3.0P3.7)口是具有内部提升电路的双向 I/0 端口(准双向并行 I/O 口)，它还提供特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部随机存储器内容的读取或写入控制等功能。其特殊功能引脚分配如下：表5-1 特殊功能引脚分配表引脚号功能P3.0RXD 串行通信输入P3
25、.1TXD 串行通信输出P3.2INT0 外部中断 0 输入，低电平有效P3.3INT1 外部中断 1 输入，低电平有效P3.4T0 计数器 0 外部事件计数输入端P3.5T1 计数器 1 外部事件计数输入端P3.6WR 外部随机存储器的写选通，低电平有效P3.7RD 外部随机存储器的读选通，低电平有效14不要5.4 LCD显示电路设计图5-5 液晶显示电路1602LCD显示器由16个控制/数据管脚。其中15为LCD供电地端，16为LCD供电正端，3为背光调节，4，5，6，为信号控制端，713为数据端口。1，2,3为背光供电。2脚上接的电阻为可调电阻，用来调整背光亮度。1602字符液晶介绍：1
26、602引脚图如下：图5-6 1602引脚图1602字符型LCD通常有14条引脚线或16条引脚线的LCD，多出来的2条线是背光电源线 。VCC(15脚)和地线GND(16脚)，其控制原理与14脚的LCD完全一样。下表为1602引脚功能表：表5-2 1602引脚功能表引脚符号功能说明1VSS一般接地2VDD接电源（+5V）3V0液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）。4RSRS为寄存器选择，高电平1时选择数据寄存器、低电平0时选择指令寄存器。5R/WR/W为读写信号线，高电平(1)时进行读操作，低
27、电平(0)时进行写操作。6EE(或EN)端为使能(enable)端，下降沿使能。7DB0低4位三态、 双向数据总线 0位（最低位）8DB1低4位三态、 双向数据总线 1位9DB2低4位三态、 双向数据总线 2位10DB3低4位三态、 双向数据总线 3位11DB4高4位三态、 双向数据总线 4位12DB5高4位三态、 双向数据总线 5位13DB6高4位三态、 双向数据总线 6位14DB7高4位三态、 双向数据总线 7位（最高位）（也是busy flag）15BLA背光电源正极16BLK背光电源负极1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：
28、阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”。因为1602识别的是ASCII码，试验可以用ASCII码直接赋值，在单片机编程中还可以用字符型常量或变量赋值，如“A”。1602指令集：1602通过D0D7的8位数据端传输数据和指令。 显示模式设置： (初始化) 0011 1000 0x38 设置162显示，57点阵，8位数据接口； 显示开关及光标设置：(初始化) 0000 1DCB D显示(1有效)、C光标显示(1有效)、B
29、光标闪烁(1有效) 0000 01NS N=1(读或写一个字符后地址指针加1 &光标加1)， N=0(读或写一个字符后地址指针减1 &光标减1)， S=1 且 N=1 (当写一个字符后，整屏显示左移) s=0 当写一个字符后，整屏显示不移动 数据指针设置： 数据首地址为80H，所以数据地址为80H+地址码(0-27H，40-67H) 其他设置： 01H(显示清屏，数据指针=0，所有显示=0)；02H(显示回车，数据指针=0)。 通常推荐的初始化过程： 延时15ms 写指令38H 延时5ms 写指令38H 延时5ms 写指令38H 延时5ms （以上都不检测忙信号） （以下都要检测忙信号） 写指
30、令38H 写指令08H 关闭显示 写指令01H 显示清屏 写指令06H 光标移动设置 写指令0cH 显示开及光标设置 完毕5.5 电压采样电路设计ADS1100是TI公司生产的一款16位具有自动校准的ADC，以其高精度小封装，低电耗深受设计人员喜爱。ADS1100是使用I2C通信协议进行操作的，而I2C接口采用漏极开路机制，器件本书只能输出点低电平，无法主动输出高电平，只能通过外部上拉电阻将信号线拉至高电平，故在SDA和SCK线上来一个1k的电阻，以提高总线上的电平。图5-7 ADS1100，ADC电路本电路是用来对充电电压，电池电压等进行采样，返回给单片机进行充电状态进行判断，是预充电，快速
31、充电，电池是否满充电池充电百分比以及电池是否接错等判断的重要依据。故本设计的电压的稳定对于整个系统的精确度具有很大的影响。这也是为什么在电源设计中把单片机系统供电以及充电电路分开设计的一个重要原因。ADS1100介绍：ADS1100是精密的连续自校准模数A/D转换器，带有差分输入和高达16位的分辨率 ，封装为小型SOT23-6转换按比例进行，以电源作为基准电压 ADS1100使用可兼容的I2C串行接口 在2.7v至5.5v的单电源下工作。 ADS1100可每秒采8 ，16 ，32或128次以进行转换，片内可编程的增益放大器PGA 提供高达8倍的增益 允许对更小的信号进行测量，并且具有高分辨率
32、在单周期转换方式中 ADSA1100在一次转换之后自动掉电在空闲期间极大地减少了电源消耗。ADS1100为需要高分辨率测量的应用而设计在这种应用中 空间和电源消耗是首要虑的问题。典型应用包括便携式仪器、工业过程控制和小型发达器。5.6 温度传感器18B20电路设计图5-8 温度传感器18B20电路18B20介绍：DS18B20数字温度计是DALLAS公司生产的1Wire，即单总线器件，具有线路简单，体积小的特点。因此用它来组成一个测温系统，具有线路简单，在一根通信线，可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。 1、DS18B20产品的特点： （1）、只要求一个端口即可实现通信。 （2）、在DS18
33、B20中的每个器件上都有独一无二的序列号。 （3）、实际应用中不需要外部任何元器件即可实现测温。 （4）、测量温度范围在55。C到125。C之间。 （5）、数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。 （6）、内部有温度上、下限告警设置。 2DS18B20的使用方法：由于DS18B20采用的是1Wire总线协议方式，即在一根数据线实现数据的双向传输，而对STC89S52单片机来说，硬件上并不支持单总线协议，因此，我们必须采用软件的方法来模拟单总线的协议时序来完成对DS18B20芯片的访问。 由于DS18B20是在一根I/O线上读写数据，因此，对读写的数据位有着严格的时序要求。DS18B20有
34、严格的通信协议来保证各位数据传输的正确性和完整性。该协议定义了几种信号的时序：初始化时序、读时序、写时序。所有时序都是将主机作为主设备，单总线器件作为从设备。而每一次命令和数据的传输都是从主机主动启动写时序开始，如果要求单总线器件回送数据，在进行写命令后，主机需启动读时序完成数据接收。数据和命令的传输都是低位在先。 3DS18B20的读时序：对于DS18B20的读时序分为读0时序和读1时序两个过程。 对于DS18B20的读时隙是从主机把单总线拉低之后，在15秒之内就得释放单总线，以让DS18B20把数据传输到单总线上。DS18B20在完成一个读时序过程，至少需要60us才能完成。4DS18B2
35、0的写时序：对于DS18B20的写时序仍然分为写0时序和写1时序两个过程。 对于DS18B20写0时序和写1时序的要求不同，当要写0时序时，单总线要被拉低至少60us，保证DS18B20能够在15us到45us之间能够正确地采样IO总线上的“0”电平，当要写1时序时，单总线被拉低之后，在15us之内就得释放单总线。5.7 充电电路电源开关控制电路设计充电器的充电电路电源开关电路主要是用一个5V的继电器作为主要器件，继电器是一种利用继电器内部线圈流过电流产生磁场把内部铁质的触片进行吸/放操作从而达到控制电路的开关。由于单片机的管脚的输出电流不足以驱动继电器的操作，所以单片机输出端接一个晶体管进行
36、电流放大，以满足继电器的驱动电流要求。图5-9 继电器控制电路 本设计中在利用PNP晶体管9015对电流进行放大。在继电器的输出端还加了一个LED指示灯，用以显示充电电路的供电开关状态。5.8 充电电路设计图5-10 充电电路图2-6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。LEDR为红色发光二极管，红灯表示电源接通；LEDG为绿色发光二极管，绿灯表示处于充电状态。Q1为P沟道的场效应管，由MAX1898提供驱动。图4中，RX1为设置充电电流的电阻，阻值为2.8k，设置最大充电电流为
37、500mA;CX3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。MAX1898介绍：MAX1898引脚分布图如下：图5-11 MAX1898引脚分布图充电芯片MAX1898有10个引脚，其引脚功能如下：IN（1脚）：传感输入，检测输入的电压或电流。/CHG（2脚）：充电状态指示脚，同时驱动LED。EN/OK（3脚）：使能输入脚/输入电源“好”输出指示脚。EN为输入脚，可以通过输入禁止芯片工作；OK为输出脚，用于指示输入电源是否与充电器连接。ISET（4脚）：充电电流调节引脚。通过串联议和电阻到地来设置最大充电电流。CT（5脚）：安全充电时间设计引脚。接一个时间电容来设置充电
38、时间，电容为100nF时，几乎为3个小时，此引脚直接接地将禁用此功能。RSTRT（6脚）：自动重新启动控制引脚。当此引脚直接接地时，如果电池电压掉至基准电压阀值以下200mV，将会重新开始一轮充电周期。此引脚通过电阻接地时，可以降低他的电压阀值。此引脚悬空或者CT引脚接地（充电时间设计功能禁用）时，自动重新启动功能被禁用。BATT（7脚）：电池传感输入脚，接单个LI+电池的正极。此引脚需旁接一个大电解电容到地。GND（8脚）：接地端。DRV（9脚）：外部晶体管驱动器，接晶体管的基极。CS（10脚）：电流传感输入，接晶体管的发射极。充电芯片MAX1898的内部电路包括输入电流调节器、电压检测器、
39、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，包括系统负载电流与充电电流。当检测到输入电流大于设定的门限电流时，通过降低充电电流从而控制输入电流。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。MAX1898外接限流型充电电源和P沟道场效应管，可以对单节锂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
40、护功能，最长充电时间的限制可为锂电池提供二次保护。本设计的核心器件是MAX189。MAX1898可对所有化学类型的LI+电池进行安全充电，它具有高集成度，在小尺寸内集成了更多功能，尽可能多地覆盖了基本应用电路，只需要少数外部元件。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电池使用寿命。充电电流可由用户设定，采用内部检流，无须外部检流电阻。MAX1898提供了充电状态的输出指示、输入电源是否与充电器连接的输出指示和充电电流指示。MAX1898还具有一写功能，包括输入关断控
41、制、可选的充电周期重启（无须从新上电）、可选的充电终止安全定时器和过放电电流的低电流预充。MAX1898的关键特性如下：l 简单、安全的线形充电方式。l 使用低成本的PNP或PMOS调整元件。l 输入电压：4.512V。l 内置检流电阻。l 0.75%电压精度。l 可编程充电电流。l 输入电源自动检测。l LED充电状态指示。l 可编程安全定时器。l 检流监视输出。l 可选/可调节自动重启。l 小尺寸MAX封装。135.9 充电器总电路图及PCB图5.9.1 充电器总电路图经过各模块电路的原理设计分折，下一步是进行总电路的设计，总电路原理图如图5-12所示图5-12充电器总电路图5.9.2 充
42、电器PCB图由总电路图得到PCB图如图5-13所示图5-13充电器PCB图6 软件设计说明6.1 实现功能充电器的充电过程主要由MAX1898控制，而单片机芯片主要是对电池起保护作用。其主要功能如下：当MAX1898完成充电时，其/CHG引脚会产生由高到低的跳变，该跳变引起单片机的INT0中断。/CHG输出为高存在3种情况：一是电池不在位或无充电输入，二是充电完毕，三是充电出错（此时，实际上/CHG会以1.5HZ频率反复跳变）。显然前两种情况单片机都可以直接控制继电器切断充电电源，所以，程序中只要区别对待第3种充电出错的情况即可。因此，在此中断中，如果判断出不是充电出错，则控制P2.0脚切断电
43、源。 6.2 程序流程图程序是用C语言编写，通过编译之后自动生成机器语言。单片机控制智能充电器工作的程序流程分为平行执行的两部分。1. 主函数程序流程图如图6-1所示液晶初始化开机检测电池正确否定时器2初始化 While（1）类型是否改变开/关按下？否是结束开始更换电池参数先前是否开是是否是否否图6-1 主函数程序流程图2. 定时中断服务函数程序流程图如图6-2所示T2中断服务程序更新数据并显示1s是否到？充电是否满充电状态监测1min是否到？温度测量30min是否到？是否达预充电下限？快速充电是否充满？定时3h是否到？断开充电电源结束是否是是否否否是否是否是否是图6-2 定时中断服务函数程序
44、流程图6.3主要程序说明6.3.1 数据定时更新程序设计本设计中使用数据自动更新已达到自动监测电池参数的目的，在这次设计中使用的是定时器2的模式0自动重装的定时器定时50ms在定时2中断服务函数中每中断一次就计数一次再判断是否以达到1s时时间，要是没有到定时就退出中断服务程序，要是定时时间已到，则进入数据更新程序，更新完以后就在LCD显现出来再退出程序，期间屏蔽所有的中断请求，以保护数据更新可以顺利进行。数据更新函数 void refresh_data(void) EA=0; delayms(1); 18B20 /更新温度数据 ADS1100(); /更新气压数据 EA=1;定时2S部分程序i
45、f(time_1s=130) /2S 10S-666 time_1s =0; refresh_data(); else time_1s +;6.3.2 定时器初始化程序设计定时器和计数器功能由特殊功能寄存器TMOD的控制位C/T进行选择，TMOD寄存器的各位功能如图6-3，可以看出，2个定时/计数器有4种操作模式，通过TMOD的M1和M0选择。2个定时/计数器的模式0，1，2都是相同的，只有模式3不同。图6-3 定时器特殊寄存器结构示意图 本设计中定时器用来做数据定时更新的定时，所以选择具有自动重装的的8位计数器，用T2定时器的模式0最大的定时时间为65.5s,设计为210s已经可以满足设计需要，所以在中断服务程序中计数，让其1后才更新数据。进入中断函数以后还进行对在30分钟时间到达时进行电池是否达到预充电判断，以及充电状态，和3小时自动断开充电等控制定时器初始化程序以及中断服务程序摘要如下： void T2_init(void) /设置T2相关的寄存器 T2MOD=0x00; /不允许从P10输出，计数与P11状态无关 T2CON=0x00; /关闭捕捉中断，用于定时器，不做串口波特率发生器，自动重装。 TL2=0x50; /初始化T2，定时50ms TH2=0xC3; RCAP2H=0xC3; RCAP2L=0x50; TR2=1; /开定时器 ET2=1; /允