毕业设计-基于单片机控制的多功能手机充电器设计

基于单片机控制的多功能手机充电器设计摘要2008年，全球锂离子电池销售量达到了271亿块，销售额达到了8032亿美元，主要成长驱动力来自于手机市场的应用，其锂离子电池使用量占全部销售量的6成。预计2010年全球的锂离子电池销量会超过30亿块，其中动力电池和聚合物电池将成为新的增长点。近几年，国内节能电池市场已被洋产品占领，不少人使用的手机电池都是日本、美国进口的。镍氢、锂离子电池作为信息时代支柱产业，节约能源，减少环境污染，用途越来越广泛，需求越来越大。中科院有关人士称，镍氢电池主要生产材料为金属镍和稀土金属，而我国恰好稀土储量非常丰富，为生产这种节能电池提供物质基础。在我国863计划中，中科院物理所对锂离子、镍氢电池开展基础研究，同时在金融及资本市场上寻找合作伙伴，为科研产业化、市场化打基础。单片机系统不仅在一般的工业应用有有着广泛的用途，在家用电器中也很常用。手机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。一部好的充电器不但能在短时间内将电量充满，而且还可以对电池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，既容量下降（电池活性衰退）现象。目前，而市场上卖的最多的是旅行充电器，但是严格从充电电路上分析，只有很小部分充电器才能被真正意义上被称为智能控制，即本设计中所述的单片机控制。本设计采用的单片机控制的充电器选用MAX1898作为充电控制器件，单片机负责充电的控制和提示，是一种智能的充电器。本设计介绍的智能充电器在单片机的控制下，能够完成充满自停功能，多种充电方式选择，充完显示功能，太阳能充电功能和手拉式充电功能。关键词充电器多功能单片机电池充电芯片。第一章方案论证11器件的选择111CPU的选择“51系列单片机”这个名字，对于学过单片机课程的人来说，是非常熟悉的。8031、8051、8751和89C51等等都是属于“51系列单片机”范畴之内的。但本系统之所以采用52系列中的89C52单片机作为系统的芯片，是因为它有着其他单片机所不可比拟的优点的。首先，我们应该先来简单的了解一下51系列单片机早期的代表8031、8051、和8751，以及它们之间的区别，从而可以看出使用89C52的优点。8031片内不带程序存储器，使用时用户须外接程序存储器和一片锁存器74LS373，而其外接的程序存储器多为EPROM的27XX系列。用户若想对写入EPROM的程序进行修改，必须先用一种特殊的紫外线照射，将其擦除，之后才可以重新写入。对于写入到EPROM的程序，无法进行保密工作，也可以理解为无保密性。8051片内有4K字节的ROM，无须外接程序存储器，但是程序只能一次性有厂商代为烧写，无法更改写如内容。8751片内也有4K字节的EPROM，用户可将自己编写的程序写如单片机片内的EPROM，也可以根据需要删除EPROM中的程序，可以达到反复烧写，但需要用紫外线照射一段时间后擦除，才能重新烧写。在众多系列的单片机中，要算ATMEL公司生产的89C52单片机最为实用，因为它不但和8051的指令、管脚完全兼容，而且其片内带有4K的带有FLASH工艺的程序存储器ROM。这种工艺的存储器用户可以用电的方式擦除、写入，目前市场上用很多编程器都可以实现此功能。这使采用单片机开发的系统开发时间缩短，而且的开发设备的要求降低。而且，写入片内EEPROM的程序开可以进行加密，从而使写入的程序得到保护。由于51系列单片机的内核都是一样的，其开发软件和工具也都是一样的，所以我将其统称为8051开发系统、环境等。如MCS51、KEIL51、MEDWIN等软件均是针对8051内核单片机的开发软件。而对89C52单片机来说，在实际电路中可以直接和8031单片机互换，只是在第31脚有所区别。因为8031内部没有ROM，31脚需接地（GND），在启动后就到外面程序存储器读取指令；而8051/8751/89C52因内部有程序存储器，31脚接高电平（VCC），启动后直接在内部读取指令。也就是说51单片机的31管脚控制着单片机程序是否从外部读取31脚接电源，程序从内部读取；接地，则从外部读取。其他管脚全部兼容。通过以上的对比，我们可以得出结论89C52单片机是相对起来最好的芯片，本文也曾考虑过87C51单片机，但由于其价格比89C52高，而功能基本相同，故从性价比的考虑上本文最后选取了AT89C52单片机作为系统的芯片112电池充电芯片的选择选择电池充电芯片时需要结合实际的应用，具体的选择标准有以下几点。封装既芯片的大小，对于体积有要求的场合需要选择合适的封装。电流大小充电的电流大小决定充电时间。充电方式即是快充、慢充还是可以控制充电过程。使用的电池类型不同的电池需要不同的充电器。MAXIM公司出品多种这样的电池管理和充电芯片，常用的器件如表14所示，读我们可以参考表1并阅读更详细的MAXIM产品手册。表1基本锂电池充电芯片型号可充镍镉/镍氢电池数可充锂电池数充电速率结束方式MAX18791快速电流限制，最大充电时间最大电压MA18981快速/预充/可调充电时间用户设置MAX19251快速/预充/可调充电时间用户设置电压/电流限制MAX7451414可调电压/电流限制MAX150131快速/预充/可调充电时间MAX173714可调电压/电流限制充电时间MAX175713可调电压/电流限制充电时间表2基本镍氢充电芯片型号可充镍镉/镍氢电池数可充锂电池数充电速率结束方式MAX150131快速/预充/可调充电时间用户设置MAX15351814数字编程/预充/可调由电池决定MAX161323慢充最大充电时间MAX164121616快速/可调电压/电流限制表3基本镍镉充电芯片型号可充镍镉/镍氢电池数可充锂电池数充电速率结束方式MAX164021616快速/可调电压/电流限制MAX16471814数字编程电压/电流限制MAX16481814可调电压/电流限制MAX16671814电池决定由电池决定MAX177221024可调电压/电流限制MAX18736，9OR1024可调电压/电流限制MAX190821024可调电压/电流限制MAX190921034可调电压/电流限制MAX1713116快速/慢充最大温度/最大充电时间表4基本通用充电芯片型号可充镍镉/镍氢电池数可充锂电池数充电速率结束方式MAX15351814数字编程/预充/可调电池选择由电池决定MAX1535A1814数字编程/预充/可调电池选择由电池决定MAX16451814可调由电池决定MAX1645A1814电池选择由电池决定MAX1645B1824电池选择由电池决定MAX16471814数字编程电压/电流限制MAX16481814可调电压/电流限制MAX16671814可调由电池决定MAX177221024可调电压/电流限制MAX190821024可调电压/电流限制在本设计中。选择的是对锂离子电池（LI）进行充电的MAX1898充电管理芯片，并配合89C52形成一个完整的智能充电器。第二章控制系统的硬件结构的设计2189C52的介绍和特性AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8KBYTES的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256BYTES的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MC51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位处理器（CPU）和FLASH存储单元，功能强大AT89C52单片机使用于多较为复杂控制应用场合。主要性能参数与MCS51产品指令和引脚完全兼容8K字节可重擦写FLASH闪速存储器1000次擦写周期全静态操作0HZ24MHZ三级加密程序存储器2568字节内部RAM32个可编程I/O口线3个16位定时/计数器8个中断源可编程串行UART通道低功耗空闲和掉电模式功能特性概述AT89C52提供以下标准功能8K字节FLASH闪速存储器，256字节内部RAM，32个I/O口线，3个16位定时/计数器，一个6向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C52可降至0HZ的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM，定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。引脚功能说明VCC电源电压GND地P0口P0口是一组8位漏极开路行双向I/O口，也既地址/数据总线用口。作为输出口用时，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口P0写“1”时，可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，这组口线分时转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上位电阻。在FLASH程序时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，在校验时，要求外接上拉电阻。P1口P1是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口。作输入口使用使，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（I）。与AT89C51不同之处是，P10和P11还可分别作为定时/计数器2的外部计数输入（P10/T2）和输入（P11/T2EX），参见表1表1FLASH编程和程序校验期间，P1接收8位地址。引脚号功能特性P10T2（定时/计数器2外部计数脉冲输入），时钟输出P11T2EX（定时/计数器2捕获/重装载触发和方向控制）P2口P2是一个带有内部是拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口P2写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到高电平，此时可作输入口，做输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流（I）。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器（例如执行MOVXDPRT指令）时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器（如执行MOVXRI指令）时，P2口输出P2锁存器的内容。FLASH编程或校验时，P2亦接收高位和地址和一些控制信号。P3口P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口。此时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流（I）。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途上它的第二功能，如下表所示端口引脚第二功能P30（串行输入口）P31（串行输出口）P32（外中断0）P33（外中断1）P34T0（定时计数器0）P35T1（定时/计数器1）P36（外部数据存储器写选通）P37外部数据存储器读选通此外，P3口还接收一些用于FLASH闪速存储器变成和程序校验的控制信号。RST复位输入。当振荡器工作时，RST引脚两个机器周期以上高电平将使单片机复位。ALE/PROG非当访问外部程序存储器或数据存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。一般情况下，ALE仍以时钟振荡频率的1/6输出固定的脉冲信号，因此它可对外输出时钟或用于定时目的。要注意的是每当访问外部数据存储器时将跳过一个ALE脉冲。对FLASH存储器编程期间，该引脚还用于输入编程脉冲如有必要，可通过对特殊功能寄存器（SFR）区中的8EH单元的D0置位，可禁止ALE操作。该位置位后，只有一条MOVX和MOVC指令才能将ALE激活。此外，该引脚会被微弱拉高，单片机执行外部程序时，应设置ALE禁止位无效。PSEN非程序储存允许（PSEN非）输出是外部程序存储器的读选通信号，当AT89C52由外部程序存储器取指令（或数据）时，每个机器周期两次PSEN非有效，即输出两个脉冲。在此期间，当访问外部数据存储器，将跳过两次PSEN非信号。EA非/VPP外部访问允许。欲使CPU仅访问外部程序存储器（地址为0000HFFFFH），EA非端必须保持低电平（接地）。需注意的是如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA端状态。如EA端为高电平（接VCC端），CPU则执行内部程序存储器中的指令。FLASH存储器编程时，该引脚加上12V的编程允许电源VPP，当然这必须是该器件是使用12V编程电压VPP。XTAL1振荡器反相放大器的及内部时钟发生的输入端。XTAL2振荡器反相放大器的输出端。特殊功能寄存器在AT89C52片内存储器中，80HFFH共128个单元为特殊功能寄存器（SFE），SFR的地址空间如表2所示。并非所有的地址都被定义，从80HFFH共128个字节只有一部分被定义，还有相当一部分没有定义。对没有定义的单元读写将是无效的，读出的数值将不确定，而写入的数据也将丢失。不应将数据“1”写入未定义的单元，由于这些单元在将来的产品中可能赋予新的功能，在这种情况下，复位后这些单元数值总是“0”。AT89C52除了与AT89C51所有的定时/计数器0和定时/计数器1外，还增加了一个定时/计数器2。定时/计数器2的控制和状态位位于T2COM（参见表3）T2MOD（参见表4），寄存器对（RCA02H、RCAP2L）是定时器2在16位捕获方式或16位自动重装载方式下的捕获/自动重装载寄存器。中断寄存器AT89C52有6个中断源，2个中断优先级，IE寄存器控制各中断位，IP寄存器中6个中断源的每一个可定为2个优先级。数据寄存器AT89C52有256个字节的内部RAM，80HFFH高128个字节与特殊功能寄存器（SFR）地址是重叠的，也就是高128字节的RAM和特殊功能寄存器的地址是相同的，但物理上它们是分开的。当一条指令访问7FH以上是内部地址单元时，指令中使用的寻址方式是不同的，也即寻址方式是访问高128字节RAM还是访问特殊功能寄存器。如果指令是直接寻址方式则为访问特殊功能寄存器。例如，下面的直接寻址指令访问特殊功能寄存器0A0H（既P2口）地址单元。MOV0A0H，DATA间接寻址指令访问高128字节RAM，例如，下面的间接寻址指令中，R0的内容为0A0H，则访问数据字节地址为0A0H，而不是P2口（0A0H）。MOVRO,DATA堆栈操作也是间接寻址方式，所以，高128位数据RAM亦可作为堆栈区使用。定时器0和定时器1A89C52的定时器0和定时器1的工作方式与AT89C51相同。定时器2定时器2是一个16位定时/计数器。它既可当定时器使用，也可作为外部事件计数器使用，其工作方式由特殊功能寄存器T2CON（如表3）的C/T2位选择。定时器2有三种工作方式捕获方式，自动重装载（向上或向下计数）方式和波特率发生器方式，工作方式由T2CON的控制位来选择，参见表4定时器2由两个8位寄存器TH2和TL2组成，在定时器工作方式中，每个机器周期TL2寄存器的值加1，由于一个机器周期由12个振荡时钟构成，因此，计数速率为振荡频率的1/12。在计数工作方式时，当T2引脚上外部输入信号产生由1至0的下降沿时，寄存器的值加1，在这种工作方式下，每个机器周期的5SP2期间，对外部输入进行采样。若在第一个机器周期中采到的值为1，而在下一个机器周期采到的值为0，则在紧跟着的下一个周期的S3P1期间寄存器加1。由于识别1至0的跳变需要2个机器周期，因此，最高计数速率为振荡频率的1/24。为确保采样的正确性，要求输入的电平在变化前至少保持一个完整周期的时间，以保证输入信号至少被采样一次。捕获方式在捕获方式下，通过T2CON控制位EXEN2来选择两种方式。如果EXEN20，定时器2是一个16位定时器或计数器，计数益处时，对T2CON的益处标志TF2置位，同时激活中断。如果EXEN21，定时器2完成相同的操作，而当T2EX引脚外部输入信号发生1至0负跳变时，也出现TH2和TL2中的值分别被捕获到RCAP2H和RCAP2L中。另外，T2EX引脚信号的跳变使得T2CON中的EXF2置位，与TF2相仿，EXF2也会激活中断。捕获方式如图4所示。自动重装载（向上或向下计数器）方式当定时器2工作于16位自动重装载方式时，能对其编程为向上或向下计数方式，这个功能可通过特殊功能寄存器T2CON（见表5）的DDCEN位（允许向下计数）来选择的。复位时，DCEN位置“0”，定时器2默认设置为向上计数。当DCEN置位时，定时器2即可向上计数也可向下计数，这取决于T2EX引脚的值，参见表5，当DCEN0时，定时器2自动设置为向上计数，在这种方式下，T2CON中的EXEN2控制位有两种选择，若EXEN20，定时器2为向上计数至0FFFFH益处，置位TF2激活中断，同时把16位计数寄存器RCAP2H和RCAP2L重装载，RCAP2H和RCAP2L的值可由软件设置。若EXEN21，定时器2的16位重装载由益处或外部输入端T2EX从1至0的下降沿触发。这个脉冲使EXF2置位，如果中断允许，同样产生中断。当DCEN1时，允许定时器2向上或向下计数，如图6所示。这种方式下，T2EX引脚控制计数器方向。T2EX引脚为逻辑“1”时，定时器向上计数，当计数0FFFFH向上溢出时，置位TF2，同时把16位计数寄存器RCAP2H和RCAP2L重装载到TH2和TL2中，T2EX引脚为逻辑“0”时，定时器2向下计数，当TH2和TL2中的数值等于RCAP2H和RCAP2L中的值时，计数溢出，置位TF2，同时将0FFFFH数值重新载入定时寄存器中。当定时/计数器2向上溢出或向下溢出时，置位EXF2位。波特率发生器的方式与自动重装载方式相仿，在此方式下，TH2翻转使定时器2的寄存器用RCAP2H和RCAP2L中的16位数值重新装载，该数值由软件设置。在方式1个方式3中，波特率由定时器2的溢出速率根据下式确定定时器既能工作于定时方式也能工作于计数方式，在大多数的应用中，是工作在定时方式（C/T20）。定时器2作为波特率发生器时，与作为定时器的操作是不同的，通常作为定时器时，在每个机器周期（1/12振荡频率）寄存器的值加1，而作为波特率发生器使用时，在每个状态时间（1/2振荡频率）寄存器的值加1。波特率的计算公式如下式中（RCAP2H，RCAP2L）是RCAP2H和RCAP2L中是16位无符号数。定时器2作为波特率发生器使用的电路入图7所示。T2CON中的RCLK或TCLK1时，波特率工作方式才有效。在波特率发生器工作方式中，TH2翻转不能使TF2置位，故而不产生中断。但若EXEN2置位，且T2EX端产生由1至0的负跳变，则会使EXF2置位，此时并不能将（RCAP2H，RCAP2L）的内容重新装入TH2和TL2中。所以，当定时器2作为波特率发生器使用时，T2EX可作为附加的外部中断源来使用。需要注意的是，当定时器2工作于波特率器时，作为定时器运行（TR21）时，并不能访问TH2和TL2。因为此时没个状态时间器都会加1，对其读写将得到一个不确定的数值。然而，对RCAP2则可读而不可写，因为写入操作将是重新装载，写入操作可能令写和/或重装载出错。在访问定时器2或RCAP2寄存器之前，应将定时器关闭。时钟振荡器AT89C52中有一个用语构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是该放大器的输入端和输出端。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，振荡电路参见图10。外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容C1、C2接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容C1、C2虽然没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性，如果使用石英晶体，我们推荐电容使用30PF10F。用户也可以采用外部时钟。采用外部时钟的电路如图10右图所示。这种情况下，外部时钟脉冲接到XTAL1端，即内部时钟发生器的输入端，XTAL2则悬空。由于外部时钟信号是通过一个2分频触发器后作为内部时钟信号，所以对外部时钟信号的占空比没有特殊要求。但最小高电平持续时间和最大的低电平储蓄时间应符合产品技术条件的要求。空闲节电模式在空闲工作模式状态，CPU自身处于睡眠状态而所有片内的外设仍保持激活状态，这种方式由软件产生。此时，同时将片内RAM和所有特殊功能寄存器的内容冻结。空闲模式可由任何允许的中断请求或硬件复位终止。由硬件复位终止空闲状态只需两个机器周期有效复位信号，在此状态下，片内硬件禁止访问内部RAM，但可以访问端口引脚，当用复位终止空闲方式时，为避免可能对端口产生意外写入，激活空闲模式的那条指令后一条指令不应是一条对端口或外部存储器的写入指令。掉电模式在掉电模式下，振荡器停止工作，进入掉电模式的指令是最后一条被执行的指令，片内RAM和特殊功能寄存器的内容在终止掉电模式前被冻结，退出掉电模式的唯一方法是硬件复位，复位后将重新定义全部特殊功能寄存器，但不改变RAM中的内容，在VCC恢复到正常工作电平前，复位应无效，且必须保持一定时间以振荡器重起动并稳定工作。空闲和掉电模式下，个端口引脚状态如表6所示。程序存储器的加密AT89C52有3个程序加密位，可对芯片上的3个加密位LB1、LB2、LB3进行编程（P）或不编程（U）来得到如表7所示的功能注表中的U表示未编程，P表示编程当加密位LB1被编程时，在复位期间，EA非端的逻辑电平被采样并锁存，如果单片机上电后一直没有复位，则锁存起的初始值是一个随机数，且这个随机数会一直保存到真正复位为止。为使单片机能正常工作，被锁存的EA非电平值必须与该引脚当前的逻辑电平一致。此外，加密位只能通过整片擦除的方法清除。FLASH存储器的编程AT89C52单片机内部有8K字节的FLASHPEROM，这个FLASH存储阵列出厂时已处于擦除状态（即所有存储单元的内容均为FFH），用户随时可对其进行编程。编程接口可接收高电压（12V）或低电压（VCC）的允许编程信号。低电压编程模式适合于用户在线编程系统，而高电压编程模式可与通用EPROM编程器兼容。AT89C52单片机中，有些属于低电压编程方式，而有些则是高电压编程方式，用户可从芯片上的型号和读取芯片内的签名字节获得该信息，见表8AT89C52是程序存储器阵列是采用字节写入方式编程的，每次写入一个字节，要对整个芯片内的PEROM程序存储器写入一个非空字节，必须使用片擦除的方式将整个存储器的内容清除。编程方法编程前，须按表9和图11所示设置好地址、数据及控制信号，AT89C52变成方法如下1，在地址线上加上要编程单元的地址信号。2，在数据线上加上要写入的数据字节。3，激活相应的控制信号。4，在高压编程方式时，将EA非/VPP端加上12V编程电压。5，每对FLASH存储阵列写入一个字节或每写入一个程序加密位，加上一个ALE/PROG非编程脉冲。每个字节写入周期是自身定时的，通常约为15MS。重复15步骤，改变编程单元的地址和写入的数据，直到全部文件编程结束。数据查询AT89C52单片机用DATAPALLING表示一个写周期结束为特征，在一个周期中，如需读取最后写入的一个字节，则读出的数据的最高位（P07）是原来写入字节最高位的反码。写周期完成后，所输出的数据是有效的数据，即可进入下一个字节的写周期，写周期开始后，DATA非PALLING可能随时有效。READY/BUSY非字节编程的进度可通过RDY/BSY非输出信号检测，编程期间，ALE变为高电平“H”后，P34（RDY/BSY非）端电平被拉低，表示正在编程状态（忙状态）。编程完成后，P34变为高电平表示准备就绪状态。程序校验如果加密位LB1、LB2没有进行编程，则代码数据可通过地址和数据线读回编写的数据，采用如图12的电路。加密位不可直接校验，加密位的校验可通过对存储器的校验和写入状态来验证。芯片擦除利用控制信号的正确组合（表6）并保持ALE/PROG非引脚10MS的低电平脉冲宽度即可将PEROM阵列（4K字节）和三个加密位整片擦除，代码阵列在片擦除操作中将任何非空单元写入“1”，这步骤需再变成之前进行。读片内签名字节AT89C52单片机内有3个签名字节，地址为030H、031H及032H的正常检验相仿，只返回值意义如下（030H）1EH声明由ATMEL公司制造。（031H）52H声明为AT89C52单片机。（032H）FFH声明为12V编程电压。（032H）05H声明为5V编程电压。编程接口采用控制信号的正确组合可对FLASH闪速存储阵列中的每一代码字进行写入和存储器的整片擦除，写操作周期是自身定时的，初始化后他将自动定时操作完成。AT89C52的极限参数直流参数交流特性在以下工作条件，P0口，ALE/PROG，PSEN的负载电容为100PF，其他输出口负载电容为80PF。外部程序和数据存储器参数22如何使用MAX1898MAX1898是本设计充电器中的一个关键器件。首先需要了解MAX472的一些基本的特性和功能。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正负百分之75，提高了电池性能并延长了寿命。充电电流由用户设定，采用内部检流，无须外部检流电阻。MAX1898提供了用于监视充电状态的输入|、输出电源是否与充电器连接的输出指示和充电电流指示。MAX1898可对所有化学类型的锂电池进行安全充电。电池调节电压为42V，采用10引脚、超薄型MAX封装，在更下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4。512V输入电压范围内置检流电阻正负百分之75电压精度可编程充电电流输入电源自动检测LED充电状态指示检流监视输出MAX1898的引脚如下图所示图MAX1898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2CHGLED驱动器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6RSTRT自动重新启动控制引脚7BATT接单个LI的正极8GND地9DRV外界电阻驱动器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率耗散，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的典型充电电路如下图所示。下图中的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的电源的总输入电流，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的设计。图图MAX1898的典型充电电路（1）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，可以采用支流电源加上变压器提供。（2）输入MAX1898通过外接的场效应管提供锂电池的充电接口。（3）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，根据这个选择，可以计算得到外界电容的容值，如下所示CCRNF34。33TCHGHOURS（4）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来决定。当充电电源和电池在正常的工作温度范围内时，插入电池将启动一次充电过程；充电结束的条件是平均的脉冲充电电流达到快充电流的百分之1，或者是充电时间超出片上预置的充电时间。MAX1898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沟道场效应管打开的时间会越来越短，充电结束时，LED指示灯将会呈现周期性的闪烁。具体的闪烁含义如下表所示LED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关闭快充或脉冲浮充亮快充结束或初始化LED以2HZ频率闪烁充电结束LED闪烁周期为4S23如何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，使用寿命长、价格也越来越低。锂离子电池的特点使得选用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，需要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。另外，对于电压过低的电池需要进行预冲，充电器好带有热保护和时间保护，为电池提供附加保护。针对这些特点，本设计提出了一种基于单片机89C52和MAX1898的智能充电器，其基本的原理和功能图如下所示该充电器有如下功能具有预充功能具有充电保护功能具有自动断电功能具有充电完成报警提示功能在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、断电和报警5个部分。以下分别介绍。预充在安装好电池后，接通输入直流电源，当充电器检测到电池时则将定时器复位，从而进入预充过程，在此期间充电器以快充电流的十分之一给电池充电，使电池电压、温度恢复到正常状态。预充时间由外接电容确定，如果在规定的充电时间内电池达到标准以上，电池温度正常，充电进入快速过程；如果电池电压低于标准，则认为电池不可充电，充电器显示电池故障。快充快充过程也称恒流充电，此时充电器以恒定电流对电池充电。根据电池厂商推荐的充电速率，一般锂离子电池大多选择用标准充电速率，充满电池需要一个多小时左右的时间。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，充电电流快速递减，充电进入满充过程。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流为电池补充能量。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，尽管在充满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的串联电阻对电池端电压的影响，但串联在充电回路中的电阻形成的压降仍然对电池中指电压的检测有影响，一般情况下，满充和顶端终止充电可以延长电池百分之五百分之十的使用时间。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P21口控制光耦，切断7805向MAX1898芯片的供电，从而保证芯片和电池的安全，同时也减小功耗。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。24关键部分的器件名称及其在电路中的主要功能89C52充电器的控制器，控制MAX1898的充电过程，并在充电完毕后切断电源和进行报警。MAX1898电池充电芯片，在单片机的控制下实现对锂离子电池的充电控制。LM7805电压转换芯片，将外部的12V电压转化为5V电压，作为单片机和MAX1898的电源。PNPP沟道的场效应管或三极管。LEDR红色的表贴发光二极管，表示电源接通。LEDG绿色的表贴发光二极管，表示充电状态。U14蜂鸣器。6N137光耦，连接7805和MAX1898的电源输入端。35地址分配和连接只列出和本设计相关的、关键部分的单片机与各个功能管脚的连接和相关的地址分配CHGMAX1898充电状态输出，连接到单片机的INT0，单片机判断充电完毕后，通过P21引脚切断MAX1898的电源输入。GATE连接单片机的P21引脚，当单片机判断充电完毕后，P21管脚输出电平，光耦不导通，从而切断MAX1898的电源输入。BEEP单片机控制蜂鸣器的引脚。5VLM7805的输出端，为5V电压。5VIN光耦输出到MAX1898的电源输入端，该端口的导通与否是通过单片机的GATE信号控制的。第四章系统软件设计在进行微机控制系统的时候，除了系统的硬件设计之外，还有另一个重要的工作就是软件应用程序的设计，软件的设计在单片机控制系统的设计中占有重要的地位。对于本系统的设计，因为性能价格比较高，很多硬件设备都需要有软件的支持，来得以功能的实。在进行软件设计时，在整个框图的和思路的前提下，我们把设计的任务分成各个单独的部分来完成设计。模块化设计，程序结构奇怪年初，编程简单，便于修改和扩充，由于模块可以共享，可以节省内存的空间，允许设计者分割任务和利用已有的程序为设计者提供方便。抗干扰技术为了提高测量的可靠性，仅依靠硬件的抗干扰是不够的，需要进一步借助软件措施来克服一些干扰。在单片机系统中，能正确的应用软件抗干扰防线，能大大的提高的稳定性。经常采用的软件抗干扰技术时数字滤波技术等。数字滤波技术在一般单片机应用系统的模泥输入的信号中，均汉有种种噪音和干扰，他们来自倍测量本身传感器，外界干扰等。为了进行准确测量和控制，必须清除干扰，对于这类信号，我们采用积分时间等于20MS的整数倍的A/D转换器。可以有效的减少影响。对于随机信号我们可以用数字滤波的方法来削弱或清除。数字滤波是用程序来实现的，不需要增加硬件设施，它可靠性高，稳定性好。数字滤波可以对频率低的信号实现，克服模拟滤波的缺陷。它在微机应用系统中得到广泛的应用。软件陷阱技术指令沉余使弹飞的程序安定下来是有条件的，首先弹飞的程序必须在程序区内，其次必须执行到沉余指令。所谓软件陷阱就是一套引导的指令，强行的将程序引到指定的地址，在那里有专门对程序出错进行处理的程序。如果我们八这段程序记为ERR，那么软件陷阱就是一条无条件转移的指令。它可以使用在未使用的中断向量区；未使用的大片ROM空间；表格和程序区。等系统程序流程图开始初始化开外中断和定时器中断有模式选择吗根据功能充电按默认功能充电等待充电结束结束显示否是开始现场保护关外部中断标志位取反标志位等于1计数器计数5S计数值切断电源打开蜂鸣器计数器继续返回现场保护系统程序见附录A参考文献1何立民编著MCS51系列单片机应用系统设计北航出版社2李新民等编著8098单片微型计算机应用技术北航出版社3杨光友等编著单片微型计算机原理及接口技术中国水利水电出版社4工业仪表与自动化装置200215自动化与仪表199746电子产品世界200447测控技术200288仪表技术与传感器200229张勃编著传感器技术10刘艳玲编著天津理工学院学报11王泓编著MCS5系列单片机与IBMPC微机通信技术电子技术应用1996712MAXIM“热门”IC数据手册之六十二武汉力源单片机技术研究所19941113李朝青编著单片机原理及接口设计北京航空航天大学出版社199414张毅刚彭喜元姜守达乔立岩新编MCS51单片机应用设计第1版哈尔滨工业大学出版社2003115刘刚邵敏权刘俊萍林晓梅单片计算机原理实验及应用技术吉林科技技术出版社19951216于微波林小梅刘俊萍微型计算机控制系统吉林人民出版社2002517程启明电子技术应用19941218程启明自动化与仪表19941919杨振江智能仪表与数据采集系统中的新器件及应用西安电子科技大学出版社2001附录AORG0000HAJMPMAINORG0003HLJMPINT0ORG000BHLJMPTIMER0ORG0013HLJMPINT1ORG001BHLJMPTIMER1ORG0100HMAINMOVSP,60HLCALLCSH调用初始化子程序FANHUILCALLXIANSHI状态显示子程序LCALLDSTART开始充电LCALLJIANCE调用电流检测子程序LCALLJSUAN调用数值转换子程序LCALLKONGZHI调用控制充电子程序CSHMOVTOMD,11HMOVTH0,3CH100MSMOVTL0,0FAHMOVTH1,0F1H100USMOVTL1,0B0HMOVR1,31HMOVR2,08HI1MOVR1,00HINCR1DJNZR2,I1MOVDPTR,7FFFHMOVA,0D1HMOVXDPTR,ALPMOVXA,DPTRJBACC7,LPMOVA,00HMOVXDPTR,AMOVA,2AHMOVXDPTR,ASETBEARETPINT1PUSHPSWPUSHDPHPUSHDPLPUSHACCMOVDPTR,7FFFHMOVA,40HMOVXDPTR,AMOVDPTR,7FFEHMOVA,DPTRCJNEA,37H,PRI1SETB20HPRI1POPACCPOPDPLPOPDPHPOPPSWRETIXIANSHIMOVDPTR,7FFFHMOVA,90HMOVXDPTR,AMOVR0,70HMOVR7,08HMOVDPTR,7FFEHDL0MOVA,R0ADDA,05HMOVCA,APCMOVXDPTR,AINCR0DJNZR7,DL0RETADSEGDB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DHDB7DH,07H,7EH,6FH,77H,7CHDB39H,5EH,79H,71H,73H,3EHDB31H,6EH,1CH,23H,40H,03HDB18H,38H,00HDSTARTINC40HMOVA,01HCJNEA,40H,NEXTMOVA,3FHCJNEA,40H,FANHUIMOVA,20HNEXTCJNEA,40H,NEXT2LCALLSTOPNEXT2RETSTOPCLRP17CLRP16CLREAAJMPJIANCEMOVR1,30HMOVDPTR,7FF8HMOVR7,08HLOOPMOVXDPTR,AMOVR6,0AHDLAYNOPNOPNOPDJNZR6,DLAYMOVXA,DPTRMOVR1,AINCDPTRINCR1DJNZR7,LOOPRETJSUANMOVR1,30HMOVR0,50HMOVA,R1MOVB,100DIVABMOVR0,AINCR0MOVA,10HXCHA,BDIVABSWAPAADDA,BMOVR0,ARETKONGZHIMOVA，48HSUBBA，49HMOV50H，AJNCHEAMOVR3，00HLOPPMOVA，50HSUBBA，R3JCBHINCR3AJMPLOPPBHMOV39H，R3AJMPOUT1HEAMOVR4，00HLOPP1MOVA，50HSUBBA，R4INCR4JCBLAJMPLOPPBLADDR4，10HMOV39H，R4；OUT1MOVA,40HSUBBA,55HMOVA,48HJNCHEATMOVA,48HSUBBA,06HJCP6MOVA，48HSUBBA,05HJCP5MOVA,48HSUBBA,04HJCP4MOVA,48HSUBBA,03HJCP3MOVA,48HSUBBA,02HJCP2MOVA,48HSUBBA,01HJCP1AJMPP0HEATMOVA,48HSUBBA,06HJCP16MOVA,48HSUBBA,05HJCP15MOVA,48HSUBBA,04HJCP14MOVA,48HSUBBA,03HJCP13MOVA,48HSUBBA,02HJCP12MOVA,48HSUBBA,01HJCP11MOVA,39HADDA,02HMOVCA,APCMOV4AH,ALJMPLIKAIP10DB04H,04H,04H,05H,01H,01H,00H,DB11H,11H,11H,14H,14H,14HP6MOVA,39HADDA,02HMOVCA,APCMOV4AH,ALJMPLIKAIP06DB07H,06H,07H,06H,07H,07H,07HDB