基于52單片機(jī)智能手機(jī)充電器的應(yīng)用研究

陶躍 張平華 張進(jìn) 程曉蕾

基于52單片機(jī)智能手機(jī)充電器的應(yīng)用研究

摘要：文中結(jié)合MAX1898鋰離子電池充電芯片，配合外部PNP或PMOS晶體管，對(duì)一種基于STC89C52單片機(jī)智能手機(jī)的鋰離子電池充電器進(jìn)行應(yīng)用與研究。在設(shè)計(jì)上，選擇了簡(jiǎn)潔、高效的硬件，使用穩(wěn)定可靠的Keil編程軟件。以C語言為開發(fā)工具，進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)和編碼。該系統(tǒng)通過STC89C52單片機(jī)控制智能充電芯片MAX1898實(shí)現(xiàn)鋰電池的預(yù)充、快充、充電保護(hù)、自動(dòng)斷電和充電結(jié)束自動(dòng)報(bào)警功能，具有可靠性、穩(wěn)定性、安全性。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)STC89C52；MAX1898芯片；智能充電器；鋰電

中圖分類號(hào)：TP312 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）026-0202-03

1 引言

現(xiàn)在市場(chǎng)上有些充電器產(chǎn)品質(zhì)量不能保證，存在安全隱患。充電器的質(zhì)量問題、安全問題等一系列問題直接影響手機(jī)的正常使用，還使手機(jī)電池的壽命大大降低，導(dǎo)致手機(jī)的待機(jī)時(shí)間變得越來越短。特別是手機(jī)電池安全問題尤為重要，手機(jī)在充電過程中爆炸的報(bào)道不計(jì)其數(shù)，這很大程度上和手機(jī)充電器有關(guān)。本文提出一種結(jié)合智能充電芯片MAX1898和單片機(jī)STC89C52的充電器軟硬件設(shè)計(jì)方案。充電芯片MAX1898與單片機(jī)強(qiáng)大的控制功能配合使用，使得手機(jī)電池充電器更加智能化，避免出現(xiàn)手機(jī)充電過程出現(xiàn)過熱導(dǎo)致電池的損壞，并可以實(shí)時(shí)的對(duì)手機(jī)電池進(jìn)行有效充電的保護(hù)。

2 系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)主要利用STC89C52單片機(jī)結(jié)合智能充電芯片MAX1898實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)單節(jié)鋰離子電池充電器。系統(tǒng)主要由單片機(jī)控制模塊、充電控制模塊和外部提示電路組成。單片機(jī)控制模塊電路主要是以STC89C52為主要元件的系統(tǒng)控制電路，能夠監(jiān)測(cè)充電芯片MAX1898輸出的信號(hào)并通過外部中斷判斷充電是否完成，若充電完成則由STC89C5單片機(jī)控制斷電并觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 MAX1898充電控制模塊電路設(shè)計(jì)

MAX1898是MAXIM公司生產(chǎn)的線性鋰電池充電器，可用于手機(jī)、PAD和數(shù)碼相機(jī)等單節(jié)鋰電池供電的便攜式系統(tǒng)中。MAX1898外接限流型充電電源外部配合一個(gè)PNP晶體管，構(gòu)成一個(gè)相對(duì)完整的單節(jié)鋰電池充電電路。MAX1898為用戶提供了充電狀態(tài)顯示、檢測(cè)充電電池正負(fù)極接入充電器是否正確的狀態(tài)燈指示、輸入電源是否與充電器連接的輸出指示等。此外，MAX1898還具有可選的充電終止安全定時(shí)器、輸入關(guān)斷控制、充電周期重啟和低電流預(yù)充功能。智能充電管理芯片MAX1898的典型充電電路，如圖1所示。

MAX1898的CT引腳通過外接的電容[cct]來設(shè)置最大充電時(shí)間[tCHG]，也即對(duì)鋰電池進(jìn)行快充時(shí)的最大充電時(shí)間。最大充電時(shí)間[tCHG]和定時(shí)電容的關(guān)系如下：

[tCHG=cct34.33]

其中，最大充電時(shí)間[tCHG]的單位為小時(shí)，定時(shí)電容的單位為nf。

MAX1898可以在ISET引腳外接電阻[RSET]來設(shè)置最大充電電流[IMAX]，關(guān)系如下：

[IMAX=1400RSET]

其中，[RSET]的單位為Ω，[IMAX]的單位為A。

MAX1898的ISET引腳外接2.7K電阻，設(shè)置該智能充電器的最大充電電流為500mA，防止充電電流過大對(duì)充電電池造成損害，MAX1898的CT引腳外接100nf的電容，設(shè)置該智能充電器的最大充電時(shí)間為3小時(shí)左右。LEDD3指示燈是檢測(cè)接入電池的正負(fù)極，防止由于電池的正負(fù)極接錯(cuò)導(dǎo)致充電芯片的損壞，LEDD2為紅色二極管，紅燈表示電源接通。

3.2 單片機(jī)模塊控制電路

單片機(jī)STC89C52模塊控制電路如圖2所示。

如圖中所示，9號(hào)引腳外接一個(gè)按鍵手動(dòng)電平復(fù)位電路，按鍵手動(dòng)電平復(fù)位是通過RST端經(jīng)電阻與電源Vcc接通來實(shí)現(xiàn)的。STC89C52單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的反相放大器，輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為芯片XTAL2。這兩個(gè)引腳接12MHz的石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器，圖3所示為STC89C52單片機(jī)的復(fù)位電路和內(nèi)部時(shí)鐘方式電路。

3.3 總電路設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)STC89C52的強(qiáng)大功能，加上MAX1898智能充電芯片使得智能電池充電器的設(shè)計(jì)更加模塊化，也使得鋰電池充電器更加智能化。如：預(yù)充、充電保護(hù)、自動(dòng)斷電和充電結(jié)束報(bào)警等功能，如圖3所示。

4 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)

充電器的充電過程主要通過STC89C52來控制MAX1898，從而實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)充電管理。當(dāng)MAX1898充電完成時(shí)，/CHG引腳會(huì)產(chǎn)生由低電平到高電平的改變，經(jīng)過反相器74LS04芯片反相后觸發(fā)單片機(jī)的INT0中斷。INT0中斷觸發(fā)后，在其服務(wù)程序中啟動(dòng)定時(shí)器。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的中斷子程序，用來判斷充電是否結(jié)束。當(dāng)充電結(jié)束時(shí)，切斷MAX1898的輸入電源，并觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警。

4.1 主要流程圖

系統(tǒng)的主要流程圖如圖4所示。

a 外部中斷流程圖 b 定時(shí)計(jì)數(shù)器中斷服務(wù)子程序流程圖

4.2 系統(tǒng)部分代碼

4.2.1 外部中斷實(shí)現(xiàn)

5 結(jié)語

本研究以STC89C52單片機(jī)為核心元件，利用MAX1898智能充電芯片實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)充電器的應(yīng)用。通過以上智能充電器的設(shè)計(jì)，使我進(jìn)一步熟悉了MAX1898的工作原理和使用方法，更深入的了解定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)的應(yīng)用，熟悉了單片機(jī)嵌入式控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路。本研究讓我所學(xué)的知識(shí)得到充分的應(yīng)用，加強(qiáng)了自身學(xué)習(xí)新知識(shí)的能力，也為不斷完善自己奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉國(guó)鈺.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：北京大學(xué)出版社，2013.

[2] 肖婧.單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真基于Proteus[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2010.

[3] 戴佳，戴為恒，劉博文.51單片機(jī)C語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)例精講[M].2版，北京：電子工業(yè)出版社，2008.

[4] 黃春耀.基于單片機(jī)的智能充電控制器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].龍巖學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，25（3）.

[5] 王濤，屈高龍，殷蘗均，等.基于單片機(jī)的智能手機(jī)充電器的設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)試，2014，（19）.