基于单片机的智能充电电源设计
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。
基于单片机控制的锂电池充电器设计
基于单片机控制的锂电池充电器设计锂电池充电器是一种用于给锂电池进行充电的设备，可以帮助锂电池恢复电荷，延长其使用寿命。
在本文中，将设计一款基于单片机控制的锂电池充电器。
该充电器采用了单片机作为主控制器，能够对电池进行精确充电控制和状态监测，从而实现高效充电和安全使用。
首先，我们需要选择适合锂电池充电的充电电路。
在这里，我们选择了恒流恒压充电模式，这是一种最常见和最可靠的充电方式。
充电电路由电源、电流检测电阻、电流采样电路、电流反馈控制回路和电压反馈控制回路组成。
接下来，我们需要设计单片机控制电路。
为了实现对充电过程的精确控制，我们可以选择一款功能齐全且性能稳定的单片机，如STM32系列。
单片机将通过AD转换器读取电流和电压的值，并根据设定的充电算法计算出相应的控制参数，并通过PWM信号调节充电电路的输出。
同时，单片机还应该具备状态监测功能，以确保充电过程的安全性。
例如，单片机可以实时监测电压、电流和温度等参数，并根据预设的条件进行相应的保护措施，如断电、降功率或结束充电等。
此外，为了提高系统的可靠性和安全性，我们还可以添加一些辅助电路。
例如，过流保护电路可以通过检测输出电流是否超过一定的阈值来触发断电保护措施。
过热保护电路可以通过监测电池温度来触发降功率或断电保护。
短路保护电路可以通过监测电池和电路之间的电压差来触发断电保护。
最后，根据设计好的电路和程序，我们可以制作出实际的锂电池充电器原型。
在测试和调试的过程中，我们可以通过观察和记录充电电流、电压和温度等数据，来验证充电器的性能和可靠性。
综上所述，基于单片机控制的锂电池充电器设计是一个复杂而重要的工程。
通过合理的电路设计和程序编写，我们可以实现对锂电池的高效充电和安全使用，延长电池的寿命，为多种应用提供可靠的电源解决方案。
基于单片机的智能电池充电器的设计
2.5 智能充电器的充电过程............................................................................................... 14 3 智能充电器的硬件设计 ......................................................................................................... 15 3.1 智能充电器的总体设计要求及设计方案........................................................ 15
KEY WORDS
intelligent battery charger ADuC824
TL494
lead-acid battery
II
目
录
摘要.............................................................................................................................................................. Ⅰ ABSTRACT................................................................................................................................................... Ⅱ 1 绪论 ....................................................................................................................................................... 1 1.1 研究背景 .................................................................................................................................. 1 1.2 充电技术的发展概述 ...................................................................................................... 1 1.3 充电器的技术水平、现状及发展趋势 ............................................................... 2 2 铅酸蓄电池的工作原理及充放电过程.......................................................................... 3 2.1 铅酸蓄电池的基本概念................................................................................................. 3 2.2 铅酸蓄电池的工作原理................................................................................................. 6
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。
基于单片机的锂离子电池充电系统设计方案
基于单片机的锂离子电池充电系统设计方案
一、电池充电系统概述
锂离子电池充电系统是一种针对锂离子电池充电的系统，它是利用可
编程控制器或单片机技术的智能化充电系统。
通常，它可以对电池进行分
析测试，检测电池的容量、温度，根据结果调整电流，充电电压等，以保
证电池充电过程的安全性，并可以提高电池的充放电效率，减少电量损耗。
二、电池充电系统基本组件
1.可编程控制器或单片机：主要用于系统的智能控制，可以根据电池
的充电状态进行充电电流和电压等参数的调整，以保证电池的充电安全性。
2.电池充电电路：由电源，半导体三极管控制器，负载和电流传感器
组成。
此充电电路用于提供充电电流和电压，检测电池参数，以确保电池
充电过程的安全性。
3.充电控制芯片：此芯片主要用于对电池状态和参数的监测，根据监
测结果，调整充电电流和电压，以提高充放电效率。
3.电压电流检测电路：可检测电池充电电流和电压，并将检测结果反
馈给可编程控制器或单片机，以实现充电控制。
4.电池温度检测电路：可检测电池内部的温度，以便调整温度，确保
电池的安全性。
三、电池充电系统的基本工作原理。
基于单片机的智能充电系统设计
基于单片机的智能充电系统设计摘要：设计一种基于充电芯片MAX1898和单片机AT89S52的智能充电系统，通过研究系统的硬件设计与实现以及软件设计与实现，实现高效、安全、智能的电子设备充电方案，探索新型充电系统的实现途径。
在硬件设计中，实现了充电系统的电源管理、电压检测、电流检测等功能，并通过MAX1898充电芯片提高了充电速度和效率；软件设计中，通过AT89S52单片机对各种状态的监测和控制，实现了充电系统的智能化管理，使充电系统更加安全、稳定和智能化。
关键词：MAX1898；AT89S52；智能充电系统1 引言智能充电系统是一种高效、安全、节能和环保的充电解决方案，能够为各种规格的电池提供智能化的充电服务。
该系统采用单片机和芯片控制技术，可以实现全面监测和管理充电过程，以确保安全、可靠的充电效果。
智能充电系统具有多种充电接口，可以为不同类型的电子产品提供快速、高效和安全的充电服务。
同时，该系统还能够有效保护电池，延长其使用寿命，并避免资源的过度浪费。
通过智能化算法的应用，智能充电系统可以优化充电过程，减少能源消耗和环境污染，促进绿色发展。
此外，智能充电系统的设计成本相对较低，适用于大规模生产和广泛推广。
随着新技术的不断推出，智能充电系统也会不断更新和升级，以满足人们对快速、高效、安全和可靠充电的要求，同时也推动电池质量的不断提高。
因此，智能充电系统具有广阔的市场前景和应用价值。
2控制系统程序框图智能充电系统旨在通过结合MAX1898充电芯片和单片机AT89S52，实现针对锂离子电池的快速、高效、且安全的充电。
智能充电系统的总体框架如图1所示。
图1 智能充电系统的总体框架2 系统硬件电路设计3.2 充电系统的充电控制设计本系统还采用了单片机AT89S52作为主控芯片，实现了对充电控制的全面监测和管理。
通过串口通讯和LCD屏幕显示，能够准确地显示当前电池的电压、电流、温度等参数，并且能够对电池进行充电、放电和平衡控制，满足不同电池的充电需求。
基于单片机的智能充电器设计
基於單片機的鋰電池充電器設計摘要電子技術的快速發展使得各種各樣的電子產品都朝著可攜式和小型輕量化的方向發展，也使得更多的電氣化產品採用基於電池的供電系統。
目前，較多使用的電池有鎳鎘、鎳氫、鉛蓄電池和鋰電池。
它們的各自特點決定了它們將在相當長的時期內共存發展。
由於不同類型電池的充電特性不同，通常對不同類型，甚至不同電壓、容量等級的電池使用不同的充電器，但這在實際使用中有諸多不便。
本課題設計是一種基於單片機的鋰離子電池充電器，在設計上，選擇了簡潔、高效的硬體，設計穩定可靠的軟體，詳細說明了系統的硬體組成，包括單片機電路、充電控制電路、電壓轉換及光耦隔離電路，並對本充電器的核心器件—MAX1898充電晶片、AT89C2051單片機進行了較詳細的介紹。
闡述了系統的軟硬體設計。
以C語言為開發工具，進行了詳細設計和編碼。
實現了系統的可靠性、穩定性、安全性和經濟性。
該智能充電器具有檢測鋰離子電池的狀態；自動切換充電模式以滿足充電電池的充電需要；充電器短路保護功能；充電狀態顯示的功能。
在生活中更好的維護了充電電池，延長了它的使用壽命。
關鍵字：充電器；單片機；鋰電池；MAX1898Lithium Battery Charger Design Based On Single ChipAbstractElectronic technology's fast development causes various electronic products develops toward portable and the small lightweight direction, It also causes the more electrification products to use based on battery's power supply system. At present, the many use's batteries have the nickel cadmium, the nickel hydrogen, the lead accumulator and the lithium battery. Their respective characteristic had decided they will coexist in a long time develop. Because the different type battery's charge characteristic is different, usually to different type, even different voltage, capacity rank battery use different battery charger, but this has many inconveniences in the actual use.This topic design is one kind lithium ion battery charger which is based on Single Chip, in the design, it has chosen succinctly, the highly effective hardware, the design stable reliable software, explained in detail system's hardware composition, including the monolithic integrated circuit electric circuit, the charge control electric circuit, the voltage transformation and the light pair isolating circuit, and to this battery charger's core component - MAX1898 charge chip, at89C2051 monolithic integrated circuit has carried on the detailed introduction. Elaborated system's software and hardware design. Take the C language as the development kit, has carried on the detailed design and the code. Has realized system's reliability, the stability, the security and the efficiency.The intelligence battery charger has the examination lithium ion battery's condition; The automatic cut over charge pattern meets when rechargeable battery's charge needs; Battery charger has short circuit protection function; The charge condition demonstration's function. The battery charger has made the better maintenance rechargeable battery in the life，and lengthened the rechargeable battery’s service life.Key words：Charger; SCM;Lithium battery; MAX1898目錄引言 (1)第1章绪论 (2)1.1课题研究的背景 (2)1.2课题研究的主要工作 (3)第2章电池的充电方法与充电控制技术 (5)2.1电池的充电方法和充电器 (5)2.1.1 电池的充电方法 (5)2.1.2 充电器的要求和结构 (9)2.1.3单片机控制的充电器的优点 (10)2.2充电控制技术 (10)2.2.1 快速充电器介绍 (10)2.2.2 快速充电终止控制方法 (11)第3章锂电池充电器硬件设计 (14)3.1单片机电路 (14)3.2电压转换及光耦隔离电路 (17)3.3电源电路 (18)3.4充电控制电路 (20)3.4.1MAX1898充电芯片 (20)3.4.2充电控制电路的实现 (24)第4章锂电池充电器软件设计 (26)4.1程序功能 (26)4.2主要变量说明 (26)4.3程序流程图 (26)结论与展望 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录A 电路原理图 (32)附录B 外文文献及其译文 (33)附录C 主要参考文献的题录及摘要 (40)附录D 主要源程序 (42)插圖清單图2-1 恒流电源充电电路 (5)图2-2 准恒流充电电路 (5)图2-3 恒压充电电路 (6)图2-4 浮充方式充电电路 (6)图2-5 涓流方式的简单示意图 (6)图2-6 分阶段充电的简单示意图 (7)图2-7 －△V控制系统框图 (7)图2-8 充电电池、电池电压和充电时间的关系 (8)图2-9 电池温度检测简图 (8)图2-10 电池温度和充电时间的关系 (9)图2-11 充电器结构框图 (10)图2-12 锂电池的充电特性 (11)图2-13 快速充电器原理框图 (12)图3-16N137光耦合器 (18)图3-2 lm7805样品 (18)图3-3 LM7805内部结构框图 (19)图3-4 LM7805功能框图 (20)图3-5 MAX1898的引脚 (21)图3-6 MAX1898的典型充电电路 (22)图3-7 基于MAX1989的智能充电器的原理图 (23)图3-8 锂离子电池充电电路 (25)图4-1(a) 等待外部信号输入 (27)图4-1(b) 外部中断程序 (27)图4-1(c) 定时器程序 (28)图4-1 智能充电器的程序流程图 (28)安徽工程大学毕业设计（论文）- -5 表格清單表1-1 铅酸、镍镉、镍氢和锂离子电池的性能比较 (2)表4-1 P3口 (15)表4-2 LED 指示灯状态说明 (22)表5-1 变量及说明 (26)项冲：基于单片机的锂电池充电器设计引言社會資訊化進程的加快對電力、資訊系統的安全穩定運行提出了更高的要求。
基于单片机控制的智能充电器设计
电池 的 电压 负增 量 与 电池组 的绝 对 电压 没有太 大的关联，在不受到环境和稳 定等因素 影 响的情况下，适用此方法能精准 的判 断出电 池是 否充电完成。但是缺点则是 ；电池 充足 电
【 关键词 】单 片机 智 能充 电器 设计
之前 ，会 出现 局部电压下降的情况 ，导致 电池 在没能充足 电之前，在检测到 电压负增量后而 停止快速充 电。
［ ４ 】景 志林 ，景 占荣 ，高 田 ．基 于 Ｉ ｎ ｆ ｉ ｎ ｅ ｏ ｎ
单 片机 的数 字化 智 能充 电器设 计 ［ Ｊ 】 ．电
子测量技 术 ， ２ ０ １ ５ （ ３ ０ ） ： ７ ８ — ７ ９ ． ｆ ５ 】韦博 旭 ， 龚元 明 ， 洪永楠 ． 基于 Ｐ Ｉ Ｃ 单片 机 的智 能 充 电器设 计 【 Ｊ ］ ．上海 工程技 术
参考 文献
［ １ ］陈辉 煌 ．基 于 Ｄ Ｓ ２ ４ ３ ８的多 功 能智 能蓄 电
池充 电 器的设 计 ［ Ｊ ］ ．江 西 电 力 职 业 技 术
２充电控制技术
２ ． １ 定 时 控 制
主 控 电路 由 四大 部 分 组 成 分 别 是 ： （ １ ） 电流 控 制 回流 。 （ ２ ）充 电 电流 和 容 量 显 示 电路 。 （ ３ ）检 测 取 样 电路 。 （ ４ ）报 警 电路 。
电池所需要 的不 同电压 。主控 电路能够对充 电 的状态进行有效控制 ，譬如对 充电过程所进行 负反馈 的不 同形式组合 。 的有效控制 。信 号控 制能够 有效的保障充 电安 全 。具体工作方式如 图 １ 所示 。
３ ． １主 控 电路
节器 。设计 设计时 ，为能获得更好 的变 换器动 态和静态效应 ，多习惯使用 电压或者 电流进行
基于单片机的智能充电电源设计
5.系统软件设计
本系统软件设计由主程序、初始 化程序、包括外部中断服务子程序和 定时器服务子程序等组成。主要程序 设计流程图如图所示：
6.系统调试
• 1.软件调试
软件测试方法采用先分别调试各单元模块，调通后再进行整机调 试的方法，以提高调试效率。
• 2.硬件调试
智能关断、蜂鸣器报警和智能充电模块联调。测试完成单片机最 小系统后，接上电池观察充电指示灯的状态，MAX1898芯片本身会熄 灭外接的LED 灯，但是为了安全起见，单片机在检测到电池脉冲后， 不仅会切断MAX1898的供电，还会通过蜂鸣器报警，提醒用户及时取 出电池。当充电出错时，MAX1898芯片本身会控制LED以1.5HZ左右的 频率闪烁，此时不要切断芯片的供电，提示用户充电错误。
基于单片机的智能充电电源设计
• 综述 • 总体方案设计 • 系统单元模块设计 • 系统软件设计流程图 • 系统调试 • 总结
基于单片机的智能充电电源设计
• 综述
1.手机充电电源的发展 2.手机充电电源的特点 3.手机充电电源的应用
• 总体方案设计
• 系统单元模块设计
1.单片机模块电路和报警电路设计
2.电源电路和光耦隔离部分电路
• 本次设计选择了TLP5621光耦合器进行电器隔离从而实现51单片机对
MAX1898的智能控制。 • 由于MAX1898输入电压范围为4.5V-12V。锂电池要求充电方式是恒流 恒压，电源的输入需要采用恒流恒压源，一般采用直流电源外加稳压 器实现，这里还要使用三端稳压7805，因为其外围电路简单且输出功 率稳定。
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基于单片机的智能充电电源设计前言伴随着社会的发展，手机用户的数量在不断增长，相应的对高性能、小尺寸的电池充电电源的需求也越来越大。
但市场上的手机充电器质量参差不齐，有诸多弊端。
很多外观相似，但内部线路不同导致性能大有差异。
虽然都能实现充满自停，但其实现的方式不同就会导致充电效果不同。
由于采用高电流快速充电，充满后不能及时停止，使电池由于过充而发热严重，从而严重缩短电池的寿命。
低成本的手机电池充电电源（万能充）都是采用电压比较法，为防止过充，一般只充到电池电量的90%就停止高电流充电，然后用小电流涓流充电，此时充电器指示灯不再闪烁，如果用户此时拔下电源，无疑电池的电量只充到了90%左右，再加上电压比较具有离散性，这90%的电量也只是个理论值，不精确。
手机技术的进步，如智能手机的出现，也对手机电池提出了更高的要求，容量要求越来越大。
因此要求有更复杂的充电算法以实现快速、安全充电。
一部好的手机充电电源不仅能在短时间内将电量充足，而且能对电池起到一定的保护作用，可以修复由于电池的记忆效应引起的电池活性衰退现象，同时避免由于电池发热引起的不安全因素。
虽然大部分商家极力推荐手机直充，但是这其中存在许多不方便的因素，比如体积大，不便于携带。
本设计提出一种结合智能充电芯片MAX1898和单片机AT89S51的充电电源软硬件设计方案。
MAX1898功能强大，内部电路包含输入电流调节器、充电电流检测器、电压检测器、温度检测器、定时器和主控器。
它与单片机强大的控制功能配合使用，使得手机电池充电电源更加智能化，通过改良外围电路可以大大减小手机电池充电电源的体积，使之便于携带，这样更能满足现代家庭生活的需求[1]。
1 总体方案的设计1.1 实现功能要实现智能化，要从两方面着手：（1）充电的实现。
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[2]。
在充电过程中引入51单片机的控制，从而实现电池预充、快充、满充、充电保护、自动断电和充电完成自动报警提示功能。
1.2 方案设计与论证1.2.1 电池充电芯片的选择目前市场上存在大量的电池充电芯片，它们可直接用于充电器的设计。
在选择具体的充电芯片时，有以下参考标准：•电池类型：不同的电池（锂电池、镍氢电池、镍镉电池）需选择不同的充电芯片；•电池数目：可充电池的数目；•电流值：充电电流的大小决定了充电时间；•充电方式：快充、慢充或者可控充电过程。
本设计主要利用51单片机实现手机单节锂离子（Li+）电池智能充电器，要求充电快速且具有优良的电池保护能力。
通过查阅相关资料，目前市场上常见的智能充电主要包括：MAX1898、MAX1758、SMC401。
不同的芯片在控制充电过程中能力各不相同，其价格也迥异，控制电路更是错踪复杂，所以进行了以下对比论证。
●智能锂电池充电控制芯片SMC401SM401主要用于手机锂电池的充电器，也可以用于其他锂离子或锂聚合物电池的充电控制场合。
内嵌8位MCU，提供全程的智能检测和智能控制，根据锂电池充电曲线在不同阶段进行精确恒流或恒压充电，具有电池放置检测、智能过流保护、过放电涓流预充、温度检测及保护、三色LED 状态指示等功能。
采用本芯片设计的充电器能够充分贴合锂电池的充电曲线在不同阶段进行精确恒流或恒压充电，并能对过放电的锂电池进行补偿充电和电气性能修护，从而提高锂电池的充电饱和度，延长锂电池使用寿命。
此外，芯片还能通过补偿锂电池内阻的方式缩短充电时间。
SMC401的充电分为三个步骤：预充、恒流充电、恒压充电。
（1）预充阶段。
先安装电池再加上电源，SMC401首先检测电池的温度是不是在设定范围，如果不正常就会进入温度故障模式。
否则检测电压VBAT，当电池电压VBAT比低压门限VLOW还低时，SMC401就会以恒流10％的电流对电池进行预充电。
（2）恒流充电阶段。
在完成对电池的预充或电池电压VBAT高于VLOW并低于VMAX时，SMC401进入恒流的充电状态，此时通过外部感测电阻上的压降来监控充电电流。
（3）恒压充电阶段。
当电池电压VBAT达到了VMAX时进入恒压充电的状态。
在整个工作电压和工作温度范围内，恒压精度高于±1%。
如果充电电流达到了终止门限ILOW时就会停止充电，如果电池电压低于充电门限电压VMAX了就会自动重新开始进行恒压充电。
●智能锂电池充电控制芯片MAX1758Max1758同MAX1898一样也是Maxim公司生产的锂离子电池充电芯片，可实现智能充电，自动检测调节电流、电压、温度等参数，为锂电池提供了一种新的安全、高效的设计方案。
其性能和MAX1898如出一辙，只是MAX1758 常用于笔记本和一些高档仪器的电源管理芯片，功耗小,发热量小,性能稳定,但是外围电路比较复杂。
智能锂电池充电控制芯片MAX1898[3]MAX1898的内部电路包含输入电流调节器、充电电流检测器、电压检测器、温度检测器、定时器和主控器。
输入电流调节器是用来限制总输入电流，包括充电电流与系统负载电流，如果检测到输入电流大于了设定的门限电流，就会通过降低充电电流来控制输入电流，MAX1898外接PNP功率三级管和限流型充电电源，可对单节锂电池进行有效的快速充电，充电时间可通过外接电容来设定，最大充电电流可通过外接电阻来设置。
充电时间Tchg和定时电容C的关系式满足：C=34.33×Tchg (1.2.1-1) 最大的充电电流Imax和限流电阻Rset的关系式满足：Imax＝1400/Rset (1.2.1-2) 输入电压范围为4.5V-12V。
锂电池要求充电的方式是恒流|恒压方式，电源的输入需采用恒压恒流源，通常采用直流电源再外加个变压器。
（1) 锂电池的充电接口通过外接的场效应管来提供。
（2) 通过外接电容CT设置快充时最大充电时间Tchg,它和定时电容CT 的关系[4]：CT=34.33*Tchg (1.2.1-3) 式中：Tchg 单位为小时，CT 单位为nF，一般情况下快充时间不超过3 小时，因此CT一般为100nF。
（3) 在限制电流的模式下，通过外接电阻RSET 来设置最大充电电流IFST,关系如下所示[5]：IFST =1400 / RSET (1.2.2-4) 式中：RSET 单位为欧姆，IFST 单位为安培。
SMC401是一款更高级的充电控制芯片，它集成了8位MCU控制芯片，使用更加方便简洁，外设电路简单，是商家比较推崇的充电控制芯片，但基于此次设计需要用到单片机作为控制芯片，所以此种方案不作考虑，但其制作原理值得借鉴。
Maxim 公司生产的锂离子电池充电芯片MAX1898 和MAX1758 都可以作为智能充电器的充电芯片，但MAX1898的外围电路也更加简单，易于焊接，也更适合初学者的学习研究。
综上所述，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。
系统流程图如下：图1.2.1-1 系统方框图加载电源，MAX1898自动检测电池电压，判断电池是否为“满”状态，如果“是”则将此状态传递给单片机，触发信号拉低，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，若电池充满，MAX1898发出“满”信号传递给单片机，单片机同样拉低触发信号，TLP5621 发出低电平信号，MAX1898“EN ”拉低，充电停止，同时发出报警信号。
1.2.2 充电控制芯片的选择[6]随着科学技术的飞速发展，市场上出现了大量的微控制芯片。
单片机作为微型计算机的一个重要分支，应用面很广，发展很快。
从单片机诞生到现在，已发展到了近千个机种（百种系列）。
目前，单片机正朝着多品种和高性能方向发展，发展方向将是进一步向着CMOS 化、低功耗、大容量、小体积、低价格、高性能和外围电路内装化等几个方面。
随着单片机集成度越来越高，各种处围功能器件集成在片内成为了可能。
除了通常必须具有的CPU 、RAM 、ROM 、定时器/计数器等以外，片内集成的部件还有模/数转换器、声音发生器、DMA 控制器、监视定时器、液晶显示驱动器、录像机和彩电用的锁相电路等。
这些实现了数字逻辑集成电路组成的控制电路单片化，可广泛用于家电产品。
由于单片机的这种结构形式及它所采取的半导体工艺，使其具有很多显著的特点，因而使能在各个领域都得到了迅猛的发展。
单片机主要有如下特点：•有优异的性价比；•体积小、集成度高、有很高的可靠性；•有很强的控制功能；•低电压、低功耗，便于生产的便携产品；•外部总线不仅增加了IC（Inter-Integrated Circuit）还增SPI（SerialPeripheral Interface）等串行总线方式，进一步缩小了体积，简化了结构；•单片机的系统配置和系统扩展比较规范、典型，容易构成各种规模的应用系统。
所以本设计选用美国Intel公司推出的MCS-51系列单片微控制处理器（简称51 单片机）作为控制芯片。
其中AT89S51具有很强的代表性。
1.3 详细设计[7]本文提出一种结合智能充电芯片MAX1898 和单片机AT89S51 的充电器软硬件设计方案。
MAX1898 功能十分强大，内部电路包括输入电流调节器、电压检测器、充电电流检测器、定时器、温度检测器和主控器。
它与单片机强大的控制功能配合使用，使得手机电池充电器更加智能化，通过改良外围电路可以大大减小手机电池充电器的体积，使之携带更加方便。
因此该设计方法将在高端手机充电器技术领域占领一席之地，并且引导现有手机充电器的发展趋势。
2 系统硬件设计2.1 主控芯片介绍2.1.1 MCS-51系列单片机概述及功能说明[8]单片机又叫做微控制器,它是通过一个芯片上把计算机系统所要实现的功能全部集成一体,即一块芯片就可以成为一台计算机，其体积不仅小而且质量轻、价格还便宜、是学习、开发和应用的理想条件，同时，学习使用单片机是我们了解计算机的原理和结构的最佳选择条件。
单片机是最早被用在工业控制领域中，它是由芯片内仅有的CPU 专用处理器发展而来的，最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片上，使计算机系统体积更小，更容易集成复杂的而对体积要求严格的控制设备当中,本次设计采用的是AT89S51单片机，它是一款低功耗，价格低，高性能的8位单片机。
AT89S51内部框图如下：图2.1.1-1 AT89S51内部框图由上图可知AT89S51和AT89S52一样，都是美国Atmel公司生产的低电压、高性能CMOS 8位单片机，AT89S51片内包含有4KB（AT89S52 为8KB）可在系统编辑的Flash存储器（ROM）。
MCS-51 单片机的指令系统及引脚兼容，功能强大，适合于许多较为复杂的控制应用场合。