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1、 MAX1898 智能充电器的设计 2 II 目录 1 课程设计目的、任务及要求.0 1.1 课程设计目的.0 1.2 课程设计任务.0 1.3 课程设计要求.0 2 总体设计方案.1 3 硬件设计.1 3.1 单元电路设计.1 3.1.1 单片机模块电路和报警电路设计.1 3.1.2 充电器电路充电控制电路设计.2 3.1.3 充电器电压检测电路设计.3 3.1.4 报警电路电路设计.3 3.2 总电路设计.3 4 软件设计.4 4.1 程序设计概述.4 4.2 程序流程图.5 4.2.1 智能充电器的控制.5 4.2.2 I2C 使用.5 5 性能测试与分析.5 6 实验总结.7 7 参考
2、文献.8 III 附录一 程序源代码.9 附件二 元件清单.20 0 1 课程设计目的、任务及要求 1.1 课程设计目的 1、熟悉单片机应用系统的设计方法和步聚。2、稳固 PROTEL 制板的方法和步骤。3、进一步稳固单片机的应用和 C51 单片机程序设计方法。4、掌握 51 单片机程序下载的方法和步骤。5、熟悉单片机应用系统的软硬件调试方法和过程。6、熟悉设计报告的书写方法。1.2 课程设计任务 1通过单片机实现充电器的智能化控制，比方自动断电、充电完成报警提示等；2采用专用的电池充电芯片 MAX1898 与继电器实现对充电过程的控制，并实现电池预充、快充、满充、充电 3采用 PCF8591
3、 对充入锂电池的电压进行检测电池电压，通过蜂鸣器对 MAX1898 充电情况做相应的报警，并从 24C02 中读取存入里面的歌曲。1.3 课程设计要求 要实现智能化充电器，需要从以下两方面着手：1.智能化的实现。在充电过程中引入 51 单片机的控制。2.充电的实现。包括两局部：一是充电过程的控制；二是需要提供根本的充电电压。3.显示的实现。利用 I2C 总线。1 2 总体设计方案 选择 MAX1898 作为充电芯片，AT89S51 作为充电控制芯片，共同完成锂电池智能充电器的研究。加载电源，MAX1898 自动检测电池电压，判断电池是否为“满状态，如果“是那么将此状态传递给单片机，触发信号拉低
4、，TLP5621 发出低电平信号，MAX1898“EN脚电平被拉低，充电停止，蜂鸣器报警。充电过程中，假设电池充满，MAX1898 发出“满信号传递给单片机，单片机同样拉低触发信号，74LS04 发出低电平信号，MAX1898“EN拉低，通过继电器使充电停止，同时发出报警信号。系统方框图如图 2.1 图 2.1 系统方框图 3 硬件设计 3.1 单元电路设计 智能充电器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，比方自动断电、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与继电器实现对充电过程的控制；充电电压检测模块：采用 PCF8591对充入锂电池的电压进行检测，并
5、在到达一定的值进行报警；报警电路:通过蜂鸣器对 MAX1898充电情况做相应的报警，并从24C02中读取存入里面的歌曲。3.1.1 单片机模块电路和报警电路设计 单片机模块电路主要是由是以 STC89C51 为核心的最小系统电路，因为其具有广泛的兼容性和强大的及时控制功能，特别适合于许多较为复杂的控制应用场合。蜂鸣器为系统进行报警提示，电路如图 3.1.1.2 图 3.1.1 单片机控制电路 3.1.2 充电器电路充电控制电路设计 MAX1898 外接限流型充电电源和 P 沟道场效应管或 PNP 三极管，可以对锂电池进行平安有效的快充，其最大的特点是在不使用电感的情况下仍能保持很低的功率耗散，
6、可以实现预充电，具有过压保护和温度保护功能以及为锂电池提供二次保护。电路如图 3.1.2.1 和如图 3.1.2.2 图 3.1.2.1 充电器电路充电控制电路 3 图 3.1.2.2 继电器充电控制电路 3.1.3 充电器电压检测电路设计 利用 MAX1898 进行检测的同时，还要通过锂电池两端的电压进行检测，利用 PCF8591对电路进行 AD 转换，通过 I2C 进行读取。电路如图 3.1.3.图 3.1.3 充电器电压检测电路 3.1.4 报警电路电路设计 利用蜂鸣器读取 24C02 中存入的歌曲，作为报警电路。电路如图 3.1.4.图 3.1.4 报警电路 3.2 总电路设计 基于
7、MAX1898 智能充电芯片，加上 51 系列单片机的强大功能使得智能电池充电器的设计更加模块化，也使得是电池充电器更加智能化。如：电池预充、充电保护、自动断电和充电完成报警提示功能。其各模块电路如下列图 3.2.1 所示.4 图 3.2.1 智能充电器总电路 4 软件设计 4.1 程序设计概述 1充电器的充电过程主要由 MAX1898 和单片机 STC89C51 控制，而单片机主要是对电池充电器控制作用。主要功能介绍如下：当 MAX1898 完成充电时，其/CHG 引脚会产生由低电平到高电平的跳变，该跳变引起单片机 INT0 中断。/GHG 输出为高电平时有以下 3 种情况：电池不在位或者无
8、充电输入；充电完毕；充电出错此时实际上/CHG 会以1.5HZ 的频率反复跳变；显然前面 2 种情况都可以直接通过继电器切断充电电源，所以程序上着重于第三种情况的判断。(2)I2C 使用 5 4.2 程序流程图 4.2.1 智能充电器的控制 图 4.2.1 单片机初始化流程图 单片机控制智能充电器的控制流程如图 4.2.2，其中包括外部中断效劳子程序和定时器效劳子程序。图4.2.2 单片机控制智能充电器的控制流程 4.2.2 I2C 使用（1）PCF8591 的 AD 转换 224C02 的存储音乐 系统源程序见附录。5 性能测试与分析 下面给出充电过程中记录的数据，如下表 5.1 所示：表
9、5.1 充电过程数据表 6 测量次数 电池电压V 充电电流mA 电阻 1 3.98 55.1 0.072 2 3.96 53.1 0.075 3 3.96 52.7 0.075 4 3.98 52.5 0.076 5 3.98 51.7 0.077 6 3.98 49.8 0.080 7 4 45.8 0.087 8 4 43.4 0.092 9 4 41.4 0.097 10 4.03 39.9 0.101 11 4.03 38.6 0.104 12 4.03 37.8 0.107 13 4.05 32.5 0.125 14 4.05 31.6 0.128 15 4.05 29 0.140
10、20 4.05 28.7 0.141 25 4.07 27.6 0.147 30 4.13 19.49 0.212 35 4.13 18.89 0.219 7 40 4.13 18.6 0.222 45 4.15 18.47 0.225 50 4.17 15.94 0.262 55 4.29 0.4 10.725 60 4.31 0.39 11.051 其绘制图形如下：参考 MAX1898 伏安特性折线图：从上可以看出随之充电的进行，电压值从 3.68 伏开始不断递增，而电流值不断的减小，根据安培定理，得出其阻值不断的增大，电压到达一定的值后，电流会到达最小值，即充电接近完成。但是充电时间和参
11、考折线图不一致，和理论值也不一制。6 实验总结 本设计以 MAX1898 为核心，利用单片机为控制元件实现智能手机充电器的设计。通 8 过以上智能充电器的设计，使我进一步熟悉了 MAX1898 的工作原理和使用方法，更深入的了解了 STC89C51 的定时/计数器、中断系统的应用，熟悉了单片机嵌入式控制系统的设计思路。本设计使得课上所学得到充分的应用，加强了自身摄取新知识的能力，也为不断完善自己奠定了根底。理论来源于实践而高于实践，没有亲力亲为是不能领会其魅力的。这次设计进一步提高了自己的动手制作能力，也使得编程能力得到锻炼，取得不小的收获，同时也发现了自身所存在的缺乏。对于本次设计制作，还有
12、很多可以提高的地方。1.利用 PCF8591 对电池电压进行采集，通过计算得出电池流入的电流，并在 LCD1602显示出来，到达可视化的控制。2.提高充电速率。3.提供电源的电压要稳定。7 参考文献 1 MAX1898.Data Sheet.2 STC89C51.Data Sheet.3 PCF8591.Data Sheet.4 戴佳,戴卫恒,刘博文,51 单片机 C 语言应用程序设计实例精讲M,电子工业出版社/.北京,2022.12.9 附录一 程序源代码 程序源代码：#include#include#include#include#define uchar unsigned char#de
13、fine uint unsigned int uchar code 1 0 HI_LIST=0,226,229,232,233,236,238,240,241,242,245,246,247,248;uchar code LO_LIST=0,4,13,10,20,3,8,6,2,23,5,26,1,4,3;uchar code table=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f;uint t_count,int0_count;uchar side;sbit P10=P10;/数码管显示 sbit P11=P11;s
14、bit P12=P12;sbit P13=P13;sbit P20=P20;/蜂鸣器输出引脚 sbit P21=P21;/继电器输出引脚 sbit SCL=P23;sbit SDA=P24;void Start()/开始总线 1 1 SDA=1;SCL=1;SDA=0;SCL=0;void Stop()/结束总线 /SCL=0;SDA=0;SCL=1;SDA=1;SCL=0;void Ack()/发(写)ACK0 SCL=0;/可省略 SDA=0;SCL=1;SCL=0;SDA=1;/必须置 1，释放总线 1 2 void NoAck()/发(写)ACK1 SCL=0;/可省略 SDA=1;S
15、CL=1;SCL=0;void delay(uint n)/延时约 Nms 的时间 uint i;while(n-)for(i=0;i100;i+);bit TestAck()/测试(读)ACK bit ErrorBit;SDA=1;/释放总线 SCL=1;ErrorBit=SDA;SCL=0;1 3 return(ErrorBit);/0应答，1非应答 /写入 8 个 bit 到 IIC 器件 Write8Bit(unsigned char input)unsigned char temp;for(temp=8;temp!=0;temp-)SCL=0;/可省略 SDA=(bit)(input
16、&0 x80);SCL=1;SCL=0;input=input1;uchar Read8Bit()/读 8 个字节 unsigned char temp,rbyte=0;for(temp=8;temp!=0;temp-)1 4 SCL=1;rbyte=rbyte1;rbyte=rbyte|(unsigned char)(SDA);/将位 SDA 转换成字节再行原来的 rbyte 相或，SCL=1 时即 SDA 稳定时读 SCL=0;return(rbyte);uint readpcf8951_adc()/读 pcf8591 数据函数 uint dat;Start();Write8Bit(0 x
17、90);TestAck();Write8Bit(0 x40);/选择通道 TestAck();Start();1 5 Write8Bit(0 x91);TestAck();dat=Read8Bit();Stop();return dat;uint Gets_24c02(uchar x)/读 pcf8591 数据函数 uint dat;Start();Write8Bit(0 xA2);TestAck();Write8Bit(x);/选择通道 TestAck();Start();Write8Bit(0 xA3);TestAck();dat=Read8Bit();Stop();1 6 return
18、dat;void display()unsigned int temp;unsigned char dis_c4,i;temp=readpcf8951_adc()*1.0/255*500;/以 长 整型运算。for(i=0;i600)&(t_count1000)/外部中断 0 产生3s5s 的信号 if(int0_count=1)/标志，认为充电完毕 、P21=0;/关闭充电电源 P20=0;/翻开蜂鸣器报警 /否那么即是充电出错 else P21=1;P20=1;ET0=0;/关闭 T0 中断 EX0=0;/关闭外部中断 0 int0_count=0;t_count=0;1 9 else T
19、R0=1;/t0 计数 /*主函数*/void main()uchar i;TMOD=0X11;/初始化 EA=1;ET0=1;ET1=1;IT0=1;TR0=1;TR1=1;EX0=1;2 0 int0_count=0;while(1)display();if(P20=0)for(i=0;i14;i+)side=Gets_24c02(i);TR1=1;附件二 元件清单 智能手机充电器元件清单 STC89C51 1 排阻4.7K 1 MAX1898模块(DIP)1 电阻1K 1 PCF8951 1 电阻10K 3 74LS04 1 电阻2K 1 24C02(DIP 直插式1 1 电阻51 1 晶振12MHZ)1 电阻100 2 锂电池 1 电阻2.8K 1 2 1 蜂鸣器 1 电容20PF 2 4位共阴数码管 1 电容1.1uF 1 PNP 管8550 3 电容1uF 1 二极管1N4007 2 电容0.1uF 1 红色发光二极管 1 电容220uF 1 绿色发光二极管 1 电解电容10uF 1 按键开关 1 电容100nF 1 继电器 1 杜邦线