智能充电宝报告

实

习

报

告

实习名称：测控综合大实习

实习内容：智能充电宝设计

姓名：

学号：

专业：测控技术与仪器

学期： 2013-2014 第一学期

任课教师：

实习地点：校内

实习时间： 2013.12 -2014.1

智能充电宝

摘要：现如今，大屏智能手机,平板电脑，笔记本电脑，数码相机等，功能日益多样化，使用也更加频，特别是外出旅游时又是这些终端设备的使用高峰期，

使用频繁带来的电量不够用，于是移动电源充电宝应运而生。虽然手机因品牌,型号等各有不同，但目前市场上的主要多功能性充电宝，都配置有标准的USB 输出，基本能满足目前市场常见的移动设备手机，MP3，MP4，蓝牙耳机，数码相机等数码产品。

本论文将以MSP430和充电芯片MAX1898为基础设计一款手机理电池智能充电宝。首先MAX1898对锂电池进行充电，再接入升压电路、电池保护电路，通过开关切换使终端输出不同电压，充电完成报警引脚以及充电断开控制引脚均用单片机来进行控制，并显示充电状态和充电进度。

关键字：充电宝终端报警控制

Abstract: Now, the big screen intelligent mobile phone, tablet computer, notebook computer, digital camera, functional diversification and the use is more frequency.The terminal equipment using peak when the tourist season. With the frequent use of power brought is not enough, the charging mobile being produced.Although mobile phone is different because of the brand, model , but currently mainly multifunctional charging Po, are equipped with a standard USB output on the market, can basically meet the current market common mobile equipment such as mobile phone, MP3, MP4, Bluetooth headsets, digital cameras and other digital products.

This paper will design a Intelligent charging Po based on Single chip microcomputer MSP430 and charging chip MAX1898 .First MAX1898 charging the lithium battery , then access to boost circuit and battery protection circuit.Through the switch terminal output different voltage. Charging complete alarm pin and charging disconnect control pins are regulated by single-chip microcomputer ,and display the state of charge and charging schedule.

Key word:charge pal terminal alarming control

目录

第一章绪论

1.1本次课程设计的任务 (1)

1.1.1 功能描述 (1)

1.1.2 方案选择 (1)

1.1.3 总体框图 (2)

第二章硬件设计部分 (2)

2.1 主要器件及其功能 (2)

2.1.1 充电芯片MAX1898 (2)

2.1.2 电流型DC-DC升压器TC6291 (4)

2.1.3 光耦芯片6N137 (5)

2.1.4 可充电电池保护芯片S-8261 (5)

2.2电路原理图及说明 (6)

2.2.1 充电管理部分 (6)

2.2.2 升压部分 (8)

2.2.3 光耦部分 (9)

2.2.4 过压、过流保护部分 (10)

第三章软件设计部分 (10)

第四章调试

第五章参考文献

第六章附录

第一章绪论

1.1本次课程设计的任务

1.1.1 功能描述

本课题欲设计一款智能手机锂电池充电器，要为控制核心，选择适当的配套元件，设计硬件电路，并编制相应软件，使所设计的充电宝具有智能化特点，可以存储电量，并实现对手机锂电池的充电，充电过程可以显示充电状态和充电进度，充电完成后可以自动断电并提示。

1.1.2方案设计与比较

方案一：市电输入的电压经过整流滤波稳压之后输入到充电芯片(比如TP4056)进行充电，然后接入升压电路和电池保护电路，通过开关切换来实现快充慢充输出相应的电压对手机终端进行充电。此方案不是智能的，而且没有实现输出不同终端电压，所以没有选择此方案

方案二：市电输入的电压经过整流滤波稳压之后接入到充电芯片(MAX1898)对充电宝里面的锂电池进行充电，再接入升压电路电池保护电路，通过开关切换来达到终端输出不同电压的目的，同时相应的充电完成报警引脚以及充电断开控制引脚用单片机来进行控制处理，同时把相应的电量进行显示出来。此方案用到了单片机，是可调的，能输出不同的终端电压，符合设计要求，简单可行，所以选择了此方案。

1.1.3 总体框图

输入部分 充电管理部分 MSP430 液晶显示 升压电路 输出部分

电池保护电路

档位切换、快充慢充换挡

第二章硬件设计部分

2.1 主要器件及其功能

2.1.1 充电芯片MAX1898

图1 芯片MAX1898

其引脚功能如下：

IN（1脚）：传感输入，检测输入的电压或电流。

/CHG（2脚）：充电状态指示脚，同时驱动LED。

EN/OK（3脚）：使能输入脚/输入电源“好”输出指示脚。EN为输入脚，可以通过输入禁止芯片工作；OK为输出脚，用于指示输入电源是否与充电器连接。

ISET（4脚）：充电电流调节引脚。通过串联议和电阻到地来设置最大充电电流。

CT（5脚）：安全充电时间设计引脚。接一个时间电容来设置充电时间，电容为100nF时，几乎为3个小时，此引脚直接接地将禁用此功能。

RSTRT（6脚）：自动重新启动控制引脚。当此引脚直接接地时，如果电池电压掉至基准电压阀值以下200mV，将会重新开始一轮充电周期。此引脚通过电阻接地时，可以降低他的电压阀值。

BATT（7脚）：电池传感输入脚，接单个LI+电池的正极。此引脚需旁接一个大电解电容到地。

GND（8脚）：接地端。

DRV（9脚）：外部晶体管驱动器，接晶体管的基极。

CS（10脚）：电流传感输入，接晶体管的发射极。

MAX1898的关键特性如下：

简单、安全的线形充电方式。

●使用低成本的PNP或PMOS调整元件。

●输入电压：4.5~12V。

●内置检流电阻。

●±0.75%电压精度。

●可编程充电电流。

●输入电源自动检测。

●LED充电状态指示。

●可编程安全定时器。

●检流监视输出。

●可选/可调节自动重启。

●小尺寸μMAX封装。

MAX1898外接限流型充电电源和P沟道场效应管，可以对单节锂电池进行安全有效的快充，其最大特点是：在不使用电感的情况下，仍能做到很低的功率耗散，可以实现预充电，具有过压保护和温度保护功能，最长充电时间的限制可为锂电池提供二次保护。

本设计的核心器件是MAX189。MAX1898可对所有化学类型的LI+电池进行安全充电，它具有高集成度，在小尺寸内集成了更多功能，尽可能多地覆盖了基本应用电路，只需要少数外部元件。

2.1.2 电流型DC-DC升压器TC6291

TC6291其引脚功能如下：

LX（1脚）：电源端

GND（2脚）：IC地

FB（3脚）：误差信号放大器反相输入端

EN（4脚）：使能控制，高电平有效

VCC（5脚）：IC电源

OC（6脚）：可调电流限制（浮接有效）

TC6291的关键特性：

●过温保护功能

●精准反馈参考电压：0.6V（正负2%）

●可调输出电压高达12V

TC6291是一款电流模式升压型DC-DC转换器。其脉宽调制电路，内置0.2欧功率场效应管使用这个调节器具有高功率效率。内部补偿网络也减少了多达6个的外部原件。误差信号放大器的同相输入端连接到0.6V的精密基准电压，内部软启动功能可以减小瞬间突增电流。

2.1.3 光耦芯片6N137

6N137引脚功能如下：

NC（1脚、4脚）：悬空。

+（2脚）、-（3脚）：发光二极管的正负极。

GND（5脚）：接地端。

OUTPUT（6脚）：输出脚。

EN（7脚）：使能脚。为低时，无论有无输入，输出都为高。不使用时，悬空即可。

VCC（8脚）：电源输出脚。

2.1.4 可充电电池保护芯片S-8261

S-8261引脚功能如下:

DO（1脚）：放电控制用FET门极连接端子

VW（2脚）：VM-VSS间的电压检测端子

CO（3脚）：充电控制用FET门极连接端子

DP（4脚）：延迟时间测定用测试端子

VDD（5脚）：电源正极

VSS（6脚）：电源负极

S8261特性：

S8261系列内置高精度电压检测电路和延时电路，是用于锂离子/锂聚合物可充电电池保护的IC。本IC最适合于对1节锂电池/锂聚合物可充电电池组的过充电、过放电和过电流保护。

2.2电路原理图及说明

2.2.1 充电管理部分

图所示的为充电控制部分的电路原理图，其核心器件为充电芯片MAX1898，LED1为绿色发光二极管，绿灯表示处于充电状态。Q4为P沟道的场效应管，由MAX1898提供驱动。图中，R2为设置充电电流的电阻，阻值为2.8kΩ，设置最大充电电流为500mA;C5为设置充电时间的电容，容值为100nF，设置最大充电时间为3小时。C4为滤波电容，电容C3隔直通交。通过外接的场效应管提供锂电池的接口。

通过外接的电容CcT来设置充电时间tCHG。这里的充电时间指的是快充时的最大充电时间，它和定时电容CcT的关系如下式所示。

CcT=34.33*tCHG

式中，tCHG的单位为小时，CcT的单位为nF。

在限制电流的模式下，通过外接的电阻RSET来设置最大充电电流IFSTCHG，关系如下式所示。

IFSTCHG = 1400/RSET;

式中，RSET的单位为Ω，IFSTCHG的单位为nF。

当充电电源和电池在正常的工作温度范围内时，插入电池将启动一次充电过程。平均的脉冲充电电流低于设置的快充电流的20%，或者充电时间超出片上预置的最大充电时间时，充电周期结束。 MAX1989 能够自动检测充电电源，没有电源时自动关断以减少电池的漏电。启动快充后，打开外接的P 型场效应管，当检测到电池电压达到设定的门限时进入脉冲充电方式，P 型场效应管打开的时间会越来越短。充电结束时，LED 指示灯将会呈现周期性的闪烁，具体的闪烁含义如表1所示。

MAX1898典型充电电路的LED指示状态说明

充电状态LED指示灯

电池或充电器没有安装灭

预充或快充亮

充电结束灭

充电出错以1.2HZ频率闪烁

2.2.2 升压部分

此部分为升压、换挡和快充、慢充控制。其中四个电容均为滤波电容，Q0、Q5、R10等对电路其保护作用，电感有储能作用。其3脚FB1外接换挡按钮，可进行5V和9V换挡。内部有0.6V的精密基准电压，由于给手机充电都需要5V左右的电压，经公式（V out=Vref*(1+R1/R2)）计算得到R12、R13的值，此时输出为5V左右电压，同理经换挡后可得到9V左右的电压。其6脚外接快、慢充换挡。由于换挡后阻值的不同（计算公式：I=48000/R），得出分别能达到500mA和1A。通过开关来切换，可实现快充和慢充的转换。

2.2.3 光耦部分

光耦隔离电路使被隔离的两部分之间没有电的直接连接，主要是防止因有电的连接而引起的干扰，特别是低压的控制电路与外部高压电路之间。上图中，光耦隔离芯片的输入为5V电压，输出为经过隔离的5V电压。

2.2.4 过压、过流保护部分

第三章软件设计部分

设计思路

/*-----------数据区----------------*/ #define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

uint result = 0;

uint a = 0;

uint b =0; /******************************************

功能描述 ： 初始化系统时钟

******************************************/

void Init_Clk()

{ uchar i;

BCSCTL1&=~XT2OFF; //打开XT 振荡器

BCSCTL2|=SELM1+SELS;//MCLK 8M and SMCLK 1M

do

{ IFG1 &= ~OFIFG; //清除振荡错误标志

开始 系统初始化 AD 转换，液晶显示 充满后蜂鸣器报警 结 束

for(i = 0; i < 100; i++)

_NOP(); //延时等待 }

while ((IFG1 & OFIFG) != 0); //如果标志为1继续循环等待

IFG1&=~OFIFG;

}

/******************************************

功能描述：显示学好姓名

******************************************/

void Set_Name(void)

{

Display_StrChar(0xB9,1,0,"组");

Display_StrChar(0xB9,4,0,"员");

Display_Lin(0xc5,0,14,0,1,64);

Display_StrChar(0xB9,0,3,"201006010313 荣浪"); }

/************************************

功能描述：初始化ADC

************************************/

void Init_ADC(void)

{ P6SEL |= BIT4; //选择AD通道A4

ADC12CTL0 |= ADC12ON + SHT0_2 + REF2_5V + REFON ; //ADC电源开；采样保持时间 16个ADC12CLK ; 参考电压模块开；参考电压2.5V ;

ADC12CTL1 |= ADC12SSEL_0+SHP+CSTARTADD_4 ; //采样信号采用时序电路产生单通道单次转换

ADC12MCTL4 |= INCH_4 + SREF_1 ; //ref += REF2_5V ; Channel = A0

ADC12IE |= 0X10; //通道使能转换

ADC12CTL0 |= ENC ; //使能ADC转换器

//ADC12CTL0 |= ADC12SC ; //开始转换 }

/************************************

功能描述：锂电池的电量

************************************/

void Display_V(void)

{ Display_StrChar(0xB9,0,0,"锂电池的电量：");

Display_StrChar(0xB9,1,0,"充电进度：");}

/************************************

功能描述：采样数据转换

************************************/

void Volatage_Collect(uint x1,uint x2,uint y)

{ uchar c = 0;

uint temp = 0;

temp = (uint)(((result*2.5)/4096.0)*1000.0) ;

a= temp*2;

Display_Byte(0XC2, x1, y, a/1000+0x30);

Display_StrChar(0xDC,x1,y+6,".");

Display_Byte(0XC2, x1, y+12, a%1000/100+0x30) ;

Display_Byte(0XC2, x1, y+18, a%1000%100/10+0x30) ;

Display_Byte(0XC2, x1, y+24, a%10+0x30) ;

Display_Byte(0XC2,x1,y+30,'V') ;

b = a*2-7400;

Display_Byte(0XC2, x2, y, b/100+0x30);

Display_Byte(0XC2, x2, y+6, b%100/10+0x30) ; Display_StrChar(0xDC,x2,y+12,".");

Display_Byte(0XC2, x2, y+18,b%10+0x30) ;

Display_StrChar(0xDC,x2,y+24,"%"); }

/*-----------中断区----------------*/

/************************************

功能描述： ADC - A0通道中断；读取转换所得数据

************************************/

#pragma vector = ADC_VECTOR

__interrupt void ADC12ISR(void)

{ result = ADC12MEM4 ;}

/*-----------主函数----------------*/

void main(void)

{uchar key ;

WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; //关闭看门狗

Init_Clk() ; //初始化系统时钟

Init_Usart() ; //初始化串口

Init_ADC () ;

Clear_Screen(); //初始化液晶

Stating () ; //开始

_EINT();

while(1)

{key = 0;

IFG1&= ~URXIFG0;

key = U0RXBUF;

ADC12CTL0 |= ADC12SC ; //开始转换

switch(key)

{case 0:

{KEY_OnOff(off);

Screen_Con(0xF4);

Set_Name();

KEY_OnOff(on); }

break;

case 1: {

KEY_OnOff(off);

Screen_Con(0xF4);

Display_V();

Volatage_Collect(0,12,80);

KEY_OnOff(on); }

break;

default :break;} }}

第四章调试

☆注意事项：

1.认清器件，电容电阻使用前先用万用表测试一下看其阻值、电容值是否正确，三极管要分清三个脚，以免接错。焊接时对照原理图注意不要焊错。每一个器件

焊好后都用万用表打一下，看是否连接好了。

2.外接稳压电源，上电注意先调好电压。

3.第一次上电前先不插芯片，通电稳定好电源指示灯正常亮时断电后再插芯片，以免焊接失误导致芯片烧坏。

4.模块分开依次调试。

☆调试过程

1.刚开始充电指示灯没有亮，用万用表检测发现将小的USB接口的地和5V脚与外部电路连接时弄反了，由于小的USB接口引脚很小，导致有时接触不是很稳定。

2.刚调试时输出只是电池两端电压，需要的是5V左右，经检查一处地线忘记连接，更改后课输出5V电压。但换挡键打到9V时输出不正确，我仔细检查了电路的连接，觉得没有问题，可能是电路有保护左右，输出不会升压那么快的原因。

3.对可充电电池进行电量检测

有换挡电路，经调试换到9V挡只是显示锂电池的电压3.7V左右，检查了很久，未调试出结果。

第五章参考文献

1.https://www.360docs.net/doc/0417898449.html,/link?url=uRkAQrkdgSGA4ZmcGJQ-uQKsMC4rPm9f8A3 nYIRPmn3QigiWUt0rzKreecmiTzlu4D4CGLpQ2miFgRzfX_WK88r8ONvnGNP0ol C_LAmmv2W(MAX1898芯片)

2.储开斌，何宝祥，徐权编著，模拟电路及其应用，清华大学出版社，2013

3.曹文主编，电子设计基础，机械工业出版社，2012

4.https://www.360docs.net/doc/0417898449.html,/link?url=fCtg96WnuSOT9g71VzggRaKlXOKUDCi3Qip pckQe8kEyw3sC651wuIWoFwCUyDyoDwYUWTZv23y_nz-cYB2lQ33RjwhOpR384escSE8Q

z5u（TC6291）

第六章附录附录一原理图

附录二PCB图

致谢：

此次测控技术综合设计是对我们知识运用能力的一次全面的考核，培养我们综合运用所学知识独立地分析问题和解决问题的能力。本次设计能够顺利完成，我要感谢学校的老师们，他们不仅教会我们专业方面的知识，而且教会我们做人做事的道理，尤其要感谢在本次设计中给与我大力支持和帮助的王敏老师，每当我懈怠时，老师总会督促我，关心我的进度，使我能够充满热情的投入到毕业设计中去；其次感谢我的同学们，他们毫无保留的帮助我，在我遇到困难时细心为我找原因，解决问题；最后我要感谢所有此次设计中所用到资料的撰写者，你们打开了我的疑惑，使本次设计圆满完成。

评语：