基于单片机技术的智能充电器设计

中 北 大 学

毕业设计任务书

学 院 ： 信息与通信工程学院

专 业 ： 电子信息工程

学 生 姓 名 ： 王世恩 学 号： 1305014341

设 计 题 目 ： 基于单片机的智能充电器设计

起 迄 日 期 ： 2016年12月20日 ~ 2017年6月10日

设 计 地 点 ： 主楼1403实验室

指 导 教 师 ： 徐美芳

负 责 人 ： 王浩全

发任务书日期: 2016 年 12 月 16 日

毕 业 设 计 任 务 书

1．毕业设计的任务和要求：

通过查阅资料了解智能充电器的应用背景和技术背景，理解选题意义；

熟悉智能充电器的设计架构；

理解智能充电器的实现原理；完成基于单片机的智能充电器的设计；

通过实验验证设计的可行性；

给出技术总结。

2．毕业设计的具体工作内容：

设计要求：

（1）系统功能：适用于一般的镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池等。

（2）技术指标：

对不同充电模式，应考虑充电电池电压水平、最高充电电压、电池温度、电池饱和充电条件、充电电流的稳定性、电流漂移范围等。

工作要求：

毕业设计的目的在于对学生综合素质的培养，要求学生做到：

（1）根据题目要求查阅有关资料，确定方案，写出开题报告；

（2）根据对选题的理解，消化查阅资料，给出相关设计的可行性方案；

(3) 完成整个系统的电路设计和机械设计；

(4) 对结果进行分析总结。 毕 业 设 计 任 务 书

3．对毕业设计成果的要求：

（1）毕业设计说明书；

（2）软件及仿真（实验）结果；

（3）翻译资料。

4．毕业设计工作进度计划：

起 迄 日 期 工 作 内 容

2016年12月20日~2017年1月10日

2017年2月13日~3月20日

3月21日 ~5月15日

5月16日 ~5月28日

5月29日 ~6月18日

了解课题背景，掌握基本技术，制定设计思路，完成开题报告。

第９卷第５期　２００７年５月　电子元器件盔用　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ＆Ｄｅｖｉｃｅ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｖｏ１．９　Ｎｏ．５　Ｍａｙ．２００７　

基于单片机的智能充电器设计　

胡燕燕．杨代华　

（中国地质大学机械与电子工程学院，湖ｊ匕　武汉４３００７４）　

摘要：为了实现对常见的各种电压等级和容量的电池进行充电，文中采用分布式控制设计　

方法。给出了由充电电路、充放电控制电路、显示和接口电路组成的宽输入、宽输出范围的　

充电电源电路设计方法。该充电电源可在单片机控制下对各种类型电压、容量等级的电池进　

行充电。　

关键词：充电器；单片机；智能；ｂｑ２０５４　

Ｏ引言　

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。　

本文介绍一种基于单片机的智能充电器的设　

计方法。该充电器可以实时采集电池的电压和电　

流，并对充电过程进行智能控制。它可以自动计　

算电池的已充电量和剩余的充电时间，也可以改　

变参数来适应各种不同电池的充电。系统中的管　

理电路还具有保护功能。可防止电池的过充和过　

放对电池造成。　

１　智能充电器的硬件设计　

该智能充电器采用的是分布式控制方法，它　

由充电电路、充放电控制电路、显示和接口电路　

组成，图１所示是其电路组成框图。　

１．１充电电路的设计　

电池充电有恒压、恒流两种充电方式．事实　

收稿日期：２００７—０３－２１　

５２　电子充器件主用２１１１１７．５￣，ｅｃｄＧ．ｃｎ　充放电　控制电路　

显示及　—　ＬＣＤ　接口电路卜—１液品屏　

图１　智能充电器的组成原理图　

上。恒压、恒流源电路也是充电电路的主要组成　

1 摘要

在我们的日常生活中,手机已经变得越来越重要了。我们经常需要使用手机，打电话、发短信、上网、看电影、听歌、玩游戏等等。随着大屏幕和高主频的手机出现，锂离子电池就变得更加重要了，其锂离子电池充电器也受到广大消费者的重视。

该课题主要是设计一种基于单片机的锂离子电池充电器，在设计上，通过AT89S52和MAX1898可以控制实现预充，快速充电，及恒压充电。该设计可以通过LCD1602监控充电过程中的各个状态，实现电路简单，成本较低，而且充电效果很好，包括安全性高，耗时短，对电池损坏小，满足一般用户的要求。本文还对充电器的核心器件MAX1898充电芯片、AT89S52单片机以及LCD1602进行了较详细的介绍。

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电池的充电需要；充电电压显示的功能。实现定时切断MAX1898的电源，减少能耗，同时也延长了它的使用寿命。

关键词：锂电池，充电器，单片机，AT89S52， MAX1898，LCD1602

2 Abstract

In our daily lives, mobile phones have become increasingly important. We often need

to use the phone, making phone calls, text messaging, Internet, watching movies, listening to

music, play games and so on. With the advent of large screen and high-frequency mobile

phone, the Li-on batteries become more important, its Li-on battery charger by the consumers

attention.

邮局订阅号：82-946120元/年技术创新嵌入式与SOC

《PLC技术应用200例》您的论文得到两院院士关注

闫艳霞:讲师硕士基金申请人:姜利英;基金资助项目名称:基于BNI融合的传感器构筑及性能研究;基金颁发部门:国家自然科学基金委;基金编号:(61002007)基于单片机的智能充电器硬件设计Designofintelligentchargerbasedonsingle-chipmicrocomputer(郑州轻工业学院)闫艳霞姜利英姜素霞YANYan-xiaJIANGLi-yingJIANGSu-xia摘要:锂离子电池以其诸多优点成为应用最广泛的可充电电池,针对锂离子电池充电器的不足,设计了一种采用单片机控制的智能型充电控制器,系统硬件组成包括单片机电路、充电控制电路、电压转换及光耦隔离电路,该智能充电器实现智能控制预充、快充、满充三个充电进程,判断充电终止状态,能够有效防止锂离子电池的欠充或过充,具有高效安全的充电控制、过压保护和过流保护功能。关键词:锂离子电池;智能充电器;AT89C51;MAX1898中图分类号:TN248.4文献标识码:AAbstract:binedwiththeshortcomingsofcommonchargers,Itrytodesignatypeofintelligentbatterychargerbasedonmicrocomputer.Thehardwarecir-cuitsofthesystemincludemicrocomputercircuit,chargecontrolcircuit,voltagetransformationandthelightpairisolatingcircuit..Itcancontrolboththethreechargingprocesswhichincludepreviouscharge,fastchargeandfullcharge,andjudgethechargetermina-tionstatesmartly.Itaslocanpreventlesschargedoroverchargedoflithiumbatteryeffectively,italsohasthefunctionsofhighsecu-ritychargecontrol,over-voltageprotectionandover-currentprotection.Keywords:Lithiumbattery;intelligentbatterycharger;AT89C51;MAX1898文章编号:1008-0570(2012)10-0207-02引言电池技术的进步要求复杂的充电算法以实现快速、安全的充电,因此需对充电过程进行更精确的监控(如对充、放电电流、充电电压、温度等的监控)。同时,对充电电池的性能和工作寿命的要求也不断地提高。因为锂离子电池有较高的能量比,放电曲线平稳,自放电率低,循环寿命长,具有良好的充放电性能,可随充随放、快充深放,无记忆效应,不含镉、铅、汞等有害物质,对环境无污染,被称为绿色电池,所以锂离子电池得到迅速发展和广泛的应用。锂离子电池智能充电控制器是指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充电控制器,充电器为充电电池补充能源的静止变流装置,因此其性能的优劣直接关系到用电系统的安全性和可靠性指标。本文针对锂离子电池的特点,提出了一种新型的智能充电的设计方案。1系统设计1.1锂离子电池充电过程将锂离子电池的电压曲线分为三段,如图1-1。图1-1锂离子电池的充电特性根据锂离子电池充电特性的三段性,充电控制时需采用分段控制的方式,: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。充电过程中需不断检测电池两端电压,锂离子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。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,若出现零△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。1.3锂离子电池智能充电器功能模块图1-2系统总体框图锂离子电池对充电器要求较苛刻,需保护电路,为有效利用电池容量,需将锂离子电池充电至最大电压,但过压充电会造成电池损坏,这就要求较高的控制精度。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。针对这些应用特点,设计了一种基于单片机207--技术创新《微计算机信息》2012年第28卷第10期