智能快速充电器的设计过程
基于51单片机的智能充电器的设计.doc
基于51单片机的智能充电器的设计1. 引言智能充电器的设计是将充电器与微控制器相结合，实现充电过程的自动化和优化。
本文将介绍一种基于51单片机的智能充电器的设计方案。
该充电器能够根据电池的状态智能调整充电电流和充电时间，提高充电效率和电池寿命。
2. 设计方案智能充电器的设计方案如下：2.1 硬件设计充电器的硬件主要包括电源模块、控制模块、显示模块和充电模块。
2.1.1 电源模块电源模块提供稳定的直流电源供给整个系统，可以使用变压器和整流电路来获得所需要的直流电压。
2.1.2 控制模块控制模块使用51单片机作为主控芯片，通过各种传感器检测充电电流、充电电压和电池状态。
根据检测结果，控制模块可以自动调整充电电流和充电时间，以最佳的方式完成充电过程。
2.1.3 显示模块显示模块用于显示充电器的状态信息，可以使用液晶显示屏或LED灯来实现。
2.1.4 充电模块充电模块是将电能传输到电池上进行充电的部分，可以采用一定的充电控制电路来控制充电过程。
2.2 软件设计智能充电器的软件设计主要包括充电算法和控制逻辑。
2.2.1 充电算法充电算法根据电池的充电状态和特性，计算出最佳的充电电流和充电时间。
常见的充电算法包括恒压充电、恒流充电和多段充电等。
2.2.2 控制逻辑控制逻辑负责监测电池的电压、充电电流和充电时间，并根据充电算法决定是否需要调整充电参数。
控制逻辑还可以实现保护功能，比如过流保护、过温保护和反接保护等。
3. 实现过程智能充电器的实现过程可以分为硬件设计和软件开发两个步骤。
3.1 硬件设计在硬件设计阶段，需要根据设计方案选择合适的电源模块、传感器、显示模块和充电模块。
然后进行硬件电路的布局和连接，确保电路正常工作。
3.2 软件开发在软件开发阶段，首先需要编写51单片机的控制程序。
根据充电算法和控制逻辑编写相关的代码，并与硬件进行连接和测试。
然后进行功能测试和性能优化，确保系统的稳定性和可靠性。
4. 总结本文介绍了一种基于51单片机的智能充电器的设计方案。
电动自行车智能充电器的设计
电动自行车智能充电器的设计1硬件电路本智能充电器的硬件电路如图1所示，整个电路分为开关电源部分、以单片机为主的控制电路和以UC3842为核心的脉宽调制电路三部分。
图○11.1开关电源设计本设计采用电流控制型脉宽调制方式。
其整个工作过程是将交流输入经滤波、整流后变为直流高压，再由开关管斩波、高频变压器降压后得到高频矩形电压，最后经过输出整流滤波获得所需要的直流输出电压。
系统对开关电源的要求是其交流输入电压范围为90～270V，能同时输出+5V(作为控制部分电源)及12~60V(主回路)的电压。
输出电流为1～3A。
1.2单片机控制电路设计单片机控制电路主要由单片机AT89S52、ADC(TLC0832)、多路选择开关(CD4051)、数字电位器(X9C102)、数字温度传感器DS18B20、取样电阻RS和RW、2×4键盘、液晶显示(CON16)等组成。
本部分设计时应先根据蓄电池的型号参数，来通过键盘设计与之对应的充电电流、充电电压以及充电时间，当电路接上蓄电池后，充电过程开始，此后由单片机通过取样电阻RM检测电池电压，若检测到蓄电池因过渡放电而使电压低于正常范围，那么，为了避免充电电流过大而造成蓄电池损坏，应先对蓄电池实行稳定的小电流充电(本设计程序中设为1/5的设定充电电流)，同时，单片机开始计时，之后单片机将不断检测电池电压和充电电流并显示在液晶屏上，随着充电的进行，电池电压不断上升，当上升到正常范围时，单片机可通过控制数字电位器来调节输出电压，从而转入大电流恒流充电(即设定电流)方式，此后，单片机一直保持不停地检测电池电压，当电压达到设定值时，单片机发出指令，以增大数字电位器的阻值，并通过脉宽调制减小输出电压，从而使充电电流减小，当充电电流减小到1/5的设定电流时，再转为涓流充电，最后在充电时间到时关闭电源，这样就避免了因电池温升过快或严重极化而影响充电质量，提高蓄电池的使用寿命。
当检测到电池电压、充电电流和温度超过设定值的1/10倍时(由程序设定)，单片机立即输出报警信号报警，同时使继电器动作并切断总电源，以提高充电的安全性和可靠性。
毕业设计_基于MAX1898的智能充电器设计
基于MAX1898的智能充电器设计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。
充电器各类繁多，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。
1 实例说明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。
本章将通过一个典型实例介绍51单片机在实现手机电池充电器方面的应用。
实例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。
实例的功能模块如下。
●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+12V 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。
2 设计思路分析要实现智能化充电器，需要从下面两个方面着手。
（1）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。
（2）智能化的实现。
在充电器电路中引入单片机的控制。
2.1 为何需要实现充电器的智能化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。
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单片机的智能快速充电器设计
可编程器件应用电子测量技术ELECTRONIC MEA SUREM ENT T ECH NOLOGY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BU CK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;N-i 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 Yanx iong Zhu W ang chun(Guilin University of E lectron ic Technology,Guilin541004)Abstract:O ne kind based on the A VR M CU intellig ent fast bat tery charg er desig n method is introduced by t his ar ticle.A cco rding to the rechar geable batter y sampling v oltage and the electric cur rent co nditio n infor matio n,the AV R M CU produces the appr opriate P WM sig nal,contro ls the BU CK converter wo rking,achiev es charg e contr olling hig hly effect ive.In t he r apid charg e pro cess,the rechar geable battery v oltage and t he electr ic curr ent sample v alue v ariation is g reat.I n o rder to elim inat e this influence,uses softw are ex am inat ion pr ocessing,det ermines the cha rge clo sur e t ime prom ptly,avoids charg e ex cessively.Keywords:techno lo gy of fast charg er;N-i M H batter y;AV R M CU0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。
一种高效智能快速充电器的设计方案
该 充 电电 路 以 Ｓ ６ Ｐ ８为 核 心处 理 器 。 Ｈ ９ ４ Ｈ ９４ Ｓ ６ Ｐ ８是 中颖 的
（）完 善 的安 全 保 护 功 能 ： 压 欠压 保 护 、 流 短 路保 护 、 ６． 过 过 温 通 常 充 电 器 按 充 电 时 间来 分 ： ” 速 充 电 器 ” ” 速 充 电 度 保 护等 ： 有 快 和 慢 器 两 种 。镍 氢 电池 的充 电时 间 基 本 上 可按 下 列 公 式 计 算 ： （）简单直观的充电状态指示 ： ７ ． 充 电时 间 （ 时 ） 小 一效 率 系数 × 量 （ ｈ ÷ 电 电流 ｆ ）’ 容 Ⅱ ）充 ｍＡ‘ ｔ （）充 电器 电源 使 用 交 流 电源 ．规 格 为 １０ ２０ ０ ６ Ｈ ８ ． ０ — ４ Ｗ５ ０ ｚ 注 ： 率 系 数 为 １ — ． 间 的 一 个 不 定 数 ． 不 同充 电 器 全球 通 用 电 源 ， 机 最 大 功率 ８ ； 效 ． １ ２ ５之 因 整 Ｗ 而异 。 ２ 基于 Ｓ ９４ ． Ｈ６ Ｐ ８的硬 件 电 路 设计
维普资讯
２０ ０ ６年第 ９期
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一
种 高效智能快 速充电器 的设计方案
算机 学 院 福 建 福 州 ３０ ０ ） 福 ５０２
【 摘
要１ ：本文介绍 了使 用 Ｓ ９ ４ Ｈ６Ｐ ８单 片机设 计的一种 高效 、 智能的 快速 镍氢 电池 充 电器的设计 方案 该 方 案 能够 自
一
智能手机充电器的设计与研究
智能手机充电器的设计与研究智能手机充电器是普遍存在于现代社会中的电子产品，它作为智能手机必备的配件之一，让用户能够方便快捷地给手机充电。
然而，随着智能手机的出现和发展，充电器的设计和研究也要不断地跟上时代的步伐。
本文将从充电器的设计与研究两个方面进行探讨。
一、充电器的设计方案1. USB接口设计随着智能手机的快速发展和普及，市场上的充电器种类也越发繁多，其中最为常见的设计便是基于USB接口的充电器。
随着USB接口的不断更新和升级，充电器的设计方案也在不断地进化。
目前市面上的USB接口分为Type-A、Type-B、Type-C等多种类型，而Type-C接口由于其快速充电、高速传输等优点，成为当前充电器设计的主流方案之一。
2. 充电器功率设计在设计充电器的功率方案时，需要根据手机电池的容量和充电速度需求进行合理安排，以充分利用电源资源，同时也要避免因充电器功率过高造成的损坏和安全隐患。
目前，市场上常见的智能手机充电器功率集中在5W-18W之间，而随着5G网络的开通和手机的功能升级，未来充电器的功率需求将会进一步提升。
3. 多合一充电器设计为了方便用户同时给多个设备充电，一些充电器设计师提出了多合一的设计方案。
这种充电器在设计时会增加多个接口和多种输出功率，使得用户能够一次性给多个设备进行快速充电。
而在设计多合一充电器时，还需要考虑设备之间的兼容性和功率分配等问题，确保用户的充电体验得到最大的优化。
二、充电器的研究方向1. 快速充电技术随着手机功能的不断升级，对充电速度的需求也日益提高。
因此，现代充电器研究已经聚焦于如何实现更快速的充电。
目前快速充电技术主要分为表面充电、直流快充、无线充电等多种方式。
然而，这种技术的快速充电与电池寿命的平衡也是研究该领域的一个主要方向。
2. 绿色环保技术在充电器研发领域，绿色环保技术也逐渐成为广泛关注的方向之一。
充电器的生产、使用和处理过程中都会产生一定的污染和影响环境的因素，因此如何减少该类问题也成为研究的重点。
手机快速充电系统的设计
手机快速充电系统的设计摘要手机现今已经占据了我们现在人的主要时间，在我们生活中也占据了极为重要的地位，当然手机的充电也成为了每个顾客必须配备的工具，随着微电子在当今社会的快速发展，各种产品不断出现在这里，智能手机的功能不能局限于此，人们可以安装自己的软件，如电影和电视，游戏，听书，办公室，社交，旅行等。
这些应用，伴随着4G/5G网络和CPU的不断更新，GPU中处理器消耗的功率不仅仅是原创的，这是可以比较的，然后人们就不满意了，所以快充技术诞生了，而今天的快充技术已经快速发展起来，这也是这些人正在学习的一项技术，所以这个任务就是研究手机的快速充电技术。
关键词：快速充电；电路切换；智能手机第1章绪论如今的世界，手机不仅仅只是接打电话的工具，人们使它变得多样多功能，为我们人类提供了便利，从而改变了我们生活的方方面面，微电子的发展，便是按着便于携带和小型轻量的方面去发展的，而且人们为了更加高效的使用这些智能产品，从此快速充电电池也得以发展。
在互联网的发展下，人们的需求量也大大提高了，所以小小的手机也被赋予了更多的功能，还可以根据个人的爱好以及需求去下载第三方的APP，比如消费，娱乐，金融，科技技术，软件设计，设备组装等等诸如此类的需求与4G/5G的共同作用下，现今的新技术(如功能越来越强大的CPU和GPU)大大提高了移动电话的功耗。
第2章系统方案设计2.1 系统流程概要目前，快速充电模式适用于快速充电，目前有三种模式：高压直流模式，高压大电流模式和高压电流模式。
它是一种高压恒流法，主要应用于从220V充电到实际负载电压的5V，最后将5V的负载电压降低到4.2V的电池电压。
这种使用盲目提高电压的方法会导致充电器和手机的热量会产生过大的热量，散热将会跟不上产热，这种工人会对电池寿命产生重大影响。
第二种类型的低电压是高电流模式，它在之前的基础上在一定的电压条件下增加了一些电流，并应用与门应用并联的电路。
因此，在张力恒定的情况下，每个并联闭路的实际压力将相对较小且更自由。
智能充电器设计
由于镍氢电池具有功率密度高、可快速充放电、循环寿命长以及无记忆效应、无污染、可免维护等优点，在便携式电子产品中的应用越来越广泛。
如何合理的对镍氢电池进行充电管理是目前电池领域中研究的热门课题。
基于这样的背景下我们设计开发了快速智能充电器。
本智能充电器可以同时对1～4节镍氢电池进行充电管理，并根据待充电电池的电压和温度情况，进行合理的充电电流设置。
图1 充电器系统框图系统结构如图1所示。
硬件设计1 单片机选择SH69P48 是一种先进的CMOS 4位单片机。
它具有以下特性: 4K 双字节OTP ROM, 253 个半字节RAM空间, 8位定时/计数器, 10位A/D转换器, 8+2位高速PWM 信号输出, 内建振荡器时钟电路, 内建看门狗定时器, 低电压复位功能且支持省电方式以节约电能。
10位A/D转换器可以使得Delta-V的检测精度达到2mV/cell；利用单片机自带的PWM端口结合TL494控制充电电流；用8位定时/计数器进行0.5s定时，在出现坏电池时，LED进行1Hz闪烁指示。
系统时钟采用单片机内部的4MHz的RC时钟，降低系统的成本，但由于RC时钟的偏差会比较大，所以0.5s定时会存在误差。
内建看门狗定时器可用软件控制以加强单片机的抗干扰能力。
在软件出现问题时，可以对单片机进行复位，重新执行程序，防止程序死锁现象的发生。
2 单片机脚位安排根据功能的要求，对单片机的管脚安排如表2。
3 PWM技术控制充电电流因单片机的工作频率为4MHz，单片机自带的PWM可以达到的最大频率为15.625 kHz，无法满足对充电电流的控制精度，所以采用了外部硬件PWM与单片机 PWM 进行结合处理的方法。
外部PWM控制芯片选择TL494，其PWM频率可以达到200 kHz 以上，对充电的电池可以进行恒流和限压处理。
设计时用外部PWM芯片控制充电电流的精度，用单片机自带的PWM去控制TL494电流比较器输入端口上的电压，从而控制总充电电流的大小。
智能充电器设计知识点
智能充电器设计知识点一、背景介绍随着科技的快速发展，智能充电器成为人们生活中必不可少的电子设备。
智能充电器不仅具备快速充电功能，还能通过智能控制技术实现诸如过充保护、电流控制等安全功能。
本文将介绍智能充电器设计中的关键知识点。
二、智能充电器原理智能充电器的基本原理是根据被充电设备的需求自动调节输出电流和电压，实现高效充电。
智能充电器通常采用开关电源技术，具备高频变压器和开关管等部件。
通过调整开关管的导通时间，可以实现不同电压和电流的输出，从而满足被充电设备的需求。
三、关键技术知识点1. 功率因数校正技术：智能充电器设计中，功率因数校正技术可以提高电源的利用率，减少无功功率损耗，并符合能源的节约要求。
2. 温度控制技术：智能充电器应具备过温保护功能，以防止因温度过高导致损坏或安全隐患。
温度控制技术可以通过感温器和控制电路实现智能充电器的自动断电保护功能。
3. 过充保护技术：过充保护是智能充电器设计中的重要一环，通过监测电池电压和电流等参数，当电池充满时自动停止充电，避免因过充导致电池寿命缩短或安全问题。
4. 电流控制技术：电流控制是智能充电器设计时需要考虑的关键因素之一。
通过合理设计充电电路，可以根据被充电设备的电流需求，控制输出电流的大小，并保证充电速度和安全性。
5. 通信技术：智能充电器往往带有与被充电设备进行通信的功能，可以实现双向信息传递和控制。
通信技术可以通过串口、USB、蓝牙等方式实现。
四、智能充电器设计流程智能充电器的设计流程通常包括需求分析、电路设计、样机制作、测试验证等步骤。
在需求分析阶段，需要明确充电器的功能需求、输出电压和电流要求等；在电路设计阶段，需要根据需求进行电路设计，选择合适的元器件和配置；之后制作样机，并经过测试验证，确保充电器的性能和安全性。
五、智能充电器应用领域智能充电器广泛应用于各个领域，例如智能手机、平板电脑、电动车和无人机等。
随着物联网的不断发展，智能充电器将在更多领域得到应用，为人们的生活和工作带来便利。
智能充电器的设计.
智能充电器的设计智能充电器的设计电瓶，也叫蓄电池，蓄电池是电池的一种，它的工作原理就是把化学能转化为电能。
通常，人们所说的电瓶是指铅酸蓄电池。
即一种主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。
二、常用的蓄电池分类及特点1）普通蓄电池；普通蓄电池的极板是由铅和铅的氧化物构成，电解液是硫酸的水溶液。
它的主要优点是电压稳定、价格便宜；缺点是比能低(即每公斤蓄电池存储的电能)、使用寿命短和日常维护频繁。
2）干荷蓄电池：它的全称是干式荷电铅酸蓄电池，它的主要特点是负极板有较高的储电能力，在完全干燥状态下，能在两年内保存所得到的电量，使用时，只需加入电解液，等过20-30分钟就可使用。
3）免维护蓄电池：免维护蓄电池由于自身结构上的优势，电解液的消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。
它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。
使用寿命一般为普通蓄电池的两倍。
市场上的免维护蓄电池也有两种：第一种在购买时一次性加电解液以后使用中不需要维护(添加补充液)；另一种是电池本身出厂时就已经加好电解液并封死，用户根本就不能加补充液。
三、电瓶的工作原理它用填满海绵状铅的铅板作负极，填满二氧化铅的铅板作正极，并用22～28％的稀硫酸作电解质。
在充电时，电能转化为化学能，放电时化学能又转化为电能。
电池在放电时，金属铅是负极，发生氧化反应，被氧化为硫酸铅；二氧化铅是正极，发生还原反应，被还原为硫酸铅。
电池在用直流电充电时，两极分别生成铅和二氧化铅。
移去电源后，它又恢复到放电前的状态，组成化学电池。
铅蓄电池是能反复充电、放电的电池，叫做二次电池。
它的电压是2V，通常把三个铅蓄电池串联起来使用，电压是6V。
汽车上用的是6个铅蓄电池串联成12V的电池组。
普通铅蓄电池在使用一段时间后要补充硫酸，使电解质保持含有22～28％的稀硫酸。
四、电瓶的主要用途铅酸蓄电池产品主要有下列几种，其用途分布如下：起动型蓄电池：主要用于汽车、摩托车、拖拉机、柴油机等起动和照明；固定型蓄电池：主要用于通讯、发电厂、计算机系统作为保护、自动控制的备用电源；牵引型蓄电池：主要用于各种蓄电池车、叉车、铲车等动力电源；铁路用蓄电池：主要用于铁路内燃机车、电力机车、客车起动、照明之动力；储能用蓄电池：主要用于风力、太阳能等发电用电能储存；由于铅酸蓄电池维护简单、价格低廉、供电可靠、使用寿命长，广泛作为汽车、飞机、轮船等机动车辆或发电机组的启动电源，也在各类需要不间断供电的电子设备和便携式仪器仪表中用作一些电器及控制回路的工作电源。
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。
智能充电器设计_毕业设计论文 推荐
摘要随着便携式电子设备的普及和充电电池的广泛应用，充电器的使用也越来越广泛，但其性能却跟不上电池的发展要求，其电路设计存在较大的缺陷。
针对目前市售充电器的技术缺陷，本文应市场需求设计了一款智能镍氢电池充电器。
本智能充电器具有检测镍氢电池的状态；自动切换电路组态以满足充电电池的充电需要；充电器短路保护功能；以恒压充电方式进入维护充电模式；充电状态显示的功能。
本文充分考虑了国内外的设计方案，在设计中针对市场需求，在功能上进行了适当调整，以满足用户对高性价比的需要。
功能适用、价格低廉、电路简化是本设计的重点。
关键词：维护充电、充电电池、智能充电AbstractAlong with the prevalence of the portable devices and cells used widely, chargers are implicated in more fields than before. But the performance of the chargers is far too behind the requirement of the developing cells. With the demerit of the available chargers, this paper designs an intelligent Ni-Mn cells charger. The features of the intelligent charger are depicted as follows, detecting the state of the recharge cells, automatically switching the module of the circuit to meet the demand of the cells, short protection for the charger, maintenance charge module with constant voltage and current, state showing. This paper considers designations from home and abroad fully and adjusts a few functions of the circuit to satisfy the user requirement of high performance-price ratio. The focus of this designation in this paper is proper function, low-cost, and simplified circuit.KeyWords:maintenance charge module、Rechargeable batteries、intelligent charge目录1 绪论 (1)1.1概述 (1)1.1.1 充电器的设计背景 (1)1.1.2 常见充电电池特性及其充电方式 (2)1.1.3 市场需求情况及发展趋势 (3)2 镍氢电池特性 (5)2.1镍氢电池化学特性 (5)2.2镍氢电池重要参数 (6)2.3镍氢\镉电池的充放电特性 (6)2.4镍氢电池的充电状态 (7)3 设计方案分析 (8)3.1最普通的充电器电路 (8)3.2多功能充电器 (9)3.3智能充电器典型电路 (10)3.4本设计采用的充电器设计方案 (10)4 硬件电路设计 (12)4.1系统功能模块分析 (12)4.2充电器工作原理 (13)4.3硬件电路实现 (13)5 硬件电路参数分析 (18)5.1 智能充电器硬件参数分析 (18)5.1.1 市电输入保护电路 (18)5.1.2 电压变送电路 (19)5.1.3 电流输出控制电路 (21)5.1.4 电压检测电路 (24)5.1.5 过流保护和显示电路 (25)总结 (26)谢辞参考文献附录1充电器电路全图附表2元器件的数量、规格、封装1 绪论1.1 概述1.1.1 充电器的设计背景如今，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。
基于LLC的大功率智能充电器设计方案
0 引言充电器与人们的日常生活密切相关，充电器充电性能的好坏与被充电池的使用寿命、充电效率等息息相关。
由于外界温度变化，电网电压波动，因而大大降低了充电器充电性能的稳定性，这就需要有一种能自我调节的系统，遇到外界的干扰能实时做出回应，保证充电的稳定性，不损坏被充电的电池。
智能控制在此能提供一种很好的解决方案。
电源行业已经开始在其产品中运用智能控制，通过单片机的编程对过压、过流情况做出判断，为电池提供保护。
LLC 谐振变换器在充电器的运用也是越来越多，LLC 谐振变换器的拓扑本身具有一些优越的性能，可以实现原边开关管在全负载下的零电压软开关( ZVS ( Zero VoltageSwitch) ) ,副边整流二极管电压应力低，因此高输出电压的情况下可以实现较高的效率等。
这使得LLC 谐振变换器特别适合高输出电压的应用场合。
今后电源的发展方向是用单片机来完成所有功能，包括：脉宽调控、反馈、过压过流保护等等。
下面介绍的就是一款应比亚迪公司(B YD) 的要求，设计出的一种基于单片机的智能充电器。
该充电器对充电过程进行智能控制，系统中的管理电路还具有保护功能，可防止电池的过充和过放对电池造成损坏。
1 LLC 谐振变换器本充电器设计中要考虑整流滤波、能量转换，电路保护、软件设计等。
而LLC 谐振变换器是能量转换中最重要的部分，关系到充电器性能的好坏。
下面着重介绍其基本结构、数学模型及时序分析。
1. 1 LLC 谐振变换器的基本结构图1 所示为LLC 谐振变换器的原理图。
串联谐振电感Lr 、串联谐振电容Cr 和并联谐振电感Lm ,构成LLC 谐振网络， Cr 也起到隔直作用[3 ] . 在变压器次级，整流二极管直接连接到输出电容Co上。
图1 LLC 谐振变换器的原理图当发生谐振时，LC 的本征谐振频率为：当Lr , Cr 和Lm发生谐振时，LLC 本征谐振频率为：由式(1) 、(2) 可知f1 > f2 ,当负载RL 变化时，可以调节开关(Q1 、Q2 ) 频率在f1 和f2 间变化，使品质因数达到最大。
智能型充电器的设计
目录摘要 (Ⅲ)ABSTRACT (Ⅳ)1 前言 (1)1.1选题背景 (1)1.2 常见充电电池特性及其充电方式 (2)1.3 主要芯片的选择 (4)1.4液晶显示模块的选择 (6)2 硬件电路设计 (7)2.1 液晶显示模块两种访问方式接口电路的选择 (7)2.2 硬件电路主要芯片 (9)2.2.1 ATmega16L主要引脚 (9)2.2.2 Atmega16L的存储器 (9)2.2.3 Atmega16L的时钟电路 (10)2.2.4 Atmega16L的系统复位 (10)2.3LCD液晶显示 (11)2.3.1 LCD的显示原理 (11)2.3.2 液晶显示控制驱动器 (13)2.3.3 液晶显示模块的特点 (13)2.4 电源电路的设计 (15)2.5 硬件电路设计 (15)2.6 PROTEL99的应用简介 (16)3 软件设计 (18)3.1 系统程序流程图 (18)3.1.1 主程序流程图 (18)3.1.2控制程序流程图 (19)3.1.3显示程序流程图 (20)3.2 显示程序的设计 (21)4 系统调试 (29)4.1 调试过程 (29)4.2一个灯的闪烁 (30)4.3灯的循环显示 (31)结束语 (32)参考文献 (34)致谢 (35)摘要：LCD液晶显示已经是人机界面的关键技术。
本文对基于单片机的LCD液晶显示器控制系统进行了智能型充电器的研究。
第一部分中介绍了本课题的课题背景、研究意义及预期研究目标。
第二部分简单描述了系统硬件工作原理，且附以系统硬件设计框图，并介绍了单片机微处理器的发展史，论述了本毕业设计所用到的各硬件接口技术和各个接口模块的功能及工作过程。
第三部分阐述了程序的流程和实现过程。
最后对用单片机实现LCD液晶显示器控制原理的设计思想和软、硬件调试作了详细的论述。
本文撰写的主导思想是软、硬件相结合，以硬件为基础，来进行各功能模块的编写。
关键词:单片机；微处理器；LCDABSTRACT:The liquid crystal display (LCD) has been a key technique for the man-machine interface. In this paper, a study was made on the smart charger for the LCD control system based on micro controller unit (MCU) control system. In the first part, the subject background, research meaning and expected research objectives were introduced. In the second part, the working principle of the system hardware was simply described and the system block diagram of hardware design was attached. The history of the development of single chip microprocessor was introduced and the hardware interface technology and the function and work process of each interface module used in the graduation paper were also discussed. In the third part, the process and realization of the program were elaborated. Finally, the design ideas of the MCU control principle realized by single chip LCD and software or hardware debugging are discussed in detail. The main idea of this paper is the software and hardware combination, regarding hardware as the foundation, for the writing preparation of the functional modules.KEY WORDS：Micro Controller Unit; Microprocessor; LCD1 前言1.1选题背景如今，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。
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智能快速充电器的设计过程摘要：本文介绍了一种智能快速充电器的设计过程。
该充电器基于Motorola 公司的MC68HC908SR12 单片机为控制核心，将SR12 特有的模拟电路模块、高精度A/D 转换、I2C总线接口以及高速PWM 等功能运用到充电控制中，详细讲述了其硬件和软件的设计过程，并从元器件筛选、PCB 板绘制和软件设计等方面介绍了该充电器抑制和防电磁干扰的措施。
关键词：单片机 A/D 转换 I2C 总线传感器电磁干扰1 、引言随着便携式设备不断小型化、轻量化和高性能化，作为其电源的二次电池的使用率日益提高。
我单位于1998 年在对充电器市场调研后，设计开发了“ZXG －99 型智能快速充电器”，1999 年设计定型，同年投入生产，截止到2001 年底，已经累计生产了5000 多部，取得了一定的社会效益和经济效益。
今年又签定了几千部的生产合同，但是随着产量的逐年增加，以及二次电池市场的不断变化，该产品在设计中的不足越来越明显。
主要有以下几点：a ．“ZXG －99 型智能快速充电器”的中央微处理器选择的是OTP 型单片机，不具有片上FLASH 存储器，程序固化后不能更改，这在产品批量生产时十分不便，而且随着市场上二次电池的充电特性不断变化，设计人员要及时更改充电控制参数或开发新的充电算法，这样对已出厂的产品只能更换新的MCU ，增加了生产成本；b ．“ZXG －99 型智能快速充电器”只能对镍镉电池（Nicd ）和镍氢电池（NiMH ）充电，没有涉及锂离子电池，主要原因是当时锂离子电池的普及率低，价格高。
但是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、可多次重复充电、使用寿命长等优点，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越来越多，同时其价格也越来越低。
今后二次电池的主流将是锂离子电池，作为一个完整的产品应该将其纳入到设计中；c ．该OTP 型单片机的A/D 采样值只有8 位，在对电池进行-△V 检测中精度不够，不能对充电过程实行更精确的控制。
在开发新型智能充电器中，首要环节就是中央微处理器MCU 的选型。
考虑到既要增加产品的智能化和实用性，又要降低生产成本，最终决定选用Motorola 公司新近推出的MC68HC908SR12 作为新型智能快速充电器的MCU ，这是因为SR12 具有模拟电路模块、高精度A/D （10 位）、I2C 总线接口以及高速PWM 等功能，特别适合开发电池充电器和SMBus智能电池，可极大的减少片外其它元器件的开销，达到降低生产成本的目的，同时也提高了产品的一致性和可靠性。
2 、概述2.1 、功能特性a. 以MC68HC908SR12 单片机为控制核心；b. 根据二次电池的充电特性，软件智能识别镍镉电池（Nicd ）、镍氢电池（NiMH ）和锂离子电池（Li+），选择相应的控制模块和算法对其快速充电；c. 采用最高端电压Vmax 、最高温度Tmax 、最长充电时间tmax 、电压负增长-△V 、温度变化率△T/△t 等快速充电终止法；d. 能对1 ～4 节镍镉电池（Nicd ）、镍氢电池（NiMH ）单独或同时充电；e. 能对1 ～2 节锂离子电池（Li+）单独或同时充电；f. 充电速率，每0.1Ah 的充电时间≤10min ；g. 对镍镉电池（Nicd ）、镍氢电池（NiMH ）采用脉冲充电模式，消除记忆效应；h. 对锂离子电池（Li+）采用恒流转恒压充电模式；i. 使用具有I2C 接口的高精度数字温度传感器LM92 ，检测电池温度；j. 设有过充电保护、过放电保护和过电流保护；k. 设有电池开路、短路、反接保护；l. 快速充电结束后自动转入涓流充电模式。
2.2 、系统框图该智能充电器以MC68HC908SR12 单片机为控制核心，主要包括电源电路、恒流恒压电路、温度检测电路、键盘响应电路以及状态显示电路。
图1 是其系统框图。
图1 智能快速充电器系统框图3 、硬件设计3.1 、电源电路使用开关电源作为充电器的供电设备。
开关电源采用脉冲调制方式PWM （Pulse Width Modulation ）和MOSFET 、BTS 、IGBT 等电子器件进行设计。
开关电源集成化程度较高，具有调压、限流、过热保护等功能。
同线性电源相比其输入电压范围宽（通常可达交流85 ～265V ）、体积小、重量轻、效率高。
其缺点是有脉冲扰动干扰，设计电路板时采用同主控板隔离和添加屏蔽罩等措施，来抑制干扰。
3.2 、恒流恒压电路恒流恒压电路是智能充电器的关键部分。
图2 是其电路原理图。
恒流恒压电路由SR12 单片机片内模拟电路模块和片外的MOSFET 开关管、肖特基二极管、滤波电感、滤波电容等器件组成。
模拟电路模块是SR12 的特有部件，图3 为它的结构框图。
它由输入多路开关、两组可程控放大器、片内温度传感器、电流检测电路等组成。
可程控放大器总放大倍数为1 ～256 。
放大器的输入可选择为两路模拟输入脚（ATD0 、ATD1 ）、片内温度传感器、模拟地输入（VSSAM ）。
ATD0 和VSSAM 间可接一个电流检测电阻，用于测量外部电流，它还连接至电流检测电路，可在电流超过指定值时产生中断并输出信号。
图2 恒流恒压电路原理图在充电开始前的预处理阶段，根据不同的电池，软件选择相应的充电算法，将通道选择控制字写入SR12 单片机的AMCR 寄存器中，将两级可程控运算放大器的增益值写入AMGCR寄存器中。
充电开始后，软件定时采集采样电阻Rsense 上的电压值，经过计算，设置SR12 单片机PWM 的输出参数。
同时，电流检测电路实时检测充电电流，在电流超过指定值时产生中断并将SR12 单片机的PTC0/PWM0/CD 端口置为低电平，及时关断充电电流，实现恒流恒压的充电控制。
图3 MC68HC908SR12 片内模拟电路结构框图设计中为了减小电流的脉动，降低输出纹波，在体积和成本允许的情况下设计选用饱和电流比较大的电感，因为当磁芯接近饱和时损耗增大，会降低转换效率。
电感的饱和电流至少应大于充电回路中的峰值电流。
同时，电感的直流电阻会消耗一定的功率，在体积和成本许可的情况下设计选用直流电阻尽量小的电感。
另外对于低噪声应用，为降低电源的EMI，设计选用具有闭合磁芯的电感。
设计中选择滤波电容的主要依据是系统对电源纹波的要求。
滤波电容的等效串联电阻（ESR ）是造成输出纹波的主要因素，而且也会影响到转换效率，设计选用低ESR 的电容。
陶瓷电容和钽电解电容具有较低的ESR ，也可选用低ESR 的铝电解电容，但应尽量避免标准铝电解电容。
容量一般在10 μ F ～100 μ F ，对于较重的负载设计选取大一点的电容。
较大容量的滤波电容有利于改善输出纹波和瞬态响应。
在每次充电周期结束后，充电环路中可以观察到振荡现象。
这是由于电感中的能量全部释放给负载后，在电感自身的寄生电容和引脚分布电容中还储存有一定的能量，在这些能量的作用下，电容和电感构成的谐振回路将发生振荡，部分能量将以电磁波的形式向外辐射出去，造成对SR12 单片机和其它电路的干扰，在对噪声敏感的设计应用中必须对其加以抑制。
在充电回路中接入肖特基二极管D14 来抑制这种EMI 。
具体做法是，当电感中的能量释放完毕后，通过D14 使谐振电路处于临界阻尼或过阻尼状态，将剩余能量消耗在D14 上，减小电磁辐射，确保SR12 单片机正常工作。
同时，肖特基二极管D14 的另一重要作用是吸收电感的反向电动势，保护MOSFET 开关管Q6 。
3.3 、温度检测电路在快速充电过程中，电池的温度会随着充电容量的增加而上升，尤其在接近充电终止时，温度变化率△T/△t 最大，该特性是判断电池是否充满的主要条件之一，因此，及时、快速和准确地检测电池的温度变化是本电路的关键。
本设计选用集成电路温度传感器LM92 检测电池温度，图4 为其电路原理图。
同时，利用SR12 单片机的内部温度传感器概略监测环境温度，其测温范围-20 ℃～70 ℃。
图4 温度检测电路原理图以往的充电器均多使用热敏电阻作为温度传感器，在本设计中为何舍弃，这是因为热敏电阻的电压输出与温度并非成线性比，在高温时的电压变化率比较小，不易分辨，而且需依靠查表或加设电路才能得知输出电压与温度的关系，其产品一致性差，在出厂前需要校正，增加成本。
集成电路温度传感器的参数输出是与温度成线性比，两者之间的关系可以用公式来表达，故即使在较高的温度范围内，集成电路温度传感器也具有很高的准确度，设计中需要较少的芯片支持，有助于节省印刷电路板的板面空间，简化部分系统的设计，加快产品推向市场的时间。
LM92 是美国国家半导体公司出品的单片高精度数字温度传感器。
其内部的12 位温度模数转换器，可将被感应温度的模拟量转换为 0.0625 ℃量化间隔的数字量，常温下精度可达±0.33 ℃，并可与用户设置的温度点进行比较。
其片内寄存器可以设置高/低的温度窗口门限及临界温度告警门限，当温度偏离设置门限时，漏级开路中断INT 及临界温度告警T_CRIT_A 输出有效信号。
通过I2C 总线接口可对该传感器的内部寄存器进行读/写操作，最多可允许4 片LM92 挂接在同一条串行总线上。
MC68HC908SR12 单片机具有I2C 接口控制模块，使用通道0 （SDA0 和SCL0 ），可十分方便地同温度传感器LM92 连接。
图4 为温度检测电路原理图。
LM92 采用I2C 串行总线和数据传输协议实现同MC68HC908SR12 单片机的数据传输。
在数据传输的过程中LM92 为从器件，通过数据输入、输出线SDA 以及时钟信号线SCL 与总线相连。
其传输时序如图5 所示。
当SCL 保持高电平时，SDA 从高电平到低电平的跳变作为数据传输的开始信号，随后传送LM92 的地址信息和读/写控制位。
地址信息的格式为：根据A1A0 的不同编码，最多可允许4 片LM92 挂接在同一条串行总线上，分别对应四节充电电池。
读/写控制位为1 表示对LM92 进行读操作，为0 表示进行写操作。
每个字节传送结束，要收到接收数据一方的应答信号（ACK ）后方可开始下一步操作。
最后，在SCL 保持高电平的情况下，SDA 从低电平到高电平的跳变作为数据传输的结束信号。
具体操作过程是：MC68HC908SR12 单片机首先传送开始信号，接着写入芯片地址信息和读/写控制位，之后写入要访问的片内寄存器地址，当收到LM92 的应答信号（ACK ）后，再次传送开始信号，并写入芯片地址信息和读/写控制位，当收到LM92 的应答信号（ACK ）后，可读/写被访问寄存器的数据，最后传送结束信号。