基于STC89C52的智能鋰電池充電器設(shè)計說明書

XXX(設(shè)計)緒論隨著科學技術(shù)的不斷進步，電子數(shù)碼類產(chǎn)品發(fā)展也越來越快，便攜式數(shù)碼產(chǎn)品對電池的靈活性以及方便性有了更高的需要，鋰電池以其顯著優(yōu)勢迎合了這些需求，鋰電池的工作電壓高，體積小、重量輕、能量高，壽命長，可以安全快速充電，允許溫度范圍寬，放電電流小、無記憶效應、無環(huán)境污染；因此在便攜式設(shè)備中應用非常廣泛，許多產(chǎn)品都把可充電鋰電池作為主要的能量來源。[1]常見的充電器有兩種——直充和座充，直充與座充充電時對充電電壓的要求不一樣，直充（尾充）的輸出電壓是5V，電池充（座充）的輸出電壓是4.2V。充電電流一般都在100mA-500mA之間，充電輸出電流大則充電快，反之則充電慢。由于手機品種繁多，充電接口和電池的不同，使得與其適配的充電器也各不相同。而一旦充電器損壞或遺失，會很難買到相匹配的充電器，即使能夠相配價格也會很高。針對這種情況，市場上出現(xiàn)了一種充電器叫做萬能充電器，這種充電器可以通過調(diào)整輸出電源觸點，用夾鉗夾住電池以達到給不同大小的手機電池充電的目的。該充電器也有缺點，每次充電都要調(diào)整觸點，而且對位比較困難，觸點和電池的接觸也容易松動脫落。市場激烈的競爭，也導致了這類充電器的質(zhì)量比較低劣，容易使電池報廢，甚至充電時電池發(fā)生爆炸的現(xiàn)象也時有發(fā)生。隨之又有了無線充電器、太陽能充電器出現(xiàn)，但這兩種充電器往往價格昂貴，且使用條件受限制。隨著充電器技術(shù)的不斷進步，現(xiàn)在的充電器已經(jīng)應用了集成電路技術(shù)，即IC控制電路。盡管充電器種類繁多，但充電過程都相似?，F(xiàn)有的很多產(chǎn)品配備的鋰電池充電器都不能很好地為鋰電池充電，過充或欠充容易損傷鋰離子電池壽命，且充電速度慢。針對這些問題本文設(shè)計了一款可以精確控制充電過程的智能充電器，并用LCD顯示充電過程中的電流和電壓。1設(shè)計任務及總體方案選擇1.1設(shè)計任務及要求現(xiàn)有的普通便攜式鋰電池充電器存在各種問題和不足，無法精確控制電池充電的過程，這樣容易出現(xiàn)過充或欠充現(xiàn)象，而且充電時間長、效率低下。在充電過程中施加到電池的電壓影響著電池的效率和壽命。超過端接電壓會導致過度充電，會引起電池失效，降低電池的容量。本文設(shè)計了具有如下性能指標和功能的智能鋰電池充電器。智能鋰電池充電器的主要性能指標和功能如下：1). 對最常用的一節(jié)3.7V鋰電池進行充電。2). 具有過壓保護，欠壓停充，充滿電自動斷電等保護功能。充電電壓檢測精度為0.2V。3). LCD液晶顯示實際充電電壓、電流、充滿提醒等狀態(tài)信息。1.2總體方案的確定1.2.1鋰離子電池及其充電原理（1）什么叫鋰電池

前幾年出現(xiàn)的鋰電池是金屬鋰蓄電池的替代產(chǎn)品，它的陽極由能吸藏鋰離子的碳極制作，放電過程中，鋰變成鋰離子，脫離了電池陽極，到達鋰電池陰極。鋰離子可以在陽極和陰極之間移動，但電極本身不發(fā)生變化。這是鋰電池與金屬鋰電池本質(zhì)上的差別。鋰電池的陽極是石墨晶體，陰極是二氧化鋰。充電時，陰極中鋰原子電離成鋰離子和電子，并且鋰離子向陽極運動與電子合成鋰原子。放電時，鋰原子從石墨晶體內(nèi)陽極表面電離成鋰離子和電子，并在陰極處合成鋰原子。所以，在這種電池中鋰一直以鋰離子的形態(tài)出現(xiàn)，而不會以金屬鋰的形態(tài)出現(xiàn)，所以這種電池叫做鋰電池。（2）鋰離子電池特性鋰離子電池的能量重量比和能量體積比都很高，而且無記憶效應，可以反復充電，且使用壽命較長，價格也越來越低。它的這些特點促進了便攜式產(chǎn)品向更小更輕的方向發(fā)展，使得選用單節(jié)鋰離子電池供電的產(chǎn)品也越來越多。

鋰離子電池也有不足之處，它對充電器的要求比較苛刻，對保護電路的要求較高。其要求的充電方式是恒流恒壓方式，為有效利用電池容量，需將鋰離子電池充電至最大電壓，但是過壓充電會造成電池損壞，要求充電有較高的控制精度（精度高于1％）。另外，電壓過低時電池需要進行預充，充電終止檢測除電壓檢測外，還需要采用一些其他的輔助方法作為防止過充的后備措施，如檢測電池溫度、限定充電時間等，為電池提供附加保護?？梢娨獙崿F(xiàn)安全高效的充電控制已經(jīng)成為鋰離子電池推廣應用的瓶頸。鋰電池充電器的基本要求是特定的充電電流和充電電壓，從而保證電池安全充電。增加其它充電輔助功能是為了改善電池壽命，簡化充電器的操作，其中包括給過放電的電池使用涓流充電、電池電壓檢測、輸入電流限制、充電完成后關(guān)斷充電器、電池部分放電后自動啟動充電等。所有或者部分這些功能都可以在充電芯片中實現(xiàn)，當然，也可利用ASIC、分立器件、或在微處理器的基礎(chǔ)上用軟件實現(xiàn)。便攜式電子設(shè)備對電池提出了許多獨特的要求，如電池必須具有高能量密度，以為便攜式應用提供源源不斷的能量；電池重量要輕，占面積要?。浑姵貞軌虬踩厥褂煤头乐箍赡艿臑E用，并具有無限的閑置使用壽命；電池應該具有極低的成本。所以幾乎所有高性能便攜式產(chǎn)品都會使用包括鋰離子聚合物電池在內(nèi)的可再充電鋰離子電池，這么做的理由非常充分。與其它可再充電電池相比，鋰離子電池有較高的能量密度、較高的電池電壓、自放電少、周期壽命非常長，而且環(huán)保且充電和維護簡單。另外，由于其具有相對高的電壓(2.9V至4.2V)，因此很多便攜式產(chǎn)品都能用單節(jié)電池工作，從而簡化了產(chǎn)品總體設(shè)計。鋰電池已經(jīng)成為當前便攜式電子設(shè)備的首選電池。因鋰離子電池具有較高的能量密度加上較高的電池電壓的化學特性，使人們能制造出較小且較輕的電池。但是，為了有效利用這種電池的容量和延長的電池壽命，需要極其嚴格地控制充電參數(shù)。延長電池壽命的關(guān)鍵是選擇適合的電流、電壓和溫度等充電參數(shù)。超過端接電壓會導致過度充電，短期看是增加了電池的可用性，但是長期看將會引起電池失效，并且可能導致安全問題。在充電時對電池所施加電壓的精度對電池的效率和壽命起到非常重要的作用。過度充電對電池的影響會累積，充電端電壓每提高1%，初始容量就會提高約5%。這種短期的提高對電池的充電和放電的周期會有嚴重的影響。過度充電會導致充電周期縮短。充電不足雖然不會引起安全問題，但是會使電池的容量大大降低。充電原理科技發(fā)展至今，大多數(shù)新技術(shù)產(chǎn)品都需要電池具有更加充足的電力、更加緊湊的設(shè)計和更穩(wěn)定的安全性，還需要電池能夠充電再利用。1980年，美國的物理學教授約翰·古迪納夫發(fā)明了一種新型的鋰電池。在這種鋰電池中，鋰能夠在電池中以鋰離子的形式，穿梭于兩個電極之間。鋰是周期表中最輕的元素之一，同時擁有著極強的電化學勢，這兩點優(yōu)勢使得它能夠以最小的體積提供最高的電壓。而這一點正是鋰離子電池的基礎(chǔ)。在這種新電池中，鋰和過渡金屬（比如鈷、鎳、錳以及鐵）與氧的化合物作為陰極。在外加電壓之后，再次充電開始，帶正電的鋰離子從陰極遷移到石墨材料制成的陽極，重新變?yōu)榻饘黉?。由于金屬鋰有著極強的電化學推動力，所以非常容易被氧化，它會遷移到陰極并再次成為鋰離子，然后把外層電子交給過渡金屬離子。在這一循環(huán)過程中的電子移動為我們提供了所需的電流[2]。鋰離子電池的充電方法給鋰離子電池充電的方法有很多種。常用的最簡單的鋰離子電池充電器通常指的是恒壓（CV）充電器。它由一個電流受限的恒壓源組成，該恒流源與電池兩端相連的。它的電流被限制在低于可充鋰電池的電池容量范圍，輸出電壓則調(diào)節(jié)為電池終止電壓（碳陽極電池是4.1V，石墨陽極電池是4.2V）[3]。電池的電量耗完時會盡可能地吸收電源提供的電流。電池充電的時候，電池兩端的電壓上升，而充電的電流逐漸變小。充電電流下降到0.1C以下時，電池就被充滿了。一般不用均流充電，因此當充電結(jié)束時，充電器需要關(guān)閉或斷開。為防止有缺陷的電池被不確定的電流充電，需要使用其他定時器來終止充電過程[3]。與其他充電方法相比，恒壓充電算是一種成本相對較低的方法，但它卻需要很長的充電時間。充電電壓保持恒定，隨著電池持續(xù)被充電，充電電流將會迅速下降，使得充電的速度也會迅速下降。之后，電池充電時的電流速率將遠低于它可以承受的電流速率[3]。一種更快的充電方法是恒流/恒壓（CC/CV）充電。當開始充電時，CC/CV充電器首先選擇施加一個等價于電池容量C的恒定電流。為防止電池在恒流充電的充電周期中過充電，需要實時監(jiān)測電池封裝兩端的電壓。當電壓上升到與設(shè)定的終止電壓相等時，電路切換到恒壓源工作模式[4]。即使電池兩端的電壓等于終止電壓，但因為在電池端至電池芯之間的ESR上存在電壓降，所以實際的電池電壓比終止電壓略低[3]。在恒流充電期間，電池能以接近其終止電壓的高電流速率充電，且不會有任何被施加高電壓和發(fā)生過充電的危險[3]。經(jīng)恒流充電后，電池的容量將達到其額定值的85%。在恒流周期結(jié)束后，充電器切換到恒壓周期。在恒壓周期，充電器通過監(jiān)視充電電流來決定是否結(jié)束充電[5]。與恒壓充電器一樣，當充電電流減小到電池的0.1C以下時，充電周期結(jié)束[3]。盡管實現(xiàn)CC/CV充電方方法需要更加復雜的電路但因為它可以顯著減少充電時間。所以，本文設(shè)計的智能充電器采用了CC/CV的充電方法，從而高效的對鋰離子電池進行精確的充電。鋰離子電池充電器的所充電的對象并非總是質(zhì)量好的電池，實際上，被充電的電池可能有缺陷而不能接受充電。此為，試圖對有缺陷的電池進行快速充電可能會產(chǎn)生安全隱患。理想的充電器必須能夠檢測所有可能的電池故障模式，并有針對性地進行充電[6]。如果鋰離子電池的溫度超出了指定的溫度范圍，那么給它充電將是不安全的。目前，所有充電器都必須跟蹤電壓的變化，而CC/CV充電器甚至需要跟蹤電流和電壓[7]。在提高充電器效率和延長電池壽命的同時不能忽略潛在的安全問題，這就需要更智能的充電控制。為防止因意外把反向電壓施加到電池上，所有鋰離子電池都包含一些保護電路。一般來說，保護功能包括防止過放電、過充電、過大的充/放電電流，以及避免電池被施加高電壓。在電池的充電或放電期間，如果任何參數(shù)超過了特定電池設(shè)置的限制值，電池芯與電池終端之間的連接將斷開。通常，當反向電壓被撤除或電池被預置之后，經(jīng)過一段時間，充電器將復位[8]。2系統(tǒng)硬件配置說明2.1主控制芯片STC89C52介紹STC89C52參數(shù)[9]

1.增強型8051單片機，有6機器周期和12機器周期兩種可以任意選擇，指令代碼兼容傳統(tǒng)8051；2.工作電壓：5.5V～3.3V（5V單片機）；3.8V～2.0V（3V單片機）；3.工作頻率范圍：0～40MHz，相當于普通8051的0～80MHz，實際工作頻率可達48MHz；4.用戶應用程序空間為8K字節(jié)；5.片上集成512字節(jié)RAM；6.通用I/O口（32個），復位后為：P0/P1/P2/P3是準雙向口/弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口用時，需加上拉電阻；7.ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片；8.具有EEPROM功能；共3個16位定時器/計數(shù)器，即定時器T0、T1、T2；9.外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，PowerDown模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒；10.通用異步串行口（UART），還可用定時器軟件實現(xiàn)多個UART；11.工作溫度范圍：-40～+85℃（工業(yè)）/0～75℃（商業(yè)）；圖1.1STC89C52引腳圖Figure1.1STC89C52pinmap2.2TP4056TP4056是一款專門為單節(jié)鋰電池設(shè)計的線性充電器電路，芯片是用內(nèi)部的功率晶體管對電池進行恒流和恒壓充電。充電電流可以用外部電阻編程設(shè)定，最大持續(xù)充電電流可達1A，不需要另加阻流二極管和電流檢測電阻。TP4056包含兩個漏極開路輸出的狀態(tài)指示輸出端，充電狀態(tài)指示端和電池故障狀態(tài)指示輸出端。芯片內(nèi)部的功率管理電路在芯片的結(jié)溫超過145℃時自動降低充電電流，這個功能可以使用戶最大限度地利用芯片的功率處理能力，不用擔心芯片過熱而損壞芯片或者外部元器件。當輸入電壓大于電源低電壓檢測閾值和芯片使能輸入端接高電平時，TP4056開始對電池充電，管腳輸出低電平，表示充電正在進行。如果電池電壓低于3V，充電器用小電流對電池進行預充電。當電池電壓超過3V時，充電器采用恒流模式對電池充電，充電電流由PROG管腳和GND之間的電阻RPROG確定。當電池電壓接近4.2V電壓時，充電電流逐漸減小，TP4056進入恒壓充電模式。當充電電流減小到充電結(jié)束閾值時，充電周期結(jié)束，端輸出高阻態(tài)，端輸出低電位。

TP4056的其他功能還有電池溫度檢測、欠壓閉鎖、自動再充電等，還帶有兩個用于指示充電、結(jié)束的LED狀態(tài)引腳。

TP4056的特點

：·高達1000mA的可編程充電電流

·無需MOSFET、檢測電阻器和隔離二極管

·用在單節(jié)鋰離子電池、采用SOP封裝的完整線性充電器

·恒定電流/恒定電壓操作，還可在無過熱危險的情況下實現(xiàn)充電速率最大化的熱調(diào)節(jié)功能

·精度達到±1%的4.2V預先設(shè)定的充電電壓

·電池電量檢測的充電電流監(jiān)控器輸出

·自動的再充電

·充電狀態(tài)雙輸出、無電池顯示

·C/10充電終止

·待機模式下的電流為55uA

·2.9V涓流充電

·軟啟動限制了浪涌電流

·電池溫度監(jiān)測功能

·采用8引腳SOP-PP/MSP-PP封裝。

絕對最大額定值

·輸入電源電壓（VCC）：-0.3V～8V

·BAT短路持續(xù)時間：連續(xù)

·BAT引腳電流：1200mA

·PROG引腳電流：1200uA

·最大結(jié)溫：145℃

·工作環(huán)境溫度范圍：-40℃～85℃

·貯存溫度范圍：-65℃～125℃

·引腳溫度（焊接時間10秒）：260℃圖2.1TP4056封裝圖Figure2.1TP4056packagedrawing引腳功能TEMP（引腳1）：電池的溫度檢測輸入端。將TEMP管腳連接到電池的NTC傳感器的輸出端。如果TEMP管腳的電壓小于輸入電壓的45%或者大于輸入電壓的80%，意味著電池溫度過低或是過高，則充電會被暫停。如果TEMP直接接GND，電池溫度檢測功能就會取消，其他充電功能可以正常進行。PROG（引腳2）：恒流充電電流設(shè)置和充電電流監(jiān)測端。把PROG管腳接一個外部電阻到地端能夠?qū)Τ潆婋娏鬟M行編程。在預充電階段時，它的電壓被調(diào)制在0.1V；在恒流充電時，此管腳的電壓會被確定在1V。在充電狀態(tài)的各模式下，測量它的電壓全部可以根據(jù)下面的公式來估算充電電流：IBAT=VPROG/RPROG*1200GND(引腳3）：電源地。Vcc(引腳4）：輸入電壓正輸入端。此時電壓為內(nèi)部電路的工作電源。Vcc與BAT管腳的電壓差小于30mV時，TP4056將變?yōu)榈凸牡耐C模式，此時BAT管腳的電流小于2uA。BAT（引腳5）：電池連接端。將電池的正端連接到此管腳。如果芯片被禁止工作或者在睡眠模式，BAT管腳的漏電流會小于2uA。BAT管腳向電池供電電流和4.2V的限制電壓。STDBY（引腳6）：電池充電完成指示端。在電池充電完成時STDBY被內(nèi)部開關(guān)拉倒低電平，表示充電完成。此外，STDBY管腳就會處于高阻狀態(tài)。CHRG（引腳7）：漏極開路輸出的充電狀態(tài)指示端。當充電器給電池充電時，CHRG管腳被內(nèi)部開關(guān)拉到低電平，意味著充電正在進行；否則CHRG管腳就會處于高阻態(tài)。CE（引腳8)：芯片使能輸入端。高輸入電平將是TP4056處于正常時的工作狀態(tài)；低輸入電平使TP4056處于被禁止充電狀態(tài)。CE管腳可以被TTL電平或者CMOS電平驅(qū)動[10]。2.3芯片介紹ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的介紹[11]ADC0832是一種8位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片。由于它體積比較小，兼容性比較強，性價比高而深受單片機愛好者和企業(yè)單位的歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。ADC0832具有以下特點：·8位分辨率；·雙通道A/D轉(zhuǎn)換；·輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容；·5V電源供電時輸入電壓在0~5V之間；·工作頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換時間為32μS；·一般功耗僅為15mW；·8P、14P—DIP（雙列直插）、PICC多種封裝；·商用級芯片溫寬為0°Cto+70°C，工業(yè)級芯片溫寬為?40°Cto+85°C；芯片接口說明：·CS_片選使能，低電平芯片使能?！H0模擬輸入通道0，或作為IN+/-使用。·CH1模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用。·GND芯片參考0電位（地）?！I數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制?！O數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出?！LK芯片時鐘輸入?！cc/REF電源輸入及參考電壓輸入（復用）。ADC0832與單片機的典型接口電路：圖2.2ADC0832與單片機的典型接口電路圖Figure2.2ADC0832andMCUtypicalinterfacecircuitADC0832為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達256級，可以適應最一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復用，使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間。芯片轉(zhuǎn)換時間僅為32μS，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過DI數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。作為單通道模擬信號輸入時ADC0832的輸入電壓是0~5V且8位分辨率時的電壓精度為19.53mV。如果作為由IN+與IN-輸入的輸入時，可是將電壓值設(shè)定在某一個較大范圍之內(nèi)，從而提高轉(zhuǎn)換的寬度。但值得注意的是，在進行IN+與IN-的輸入時，如果IN-的電壓大于IN+的電壓則轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)結(jié)果始終為00H。2.4LCD液晶顯示器的介紹LCD液晶屏顯示與數(shù)碼管相比，它更為專業(yè)也更美觀。液晶顯示屏有功耗小、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧、使用方便等諸多優(yōu)點，因此在通訊、儀器儀表、電子設(shè)備和家用電器等低功耗應用系統(tǒng)中得到了越來越廣泛的應用，使這些電子設(shè)備的人機界面變得越來越直觀形象，目前已廣泛應用于電子表、計算器、IC卡電話機、液晶電視機、便攜式電腦、掌上型電子玩具、復印機、傳真機等許多方面。LCD液晶顯示器，主要分為兩類，一種是字符模式LCD，另一種是圖形模式LCD。其中，字符模式LCD是點陣型液晶顯示器，專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等。LCD1602外觀如圖4。圖2.3LCD1602實物圖Figure2.3LCD1602physicalmap2.4.1LCD模塊的引腳1602LCD，每行可以顯示16個字符，可顯示的行數(shù)為了2行，有16只引腳，其中數(shù)據(jù)線DB0～DB7與控制信號線RS、R/W、E用來與單片機連接，另外3只引腳為電源線Vss、VDD、Vo，各引腳功能如表1所示：表2.1LCD引腳功能Tab2.1LCD引腳符號功能說明1VSS接地2VDD+5V3V0顯示屏明亮度調(diào)整腳，一般將此腳接地4RS寄存器選擇0：指令寄存器（WRITE），Busyflag，位置計數(shù)器（READ）1：數(shù)據(jù)寄存器（WRITE，READ）5R/WREAD/WRITE選擇1：READ0：WRITE6E讀寫使能，下降沿使能7DB0低4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線8DB19DB210DB311DB4高4位三態(tài)，雙向數(shù)據(jù)總線DB7也是一個Busyflag12DB513DB614DB715BLA背光源正極16BLK背光源負極2.4.2寄存器選擇LCD液晶屏的內(nèi)部有兩個寄存器，一個是指令寄存器IR，另一個是數(shù)據(jù)寄存器DR。IR用來存放微控制器所送來的指令代碼，如光標歸位，清除顯示等；DR用來存放欲顯示的數(shù)據(jù)。顯示的次序是先把預先存放數(shù)據(jù)的地址寫入IR，再把要顯示的數(shù)據(jù)寫入DR，DR就會自動把數(shù)據(jù)送至相應的DDRAM或CGRAM地址，DDRAM是顯示數(shù)據(jù)的存儲器，用來存放LCD要顯示的數(shù)據(jù)；CGRAM是字符產(chǎn)生器，用來存放設(shè)計的5×7點圖形的顯示數(shù)據(jù)[12]表2.2LCD寄存器的選擇Tab2.2LCDRegisterER/WRS功能說明100寫入命令寄存器101寫入數(shù)據(jù)寄存器110讀取忙碌標志及RAM地址111讀取RAM數(shù)據(jù)0XX不動作當RS=0時，選擇指令寄存器；RS=1時，選擇數(shù)據(jù)寄存器。當R/W=0時，數(shù)據(jù)寫入LCD控制器；當R/W=1，到LCD控制器讀取數(shù)據(jù)。E：高電位使能信號線。3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計該智能鋰電池充電器的主要組成部分為：主控制器模塊、充電控制模塊、顯示模塊、電壓檢測模塊、電流檢測模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、時鐘模塊、電源模塊。硬件電路比較簡單，操作方便。該系統(tǒng)由STC89C52單片機進行充電控制，對電池溫度、電壓、電流進行檢測，從而達到對鋰電池的高精度充電控制。安裝好鋰電池，電源接上后，充電器即可正常工作，當電池充滿電后即可自動停止充電，并對鋰電池進行保護[13]。3.1主控制器電路STC89C52RC單片機的復位電路由電解電容C3、電阻R1與按鍵構(gòu)成，實現(xiàn)充電器系統(tǒng)上電自動復位，同時也可以根據(jù)需要隨時進行手動復位。圖3.1主控制器電路Figure3.1maincontrollercircuitdiagram3.2充電電路以TP4056為核心，1管腳和3管腳接地，4管腳接電源，5管腳接電池的正極為鋰電池充電。圖3.2充電電路Figure3.2Chargingcircuit 3.3電壓電流采集電路智能鋰電池充電器要實現(xiàn)對鋰電池的智能充電控制，防止電壓過高而過充，防止電流過大而燒壞電池，就必須實時地對被充鋰電池進行電壓與電流的檢測，因此必須采用高精度的電壓電流采集電路[14]。本智能鋰電池充電器的電壓電流采集電路由模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與電阻分壓網(wǎng)絡(luò)電路組成。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路原理圖如圖12示，以雙通道ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片為核心，具有8位的精度和很高的轉(zhuǎn)換速度。正常情況下ADC0832與單片機的接口應為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙向的，所以電路設(shè)計時可以將DO和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。作為單通道模擬信號輸入時ADC0832的輸入電壓是0~5V且8位分辨率時的電壓精度為19.53mV。芯片ADC0832的模數(shù)轉(zhuǎn)換參考電壓Vref與其電源引腳VCC復用。圖3.3AD轉(zhuǎn)換電路Figure3.3ADconversioncircuit3.4液晶顯示電路智能鋰電池充電器要將采集到的電池電壓、電流、溫度信號顯示出來，則需要相應的顯示電路。由于LCD1602液晶顯示器可以不用編碼就輕松的顯示出西文字符，因此該智能鋰電池充電器使用LCD1602液晶顯示器來作為信息狀態(tài)的顯示模塊。LCD1602液晶顯示模塊很成熟，外圍與單片機的接口很簡單，采用8位并口連接方式，LCD1602液晶顯示電路原理圖如圖15示：圖3.41602液晶顯示Figure3.41602LCD3.5系統(tǒng)硬件總體電路圖3.5總電路圖Figure3.5Totalcircuitdiagram4系統(tǒng)軟件程序設(shè)計4.1系統(tǒng)軟件設(shè)計說明軟件采用C語言編寫程序，提高工作效率和程序的可靠性。該設(shè)計采用了模塊化設(shè)計，主要包括單片機模塊，電流電壓采集模塊和顯示模塊。軟件設(shè)計在本系統(tǒng)中與硬件設(shè)計一樣占十分重要的部分，基本充電功能大部分是由軟件完成，功能發(fā)揮部分同樣需要軟件的密切配合才能順利實現(xiàn)。下面將重點介紹軟件結(jié)構(gòu)和各功能模塊的設(shè)計流程。具體軟件程序見附錄。4.2主程序軟件流程圖主程序主要控制Lcd顯示模數(shù)轉(zhuǎn)換后的電流和電壓，并控制按鍵指示燈的開關(guān)。主程序軟件流程圖如圖10所示。圖4.1主程序流程圖Figure4.1mainflowchartofFIG.4.3液晶顯示器程序流程圖液晶屏LCD定義顯示函數(shù)，將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的電流和電壓顯示在液晶屏上。開機顯示設(shè)計者信息。液晶顯示器程序流程圖如下圖11所示。圖4.2液晶初始化流程圖Figure4.2LCDInitializationFlow4.4ADC0832程序流程圖ADC0832通過串行控制時序，對鋰電池的電壓與電流模數(shù)轉(zhuǎn)換后進行采集，由單片機處理數(shù)據(jù)并通過LCD1602液晶顯示。ADC0832程序流程圖如圖4.3所示。圖4.3模數(shù)轉(zhuǎn)換流程圖Figure4.3ADconversionflowchart5系統(tǒng)調(diào)試該智能鋰電池充電器的LCD1602液晶顯示、電池狀態(tài)采集等數(shù)字程序，均是先通過ProtelDXP軟件調(diào)試通過之后再下載到單片機里進行實物調(diào)試。要實時采集電壓并送到ADC0832，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號顯示在液晶屏上。當所有模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)值與實際值相等的時候才能準確的進行充電與異常檢測程序的調(diào)試。結(jié)束語本文中具有電流電壓顯示功能的鋰電池充電器經(jīng)過系統(tǒng)測試和實物認證了系統(tǒng)的正確性，通過實物現(xiàn)象的觀察，確認了系統(tǒng)的可靠性，系統(tǒng)也能夠達到預期的要求。實際測試的過程中，充電效果達到基本要求，由于水平有限，沒有充足的時間研究出更好的電池連接方案，鋰電池是焊在電路板上的，如果要更換電池，可能需要重新焊接?？傊?，方案還有很多待改進的地方。

致謝在畢業(yè)設(shè)計論文即將完成之際，回想這幾個月的努力學習，從開題到論文的順利完成，我得到了老師和同學們的很多幫助。首先要感謝我的指導老師霍虎老師，在本論文的撰寫過程中，霍虎老師從各個方面都給予我很多的指導和幫助，同時也為我提供了相關(guān)的參考資料，為我答疑解惑，提供了很多關(guān)鍵性的建議?；艋⒗蠋煂拸V的知識面，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，都讓我受益匪淺。從霍虎老師身上所學到的不僅僅是專業(yè)知識，更多的是對人生的態(tài)度與思索，這將激勵著我在以后的學習生活中百折不撓，奮勇前進！還有我的室友和很多同學也給了我很多的幫助，她們平時給了我很多有幫助的意見，激發(fā)了我對論題更深入思考。尤其是在我遇到困難和挫折時，她們的幫助和鼓勵給了我最直接的勇氣和動力。

參考文獻[1]李治,陳赫,汪東洋等.智能鋰電池充電器設(shè)計[J].吉林大學學報.2012,5月.3-30[2]約瑟·阿拉克彼得·塔爾博特.充電：電池的發(fā)展與未來[N].中國能源報.2015-06-01(05)[3]全球電池網(wǎng).鋰離子電池充電技術(shù)[N].電子過程世界.2011,4.[4]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.1.[5]劉青青，郭利周.鋰電池智能充電器設(shè)計方案[J].中國科技信息.2005(14)[6]姚和平.鋰離子電池充電器設(shè)計[D].西安.西安電子科技大學，2008,1.[7]ShepardJD,BrushL.MarketTrendsinSmartBatteryPacksforPortableElectronics.IEEEBatteryConference,1998,251-253[8]JoseFormentiandRobertMartinez.DesignTrade-offsforSwitch-ModeBatteryChargers.TexasInstrument.2004[9]STC89C52中文資料.海納電子資訊網(wǎng)：[10]tp4056中文資料.南京拓微集成電路[11]ADC0832中文資料[12]LCD1602液晶完整中文資料[13]Intersil.DigitallyControlledPotentiometerX9313[DB].intersil.:，2004.1[14]Bogart,T.F.Linearintegratedcircuits;applications[M].NewYorkJ.Wiley1983.[15]LiN.C.HavilandG.L.TuszynskiA.A.CMOStaperedbuffer.IEEEJournalofSolid-StateCircuits.1990,25(4).

附錄附錄A實物圖：附錄B主程序：#include<reg52.h>//包含頭文件，頭文件包含特殊功能寄存器的定義#include<stdio.h>//標準輸入輸出#include<intrins.h>#include<lcd1602.h>#include<ADC0832.h>sbitkey=P2^4;sbitLED_drive=P2^3;ucharkey_flag=0;ucharonoff_flag=0,a;main(void){LED_drive=0;InitLcd();//初始化LCDWriteCommand(0x01); //清屏DelayMs(20);show_name();DelayMs(2000);WriteCommand(0x01);while(1){ lcd_pos(0x00); LCD_DisStr("V-Li:"); xianshi_three(GetAD0832(1)*3.90625);delay_ms(10); WriteData('V'); DelayMs(1); lcd_pos(0x46); LCD_DisStr("A-Li:"); xianshi_three11(GetAD0832(0)*0.0392*0.0454*1000);delay_ms(10); LCD_DisStr("mA"); DelayMs(1); if(key==0) delay_ms(100); { if(key==0) {key_flag++; if(key_flag==3)key_flag=0; } } if(key_flag==2) { lcd_pos(0x40); LCD_DisStr("Auto"); if(GetAD0832(1)*3.90625>=370) {onoff_flag=1;} delay_ms(10); if(GetAD0832(1)*3.90625<370){onoff_flag=0;} delay_ms(10); } if(key_flag==1) { lcd_pos(0x40); LCD_DisStr("Open"); onoff_flag=1; } if(key_flag==0) { lcd_pos(0x40); LCD_DisStr("Close"); onoff_flag=0; } if(onoff_flag==1)LED_drive=1; if(onoff_flag==0)LED_drive=0; }} 模數(shù)轉(zhuǎn)換：#include<reg52.h>//包含頭文件，一般情況不需要改動，頭文件包含特殊功能寄存器的定義#include<intrins.h>#include<delay.h>#include<ADC0832.h>intGetAD0832(bitChannel){ uchari=0,Data1=0,Data2=0; AD0832_CLK=0;//時鐘置低平//時鐘12Mhz，整個轉(zhuǎn)換時間為224us AD0832_DI=1;//開始信號為高電平 AD0832_CS=0;//片選信號置低，啟動AD轉(zhuǎn)換芯片 AD0832_CLK=1;//輸入開始信號（構(gòu)成一個正脈沖）,時鐘上升沿，輸入開始信號 AD0832_CLK=0;//時鐘下降沿 //模擬信號輸入模式選擇（1：單模信號，0：雙模差分信號） AD0832_DI=1; AD0832_CLK=1;//時鐘上升沿，輸入開始信號 AD0832_CLK=0;//時鐘下降沿 //模擬信號輸入通道選擇（1：通道CH1，0：通道CH0） AD0832_DI=Channel;//選擇通道0 AD0832_CLK=1;//時鐘上升沿，輸入開始信號 AD0832_CLK=0;//時鐘下降沿 AD0832_DI=1;//數(shù)據(jù)線置高，準備接收數(shù)據(jù) for(i=0;i<8;i++) //從高位移入數(shù)據(jù) { AD0832_CLK=1; AD0832_CLK=0;//時鐘下降沿,AD0832輸出數(shù)據(jù)，高位（MSB）先 Data1=Data1<<1; //數(shù)據(jù)左移位，補0 if(AD0832_DI==1) {Data1=Data1|0x01;} //如果數(shù)據(jù)為"1"，移入1， } //如果數(shù)據(jù)為"0"，移入0，for(i=0;i<8;i++) //從低位移入數(shù)據(jù) { Data2=Data2>>1; //數(shù)據(jù)左移位，補0 if(AD0832_DI==1) {Data2=Data2|0x80;} //如果數(shù)據(jù)為"1"，移入1如果數(shù)據(jù)為"0"，移入0，AD0832_CLK=1; AD0832_CLK=0;//時鐘下降沿,AD0832輸出數(shù)據(jù)，高位（MSB）先 } //數(shù)據(jù)線置高，釋放總線，完成一次轉(zhuǎn)換 AD0832_CLK=1; AD0832_DI=1; AD0832_CS=1; if(Data1==Data2)//輸出 {returnData2;}}液晶顯示程序：#include<lcd1602.h>unsignedcharcodedigit[]={"0123456789ABCDEF"};//定義字符數(shù)組顯示數(shù)/******************************************************************//*微秒延時函數(shù)*//******************************************************************/voidDelayUs(unsignedcharus)//delayus{unsignedcharuscnt;uscnt=us>>1;/*12MHz頻率*/while(--uscnt);}/***************************************