基于单片机的手机电池充电器的设计课程设计报告

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毕业论文声明

本人郑重声明:

1.此毕业论文是本人在指导教师指导下独立进行研究取得的成果。除了特别加以标注地方外,本文不包含他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。对本文研究做出重要贡献的个人与集体均已在文中作了明确标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

2.本人完全了解学校、学院有关保留、使用学位论文的规定,同意学校与学院保留并向国家有关部门或机构送交此论文的复印件和电子版,允许此文被查阅和借阅。本人授权大学学院可以将此文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本文。

3.若在大学学院毕业论文审查小组复审中,发现本文有抄袭,一切后果均由本人承担,与毕业论文指导老师无关。

4.本人所呈交的毕业论文,是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡引用他人已经发布或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。论文中已经注明引用的内容外,不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体,均已在论文中已明确的方式标明。

学位论文作者(签名):

年月

关于毕业论文使用授权的声明

本人在指导老师的指导下所完成的论文及相关的资料(包括图纸、实验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等),知识产权归属华北电力大学。本人完全了解大学有关保存,使用毕业论文的规定。同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版或电子版,允许论文被查阅或借阅。本人授权大学可以将本毕业论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用任何复制手段保存或编汇本毕业论文。如果发表相关成果,一定征得指导教师同意,且第一署名单位为大学。本人毕业后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时,第一署名单位仍然为大学。本人完全了解大学关于收集、保存、使用学位论文的规定,同意如下各项内容:

按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本;学校有权保存学位论文的印刷本和电子版,并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存或汇编本学位论文;学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务;学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入学校有关数据库和收录到《中国学位论文全文数据库》进行信息服务。在不以赢利为目的的前提下,学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。

论文作者签名:日期:

指导教师签名:日期:

课程设计报告

设计题目:基于单片机的手机电池充电器的设计

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名:日期:

指导教师签名:日期:

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。

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学位论文原创性声明

本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

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学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名:日期:年月日

导师签名:日期:年月日

目录

第一章概述 (1)

1.1 单片机技术的特点及应用 (1)

1.1.1单片机的特点: (1)

1.1.2单片机的应用: (2)

1.2 单片机实现充电器功能的意义 (2)

第二章充电技术 (4)

2.1 锂离子电池的特点 (4)

2.2 智能充电器 (5)

2.3 实例的功能模块如下 (5)

第三章设计思路分析 (6)

3.1智能化的实现 (6)

3.2电池充电芯片的选择 (6)

3.2.1如何选择电池充电芯片 (6)

3.2.2芯片MAX1898的特点 (7)

3.2.3 MAXl 898的充电工作原理 (7)

第四章硬件电路设计 (10)

4.1 主要器件 (10)

4.2电路原理图及说明 (11)

第五章软件设计 (14)

5.1程序流程 (14)

5.2 程序说明 (15)

第6章调试及检测 (18)

6.1硬件调试 (18)

(一)静态测试 (18)

(二)联机调试 (18)

6.2软件调试 (19)

(一)程序的编辑、汇编(或编译) (19)

(二)程序调试 (19)

6.3系统调试 (20)

6.4现场调试 (20)

6.4.1标准条件下的电气特性、试验及判定 (20)

6.4.2电气性能、试验方法和判定规则 (21)

6.4.3荷电保持能力 (21)

6.4.4电池安全性能 (22)

总结 (24)

致谢 (25)

参考文献 (26)

第一章概述

1.1 单片机技术的特点及应用

随着大规模和超大规模集成电路技术的发展和计算机微型化的需要,将微型计算机的基本部件: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,使得一块集成电力芯片就能构成一个完整的微型计算机。这种集成电路芯片被称为单片微型计算机(Single Chip Microcomuper),简称单片机。单片机在结构设计上,他的软、硬件系统及I/O接口控制能力等方面都有独到之处,具有较强而有效的功能。从其组成、逻辑功能上来看,单片机具备了微型计算机系统的基本部件。

目前,8位高档机和16位机在单片机应用中占主导地位,产品众多,已有几十个系列、几百个型号,除了通用单片机以外,集成更多资源,如A/D转换器、D/A转换器、“看门狗”(Watchdog)电路、LCD控制器、网路控制模块等,将单片机嵌入式系统和Intenet连接起来已是一种趋势。还有专用单片机产品,如专门用于数据处理(图像和语言处理等)的单片机。总之,单片机正在向微型化、低功耗、高速、集成、高集成度、多资源、网络化、专用型方向发展。

1.1.1单片机的特点:

单片机在一块芯片上集成了一台微型计算机所需要的基本部件。它在硬件结构、指令功能等方面均有独到之处,其特点如下:

性价比高。单片机性能稳定,功能强大,价格便宜。

体积小,集成度高、可靠性高。单片机将一台计算机所需要的基本部件集成在一块芯片上,减少了各部件间的连线,能大大地提高运行速度和抗干扰能力。

控制功能强。为了,满足工业控制的需要,单片机有很强的位处理功能。在其他的逻辑控制功能等方面,也都优于一般的8位微处理。

单片机系统配置灵活、方便。由于单片机带有一定数量的接口电路,容易构成各种规模的应用系统。

单片机类型多。单从ROM类型来说,单片机的只读存储器有ROM、EPROM、EEPROM、Flash Memory等多种,可以根据实际需要进行选择。

1.1.2单片机的应用:

由于单片机具有如上所述的特点,因此在工业生产、日常生活等诸多领域,得到了日益广泛的应用,单片机的主要应用领域有:工业控制,如在工业生产过程中参数(如温度、压力、流量、液位等)的控制,数据处理功能于一体,如转速测试仪、噪声测试仪、振动测试仪及电子秤等。计算机网络与通信,单片机上有并行I/O接口角儿串联I/0接口,可用于通信接口,如单片机控制的自动呼叫应答系统、列车无线通信系统、遥测遥控系统等。家用电器,由于单片机体积小,控制能力强,且片内与定时器/计数器,所以广泛应用于家用设备中。如空调、洗衣机、微波炉及防盗报警等。

本设计是单片机在智能充电方面的应用。

1.2 单片机实现充电器功能的意义

由于充电器多采用大电流的快速充电法,在电池充满后如果不及时停止会使电池发烫,过度的充电会严重损害电池的寿命。一些低成本的充电器采用电压比较法,为了防止过充,一般充电到90%就停止大电流快充,而采用小电流涓流补充充电。

手机电池的使用寿命和单次使用时间与充电过程密切相关。锂电池是手机最为常用的一种电池,它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。锂电池对于充电器的要求比较苛刻,需要保护电路。为了有效利用电池容量,需将锂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。

一部分的充电器不但能在很短时间内将电量充足,而且还可以对电池起到一定的维护作用,修复由于使用不当造成的记忆效应,即容量下降(电池活性衰退)现象。设计比较科学的充电器往往采用专用充电控制芯片配合单片机控制的方式。专用的充电芯片具有业界公认较好的-△v检测,可以检测出电池充电饱和时发出的电压变化信号,比较精确地结束充电工作,通过单片机对这些芯片的控制,可以实现充电过程的智能化,例如,在充电后增加及时关段电源、蜂鸣报警和液晶显示等功能。充电器的智能化可以缩短充电的时间,同时能够维护电池,延长电池使用寿命。

51系列单片机也是当前使用最为广泛的8位单片机系列,其丰富的开发资源和较低的开发成本,使51系列单片机现在以至将来都仍会有强大的生命力。在众多的51系列单片机中,AT89系列单片机在我国得到了极其广泛的应用,AT89系列单片机是美国Atmel公

司的8位机产品。他的特点是片内含有Flash Memory,Flash Memory是一种电可摩除和电写入的闪速存储器(记为FPEPROM),在系列的开发过程中可以很容易地进行程序修改,使开发调试更为方便。

随着社会的不断发展,人们使用各种家电设备、仪表以及工业生产中的数据采集与控制设备也在逐步走向智能化,所以充电器有它的巨大发展空间,同时电子产品的不断更新,51单片机在实现手机电池充电器方面的应用就更有意义。

为了完成智能充电器的设计,我将进行以下工作:

1.分析充电的实现和智能化的实现方法,选择合适的充电电池芯片。

2.进行硬件电路的设计,绘制充电电路原理图。

3.进行软件设计,设计程序代码。

4.调试硬件和软件电路,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有锂的活性化合物组成,负极则是特殊分子结构的碳。常见的正极材料主要成分为LiCo02,充电时,加在电池两级的电势迫使正极化合物释出锂离子,嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中。放电时,锂离子则从片层结构的碳中析出,重新和正极的化合物结合。锂离子的移动产生了电流。

化学反应原理虽然很简单,然而在实际的工业生产中,需要考虑的实际问题要多得多:正极的材料需要添加剂来保持多次充放的活性,负极的材料需要在分子结构级去设计以容纳更多的锂离子;填充在正负级之间的电解液,除了保持稳定,还需要具有良好导电性,减小电池内阻。

虽然锂离子电池很少有镍镉电池的记忆效应,记忆效应的原理是结晶化,在锂电池中几乎不会产生这种反应。但是,锂离子电池在多次充放后容量仍然会下降,其原因是复杂多样的。主要是正负极材料本身的变化,从分子层里来看,正负极上容纳锂离子的空穴结构会逐渐塌陷,堵塞;从化学角度来看,是正负极材料活性钝化,出现副反应生成稳定的其他化合物。物理上还会出现正极材料逐渐剥落等情况,总之最终降低了电池中可以自由在充放电过程中移动的锂离子数目。

过度充电和过度放电,将对锂离子电池的正负极造成永久的损坏,从分子层面看,可以直观的理解,过度放电将导致负极碳过度释放出锂离子而使得其片层结构出现塌陷,过度充电将把太多的锂离子硬塞进负极碳结构里去,而使得其中一些锂离子再也无法释放出来。这也是锂离子电池为什么通常配有充放电的控制电路的原因。

锂离子电池一般都带有管理芯片和充电控制芯片。其中管理芯片中有一系列的寄存器,存有容量、温度、ID、充电状态、放电次数等数值。这些数值在使用中会逐渐变化。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(电池指示灯呈黄色时)和恒压电流递减阶段(电池指示灯呈绿色闪烁。恒流快充阶段,电池电压逐步升高到电池的标准电压,随后在控制芯片下转入恒压阶段,电压不再升高以确保不会过充,电流则随着电池电量的上升逐步减弱到0,而最终完成充电。

电量统计芯片通过记录放电曲线(电压、电流、时间)可以抽样计算出电池的电量。而锂离子电池在多次使用后,放电曲线是会改变的,如果芯片一直没有机会再次读出完整的一个放电曲线,其计算出来的电量也就是不准确的。所以我们需要深充放来校准电池的芯片。

而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促进了便携式产品向更小更轻的方向发展,使得选用单节锂离子电池供电的产品也越来越多。

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。锂离子电池要求的充电方式是恒流恒压方式,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。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。由此可见实现安全高效的充电控制成为锂离子电池推广应用的瓶颈。针对这些应用特点,MAX1898,这款充电器具有很高的充电控制特性和较低的成本,性能价格比较高,是一款理想的单节锂离子电池充电器。

2.2 智能充电器

在人们日常工作和生活中,充电器的使用越来越广泛。从随身听到数码相机,从手机到笔记本电脑,几乎所有用到电池的电器设备都需要用到充电器。充电器为人们的外出旅行和出差办公提供了极大的方便。

单片机在电池充电器领域也有着广泛的应用,利用它的处理控制能力可以实现充电器的智能化。充电器种类繁多,但从严格意义上讲,只有单片机参与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使用,手机电池充电器的使用也越来越广泛。

本次设计将通过一个典型实例介绍5 1单片机在实现手机电池充电器方面的应用。设计所实现的充电器是一种智能充电器,它在单片机的控制下,具有预充、充电保护、自动断电和充电完成报警提示功能。

2.3 本设计的功能模块如下

·单片机模块:实现充电器的智能化控制,比如自动断电、充电完成报警提示等。

·充电过程控制模块:采用专用的电池充电芯片实现对充电过程的控制。

·充电电压提供模块:采用电压转换芯片将外部+1 2V电压转换为需要的+5V电压。该电压在送给充电控制模块之前还需经过一个光耦模块。

·C51程序:单片机控制电池充电芯片实现充电过程的自动化,并根据充电的状态给出有关的输出指示。

第三章设计思路分析

充电的实现,它包括两部分:一是充电过程的控制;二是需要提供基本的充电电压。

3.1智能化的实现

在充电器电路中引入单片机的控制。它为什么需要实现充电器的智能化呢?

充电器实现的方式不同会导致充电效果的不同。由于充电器多采用大电流的快速充电法,在电池充满后如果不及时停止会使电池发烫,过度的充电会严重损害电池的寿命。一些低成本的充电器采用电压比较法,为了防止过充,一般充电到90%就停止大电流快充,而采用小电流涓流补充充电。

手机电池的使用寿命和单次使用时间与充电过程密切相关。锂电池是手机最为常用的一种电池,它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。锂电池对于充电器的要求比较苛刻,需要保护电路。为了有效利用电池容量,需将锂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。

一部好的充电器不但能在短时间内将电量充足,而且还可以对电池起到一定的维护作用,修复由于使用不当造成的记忆效应,即容量下降(电池活性衰退)现象。设计比较科学的充电器往往采用专用充电控制芯片配合单片机控制的方法。专用的充电芯片具备业界公认较好的-△v检测,可以检测出电池充电饱和时发出的电压变化信号,比较精确地结束充电工作,通过单片机对这些芯片的控制,可以实现充电过程的智能化,例如,在充电后增加及时关断电源、蜂鸣报警和液晶显示等功能。充电器的智能化可以缩短充电的时间,同时能够维护电池,延长电池使用寿命。

3.2电池充电芯片的选择

3.2.1如何选择电池充电芯片

目前市场上存在大量的电池充电芯片,它们可直接用于进行充电器的设计。在选择具体的电池充电芯片时,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)需选择不同的充电芯片。

·电池数目:可充电池的数目。

·电流值:充电电流的大小决定了充电时间。

·充电方式:是快充、慢充还是可控充电过程。

本设计要实现的是手机的单节锂离子电池充电器,要求充电快速且具有优良的电池保护能力,据此选择Maxim公司的MAXl898作为电池充电芯片。

3.2.2芯片MAX1898的特点

MAXl898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。

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。MAXl898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。MAXl898还具有其他一些功能,包括输入关断控制、可选的充电周期重启(无须重新上电)、可选的充电终止安全定时器和过放电电池的低电流预充。

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调整元件。

·输入电压:4.5~12V。

·内置检流电阻。

·±0.75%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。

·可编程安全定时器。

·检流监视输出。

·可选/可调节自动重启。

·小尺寸uMAX封装。

3.2.3 MAXl 898的充电工作原理

充电芯片MAXl898的内部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。 MAXl898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护功能,最长充电时问的限制可为锂电池提供二次保护。MAX1898的浮动方式能够使电池容量充至最大。

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1%,或时间超出片上

预置的充电时间。MAXl898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型场效应管打

开的时问会越来越短。充电结束时,指示图1 MAX1898的典型充电电路

灯将会按12%的周期闪烁,MAX1898的典型充电电路如右图1所示电路具体说明如下。

(1)输入电压范围为4.5~12v。锂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,一般可采用直流电源外加变压器。

(2)通过外接的场效应管提供锂电池的充电接口。

(3)通过外接的电容CcT来设置充电时间tCHG。这里的充电时间指的是快充时的最大充电时间,它和定时电容CcT的关系如下式所示。

CcT=34.33×tCHG

式中,tCHG的单位为小时,CcT的单位为nF。

大多数情况下,快充时最大充电时问不超过3小时,因此常取CcT为100nF。

(4)在限制电流的模式下,通过外接的电阻RSET来设置最大充电电流IFSTCHG,关系如下式所示: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。平均的脉冲充电电流低于设置的快充电流的20%,或者充电时间超出片上预置的最大充电时问时,充电周期结束。MAXl898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型场效应管打开的时JI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,具体的闪烁含义如表1所示。

表1 MAX1898典型充电电路的LED指示灯状态说明

第四章硬件电路设计

硬件电路设计主要围绕充电芯片MAXl898展开,而单片机控制部分的电路简单。

4.1 主要器件

本设计的核心器件是MAXl898。MAXl898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。

AXl898为10引脚、超薄型的MAX封装,其引脚分布

如图2所示

图2 MAX1898引脚分布其引脚功能如下:

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。通过串接一个电阻到地来设置最大充电电流;

CT(5脚):安全充电时间设置引脚。接一个时间电容来设置充电时间,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阈值以下200mV,将会重新开始一轮充电周期。此引脚通过电阻接地时,可以降低它的电压阈值。此引脚悬空或者CT引脚接地(充电时间设置功能禁用)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。

本设计的单片机芯片选用Atmel公司的AT89C52,它完全可以满足要求。

另外,由于充电器外部为+12V供电,因此需要通过电压转换芯片将+12V电压转换为+5V电压,这里选用三端电压转换芯片LM7805来完成此功能。

为了降低电源干扰,保持电路的稳定,在LM7805完成电压转换,将+5v充电电源送给MAXl898之前,先经过一次光耦模块6N137的处理,通过单片机对光耦模块的控制,可以及时关断充电电源。6N137的引脚分布如图3所示。

其引脚功能如下

NC(1脚、4脚):悬空;

+(2脚)、-(3脚):发光二极管的正、负极;

GND(5脚):接地端;

OUTPUT(6脚):输出脚;

EN(7脚):使能脚。为低时,无论有无输入,输出都为高。图3 6N137引脚分布图

不使用时,悬空即可;

V CC(8脚):电源输入脚。

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3部分组成。单片机部分的电路原理图如下图4所示。

4

图中,ul为单片机AT89C52,工作在11.0592MHz时钟;u2为蜂鸣器,蜂鸣器由单片机的P2.1脚控制发出报警声提示;单片机的P2.O脚输出控制光耦器件,在需要的时候可以及时关断充电电源;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经过反相后触发。

下图5所示的为电压转换及光耦隔离部分电路的原理图。

图5 电压转换及光耦隔离部分电路的原理图

U3为输出+5V的电压转换芯片M7805,它将12V的输入电压转换为固定的5v输出;u4为光耦隔离芯片6N137,其输入为LM7805产生的5V电压,输出为经过隔离的5V电压,U4的2脚和单片机的P2.0相连,由单片机控制适时地关闭充电电源。

右图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MAXl898,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。

LED_R为红色发光二极管,

红灯表示电源接通;LED—G

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MAxl898

提供驱动。图中,R4为设置

充电电流的电阻,阻值为

2.8kQ,设置最大充电电流

为500mA,C11为设置充电图6 充电控制部分的电路原理图

时间的电容,容值为100nf,设置最大充电时间为3小时。在MAXl898和外部单片机的共同作用下,实现了如下的充电过程。

·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,使电池电压、温度恢复到

正常状态。预充时间由外接电容CcT确定(100nF时为45分钟),如果在预充时间内电池电压达到2.5V,且电池温度正常,则充电进入快充过程;如果超过预充时间后,电池电压仍低于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

快充过程也称为恒流充电,此时充电器以恒定电流对电池充电。恒流充电时,电池电压缓慢上升,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,尽管在满充和顶端截止充电过程中充电电流逐渐下降,减小了电池内阻和其他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终止电压的检测有影响。一般情况下,满充和顶端截止充电可以延长电池5%~10%的使用时间。

·断电

当电池充满后,MAXl898芯片的2号管脚发送的脉冲电平会由低变高,这将会被单片机检测到,引起单片机的中断,在中断中,如果判断出充电完毕,则单片机将通过P2.0

口控制光耦6N137,切断LM7805向MAXl898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,MAXl898芯片本身会熄灭外接的LED绿灯。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MAXl898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。当充电出错时,MAXl898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供电,要让用户一直看到此提示。

第五章软件设计

充电器的充电过程主要由MAXl898控制,而单片机芯片主要是对电池起保护作用。本课题的软件设计较为简单,其主要功能如下。

当MAXl898完成充电时,其/C HG引脚会产生由低到高的跳变,该跳变引起单片机的INTO中断。/C HG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/C HG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光耦切断充电电源,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脚切断电源,控制P2.1脚启动蜂鸣器报警。

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16—7所示。

锂离子电池智能充电器硬件方案

锂离子电池智能充电器硬件方案

锂离子电池智能充电器硬件的设计 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,价格也越来越低。一个良好的充电器可使电池具有较长的寿命。利用C8051F310单片机设计的智能充电器,具有较高的测量精度,可很好的控制充电电流的大小,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。 本文讨论使用C8051F310器件设计锂离子电池充电器的。利用PWM脉宽调制产生可用软件控制的充电电源,以适应不同阶段的充电电流的要求。温度传感器对电池温度进行监测,并经过AD转换和相关计算检测电池充电电压和电流,以判断电池到达哪个阶段。使电池具有更长的使用寿命,更有效的充电方法。 设计过程 1 充电原理 电池的特性唯一地决定其安全性能和充电的效率。电池的最佳充电方法是由电池的化学成分决定的<锂离子、镍氢、镍镉还是SLA电池等)。尽管如此,大多数充电方案都包含下面的三个阶

段: ● 低电流调节阶段 ● 恒流阶段 ● 恒压阶段/充电终止 所有电池都是经过向自身传输电能的方法进行充电的,一节电池的最大充电电流取决于电池的额定容量也能够用1/50C(20mA>或更低的电流给电池充电。尽管如此,这只是一个普通的低电流充电方式,不适用于要求短充电时间的快速充电方案。 现在使用的大多数充电器在给电池充电时都是既使用低电流充电方式又使用额定充电电流的方法,即容积充电,低充电电流一般使用在充电的初始阶段。在这一阶段,需要将会导致充电过程终止的芯片初期的自热效应减小到最低程度,容积充电一般见在充电的中级阶段,电池的大部分能量都是在这一阶段存储的。在电池充电的最后阶段,一般充电时间的绝大部分都是消耗在这一阶段,能够经过监测电流、电压或两者的值来决定何时结束充电。同样,结束方案依赖于电池的化学特性,例如:大多数锂离子电池充电器都是将电池电压保持在恒定值,同时检测最低电

模电课程设计—手机充电器

郑州科技学院 《模拟电子技术》课程设计 题目手机充电器 学生姓名X X X ___________________ 专业班级电气工程及其自动化班 学号2012470XX __________________ 院(系)电气工程学院__________________ 指导教师_XX ______________________ 完成时间2014 年月日

刖言 随着科学技术的发展,手机逐渐成为人们交流的主要工具,在人类社会中扮演着重要的角色。但是也有不利的一方面,消费者每当更换一个手机就必须更换原配充电器,或者是原配充电器遗失或损坏后找不到与之相匹配的充电器,所以必须抛弃手机或者寻找原配充电器,但是花很多的钱。手机配件的不完善逐渐成为国产手机被消费者厌恶最多的问题之一,致使国内手机的销量下降。 在2003年,深圳市海陆通电子有限公司研发推出了历史上第一款通用型手机充电器一一万能充,让海陆通公司始料不及的是,这个看似简单但外观独特的充电器却获得市场的热销。“第一次推出的几十万批量试单,三天内全部售完,完全出乎在我们的预料。”没有想不到只有做不到,至此万能充电器逐渐成为人们充手机的主要工具,方便快捷。 以前一个手机要对一个原装充电器,因为手机的更新换代速度很快,有的人半年就换一台手机,一个老百姓平均使用的充电器十个八个,对社会的有限资源是极大的浪费。但是万能充发明出来后,一个充电器基本可以满足全家人使用。所以说对节约社会资源,减少资源浪费做出了一定的贡献,在这个行业来说也是一个创新性的里程碑式的产品,有效地推动了充电器标准化的进程。一个小小充电器不仅改变了海陆通公司的命运,也改变了数以千万中国手机用户换手机一定要换充电器的束缚,给手机用户带来了极大的便利。

单片机课程设计报告模板资料

哈尔滨远东理工学院 课题名称 专业班级 学号 学生姓名 指导教师 2015年10月14日

1、例举设计过程中遇到的问题及其解决方法(至少两例)。答:(1)问题说明: 解决方法: (2)问题说明: 解决方法: 2、教师现场提的问题记录在此(不少于2个问题)。

目录 1 设计任务 (1) 2设计方案 (2) 2.1任务分析 (2) 2.2方案设计 (2) 3 系统硬件设计 (3) 3.1时钟电路设计 (3) 3.2复位电路设计 (3) 3.3 灯控制电路设计 (3) 3.4 倒计时显示电路设计 (4) 3.5 按键控制电路设计 (5) 4 系统软件设计 (6) 4.1 1S定时 (6) 4.2 定时程序流程 (6) 4.3交通灯的设计流程图 (6) 4.4定时器0 及中断响应 (7) 5仿真与性能分析 (8) 6心得体会 (9) 参考文献 (10) 附录1 系统原理图 .......................................................................错误!未定义书签。附录2 系统PCB图 .....................................................................错误!未定义书签。附录3 程序清单 .. (11) II

1 设计任务 支干道汇合成十字路口,在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯,红灯亮禁止通行,绿灯亮允许通行,黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。用红、绿、黄发光二极管作信号灯。如图1.1所示。设东西向为主干道,南北为支干道。 1. 基本要求 (1) 主干道处于常允许通行的状态,支干道有车来时才允许通行。主干道亮绿灯时,支干道亮红灯;支干道亮绿灯时,主干道亮红灯。 (2) 主、支干道均有车时,两者交替允许通行,主干道每次放行30秒,支干道每次放行20秒,设立30秒、20秒计时、显示电路。 (3) 在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中,要亮5秒黄灯作为过渡。黄灯亮时,原红灯按1Hz 的频率闪烁。 (4) 要求主支干道通行时间及黄灯亮的时间均可在0~99秒内任意设置。 2. 选做 (1) 可设置紧急按钮,在出现紧急情况时可由交警手动实现全路口车辆禁行而行人通行状态,即主干道和支干道均为红灯亮。 (2) 实现绿波带。所谓‘绿波带’,是指在一定路段,只要按照规定时速,就能一路绿灯畅行无阻。“绿波带”将根据道路车辆行驶的速度和路口间的距离,自动设置信号灯的点亮时间差,以保证车辆从遇到第一个绿灯开始,只要按照规定速度行驶,之后遇到的信号灯将全是绿灯。

基于单片机智能充电器的设计课程设计报告

《单片机原理及应用》课程设计报告书 课题名称基于单片机智能充电器的设计 姓名 学号 专业 指导教师 机电与控制工程学院 年月日

任务书 一、设计题目:基于单片机智能充电器的设计 二、设计要求:(1)在单片机的控制系,具有充电保护的功能。 (2)能够自动断电和充电完成报警提示功能。 (3)能够实现充电器的智能化控制。 (4)能够方便快捷地答道正常充电的标准。

目录 一、绪论 (1) 二、程序系统流程图 (8) 三、硬件设计 (9) 四、单片机选择 (17) 五、充电过程 (28) 六、总结 (29) 七、附录 (30)

一、绪论 1.1概述 如今,随着越来越多的手持式电器的出现,对高性能、小尺寸、重量轻的电池充电器的需求也越来越大。电池技术的持续进步也要求更复杂的充电算法以实现快速、安全的充电。因此需要对充电过程进行更精确的监控,以缩短充电时间、达到最大的电池容量,并防止电池损坏。与此同时,对充电电池的性能和工作寿命的要求也不断地提高。 电池充电是通过逆向化学反应将能量存储到化学系统里实现的。由于使用的化学物质的不同,电池有自己的特性。设计充电器时要仔细了解这些特性以防止过度充电而损坏电。 目前,市场上卖得最多的是旅行充电器,但是严格从充电电路上分析,只有很少部分充电器才能真正意义上被称为智能充电器,随着越来越多的手持式电器的出现,对高性能、小尺寸、轻重量的电池充电器的需求也越来越大。 电池技术的持续进步也要求更复杂的充电算法以实现快速、安全地充电,因此,需要对充电过程进行更精确地监控(例如对充、放电电流、充电电压、温度等的监控),以缩短充电时间,达到最大的电池容量,并防止电池损坏。因此,智能型充电电路通常包括了恒流/恒压控制环路、电池电压监测电路、电池温度检测电路、外部显示电路(LED或LCD显示)等基本单元。其框图如下:

锂电池充电器的设计毕业设计

毕业设计课题名称:锂电池充电器的设计

总目录 第一部分任务书 第二部分开题报告 第三部分毕业设计正文

第一部分 任 务 书

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名:日期: 指导教师签名:日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名:日期:

学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:日期:年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期:年月日 导师签名:日期:年月日

智能小车单片机课程设计报告

题目: 智能小车设计 打开命令行终端的快捷方式: ctr+al+t:默认的路径在家目录 ctr+shift+n:默认的路径为上一次终端所处在的路径. linux@ubuntu:~$ linux:当前登录用户名. ubuntu:主机名 :和$之间:当前用户所处在的工作路径. windows下的工作路径如C:\Intel\Logs linux下的工作路径是:/.../..../ ~:代表的是/home/linux这个路径.(家目录). ls(list):列出当前路径下的文件名和目录名. ls -a(all):列出当前路径下的所有文件和目录名,包括了隐藏文件. .:当前路径 ..:上一级路径 ls -l:以横排的方式列出文件的详细信息 total 269464(当前这个路径总计所占空间的大小,单位是K) drwxr-xr-x 3 linux linux 4096 Dec 4 19:16 Desktop 第一个位置:代表的是文件的类型. linux系统下的文件类型有以下几种. b:块设备文件 c:字符设备文件 d:directory,目录 -:普通文件. l:连接文件. s:套接字文件. p:管道文件. rwxr-xr-x:权限 r:读权限-:没有相对应的权限 w:写权限

x:可执行权限 修改权限: chmod u-或者+r/w/x 文件名 chmod g-或者+r/w/x 文件名 chmod o-或者+r/w/x 文件名 第一组:用户权限 第二组:用户组的权限 第三组:其他用户的权限. chmod 三个数(权限) 文件名 首先根据你想要的权限生成二进制数,再根据二进制数转换成十进制的三位数 rwxr-x-wx 111101011 7 5 3 chmod 753 文件名 rwx--xr-x 第二个位置上的数字:对应目录下的子文件个数,如果是非目录,则数字是1 第三个位置:用户名(文件创造者). 第四个位置:用户组的名字(前边的用户所处在的用户组的名字). 第五个位置:对应文件所占的空间大小(单位为b) 第六~八个位置:Dec 4 19:16时间戳(最后一次修改文件的时间) 最后一个位置:文件名 操作文件: 1.创建一个普通文件:touch 文件名 2.删除一个文件:rm(remove) 文件名 3.新建一个目录:mkdir(make directory) 目录名 递归创建目录:mkdir -p 目录1/目录2/目录3 4.删除一个目录:rmdir 目录名.//仅删除一个空目录 rm -rf 目录名//删除一个非空目录 5.切换目录(change directory):cd 路径 linux下的路径分两种 相对路径:以.(当前路径)为起点. 绝对路径:以/(根目录)为起点, 用相对路径的方式进入Music:cd ./Music 用绝对路径的方式进入Desktop:cd /home/linux/Desktop 返回上一级:cd ..

智能充电宝报告

实 习 报 告 实习名称:测控综合大实习 实习内容:智能充电宝设计 姓名: 学号: 专业:测控技术与仪器 学期: 2013-2014 第一学期 任课教师: 实习地点:校内 实习时间: 2013.12 -2014.1 智能充电宝 摘要:现如今,大屏智能手机,平板电脑,笔记本电脑,数码相机等,功能日益多样化,使用也更加频,特别是外出旅游时又是这些终端设备的使用高峰期,

使用频繁带来的电量不够用,于是移动电源充电宝应运而生。虽然手机因品牌,型号等各有不同,但目前市场上的主要多功能性充电宝,都配置有标准的USB 输出,基本能满足目前市场常见的移动设备手机,MP3,MP4,蓝牙耳机,数码相机等数码产品。 本论文将以MSP430和充电芯片MAX1898为基础设计一款手机理电池智能充电宝。首先MAX1898对锂电池进行充电,再接入升压电路、电池保护电路,通过开关切换使终端输出不同电压,充电完成报警引脚以及充电断开控制引脚均用单片机来进行控制,并显示充电状态和充电进度。 关键字:充电宝终端报警控制 Abstract: Now, the big screen intelligent mobile phone, tablet computer, notebook computer, digital camera, functional diversification and the use is more frequency.The terminal equipment using peak when the tourist season. With the frequent use of power brought is not enough, the charging mobile being produced.Although mobile phone is different because of the brand, model , but currently mainly multifunctional charging Po, are equipped with a standard USB output on the market, can basically meet the current market common mobile equipment such as mobile phone, MP3, MP4, Bluetooth headsets, digital cameras and other digital products. This paper will design a Intelligent charging Po based on Single chip microcomputer MSP430 and charging chip MAX1898 .First MAX1898 charging the lithium battery , then access to boost circuit and battery protection circuit.Through the switch terminal output different voltage. Charging complete alarm pin and charging disconnect control pins are regulated by single-chip microcomputer ,and display the state of charge and charging schedule. Key word:charge pal terminal alarming control 目录 第一章绪论

BQ2057锂电池充电器原理

摘要:本文介绍美国TI 公司生产的先进锂电池充电管理芯片BQ2057,利用BQ2057系列芯片及简单外围电路可设计低成本的单/双节锂电池充电器,非常适用于便携式电子仪器的紧凑设计。本文将在介绍BQ2057芯片的特点、功能的基础上,给出典型充电电路的设计方法及应用该充电芯片设计便携式仪器的体会。 关键词:锂电池 充电器 BQ2057 1 引言 BQ2057系列是美国TI 公司生产的先进锂电池充电管理芯片,BQ2057系列芯片适合单节(4.1V 或4.2V)或双节(8.2V 或8.4V)锂离子(Li-Ion)和锂聚合物(Li-Pol)电池的充电需要,同时根据不同的应用提供了MSOP 、TSSOP 和SOIC 的可选封装形式,利用该芯片设计的充电器外围电路及其简单,非常适合便携式电子产品的紧凑设计需要。BQ2057可以动态补偿锂电池组的内阻以减少充电时间,带有可选的电池温度监测,利用电池组温度传感器连续检测电池温度,当电池温度超出设定范围时BQ2057关闭对电池充电。内部集成的恒压恒流器带有高/低边电流感测和可编程充电电流,充电状态识别可由输出的LED 指示灯或与主控器接口实现,具有自动重新充电、最小电流终止充电、低功耗睡眠等特性。 2.功能及特性 2.1 器件封装及型号选择 BQ2057系列充电芯片为满足设计需要,提供了多种可选封装及型号,其封装形式如图2-1所示,有MSOP 、TSSOP 和SOIC 三种封装形式。其型号如表2-1所示,有BQ2057、BQ2057C 、BQ2057T 和BQ2057W 四种信号,分别适合4.1V 、4.2V 、8.2V 和8.4V 的充电需要。 BQ2057的引脚功能描述如下: VCC (引脚1):工作电源输入; TS (引脚2):温度感测输入,用于检测电池组的温度; STA T(引脚3):充电状态输出,包括:充电中、充电完成和温度故障三个状态; VSS (引脚4):工作电源地输入; CC (引脚5):充电控制输出; COMP(引脚6):充电速率补偿输入; SNS (引脚7):充电电流感测输入; BAT (引脚8):锂电池电压输入; 2.2 充电状态流程 BQ2057的充电状态流程如图2-3所示,其充电曲线如图2-2所示,BQ2057的充电分为三个阶段:预充状态、恒流充电和恒压充电阶段。 元件型号 充电电压 BQ2057 4.1V BQ2057C 4.2V BQ2057T 8.2V BQ2057W 8.4V

手机充电器课程设计报告

目录 1课题名称 (1) 2设计主体要求及内容 (1) 3 课题分析与方案论证 (1) 方案一........................................................................................... 错误!未定义书签。 方案二 (3) 4 各局部电路设计 (4) 整流滤波电路 (4) 恒压电路 (5) 恒流电路 (5) 充电提示电路 (7) 5组装调试 (10) 6元器件的选择 (10) 7 设计总结及改进意见 (10) 本方案特点及存在的问题 (11) 改进意见及其他设想 (11) 8 设计心得 (12) 参考文献

1 课题名称 手机充电器的制作。 2 设计主体要求及内容 通信技术的高速发展促使手机种类众多,也导致手机充电器也是多种多样,本设计设计并制作一套手机通用锂电池的充电器。 充电器的简单工作过程如下:交流输入电压经电容降压,二极管整流桥整流后变成直流电,经隔离二极管和滤波电容对手机充电,随着充电时间的增长,电池两端的电压也升高,通过分压器将此电压引入基准电压比较器,其中三个比较器带三个指示灯,分别指示充电的状态,当三个灯全亮时,表示充电已满。通过以上的工作过程描述结合生活经验设计手机实用充电器电路。 技术要求:能够顺利为锂电池充电,有必要的显示、保护功能,充电电压,充电限制电压。 工作要求:独立设计充电器方案,根据本人的方案,购买所需要的元器件和电路板,独立设计并调试正常,要求总投资不得高于20元。 3 课题分析与方案论证 从课题上可以看出设计的主体要求是将市电变换为符合要求的直流电源,整体上应该有降压、整流、滤波、恒压电路。 降压电路可以用最简单的变压器完成,将220V电压变为10V左右的低压,为了让优化波形使其更加稳定可采用滤波电容去除高频干扰。 手机通用的锂电池充电电压为,因此需要设计一个恒压源电路。充电电流在一定程度上影响了充电的时间,过高的电流会缩短电池的使用寿命,所以我们还需要一个可靠地恒流源来保证充电的时间和手机的使用寿命。 当上述条件都具备时对于不同容量的手机电池充电时间是不一样的,因此需要一个不以时间为参考的充电完成信号,我们可以根据电池两端的电压是否达到标准电压来判断是

单片机课程设计报告

课程设计报告 课程名称单片机原理及应用 设计题目电子琴的设计 专业班级自动化1142 姓名周太永 学号1104421242 指导教师蔡长青张卓 起止时间2014.6.23-2014.7.11 成绩评定 考核内容设计 表现 设计 报告 答辩 综合 评定 成绩 电气与信息学院

2013/2014学年第二学期 《单片机控制系统设计与调试》课程设计任务书 指导教师:蔡长青班级:自动化1141、2班 地点:机房、单片机实验室(实训中心415) 课程设计题目:基于单片机原理的电子琴设计 一、课程设计目的 1.灵活运用单片机的基础知识,依据课程设计内容,能够完成从硬件电路图设计, 到PCB制版,再到软件编程及系统调试实现系统功能,完成课程设计,加深对单片机基础知识的理解,并灵活运用,将各门知识综合应用。 2.能够上网查询器件资料,培养对新知识新技术的独立的学习能力和应用能力。 3.独立完成一个小的系统设计,从硬件设计到软件设计,增强分析问题、解决问 题的能力,为日后的毕业设计及科研工作奠定良好的基础。 二、课程设计内容(包括技术指标) 1.焊接。认真、仔细,避免缺焊、漏焊。 2.频率计算。会计算脉冲值与频率的关系。 3.工作过程。开机时,第一步是对定时器T0进行初始化,设定它的工作状态(对 于本系统将T0设定为工作方式0);然后判断是否有键按下,如果没有按键按下,继续判断,如果有按键按下,则判断是哪个键按下;再根据按键的功能将计数初值装入定时器T0中中并启动T0,当T0定时完毕后,重新装入计数初值继续定时并将P3.3取反,再次定时完毕后再一次的装入计数初值 继续定时并将P3.3取反,一直循环此操作直到按键释放为止,按键释放后 停止T0工作并再次判断是否又有按键按下,并继续执行以前的过程。 三、时间安排 1.布置任务、查资料1天 2.硬件电路图设计及PCB制版3天 3.硬件电路图及PCB制版验收、电路板焊接1天 4.软件编程设计3天 5.系统调试3天 6.调试验收1天 7.完成设计报告3天 四、基本要求 1.画出硬件电路图,完成PCB制版; 2.画出软件流程图,编写程序(C51语言/汇编语言); 3.完成系统调试; 4.提交设计报告。

直流斩波电路给蓄电池充电设计-电力电子课程设计[优秀]

直流斩波电路给蓄电池充电设计 一、设计目的 1、直流斩波电路的选择 2、主电路的设计 3、晶闸管电流、电压额定的选择 4、驱动电路的设计 5、保护电路的设计 6、画出完整的主电路原理图和控制电路原理图 7、掌握两种基本斩波电路的工作状态 8、了解电路图的波形情况 二、设计方案 1主电路的设计 图1主电路图 图 1 为直接接电网的直流斩波电路的结构图.开关器件 V 采用 IGBT,驱动电路采用EXB841,PW米脉宽调制电路采用 494 芯片 ,负载为蓄电池和滤波电抗器L2.LE米微电流传感器. PW米电路的输出u 为频率恒定脉宽可调的脉冲列信号.脉宽受 u 控制 ,u 最大为15V,最小值为零伏.随 u 的减小 ,u 的脉宽增加.u 经驱动电路中的光电隔离后变换成波形与 u 相同的驱动信号u .但u 的高电平为 +15V ,低电平为 -15V.

图四驱动电路3.供电电路设计 图五供电电路

沈 阳 大 学 课程设计说明书 N O.4 4.IGBT 的保护措施 4.1 过电压保护 (1)设置过电压洗手电路,针对直接接电网的斩波电路.可在电解电容器两端并联无感电容座位高频下的过电压吸收电路. (2) 主电路各元件之间的连线应尽量短.因为在高速开关状态,过长的连线会导致因存在较大的线路电感而产生感应过电压.经验表明,将滤波电解电容C.开关管V 和续流二极管VD 三个元件做在一块印刷电路板上是明智的选择. 4.2 过电流保护 (1)在驱动电路中已含有过载检测电路,过载时发出过载信号,通过PW 米电路封锁脉冲、 (2)在IGBT 回路中设置电流检测元件LE 米,将检出的电流信号U0经过一个高速比较器得到一个过载信号.此信号送给PW 米电路,以便发出封锁脉冲指令.实践表明,此方法有效. 其中,保护电路设计如下: 图六保护电路 三、 设计结果与分析 在 u 为高电平时 ,IGBT 导通 ,斩波器输出电源电压 U .在 u 为低电平时 ,斩波器输出电压为零.于是在负载两端得到脉冲电压u ,u 波形如图 2 所示. 为 IGBT 导通时间 , 为 IGBT 关断时间.输出的电压u 的平均值为 s on U T t U 0 式中:

单片机课程设计报告模板

单片机系统课程设计报告 专业:自动化 学生姓名: 学号: 指导教师: 完成日期:2011 年 3 月17 日

目录 1 设计任务和性能指标 (3) 1.1设计任务............................................................................ 错误!未定义书签。 2 设计方案 (4) 2.1任务分析 (4) 2.2方案设计 (4) 3 系统硬件设计 (5) 3.1时钟的电路设计 (5) 3.2复位电路设计 (5) 3.3灯控电路设计 (5) 3.4倒计时电路设计 (6) 3.5按键控制电路设计 (7) 4 系统软件设计 (8) 4.11秒定时 (8) 4.2定时程序流程 (8) 4.3交通灯的设计流程图 (9) 4.4定时器0与中断响应 (10) 5 仿真及性能分析 (10) 5.1仿真结果图 (11) 5.2仿真结果与分析 (12) 6 心得体会 (13) 参考文献 (14) 附录1 系统原理图 (15) 附录2 系统PCB图 .................................................................. 错误!未定义书签。附录3 程序清单 (17)

1.1设计任务 利用单片机完成交通信号灯控制器的设计,该交通信号灯控制器由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口,在每个入口处设置红、绿、黄三色信号灯,红灯亮禁止通行,绿灯亮允许通行,黄灯亮则给行驶中的车辆有时间停在禁行线外。用红、绿、黄发光二极管作信号灯。如图5.1所示。设东西向为主干道,南北为支干道。 图5.1 交通灯示意图 1. 基本要求 (1) 主干道处于常允许通行的状态,支干道有车来时才允许通行。主干 道亮绿灯时,支干道亮红灯;支干道亮绿灯时,主干道亮红灯。 (2) 主、支干道均有车时,两者交替允许通行,主干道每次放行30秒, 支干道每次放行20秒,设立30秒、20秒计时、显示电路。 (3) 在每次由绿灯亮到红灯亮的转换过程中,要亮5秒黄灯作为过渡。 黄灯亮时,原红灯按1Hz 的频率闪烁。 (4) 要求主支干道通行时间及黄灯亮的时间均可在0~99秒内任意设置。 2. 选做 (1) 可设置紧急按钮,在出现紧急情况时可由交警手动实现全路口车辆 禁行而行人通行状态,即主干道和支干道均为红灯亮。 (2) 实现绿波带。所谓‘绿波带’,是指在一定路段,只要按照规定时速, 就能一路绿灯畅行无阻。“绿波带”将根据道路车辆行驶的速度和路口间的距离,自动设置信号灯的点亮时间差,以保证车辆从遇到第一个绿灯开始,只要按照规定速度行驶,之后遇到的信号灯将全是绿灯。 南 北 东 西

电力电子手机充电器课程设计方案报告

电力电子技术课程设计说明书题目:手机充电器的设计与制作 学生姓名:李羊飞 学号: 2 院(系):电气与信息工程学院 专业:自动化 指导教师:康家玉 2014 年 01 月 01 日

1 选题背景 1.1设计说明 本充电器由电源变压器T(8VA,9V)、整流桥堆UR(2A,50V)、三端可调 集成稳压器IC(W7805),晶体管V1(9013E),发光二极管VL1(RED),电阻R1、R2,电位器RP1、RP2、RP3等组成,可对手机锂电池进行充电,电池充满电 后可自动停充。 1.2 指导思想 手机充电器输入端输入220V、50HZ电,分别经过降压、整流、滤波电路使得高电压交流电变换为低电压直流电,再分别经过分压,稳压电路实现满足 要求的电压和电流供应,完成充电过程,显示电路用于实现充电过程与充满状 态的显示。 1.3 技术要求 通信技术的高速发展促使手机种类众多,也导致手机充电器也是多种多样,本设计设计并制作一套手机通用锂电池的充电器。 技术要求:能够顺利为锂电池充电,有必要的显示、保护功能,充电电压4.2V,充电限制电压4.5V。 1.4 方案论证 从课题上可以看出设计的主体要求是将市电变换为符合要求的直流电源, 整体上应该有降压、整流、滤波、恒压电路。 降压电路可以用最简单的变压器完成,将220V电压变为10V左右的低压,为了优化波形使其更加稳定可采用滤波电容去除高频干扰。

手机通用的锂电池充电电压为4.2V,因此需要设计一个恒压源电路。充电电流在一定程度上影响了充电的时间,过高的电流会缩短电池的使用寿命,所 以我们还需要一个可靠地恒流源来保证充电的时间和手机的使用寿命。 当上述条件都具备时对于不同容量的手机电池充电时间是不一样的,因此需要 一个不以时间为参考的充电完成信号,我们可以根据电池两端的电压是否达到 标准电压来判断是否充满电。 1.4.1 方案一 本方案采用的是现行手机充电器的通用电路,主要是由开关电源和充电电路组成的。 电路图如下。 图3.1原理图 制作成功后该充电器能自动识别电池极性,自动调整输出电流使得电池达 到最佳充电状态,可保护电池延长电池寿命。充电饱和时七彩灯会自动熄灭。 当接入电源后,通过整流二极管VD1、R1给开关管Q1提供启动电流,使 Q1开始导通,其集电极电流Ic在L1中线性增长,在L2中感应出使Q1基极为正,发射极为负的正反馈电压,使Q1很快饱和。与此同时,感应电压给C1 充电,随着C1充电电压的增高,Q1基极电位逐渐变低,致使Q1退出饱和区,Ic开始减小,在 L2中感应出使Q1基极为负、发射极为正的电压,使Q1迅速

电力电子课程设计直流直流升压电路分析与设计电动汽车蓄电池充电器设计

题目 1 —直流/ 直流升压电路分析 与设计 电动汽车蓄电池充电器设计 一、技术指标 输入电压:12-24V,输出电压42V,输出电压纹波<200mV,负载电阻10 Q,开关频率50kHz。 二、设计要求 1). 选择主电路的类型和相应的功率器件,并对功率器件进行设计; 2). 设计电压单闭环反馈补偿器; 3). 给出输出电压的仿真结果来验证你的设计: a)电阻由10Q跳变到5Q; b)输入电压由12V跳变到24V。 三、设计方案分析 、DC-DC 升压变换器的工作原理 DC-DC 功率变换器的种类很多。按照输入/输出电路是否隔离来分,可分为非隔离型和隔离型两大类。非隔离型的DC-DC 变换器又可分为降压式、升压式、极性反转式等几种;隔离型的DC-DC 变换器又可分为单端正激式、单端反激式、双端半桥、双端全桥等几种。下面主要讨论非隔离型升压式DC-DC 变换器的工作原理。 图1 (a)是升压式DC-DC变换器的主电路,它主要由功率开关管VT、 储能电感L、滤波电容C和续流二极管VD组成。电路的工作原理是,当控制

信号Vi 为高电平时,开关管VT 导通,能量从输入电源流入,储存于

电感L 中,由于VT 导通时其饱和压降很小,所以二极管 D 反偏而截止, 此时存储在滤波电容C 中的能量释放给负载。当控制信号Vi 为低电平时, 开关管VT 截止,由于电感L 中的电流不能突变,它所产生的感应电势将 阻止电流的减小,感应电势的极性是左负右正,使二极管 D 导通,此时存 储在电感L 中的能量经二极管D 对滤波电容C 充电,同时提供给负载。 电路各点的工作波形如图1 (b )。 图1DC-DC 升压式变换器电路及工作波形 、DC-DC 升压变换器输入、输出电压的关系 假定储能电感L 充电回路的电阻很小,即时间常数很大,当开关管 忽略管子的导通压降,通过电感 L 的电流近似是线性增加的。 其中ILV 是流过储能电感电流的最小值。在开关管VT I I ^T b T LP LV ON ON 导通结束时,流过电感L 的电流为: L ,iL 的增量为L 。 在开关管VT 关断时,续流二极管D 导通,储能电感L 两端的电压为 UL U0 Ul L dT ,所以流过储能电感L 的电流为:" ILP L t ,当 i L I LV I LP 开 关管VT 截止结束时,流过电感L 的电流为 关管导通期间的增量应等于在开关管截止期间的减量,即 T T 1 T O FF ,所以:U 。“ U T T ON U 1 1 q ^,其中 VT 导通时, i L 1 LV 即: U 。 U I I OFF L U o U I iL 的减少量为 L T OFF 。 在电路进入稳态后,储能电感 L 中的电流在开 U L T L I ON u 。U I L

11.1V锂电池充电器设计

11.1V锂电池充电器设计 【摘要】本文介绍了锂电池充电的控制方法,讨论了充电器的电路结构和软件设计思想。该设计以ATmega8作为控制核心,对充电过程进行全面管理,通过对充电电流、电压的自动检测与调整,完成对不同充电阶段的精确控制及充满后的自动停充,实现了智能化充电。 【关键词】锂电池充电器;ATmega8;脉宽调制 1.引言 11.1V锂电池常用于涵道机、固定翼、直升机等航模中,具有放电稳定,工作温度宽;允许较大的充电电流、充电速度快,仅需1~2个小时就可以充满;无记忆效应;自放电率低,储存寿命长;能量高、储存能量密度大;输出电压高(单节锂电池的额定电压一般为3.6V,而单节镍氢和镍镉电池的电压只有1.2V)等优点。但锂电池在使用过程中也存在娇气的一面。在对锂电池进行充电时要防止过度充电,如果充电电压高于规定电压或充电电流大于规定电流,就会损坏锂电池或者使之报废。在过充电的情况下,能量过剩锂电池温度上升,电解液将分解产生气体,使之内压上升而导致自燃或破裂的危险。通常单节锂电池的终止充电电压为4.2V,精度控制在±1%之内,充电电流不大于1C(C代表充放电速率,1C代表电池正好在1小时内,充满电或放完电所要求的速率)。锂电池在使用时也要防止过度放电,过度放电会导致电池特性及耐久性变差,可充电次数降低。通常要求放电电流不大于2C,终止放电电压控制在2.4~2.7V左右。 2.锂电池的充电方法 锂电池在充电过程中需要控制它的充电电压和充电电流并精确测量电池电压,根据锂电池电压将充电过程分为四个阶段。每个阶段的需要用不同的电压和电流进行充电,下面以单节锂电池为例分别说明每个阶段的状态。阶段一为预充电,先用0.1C的小电流对锂电池进行预充电,当电池电压≥2.5V时转到下一阶段。阶段二为恒流充电,用1C的恒定电流对锂电池快速充电,点电池电压≥4.2V 时转到下一阶段。阶段三为恒压充电,逐渐减小充电电流,保证电池电压恒定=4.2V,当充电电流≤0.1C时转到下一阶段。阶段四为涓流充电,恒压充电结束后,电池已经基本充满,为了维持电池电压,可以用0.1C甚至更小的电流对电池进行补充充电,到此锂电池充电过程结束。 3.充电器的硬件电路设计 本系统主要有微控制器、电压检测电路、电流检测电路、电池状态指示电路和充电控制电路组成,电路原理图如图1所示。 3.1 主控芯片

电力电子课程设计直流直流升压电路分析与设计电动汽车蓄电池充电器设计

题目1—直流/直流升压电路分析与设计 电动汽车蓄电池充电器设计 一、技术指标 输入电压:12-24V,输出电压42V,输出电压纹波<200mV,负载电阻10Ω,开关频率50kHz。 二、设计要求 1). 选择主电路的类型和相应的功率器件,并对功率器件进行设计; 2). 设计电压单闭环反馈补偿器; 3). 给出输出电压的仿真结果来验证你的设计: a)电阻由10Ω跳变到5Ω; b)输入电压由12V跳变到24V。 三、设计方案分析 3.1、DC-DC升压变换器的工作原理 DC-DC功率变换器的种类很多。按照输入/输出电路是否隔离来分,可分为非隔离型和隔离型两大类。非隔离型的DC-DC变换器又可分为降压式、升压式、极性反转式等几种;隔离型的DC-DC变换器又可分为单端正激式、单端反激式、双端半桥、双端全桥等几种。下面主要讨论非隔离型升压式DC-DC变换器的工作原理。 图1(a)是升压式DC-DC变换器的主电路,它主要由功率开关管VT、储能电感L、滤波电容C和续流二极管VD组成。电路的工作原理是,当控制信号Vi为高电平时,开关管VT导通,能量从输入电源流入,储存于

电感L 中,由于VT 导通时其饱和压降很小,所以二极管D 反偏而截止,此时存储在滤波电容C 中的能量释放给负载。当控制信号Vi 为低电平时,开关管VT 截止,由于电感L 中的电流不能突变,它所产生的感应电势将阻止电流的减小,感应电势的极性是左负右正,使二极管D 导通,此时存储在电感L 中的能量经二极管D 对滤波电容C 充电,同时提供给负载。电路各点的工作波形如图1(b )。 图1DC-DC 升压式变换器电路及工作波形 3.2、DC-DC 升压变换器输入、输出电压的关系 假定储能电感L 充电回路的电阻很小,即时间常数很大,当开关管VT 导通时,忽略管子的导通压降,通过电感L 的电流近似是线性增加的。即:t L U I i I ?+=LV L ,其中ILV 是流过储能电感电流的最小值。在开关管VT 导通结束时,流过电感L 的电流为: ON LV LP T L U I I I ?+=,iL 的增量为ON I T L U ?。在开关管VT 关断时,续流二极管D 导通,储能电感L 两端的电压为dt di L U U u L I L =-=0,所以流过储能电感L 的电流为:t L U U I i I LP L ?--=0,当开关管VT 截止结束时,流过电感L 的电流为OFF I LP LV L T L U U I I i ?--==0, iL 的减少量为OFF I T L U U ?-0。在电路进入稳态后,储能电感L 中的电流在开关管导通期间的增量应等于在开关管截止期间的减量,即 OFF I ON I T L U U T L U ?-=?0,所以:I I ON I OFF U q U T T T U T T U ?-=?-=?=110,其中

单片机课程设计报告书模板

. .. . .. .. 西南科技大学 2011级微机原理与接口技术 课程设计报告 课题名称微机原理与接口技术 姓名 学号 院、系、部制造科学与工程学院 专业 指导教师 2014年月日

目录 一、绪言 (1) 二、系统设计 (1) 2.1系统整体流程图 (1) 2.2日历时钟的控制方案论证 (1) 2.3单片机的选择方案论证 (2) 2.4键盘选择方案论证 (2) 2.5显示模块的选择方案论证 (2) 2.6模块的选择方案论证 (2) 三、硬件电路设计 (2) 3.1日历时钟的控制电路图 (2) 3.2行列式键盘的设计 (3) 3.3数码管显示电路的设计 (3) 3.4蜂鸣器驱动电路的设计 (4)

3.5主要元器件选择 (4) 四、程序流程图 (5) 五、c语言程序设计 (5) 六、日历时钟的控制器仿真 (19) 6.1K e i l调试 (19) 6.2P r o t e u s调试 (19) 七、结束语 (20) 八、参考文献 (21) 1、绪言 近年来随着科技的飞速发展,单片机的应用正在不断地走向深入,同时带动传统控制检测日新月异更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中,单片机往往是作为一个核心部件来使用,仅单片机方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构,以及针对具体应用对象特点的软件结合,加以完善。电子时钟是现代社会中的主要计时工具之一,广泛应用于手机,电脑,汽车等社会生活需要的各个方面,及对时间有要求的场合。本设计采用AT89C51单片机作为主要核心部件,附以上电复位电路,时钟电路及按键调时电路组成。数字钟已成为人们日常生活中:必不可少的必需品,广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧场、办公室等公共场所,给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术,使数字钟具有走时准确、性能稳定、携带方便等优点,它还用于计时、自动报时及自动控制等各个领域。

电力电子课程设计手机充电器

1.课程设计题目 手机充电器。 2.设计内容及要求 电子设备一般都需要直流电源供电。这些直流供电除了少数直接利用干电池和直流发电机外,大多数是采用把交流电(市电)转变为直流电的直流稳压电源。通信技术的高速发展促使手机种类众多,也导致手机充电器也是多种多样,本设计设计并制作一套手机通用锂电池的充电器。 充电器的简单工作过程如下:交流输入电压经电容降压,二极管整流桥整流后变成直流电,经隔离二极管和滤波电容对手机充电,随着充电时间的增长,电池两端的电压也升高,通过分压器将此电压引入基准电压比较器,其中三个比较器带三个指示灯,分别指示充电的状态,当三个灯全亮时,表示充电已满。通过以上的工作过程描述结合生活经验设计手机实用充电器电路。 技术要求:能够顺利为锂电池充电,有必要的显示、保护功能,充电电压4.2V,充电限制电压4.5V。 工作要求:独立设计充电器方案,根据个人的方案,购买所需要的元器件和电路板,独立设计并调试正常,要求总投资不得高于15元。 3.设计题目分析 从设计题目上可以看出设计的主体要求是将市电变换为符合要求的直流电源,整体上应该有降压、整流、滤波、恒压电路四部分组成。 降压电路可以用最简单的变压器完成,将220V电压变为10V左右的低压,为了让优化波形使其更加稳定可采用滤波电容去除高频干扰。 手机通用的锂电池充电电压为4.2V,因此需要设计一个恒压源电路。充电电流在一定程度上影响了充电的时间,过高的电流会缩短电池的使用寿命,所以我们还需要一个可靠地恒流源来保证充电的时间和手机的使用寿命。 当上述条件都具备时对于不同容量的手机电池充电时间是不一样的,因此需要一个不以时间为参考的充电完成信号,我们可以根据电池两端的电压是否达到标准电压来判断是否充满电。

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