基于AVR单片机的智能快速充电器设计
基于单片机技术的智能充电器设计
基于单片机技术的智能充电器设计1. 引言智能充电器是一种利用单片机技术实现智能控制的充电器，它能够根据充电设备的需求，自动调节充电电流和电压，实现高效、安全、快速的充电过程。
本文将详细介绍基于单片机技术的智能充电器设计，并探讨其在实际应用中的优势和挑战。
2. 智能充电器设计原理2.1 单片机控制基于单片机技术的智能充电器采用单片机作为控制核心，通过编程实现对充电过程中各种参数的监测和调节。
单片机具有高速、低功耗、易编程等优势，可以实现精确控制和智能化管理。
2.2 充放电管理智能充电器设计中重要一环是对锂离子等可再生储能设备进行精确管理。
通过监测储能设备的状态参数（如温度、容量等），可以根据设备需求自动调节输出功率，并确保安全快速地完成充放电过程。
3. 智能化算法设计3.1 全局最优算法为了最大限度地提高储能设备的利用率，智能充电器设计中应用了全局最优算法。
该算法通过对充电过程中的各种参数进行实时监测和分析，优化充电过程中的功率分配，使得充电器能够以最高效率完成充电任务。
3.2 自适应调节算法智能充电器设计中还应用了自适应调节算法，通过对设备需求的实时监测和分析，自动调节输出功率和电压。
该算法可以根据设备需求的变化进行动态调整，以提高充电效率和减少能量损耗。
4. 智能充电器设计实现4.1 硬件设计智能充电器硬件设计包括选择合适的单片机芯片、功率模块、传感器等元件，并进行合理布局和连接。
其中单片机芯片需要具备足够的计算性能和存储空间，以支持复杂的控制算法。
4.2 软件设计智能充电器软件设计包括编写控制程序、界面程序等。
控制程序需要实现对各种参数的监测、分析和控制，并根据设备需求进行动态调整。
界面程序可以提供用户友好的操作界面，并显示相关的充电信息。
5. 智能充电器的应用优势5.1 高效充电基于单片机技术的智能充电器能够根据设备需求智能调节输出功率和电压，以最高效率完成充电任务。
相比传统充电器，智能充电器可以大大缩短充电时间，提高储能设备的利用效率。
基于AVR单片机的多用智能移动电子设备充电装置的设计
基于AVR单片机的多用智能移动电子设备充电装置的设计摘要：基于avr单片机的智能充电系统可以对电池的充电过程进行动态、全面的监控与管理，能够自适应的检测出不同型号的电池，有效地控制电池的充电过程，对充电电源、电压进行自动检测调整，充电后自动转为恒压浮充状态，对待充电的电池进行保护，防止过电压和温度过高对电池的损坏，达到既保护电池、又能使电池充满的要求。
采用智能充电方式，提高了电池的使用寿命，并且加快了电池的充电的速率，实现了智能充电目的。
关键词：单片机；智能充电系统随着科技水平的不断进步，社会对高性能、小尺寸、重量轻的电池充电器的需求也越来越大，但一个现实的问题是，大量的电子设备电池在在使用传统的充电器一段时间后，电池的性能大幅度下降，容量较最初相比下降很多，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。
本设计装置能够智能识别各种不同移动电子产品的充电参数，在充电过程中对电池充、放电电流、充电电压、温度等各项指标进行精确地监控，最大限度的延长电池的使用寿命。
人性化的人机交互界面可显示出充电完成充电所需剩余时间等各种充电参数。
1.结构方案系统可以分为三个部分：控制部分、信号检测部分和充电部分。
控制部分包括单片机模块、电源通断控制模块、开关管驱动模块等。
信号检测部分包括充电电流、电压检测以及电池温度检测等模块，其中电流检测用以测量电池充电时的充电电流以及计算电池充电量的计算，电压检测模块用于测量电池充电时的实时电压。
这两个实时动态信号反馈给单片机控制单元，由单片机处理后，控制pwm 波占空比，驱动充电主体电路从而控制充电电压和电流的大小实现智能充电。
2.实现流程a.预充在安装好电池之后，接通输入直流电源，当充电其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，使电压、温度恢复到正常状体。
预充电时间由ct口外接电容确定，如果在预充时间内电池电压达到2.5v，且电池温度正常，则进入快充过程；如果超过预充时间后，电池电压低于2.5v，则认为电池不可充电，充电器显示电池故障，由单片机发出故障指令，led指示灯闪烁。
基于单片机的智能手机充电器系统设计报告
基于单片机的智能手机充电器系统设计报告基于单片机的智能手机充电器设计报告一( 系统设计1.设计目的1) 熟悉并掌握单片机嵌入式系统的开发流程和应用方法。
2)做到对电池充电过程的实时监测。
3)做出智能化的充电器。
我发现在给手机充电的时候，往往不能知道电池还有多长时间能充满，而且经常忘记是什么时候开始充电的，因此很容易造成过充或充电不足，从而影响手机电池的使用寿命，还有可能出现危险。
于是我便萌生了设计一种可显示时间的手机充电器的想法2.功能简介1)可与锂电池中的芯片通信，得到电池组的容量、电压、电流等参数。
2)用LED显示电池的剩余充电时间。
3)具备防过充功能，在电池电压达到一定值后减小充电电流，直至电池充满。
3.应用能给各种锂离子电池充电并可以实时显示充电的剩余时间。
二(实验资源1)硬件:AVR开发板，Atmega16,LED七段数码管，电源2)软件:ICCAVR,AVRstudio三(实验原理1. 电路原理图注释:左下为AD模块，Mega16的PA口接AD，同时输出PWM,PB3接PWM进行充电控制;右下方为以TLC431为主的稳压源，接单片机的AREF端口。
2. 实验原理:锂电池的充电过程分为预充、快充、涓流三个步骤，我们的原理概括的讲，就是在预充阶段通过对电池进行扫描测出电池的容量，与程序中的库进行对应从而得出充电所需时间;再经过快充电池电压达到一定高的值，为防止由于充电过快引起的电池实际电压不足，最后再加上一定时间的涓流充电。
在整个过程中通过LED来实时显示剩余充电时间。
3. 软件设计流程图四(数据采集为使充电器能为不同容量的电池，需要做测试来采集大量的数据，反应电池在充电过程中电压、电流、时间之间的关系。
以下为几个具有代表性的测试图样:1. 容量为600mah的电池快充过程中I-t曲线图中X轴为时间(min)，Y轴为电流(mA) 图中X轴为时间(min)，Y轴为电流(mA)注:图中X轴为时间(min)，Y轴为电流(mA)。
基于单片机的智能电池充电器的设计
基于单片机的智能电池充电器的设计智能电池充电器是一种能够智能识别电池类型和状态，并能根据电池需求实现快充和慢充的充电器。
本文将介绍一种基于单片机的智能电池充电器的设计。
一、设计原理智能电池充电器采用了单片机作为控制核心，通过对电源和电池状态进行实时监测以及控制充电电流和电压等参数，从而实现对电池的智能化管理。
二、主要功能1.电池类型识别：通过检测电池的电压和电流波形，智能电池充电器能够自动识别电池的类型，包括锂电池、铅酸电池等等。
2.电池状态检测：充电器能够实时监测电池的电流、电压以及温度等参数，通过这些参数的变化，判断电池的充电、放电状态，从而保证电池的安全和寿命。
3.充电控制：智能电池充电器可以根据电池类型和状态，动态调整充电电压和电流，以实现快充和慢充的切换，从而提高电池的充电效率和安全性。
4.过充保护：当电池充电至预设的电压值时，充电器能够自动停止充电，防止过充，保护电池安全。
5.温度保护：当电池温度过高时，充电器会自动停止充电，保护电池不受损坏。
三、硬件设计智能电池充电器的硬件设计包括电源电路、电流电压检测电路、控制电路和显示电路四个主要部分。
1.电源电路：充电器所需的电源电压一般为DC12V或AC220V，通过整流和滤波电路将交流电转化为直流电，并通过稳压电路将电压稳定在适合电池充电的范围内。
2.电流电压检测电路：用于实时检测电池的电流和电压值，通常采用放大电路和模数转换电路将模拟信号转化为数字信号，以供单片机进行处理。
3.控制电路：包括单片机和相关外围电路，单片机根据检测到的电池类型和状态，通过控制电源电压和电流调整电池的充电方式和速度。
4.显示电路：用于显示电池的充电状态、电流、电压等相关信息，通常采用数码管、LCD等显示器件。
四、软件设计智能电池充电器的软件设计主要包括单片机的程序设计和算法设计。
1.程序设计：根据单片机的指令系统和硬件接口进行开发，程序主要包括电池类型识别、电池状态检测、充电控制和保护控制等功能。
毕业设计 基于单片机的智能充电器设计 正文
潍坊学院本科毕业设计一今卫目录摘要......................................................................................................错误！未定义书签。
Abstract ................................................................................................错误！未定义书签。
1前言 (1)1.1课题背景 (1)1.2设计目的 (1)1.3设计任务 (2)2设计的主要元器件介绍 (3)2.1硬件电路主要芯片 (3)2.2模数转换器CS5552芯片 (4)2.3温度传感器PT100 (4)3硬件电路设计 (6)3.1电源电路的设计 (6)3.2测温电路部分 (6)3.3模数转换部分 (7)3.4充电器的充电指示部分 (8)3.5充电电压显示部分 (8)3.6恒流恒压电路 (9)4软件设计 (11)4.1系统程序流程图 (11)4.2主程序 (12)5软件仿真与调试 (17)5.1电源仿真 (17)5.2充电器两端的电压显示部分 (17)6结论 (19)7参考文献 (20)致谢 (21)基于单片机的智能充电器设计摘要：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。
为解决锂离子电池和镍氢/镍镉电池的充电问题，设计了一种以AT89S52单片机为核心的通用智能充电器，介绍了智能充电器的工作原理、设计特点和三种充电模式，详细讨论了系统的硬件构成及软件实现方法。
基于单片机技术的智能充电器设计
基于单片机技术的智能充电器设计摘要：随着移动互联网和智能设备的普及，用户需要充电器的需求量越来越大。
然而，传统的充电器存在安全隐患和充电效率低下的问题。
因此，本文基于单片机技术，设计了一种智能充电器，可以有效地提高充电效率，保障用户充电安全。
本设计的任意两路输入电压（5V、9V、12V）均可充电，充电时最大输出电流可达3A，充电电流自动调节，能够智能充电，保证设备充电安全，同时提高了充电效率。
实验结果表明，相比传统充电器，本设计具有更高的充电效率和更好的安全性能。
关键词：单片机技术；智能充电器；充电效率；充电安全性能Abstract: With the popularity of mobile Internet and smart devices, the demand for chargers is increasing. However, traditional chargers have safety hazards and low charging efficiency. Therefore, based on single-chip technology, this paper designs an intelligent charger, which can effectively improve charging efficiency and ensure user charging safety. Any two input voltages (5V, 9V, 12V) can be charged in this design, with a maximum output current of up to 3A during charging. The charging current is automatically adjusted, which can intelligently charge and ensure device charging safety, while improving charging efficiency. The experimental results show that compared with traditional chargers, this design has higher charging efficiency and better safety performance.Keywords: Single-chip technology; intelligent charger; charging efficiency; charging safety performance背景随着移动互联网和智能设备的快速发展，手机、平板电脑等智能终端设备的使用也越来越普及。
基于单片机的智能充电器毕业设计论文
基于单片机的智能充电器毕业设计论文This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020长江学院毕业论文（设计）题目基于单片机的智能充电器院（系）机械与电子工程系专业自动化学生姓名王海成绩指导教师张胜群老师2015年06月摘要便携式应用的发展与普及提高了对充电电池性能的要求，而锂离子电池凭借其独特的有点，如能量密度高、使用寿命长、放电电压高和无记忆效应等，成为了便携式电子产品的首选电池。
然而，锂离子电池相对脆弱的特性，如过充电和高温可能对电池造成极大的破坏，对其充电电路提出了严格的要求，作为便携式产品的充电器，高集成度，高效率和准确的控制都是必须的特点。
针对锂离子电池的充电管理问题，本文采取了一种基于单片机控制的智能充电方法，通过单片机与充电管理IC的配合，设计并实现了锂离子电池充电保护电路，从而达到了提高充电效率，延长电池寿命和节能的效果。
关键词：锂离子电池；智能充电器；单片机；节能AbstractThe development and prevalence of portable applications require better performance of rechargeable batteries, while the Li-Ion battery becomes the best choice of portable electronic products because of its unique advantages, such as high energy density, long circle life, high voltage and absence of memory effects. However, the comparative fragility of Li-Ion battery, for example, to overcharging and high temperature, imposes stringent charge requirements on chargers. As portable applications, the chargers should be compact, high efficient and accurate.In order to manage the charge process of Li-Ion battery, the design and implementation of a Li-Ion battery charge protection integrated circuit based on intelligent control approach was presented by MCU assort withcharge management IC. So as to achieve improved charging efficiency and prolong battery life and energy-saving effect.Keywords：Li-Ion；Intelligent charger；MCU；Energy-saving目录第一章绪论锂离子电池具有较高的重量比、无记忆效应、可重复充电多次、使用寿命长、价格低等优点。
基于单片机的智能充电器设计毕业(论文)设计说明书
毕业设计说明书基于单片机的智能充电器设计学生姓名：王世恩学号：********** 学院：信息与通信工程学院专业：电子信息工程指导教师：***2017年6月基于单片机的智能充电器设计摘要随着全球经济的发展，锂电池对于人们生活的影响越来越大。
锂电池具有储能密度高，寿命长等优点，在当前社会应用范围极广。
目前锂电池应用的领域很广泛，尤其是电动自行车领域。
随之，对于锂电池的充电方案的研究也越来越多。
对于各种电子产品出现的电池充电爆炸事件，人们对于锂电池充电安全极其重视。
针对人们对充电产品的需求，本说明文进行了相关的研究。
本论文先介绍了课题研究的背景、目的及意义，之后介绍了国内外对于锂离子电池充电器的研究进展。
介绍了充电器的重要组成模块，如充电电源模块、电压数据检测模块、温度数据检测模块和通信模块。
介绍了设计所要实现的功能。
提供了充电方案和充电方法的选择的依据。
说明书对硬件设计的各个模块进行了阐述。
分别论述了充电电源电路、报警电路、电压检测电路、温度检测电路和单片机电路的具体设计。
同时详细的画出了单片机与上位的通信数据流向图。
在软件程序设计部分，论文介绍了整个充电器设计的软件程序设计。
包括单片机的程序设计和上位机中Qt软件程序设计。
最后对整个系统进行了调试和实践。
经过调试后，设计的电路能可靠工作、程序逻辑合理、上下位机能正常通信。
关键字：STM32；TL494；Qt；SOC；串口通信The design of Intelligent charger based on MCUABSTRACTWith the development of the global economy, lithium battery is more and more important for people's lives. Lithium batteries have some advantages like high energy storage density, long life etc, so they are widely applied. Lithium battery are widely used in the applications field, especially in the electric bicycles field. Subsequently, many countries have stepped up efforts to support the research.For a variety of battery explosion of electronic products happened, people pay great attention to the safety of lithium battery charging.In view of the demand for charging products, firstly, this article has carried out the related research. This paper introduces the background, purpose and significance of the research then analyzes the current research status of the lithium-ion battery charger. This paper introduces the important components of the charger. The function discussed is need to achieve. It provides the basis choices of charging scheme and charging method.Secondly, the paper describes the various modules of the hardware design. The design of charging circuit, alarm circuit, voltage detection circuit, temperature detection circuit and MCU circuit are discussed respectively. At the same time it introduces a detailed picture about the communication. The paper introduces the software design of the whole charger design. Including the programming of the MCU and the Qt software program design.Finally, The debugging and testing results show that the the design of the circuit can work reliably, and the program logic is reasonable. The PC and MCU can communicate normally.Keywords: STM32；TL494；Qt；SOC；Serial communication目录1 绪论 (1)1.1课题研究的背景、目的及意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.2.1国外研究现状 (2)1.2.2国内研究现状 (2)1.3研究内容与章节安排 (5)2 方案比较和选择 (6)2.1总体设计框图 (6)2.2电源模块 (7)2.2.1电源方案的选择 (7)2.3充电方法 (8)2.3.1锂电池的充电特性 (8)2.3.2充电方案的选择 (9)2.4 SOC估算方法 (10)2.4.1 SOC估算方法的选择 (10)2.5通信方式 (11)2.5.1 通信方式的选择 (11)2.6本章小结 (12)3 硬件设计与实现 (13)3.1单片机电路 (13)3.2充电电源电路 (16)3.2.1变压电路 (16)3.2.2整流、滤波电路 (17)3.2.3 TL494脉宽调制电路 (17)3.2.4 DC-DC电路 (19)3.3电压采集电路 (19)3.4温度采集电路 (21)3.5报警电路 (21)3.6本章小结 (22)4 软件设计与实现 (23)4.1软件开发环境 (23)4.1.1 Qt5.4集成开发环境 (23)4.2单片机程序设计 (23)4.2.1 整体设计逻辑概述 (23)4.2.2 电压、温度数据采集 (24)4.3上位机软件程序设计 (25)4.3.1 整体设计概述 (25)4.3.2 程序逻辑流程图 (25)4.3.3 UI界面 (25)4.4 上下位机的通信设计 (27)4.4.1 通信协议概述 (27)4.4.2 上下位机通信流程图 (27)4.5 本章小结 (28)5 调试与分析 (29)5.1充电电路检测 (29)5.2温度电路检测 (30)5.3电压电路检测 (31)5.4充电器运行检测 (32)5.5 本章小结 (33)6 总结与展望 (34)参考文献 (35)致谢 (37)1 绪论如今随着人们物质生活水平的提高，人们的出行越来越离不开电动交通工具，尤其是锂电池电动自行车。
基于单片机的智能充电器设计 毕业设计论文
毕业设计（论文）设计（论文）题目：基于单片机的智能充电器设计系别：电子系专业：电子信息班级：姓名：学号：指导教师：完成时间：基于单片机的智能充电器设计摘要随着电子技术的不断发展，便携式设备扮演了重要的角色，而小型款便携式的手机充电器可以便利和丰富人们的生活。
本文从锂电池的结构原理着手，通过的锂电池性能及常用充电方法的研究比较，以及结合目前手机充电器的使用情况，设计一款由新型微处理器，针对市场上常见手机锂电池的充电器智能充电电路控制功能本次设计是基于AT89C51单片机的智能充电器的设计方法。
该充电器可以实现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，可以防止电池的过充和过放对电池造成损害。
[关键词]:充电器单片机智能目录绪论 (1)第1章智能充电器的概述 (2)1.1.1充电器设计思想 (2)1.1.2锂离子电池充电模式 (2)1.2智能充电器定义 (2)1.3设计任务及要求 (3)1.4设计方案论证 (3)第2章硬件设计 (4)2.1 处理器 (4)2.1.1单片机的定义 (4)2.1.2单片机的应用领域： (4)2.1.3单片机基本组成与内部结构 (5)2.1.4 单片机的工作过程 (6)2 . 2 采样部分 (8)2.2.1 模/ 数转换器AD574 (9)2.2.2 电流传感器MAX471 (11)2.2.3 控制器 (12)第3章软件设计 (16)3.1 PWM软件技术的基本原理 (16)3.2 程序功能 (18)3.3 单片机控制程序设计 (18)3.4 定时器0和外部0程序设计 (20)心得体会 (23)致谢 (24)参考文献 (25)附录1： (26)附录2：定时器0与外部中断0程序 (27)绪论目前, 市场上手机充电器种类繁多, 但其中也有很多质量低劣的不合格产品。
基于AVR单片机的智能充电器的设计与实现
基于AVR 单片机的智能充电器的设计与实现李 丹,刘凤春(大连理工大学电气工程与应用电子技术系,辽宁省大连市116023)【摘 要】 介绍了以AVR 单片机为核心智能充电器的控制原理,讨论了充电器的硬件结构和软件设计思想。
该充电器对充电过程进行全面管理,描述了充电检测的关键技术,实现了智能充电。
并对充电电源、电压进行自动检测调整,充电后自动转为恒压浮充状态,使充电过程按理想的充电曲线进行,达到既保护电池、又能使电池充满的最佳效果等要求。
这种全新的智能充电方式,有效地解决了普通充电器将蓄电池“充坏”的技术难题,大幅度提高了蓄电池的实际循环寿命,是电动自动车、电动汽车的理想产品。
关键词:智能充电器,AVR 单片机,半桥变换,电动自动车中图分类号:T M910.6收稿日期:2004212203;修回日期:2005201211。
0 引 言随着经济的发展,越来越多的电器走进人们的日常生活,家庭使用的小容量蓄电池逐渐增加。
因此,研究如何延长蓄电池的寿命,提高蓄电池的使用寿命,并设计、生产出高质量、高效率、符合家庭使用要求的充电器,有着十分重要的意义。
评价蓄电池的优劣有很多指标,其中寿命是用户十分关心的问题之一。
电池的过充电、过放电和充电不足是引起电池故障的主要原因,其中过充电、充电不足是充电方法不当引起的。
为了实现智能化充电,我们采用单片机作为控制器,实时监控电压、电流,使充电过程按理想的充电曲线进行,达到既保护电池、又能使电池充满的效果。
1 智能充电器的硬件结构传统的电池充电器采用电流负反馈的方法来达到恒流充电的目的。
为了加入智能控制,达到实时监控的目的,我们打开电流反馈环,加入了单片机及相关的控制电路。
硬件的结构框图如图1所示。
图1 智能充电器硬件结构框图 充电器系统中的主要控制部件是单片机。
从经济角度出发,选择AT ME L 公司的AT MEG A L8单片机,它是一款采用低功耗C M OS 工艺生产的AVR RISC 结构的8位单片机,其大部分指令执行时间仅为1个时钟周期,因此,它可以达到接近1MIPS/MH z (MIPS 为百万条指令每秒)的性能。
基于AVR单片机的智能快速充电器设计_林燕雄
可编程器件应用 电 子 测 量 技 术 ELECT RONIC M EA SU REM ENT T ECH NOLOG Y 第31卷第10期2008年10月 基于AVR单片机的智能快速充电器设计林燕雄 朱望纯(桂林电子科技大学 桂林 541004)摘 要:本文介绍了一种基于AV R单片机的智能快速充电器的设计方法。
根据充电电池取样电压和电流状态信息, A V R单片机产生合适的P WM信号,控制BUCK变换器工作,实现充电高效控制。
快速充电过程中,充电电池的电压和电流取样值波动较大,为了消除这种影响,采用软件检测处理,及时确定充电结束时间,避免过充。
关键词:快速充电技术;Ni-M H电池;A V R单片机中图分类号:T P216 文献标识码:ANew kind of intelligent fast battery chargerbased on the AVR MCUL in Yanxiong Z hu W ang chun(Guilin University of Electronic Technology,Guilin541004)Abstract:O ne kind based on the A V R M CU intellig ent fast ba ttery charg er desig n method is introduced by this ar ticle.A cco rding to the recha rgeable batter y sampling v oltage and the e lectric current co nditio n info rmatio n,the AV R M CU produce s the appr opriate P WM sig nal,contro ls the BUCK conver te r wo rking,achieve s charge contr olling hig hly effective.In the r apid charg e pro ce ss,the recha rgeable battery v oltage and the electric curr ent sample v alue v ariation is g reat.I n o rder to elimina te this influence,uses sof tw are ex amina tion processing,dete rmines the cha rge clo sure time prom ptly,avoids charg e e xcessively.Keywords:techno lo gy of fast charge r;Ni-M H battery;AV R M C U0 引 言对镍氢电池进行充电时,为了避免过充电,一些充电器采用小电流充电。
基于单片机的智能手机充电器的设计
基于单片机的智能手机充电器的设计一、引言在当今数字化的时代，智能手机已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
而作为智能手机的重要配件，充电器的性能和安全性至关重要。
传统的充电器往往功能单一，充电效率低下，且缺乏智能化的控制。
为了满足人们对高效、安全、智能充电的需求，基于单片机的智能手机充电器应运而生。
二、设计目标与要求（一）高效充电能够快速为智能手机充电，缩短充电时间，提高充电效率。
（二）安全保护具备过压保护、过流保护、短路保护等功能，确保充电过程的安全可靠。
（三）智能控制能够根据手机电池的状态自动调整充电电流和电压，实现智能充电。
（四）兼容性兼容多种智能手机型号，具有广泛的适用性。
三、硬件设计（一）电源输入模块采用交流市电输入，通过变压器降压和整流滤波电路，将交流电转换为稳定的直流电。
（二）单片机控制模块选择合适的单片机，如 STM32 系列，负责整个充电器的控制和监测。
（三）充电管理模块采用专用的充电管理芯片，如 TP4056，实现对充电电流和电压的精确控制。
（四）电压电流检测模块通过传感器实时检测充电电压和电流，并将数据反馈给单片机。
（五）显示模块使用液晶显示屏或 LED 指示灯，显示充电状态、电量等信息。
四、软件设计（一）主程序负责初始化各个模块，设置充电参数，以及循环监测充电状态。
（二）中断服务程序处理电压电流检测模块产生的中断，实现过压、过流等异常情况的保护。
（三）充电控制算法根据电池的电量和充电状态，采用智能充电算法，动态调整充电电流和电压。
五、充电过程控制（一）预充电阶段当电池电量极低时，采用小电流进行预充电，避免对电池造成损伤。
（二）恒流充电阶段在电池电量较低时，以恒定的大电流进行充电，快速提升电量。
（三）恒压充电阶段当电池电量接近充满时，自动切换到恒压充电模式，确保电池充满且不过充。
（四）充电结束阶段当电池充满后，自动停止充电，防止过充对电池寿命造成影响。
六、安全保护机制（一）过压保护当检测到充电电压超过设定的安全阈值时，立即切断充电电路，保护手机电池和充电器。
基于AVR的智能充电器系统设计
关键 词： 镍镉 智 能充 电器 Ｐ Ｗ Ｍ控制 Ａ Ｔ ｍｅ ｇ ａ ３ ２ Ｂ ＵＣ Ｋ ￣路 中图分 类号 ： Ｔ Ｍ９ １ ０ ． ６ 文献标 识码 ： Ａ 文章编 号： １ ０ ０ ７ — ９ ４ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ １ ７ ０ — ０ ３
设 计 开 发
黪 ’ Ｉ与 应 用
基于 Ａ Ｖ Ｒ的智能充电器系统设计
卢秀和 李建波 薛鹏 魏巍 张斌 马薇
（ 长春 工 业大 学 吉林 长春 ￣ ３ ｏ ｏ ｏ ｏ ）
摘要 ： 基 于Ａ ｖ Ｒ设计 的智能 充电器 系统， 采 用Ｂ ｕｃ Ｋ电路调 压技术 ， 通过Ｐ ＷＭ调 整 占空比来 实现 对 充电 电压 的控制 。 本设计 采用 电压、 温度 实
我们采用Ｊ Ｔ Ａ Ｇ ￣线编程方式， 简化操作流程， 加快工程进展。
３ ． ３充放 电 电路
段， 我们采用 ｎ Ｃ电流预充电， 充电十分钟 ； 第三阶段， 我们采用
降压斩波电路使用一个全控型器件Ｑ ３ ， 为在Ｑ ３ 关断时给负载 Ｃ电流快速充 电， 充 电约２ ． ｓ ｄ ｓ 时， 终止判断为检测到 电压负增 中的电感 电流提供通道， 设置 了续流二极管Ｄ ３ ． ＡＶ Ｒ逼过输出
ＴＬ ０ ６ ２ 组成 同相放大器 ， 基本模型如 下（ 如 图５ ） 。 根据理想运放 的输入 电压 为零的特性 并应 用ＫＶＬ 得 Ｕ ｏ ＝Ｒ ｚ ｉ ｌ ＋ （ 公式２ ． ３ ）
１弓 Ｉ 育
长 或 温 度 正 增 长 较 快 速 度 达 到１ － ２ ￣ ％ ； 第 四 阶 段， 我 们 采 用 ｏ ． １ Ｃ
基于单片机的智能充电器设计
目录第1节引言 (2)1.1 蓄电池的特点 (2)1.1.1镍铬电池和镍氢电池 (2)1.1.2锂离子电池 (3)1.2 智能充电器 (3)1.3 本设计功能模块 (4)第2节系统设计思路分析 (4)2.1 智能化的实现 (5)2.2 电池充电芯片的选择 (5)2.2.1 如何选择电池充电芯片 (5)2.2.2 芯片MAX1898 的特点 (6)2.2.3 MAX1898 的充电工作原理 (6)第3节系统主要硬件电路设计 (9)3.1 主要器件 (9)3.2 电路原理图及说明 (10)第4节系统的软件设计 (13)4．1 程序流程 (13)4．2 程序说明 (13)结束语 (16)参考文献 (17)附录 (18)基于单片机的智能充电器设计第1节引言目前，一部分的充电器不但能在很短的时间里将电量充足，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键电源、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系列单片机现在以致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。
它的特点是片内有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。
基于AVR的锂电池智能充电器的设计与实现
基于AVR的锂电池智能充电器的设计与实现
1引言
锂电池闲其比能量高、自放电小等优点，成为便携式电子设备的理想电源。
近年来，随着笔记本电脑、PDA，无绳电话等大功耗大容量便携式电子产品的普及，其对电源系统的要求也日益提高。
为此，研发性能稳定、安全可靠、高效经济的锂电池充电器显得尤为重要。
本文在综合考虑电池安全充电的成本、设计散率及重要性的基础上，设计了一种基于ATtiny261单片机PWM控制的单片开关电源式锂电池充电器，有效地克服了一般充电器过充电、充电不足、效率低的缺点，实现了对锂电池组的智能充电，达到了预期效果。
该方案设计灵活，可满足多种型号的锂电池充电需求，且ATtiny261集成化的闪存使其便于软件调试与升级。
2锂电池充电特性
锂电池充电需要控制它的充电电压，限制其充电电流。
锂电池通常都采用三段充电法，即预充电、恒流宽电和恒压充电。
锂电池的充电电流通常应限制在1C(C为锂电池的容量)一下，单体充电电压一般为4.2V，否则可能由于电聪过高会造成键电池永久性损坏。
预充电主要是完成对过放的锂电池进行修复，若电池电压低于3V，则
必须进行预充电，否刚可省略该阶段。
这也是最普遍的情况。
在恒流阶段，充电器先给电池提供大的恒定电流，同时电池电压上升，当魄池电压达到饱和电压对，则转入憾压充电，充电电压波动应控制在50mV以内，同时充电电流降低，当电流逐渐减小到规定的值时，可结束充电过程。
电池的大部分电能在惯流及恒压阶段从充电器流入电池。
曲上可知，充电器实际上是一个精密电源，其电流电压都被限制在所要求的范围之内。
基于AVR的多功能智能充电器设计
基于AVR的多功能智能充电器设计0 引言充电器通常指的是一种将交流电转换为低压直流电的设备。
充电器在各个领域用途广泛，特别是在生活领域被广泛用于手机、相机、玩具、便携设备等常用电器。
普通充电器功能单一、针对性强。
充电电池种类较多，每一种电池需要配一种充电器，因此用户经常购置较多的充电器，导致资源浪费，而且普通充电器因为功能不完善或使用不当导致充电电池寿命降低，甚至出现安全事故，废旧电池对环境会造成很大污染。
本文介绍的充电器是基于AVR MEGA16 单片机为核心智能控制，利用该单片机内部的A／D 采样电池电压判断电池类别，然后通过I／O 口控制芯片LM2576 实现充电功能。
本充电器具有智能判别、智能充电、智能控制的优势，还加入了反接保护和过充保护功能，充电状态液晶显示，充电过程清晰明了，人机交互性能优良。
1 系统硬件结构如图1 所示，本系统由供电电路、微处理器、显示电路、充电电路、电池判断电路、反接保护电路等6 部分构成。
以下重点介绍微处理器电路和充电电路。
1．1 微处理器微处理器采用爱特梅尔半导体公司的AVR MEGA16 型单片机，这是一款高性能的8 位RISC 微控制器。
芯片内部有8 位和16 位的计数器定时器(C／T)，可作比较器、计数器、外部中断和PWM(也可作A／D)用于控制输出。
运用Harvard 结构概念，具有预取指令的特性，即对程序存储和数据存取使用不同的存储器和总线。
采用CMOS 工艺技术，高速度(50ns)、低功耗、具有SLEEP(休眠)功能。
AVR 的指令执行速度可达50ns(20M Hz)。
采用该芯片的A／D，加一些高精密采样电阻和旁路电容组成电池判断电路。
1．2 充电电路充电功能电路如图2 所示。
图中由LM358 的两个运算放大器构成的比较电路加上外围器件构成了充电功能电路。
比较器2、RP3、RP4 构成电压控制电路，直接作用于LM2576 的反馈端。
当电池判断为NI-MH 电池时，RP4 构成的基。
基于AVR单片机的智能充电器的设计
目录摘要 (3)引言 (4)一、概述 (4)二、各种充电电池的特性 (4)1、各种充电电池的优缺点 (4)2、影响充电电池使用寿命的因素 (5)三、智能型充电器的设计要求 (5)四、AVR单片机的特点 (6)1、速度快 (6)2、性能价格比高 (6)3、系统内从新编程（ISP In-System Programming) 功能 (6)4工作电压范围宽（2.7-6V）、抗干扰能力强 (7)五、CPU电路 (7)1、MCU系统时钟和实时时钟的选择 (8)2、PWM脉宽调制波产生器 (8)3、AD转换器 (8)六、1602B字符型液晶模块 (8)七、恒流/恒压电路 (11)1、工作原理 (11)2、电感L的计算方法 (12)八、基准电压源 (12)九、电流检测电路 (13)十、电池电压检测电路 (14)十一、温度传感电路 (15)十二、RS232接口电路 (16)十三、小结 (17)参考文献 (17)摘要介绍了以AVR单片机为核心智能充电器的控制原理，讨论了充电器的硬件结构和软件设计思想。
该充电器对充电过程进行全面管理，描述了充电检测的关键技术，实现了智能充电。
并对充电电源、电压进行自动检测调整，充电后自动转为恒压浮充状态，使充电过程按理想的充电曲线进行，达到既保护电池、又能使电池充满的最佳效果等要求。
这种全新的智能充电方式，有效地解决了普通充电器将蓄电池“充坏”的技术难题，大幅度提高了蓄电池的实际循环寿命，最重要的还加快了充电的速率。
关键词：智能充电器，AVR单片机充电速率引言如今，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。
从20世纪60年代的商用镍镉和密封铅酸电池到近几年的镍氢和锂离子技术，可充电电池容量和性能得到了飞速的发展。
基于AVR单片机NiMH电池充电器的设计
基于AVR单片机NiMH电池充电器的设计
杨春金;郭玖琳
【期刊名称】《通讯和计算机》
【年(卷),期】2005(002)012
【摘要】本文讨论了Nicd、NiMH电池的充电曲线和快速充电控制方法，并介绍了利用开关电源和AVR ATtiny26系列单片实现快速智能Nicd、NiMH电池充电器的设计过程。
该充电器能有效地防止Nicd、NiMH电池在快充情况下的过充现象。
【总页数】4页(P70-73)
【作者】杨春金;郭玖琳
【作者单位】武汉理工大学信息工程学院,武汉430063
【正文语种】中文
【中图分类】TP368.1
【相关文献】
1.基于LED冷光源技术的NiMH电池矿灯系统的设计与实现 [J], 张留昌;孟晓平;王作文
2.新型NiMH／NiCD电池充电器 [J],
3.基于AVR单片机的蓄电池充电器设计 [J], 李成谦;周克;董芳针
4.利用DS277构成NiMH电池充电器 [J],
5.四节标准NiMH电池充电器 [J],
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可编程器件应用 电 子 测 量 技 术 EL ECTRONIC M EASU REM EN T TEC HNOLO GY 第31卷第10期2008年10月 基于AVR单片机的智能快速充电器设计林燕雄 朱望纯(桂林电子科技大学 桂林 541004)摘 要:本文介绍了一种基于AVR单片机的智能快速充电器的设计方法。
根据充电电池取样电压和电流状态信息, AVR单片机产生合适的PWM信号,控制BUC K变换器工作,实现充电高效控制。
快速充电过程中,充电电池的电压和电流取样值波动较大,为了消除这种影响,采用软件检测处理,及时确定充电结束时间,避免过充。
关键词:快速充电技术;Ni2M H电池;AVR单片机中图分类号:TP216 文献标识码:AN e w kind of intelligent fast battery chargerbased on the AVR MCULin Yanxiong Zhu Wangchun(Guilin University of Electronic Technology,Guilin541004)Abstract:One kind based on the AVR MCU intelligent fast battery charger design method is introduced by this article.According to the rechargeable battery sampling voltage and the electric current condition information,the AVR MCU produces the appropriate PWM signal,controls the BUC K converter working,achieves charge controlling highly effective.In the rapid charge process,the rechargeable battery voltage and the electric current sample value variation is great.In order to eliminate this influence,uses software examination processing,determines the charge closure time promptly,avoids charge excessively.K eyw ords:technology of fast charger;Ni2M H battery;AVR MCU0 引 言对镍氢电池进行充电时,为了避免过充电,一些充电器采用小电流充电。
镍镉电池正常充电时,可以接受C/10或更低的充电速率,这样充电时间要10h以上。
采用小电流充电,电池内不会产生过多的气体,电池温度也不会过高。
只要电池接到充电器上,低速率恒流充电器就能对电池提供很小的涓流充电电流。
涓流充电器的主要问题是充电速度太慢。
快速充电就是用大电流充电,迅速恢复电池电能。
快速充电速率一般在1C以上,快速充时间由电池容量和充电速率决定。
采用快速充电法时,充电电流为常规充电电流的几十倍。
充足电后,如不及时停止快速充电,电池的温度和内部压力将迅速上升。
内部压力过大时,密封电池将打开放气孔,从而使电解液逸散,造成电解液的粘稠性增大,电池的内阻增大,容量下降。
镍氢电池充足电后,电池电压要经过较长时间,才出现负增量,一般希望能够在出现负增量时及时停止充电。
由于在充电过程中,电压取样波动较大,当明显检测到这一变化时,电池往往出现了较严重的过充电。
本文介绍了一种基于AVI单片机的智能充电器,单片机通过对充电电池取样数据的处理,准确判断其状态,确定充电策略。
1 智能充电器硬件设计1.1 电压电流控制电路在充电过程中,充电器通过控制电压或者电流来实现不同的充电策略。
设计采用容易控制的、效率高的BUC K 变换器。
BUC K变换器是用PWM信号控制的,通过控制PWM的占空比来控制BUC K变换器输出电压或者电流。
BUC K变换电路如图1所示。
图1 BUC K变换电路 林燕雄等:基于AVR 单片机的智能快速充电器设计第10期其中PWM由单片机提供,V i 是输入电压,V o 表示输出电压,D 是Schott ky 二极管。
BUC K 变换器运行遵循规则:当PWM 输出高电平时,电流通过晶体管和电感到电池。
在这一阶段,电感吸收能量,电容被充电。
当PWM 输出低时,电感两端的电压反向,电流由二极管提供。
电感和电容作为滤波器输出电压和电流。
BUC K 变换器采用在连续模式,产生如图2所示的锯齿波。
图2 BUC K 变换器输出的电流对于给定输入电压和输出电压,电感的峰峰值幅度是个的恒量。
当负载电流上升或者下降,整个锯齿波同样上升或者下降。
为了抑制BUC K 变换电路输出级中的纹波的,设计中采用滤波电路如图3所示。
图3 滤波器1.2 电池充放电充电驱动电路如图4所示,A Tmega16微控制器电池选择I/O 线路,使用一个音频开关管B772来选择电池充电,以达到两个电池分别控制的目的。
电池放电选择I/O 线路驱动一个D882音频开关管使电池连接到地充分的放电。
这个功能消除记忆效应。
A Tmega16运行于静态中,当一个电池放电被请求时,放电循环接着一个完整的循环周期后启动。
微控制器也监控电流(通过一个I/O 线路充电)一个电流传感电阻给电池提供恒定的电流。
微控制器通过发光二极管L ED 显示充电和放电状态。
蜂鸣器也协助L ED 提供充电状态(充电或者放电)和电池侦查错误(ERROR )。
L ED 是用微控制器的I/O 口直接驱动的,而蜂鸣器则是通过9013三极管选通的。
图4 充电驱动电路 1.3 充电信息采集1.3.1 电流取样如图5所示,为了滤除高频噪声干扰,电池电压先通过一个由R7和C3构成的RC 低通滤波器。
通过滤波器后,直接到A Tmega16片内A/D 转换器输入脚。
图5 电流取样电路为了降低成本,设计中对于电流采集不外加传感器。
设计中通过一个传感电阻R6把流过电池的电流转换成电压再进行A/D 转换取样。
流过电池的电流可能会很大,超过1A ,如果传感电阻取得较大,那么就会产生较大的电压降,根据功率计算公式:P =I 2R ,消耗的功率太大,产生较多的热量,显然这样做是不可取的。
设计中,R 6=0.1Ω,再用L M358运算放大器把电压进行放大20倍后,送A/D 转换器。
1.3.2 基准稳压器A/D 转换器需要一个基准电压为参照来完成模拟电压信号到数字信号的量化。
基准电压直接影响电压和电流采样的结果。
虽然A Tmega16内部集成可编程选择的2.56V 的基准源,但考虑到准确性,设计中采用外部的稳压源。
TL431就是一个比较理想的选择。
由TL431构成的电压基准电路见图6。
该电路可以稳定输出2.5V 电压。
图6 TL431构成的电压基准 第31卷电 子 测 量 技 术2 放电和充电测试2.1 放电测试放电功能可以激活电池,恢复电池的容量。
一般小电流放电,需要放电到1.0V ,如果电流大,放电电压可以降低到0.8V 。
长期使用会降低电池的容量。
如果使用30～50次后,做深放电一次,有助于恢复电池的容量。
当用I =500mA 放电时,电压等于0.9V 前放电是平稳的,到0.9V 后就迅速下降了,这就是NiM H 电池的放电特性,如果再继续放电就会损坏电池。
设计电池放电截至电压为0.9V 。
2.2 充电测试2.2.1 不关闭输入的电压采样在充电过程中不关闭输入电压的情况下采集到的电压波动非常大,最大达到了0.8V 。
由于PWM 控制的BUC K 变换器输出电压随着输出电流的增大而增大,在不关闭输入电池电流的情况下,采集到的电压不能利用。
必须对采集到的电压进行软件滤波才能得知电池充电状态真实值。
2.2.2 关闭输入的电压采样为准确采集电池电压须暂时关闭电池的输入。
充990ms ,关闭10ms 后再采样数据。
在关闭输入的情况下采集到的电压与不关闭相比波动要小(纹波幅度0.3V ),但仍不能有效判断产生了电压负增量(-ΔV )。
纹波电压是噪声干扰和输入不稳造成的。
当然去掉BUC K 变换电路是不行的,因为线性调压调流电路损耗太大且不易控制。
提高PWM 的频率可以减小纹波电压,A Tmega16L 采用最高的8M Hz 晶振,输出的频率设置成了最大32k Hz ,仍无法满足要求。
2.2.3 脉冲充电和改进滤波这次测试中,充电方式改进成了设计中要采用的脉冲充电方式,如图7所示。
图7 脉冲充电方式测试结果见图8和图9。
充电时先将次世代1800mAh NiM H 电池放电完毕,第一阶段,用1A ,采集电压数据采用中值滤波(60点),采集电压纹波很小(≤1mV ),当电压变化幅度比较平稳时,第一阶段充电结束。
增大充电电流充电终止的电压负增量(-ΔV )会比较明显,因此第二阶段,由于加大了电流,电压波动增大了,60点的平均滤波后纹波有4mV 左右,不满足(-ΔV )=2mV 的判决条件了,需作二次滤波。
用1.5A 电流充电,电池2min 左右察到了电压负增量(-ΔV ),视为电池已经充满。
1A 和1.5A的脉冲充电充时间分别为113min 和2min 满了,总共大约115min 。
电池容量1800mAh ,充电效率:Q =1.8/(1×115/60)=0.939=93.9%,而传统慢速充电效率只有75%～80%。
图8 第一阶段NiM H 电池充电曲线 林燕雄等:基于AVR 单片机的智能快速充电器设计第10期图9 第二阶段NiM H 电池充电曲线3 结 论如在硬件上添加一个参考电压选择的开关,或者通过软件编程,添加锂电池的充电策略,可以支持锂电池的充电;如果充铅酸电池(SL A ),只需在软件上作修改或者添加相应的充电策略。
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