基于单片机的无线充电器设计
基于单片机控制无线充电系统的研究与设计毕业论文
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第一章引言............................................................ - 1 -1.1 研究背景......................................................... - 1 -1.2 研究前景与意义................................................... - 1 -1.3 无线充电技术分类及国外现状....................................... - 3 -1.3.1 无线充电技术的分类.......................................... - 3 -1.3.2 无线充电技术的历史及现状.................................... - 7 -1.4 本文主要研究容................................................... - 9 -第二章无线电力传输原理................................................. - 10 -2.1 电磁感应原理.................................................... - 10 -2.2 基于近场磁感应无线电力传输原理.................................. - 10 -2.3 基于电磁耦合共振的无线电力传输原理.............................. - 13 -第三章影响无线电力传输效率的因素分析................................... - 16 -3.1 近场磁感应无线电力传输系统模型.................................. - 16 -3.2 距离与线圈半径对效率的影响...................................... - 17 -3.2.1 距离与效率关系............................................. - 18 -3.2.2 线圈半径与效率关系......................................... - 19 -3.3 补偿方式对效率的影响............................................ - 19 -3.4 谐振对效率的影响................................................. - 23 -3.4.1 补偿电容容值对效率的影响................................... - 23 -3.4.2 发射频率对效率的影响....................................... - 25 -第四章无线充电器硬件设计............................................... - 26 -4.1 需求与技术难点分析.............................................. - 26 -4.2 系统框架........................................................ - 26 -4.3 硬件设计........................................................ - 27 -4.3.1 硬件参数配置............................................... - 28 -4.3.2 发射逆变电路设计........................................... - 29 -4.3.3 补偿电容设计............................................... - 33 -4.3.4 线圈尺寸及线圈间距离设计................................... - 34 -4.3.5 接收整流滤波电路设计....................................... - 35 -4.3.6 锂电池充电电路设计......................................... - 37 -4.3.7 接收部分单片机及电压检测电路设计........................... - 39 -4.3.8 红外发射电路设计........................................... - 40 -4.3.9 发射线圈部分单片机、红外解码电路以及继电器电路设计......... - 41 -4.3.10 整体原理图设计............................................ - 43 -4.4 原理图及设计.................................................... - 43 -第五章无线充电器软件设计............................................... - 46 -5.1 红外数据传输解码原理............................................ - 46 -5.2 发射线圈部分软件设计............................................ - 47 -5.3 接收线圈部分软件设计............................................ - 51 -5.3.1 AD程序设计................................................. - 52 -5.3.2 红外发送程序设计........................................... - 53 -5.3.3 系统的整体软件设计......................................... - 57 -第六章系统调试......................................................... - 58 -第七章总结与展望....................................................... - 60 -参考文献.............................................................. - 61 -致谢................................................................ - 62 -附录................................................................ - 63 -1 发射线圈原理图.................................................... - 63 -2 接收线圈原理图.................................................... - 63 -3 发射部分程序...................................................... - 64 -3.1 Main.c文件................................................... - 64 -3.2红外收发.c文件............................................... - 68 -3.3 head.h文件................................................... - 71 -4 接收部分程序...................................................... - 73 -4.1 main.c文件................................................... - 73 -4.2 红外发射.c文件............................................... - 77 -4.3 head.h头文件................................................. - 82 -第一章引言1.1 研究背景给自己的手机无线充电对绝大部分人来说还是一个非常新奇的东西，但是不可否认的是这项技术正悄然向我们靠近。
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MSP430单片机的无线传能充电器设计
基于MSP430单片机的无线传能充电器设计本系统设计的是一款以MSP430单片机作为控制器的无线传能充电器，主要由能量发送单元和能量接收单元组成。
本系统采用MSP430低功耗单片机，显示充电电压当前状态和当前充电时间，并实现30秒以内的快速充电时，可在6cm 的距离以内对电池进行无线充电的功能。
标签：无线传能；低功耗；MSP430Abstract：This system designs a wireless energy transmission charger based on MSP430 MCU，which is mainly composed of energy transmitting unit and energy receiving unit. The system uses MSP430 low power single-chip microcomputer to display the current state of charging voltage and current charging time，and realize the function of wireless charging the battery within 30 seconds of rapid charging，within the distance of 6cm.Keywords：wireless power transmission；low power consumption；MSP4301 系統总体设计如图1所示，本系统以MSP430单片机作控制器，主要由能量发送单元和能量接收单元组成。
能量发送单元主要包括电源电路、功率放大电路、频率震荡电路和发送线圈；能量接收单元主要有单片机控制电路、充电电路和接收线圈。
能量发射单元采用20V/50Hz交流和24V直流两种电源供电，经电源模块输出的直流电通过2MHz的有源晶振为功率放大电路的场效应管输入一个激励信号，再经初级线圈和电容组成的并联谐振回路起振后，经初级电感耦合线圈发射出去；接收单元再通过次级电感耦合线圈将输出的高频交流电压经快速二极管全波整流、稳压后变成所需的直流电，再通过充电方式的选择来控制电池的快充和慢充，最后通过MSP430单片机实时检测电池两端的电压，并在液晶屏上实时显示其充电电压、充电时间以及充电进度条。
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51单片机智能无线充电器的设计
仉是 ， 用 Ｍ Ｃ Ｓ 一 ５ １ 单 片机开发智 能无线 充电器 的设计技 术 ｊ 心用 【 ： 作 和生活 中通常涉及的是硬件基本组成结构 ，强调 智 能 无线 充 电 器在 项 目中的 灵 活 运 用 ，忽 略 了 无线 充 电器 的设 计 软件程序编 写思路 。本文就 Ｍ Ｃ Ｓ 一 ５ ｌ 单 片机 的部分功能 展开研 究， 导出用 ＭＣ Ｓ 一 ５ ｌ 单片机来 开发 一款智能无线充电器 ， 无 线 充 电距 离最 大 为 ５ ｃ ｒ ｎ 。
７ ． ４７ ｋ Ｉ ＝ Ｐ Ｗ Ｍ ０ － ４ ０
＋２０
／ Ｒ
（ 式３ － １ ）
式 ３ — １ 中 尺 为电 流 取 样 电 阻 为 ０ ． ０ ５ ｎ， Ｐ ＷＭ 为 Ｍ Ｃ Ｓ 一 ５ １ 单 片机 Ｐ ＷＭ 输 出滤 波 后 的 电 压 电路 中 的 电 压 反 馈 的 正 、 负极 对 心Ｋ Ａ ７ ５ ０ ０ Ｂ的第 ｌ ５和 １ ６脚 。 输 ｍ电压值公式 ： Ｖ ＝ Ｐ ＷＭ＊ （
／． ｊ
～ ）
（ 式３ － ２ ）
图 １ 电磁 感 应 式原 理 图 ２ 智 能 无 线 充 电器 设 计 的 整 体 思 路
本文通过无线充电 Ｑ Ｉ — ｗＰ ｃ通信序列 ，并 且无线充 电过程 ５ Ｋ Ｈ Ｚ， 为谐振 功率 放大 电路 提供激 励信 号 ； 谐 振 丰 要是 由感 』 线 圈被动 的接收发 送端 所发 ｍ的能量并进 行处 荡频率 约为 ５ Ｃ并联谐振 回路和 歼关管 （ Ｍ （ ） ｓ管 ） 构成 。振荡 理 整体 没计思路是将 交流电经过伞桥整流 电路转变为直流 电 功率放大器 由 Ｌ ． ５ ０ ａ ｒ ｍ 的漆包线密绕 ３ ０圈 ， 实测电 １ ２ Ｖ 给 系统 进 行供 电 ， 将 Ｎ Ｅ ５ ５ ５ 组 成 的 振 荡 器 所 产 生 的 能 量 通 感应线圈按要求用直径 为 ０
基于51单片机智能无线充电器的设计
基于51单片机智能无线充电器的设计作者：孙永强王英张红茂来源：《科技风》2017年第07期摘要：本系统的设计主要应用于手机和平板等便携式设备进行充电，具有无线充电、能量传输效果较好和时尚简单等优点。
系统利用MCS-51单片机作为智能无线充电器的核心控制芯片，软件采用backscatter调制方式，从而可以实现对电流和电压进行设置控制，从而给手机等便携式设备进行充电，并且具有在手机完成充电后自动停止充电等功能。
本文以开发智能无线充电器为例，就MCS-51单片机的部分功能展开研究，导出用MCS-51单片机来开发出一款智能无线充电器。
文章对研究智能无线充电器具有一定的参考价值。
关键词：MCS-51单片机；backscatter调制；无线充电器智能无线充电技术经过数年的研发、实验、调试和应用。
随着便携式设备的广泛应用，该设备开始受到广大人群大范围的使用和极大的关注[ 1-3 ]。
关于智能无线充电器的设计，重点在于将项目中所需的理论与实践知识有机结合及其应用。
由于相关研究团队一般不涉及内部结构制作过程，市场中也不强调智能无线充电器的设计技术，因此，本文的目的是用MCS-51单片机来开发出一款智能无线充电器。
要研究智能无线充电器的设计技术，必须要掌握MCS-51单片机内部结构和电子技术的知识。
笔者作者认为，在研究用MCS-51单片机开发智能无线充电器的技术中不能脱离两点：首先是要明确智能无线充电器的使用范围；其次是不能抛开用MCS-51单片机开发智能无线充电器的工作原理和软件程序编写的思路。
否则，研究人员难以掌握其根本，也就不能灵活运用于各个开发项目中。
但是，用MCS-51单片机开发智能无线充电器的设计技术与应用工作和生活中通常涉及的是硬件基本组成结构，强调智能无线充电器在项目中的灵活运用，忽略了无线充电器的设计软件程序编写思路。
本文就MCS-51单片机的部分功能展开研究，导出用MCS-51单片机来开发出一款智能无线充电器，无线充电距离最大为5cm。
【最新版】基于51单片机的智能充电器设计毕业设计
目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Key words (1)引言 (2)1 绪论 (2)1．1 智能充电器的设计背景 (2)1．2 智能充电器总体设计方案 (3)1．3 智能充电器的概念以及智能化的体现 (3)1.3.1 智能充电器的概念 (3)1.3.2 智能化体现 (3)2 AT89C52单片机 (4)2.1 AT89C52单片机简介 (4)2.2 AT89C52单片机特点 (4)2.2.1 单片机的通用特点 (5)2.3 单片机应用范围 (5)2.4 AT89C52管脚定义说明 (6)3 锂离子电池介绍 (7)3.1 锂离子电池简介极其基本特性 (7)3.2 锂离子电池的优越性能 (8)4 智能充电器软硬件电路设计 (9)4.1 其他芯片介绍 (9)4.2 系统总体设计 (12)4.2.1智能充电器功能模块 (12)4.3 智能充电器硬件电路设计与实现 (13)4.4 软件电路设计 (15)5 总结 (17)参考文献 (18)附录 (18)致谢 (22)基于51单片机的智能充电器设计自动化专业学生 XXX指导教师 XXX摘要：介绍一种基于单片机芯片AT89C52的智能充电器的硬件和软件实现。
在对锂离子电池的基本参数特性做出介绍的基础上,该充电器的硬件电路包括单片机控制部分、电压转换及光耦隔离部分、充电控制部分。
本产品采用锂离子电池电源管理芯片 MAX1898，通过AT89C52控制可以实现预充，快速充电，及恒压充电。
另外可以通过设置可以方便改变快速充电的电流和充电时间，该充电器可以实时采集和计算电池的参数,并进行智能控制,还可以通过串口和上位机进行通讯并进行实时显示,根据不同的电池调整充电策略。
保证了充电器具有很高的精度。
实验证明，所设计的充电器功耗低、成本低、系统工作稳定可靠，智能化程度高。
这是一种实用的设计方法，成本较低，而且充电效果很好，包括安全性高，耗时短，对电池损坏小，满足一般用户的要求，具有较高的推广价值。
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基于单片机的无线充电器设计学生：学生学号：院（系）：电气信息工程学院年级专业：电子信息工程指导教师：助理指导教师：二〇一五年五月摘要随着用电设备对供电质量、可靠性、方便性、安全性、特殊场合、特殊地理环境等要求的不断提高，接触式的电能传输方式对于满足实际需要越来越显得捉襟见肘了。
与此同时，无线电能传输系统，摆脱了线路的限制，实现电器和电源的完全分离，具有无线传输电能、设备体积小、传输效率高、便于携带和集成等优点。
本课题设计介绍了一种运用新型的能量传输利用电磁波感应原理和有关的交流感应技术，采用STC12C5A60S2低功耗单片机作为无线传能充电器的监测控制核心,实现电流控制和电压控制功能，电能充满后给出充满提示且自动停止充电。
基于STC12C5A60S2单片机控制发射端和接收端产生的相应交流信号来进行充电的智能无线充电器。
利用设计通过对系统的硬件部分和软件部分的设计实现无线能量传输，在距离发射线圈的指定围对小型用电器如手机、MP3等直接充电。
硬件部分包括高效直流稳压模块、驱动模块、显示模块、控制模块等的设计；软件部分主要根据系统的设计思想设计出了主程序和子程序流程图，并通过C语言实现相应的编程要求。
通过理论分析和仿真证明，建立谐振耦合无线电能传输系统模型以及谐振耦合无线电能传输系统模型,通过计算得出了系统中电路参数与输出功率的关系。
设计并制作谐振耦合无线电能装置,使用LCD1602设计显示,实时充电电压显示。
关键词无线电能传输,谐振耦合,无线充电器, LCD1602,STC12C5A60S2单片机ABSTRACTThis paper introduced the use of a power transmission technology, wireless power supply technology model, using the principle of electromagnetic induction and the induction technology,intelligent wireless charger for charging the AC signal based on the STC12C5A60S2 single-chip microcomputer to control the transmitting end and the environment and other requirements continue to increase, the power transmission mode of contact to meet the actual needs become more and more difficult. At the same time, wireless power transmission system, get rid of the limit line, completely separate electrical and power, with the wireless transmission of electrical energy, the equipment has the advantages of small volume, high transmission efficiency, easy to carry and integration. In the rapid development of science and technology in 21 Century, the prospects for the development of intelligent wireless charger . The design through the design of the hardware part and the software part of the system to achieve the wireless energy transmission, within the specified range of the transmitting coil in small appliances such as mobile phone, MP3 and other direct charge. The hardware part includes efficient DC power module, drive module, display module, control module and so on; the software part is mainly based on the design thought of the system design of the main program and the subprogram flow chart, and through the C language to achieve the corresponding programming requirements. relationship between the circuit parameters and the output power of the system. The design and fabrication of resonant coupling wireless device, using the LCD1602 design draw progress bar shows charging, charging voltage, charging time display.Key words radio transmission, resonant coupling, wirelesscharger ,LCD1602 STC12C5A60S2目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2 国外研究现状、水平 (1)1.3本课题的发展趋势 (2)2 系统总体设计方案 (4)2.1系统总体设计方案简述 (4)2.1.1系统的基本功能 (4)2.1.2主要技术参数 (4)2.2系统设计方案选择 (5)2.3方案分析 (7)2.4系统的理论分析 (8)3 系统的硬件设计 (10)3.1单片机的选择与其控制 (10)3.1.1 单片机概述 (10)3.1.2 单片机STC12C5A60S2的介绍 (10)3.1.3 单片机最小系统的介绍 (11)3.1.4单片机控制模块设计 (13)3.2无线发射电路模块设计 (14)3.2.1 NE555芯片简介 (14)3.2.2 MOS管的选择与性能分析 (15)3.2.3振荡电路的设计 (16)3.2.4功率放大电路的设计 (17)3.3 电源稳压控制模块设计 (18)3.3.1稳压器LM2940简介 (18)3.3.2 KA7500B芯片简介 (18)3.3.3稳压控制电路设计 (19)3.4按键指示电路模块设计 (20)3.5显示电路设计及实现 (21)3.6 DC/DC转换电路设计 (23)3.6.1 DC/DC变换器简介 (23)3.6.2 运算放大器LM358简介 (24)3.6.3电压/电流采样模块设计 (24)3.7系统总体电路设计 (26)4 系统的软件设计 (28)4.1 整体设计思想 (28)4.2系统的主要程序框图 (29)4.3 主要程序模块 (29)4.3.1电路启动初始化 (29)4.3.2 按键采集程序 (30)4.3.3 LCD1602显示子程序 (31)4.3.4 数据采集及模数转换程序 (31)4.3.5 充电子程序的设计 (32)5 系统仿真设计与调试 (34)5.1.仿真软件Multisim的简介 (34)5.2电路的仿真 (34)5.2.1方波信号的产生 (34)5.2.2实际电路的测试 (36)5.3测试结果及分析 (37)5.3.1测试结构 (37)5.3.2实际电路的测试数据 (37)6 系统PCB设计 (39)6.1 PCB设计软件简介 (39)6.2 PCB板设计方法 (39)7 组装与调试 (41)7.1系统组装 (41)7.2硬件调试 (41)7.3软件调试 (41)7.4硬件软件联合调试 (41)7.5 调试结果 (41)结论 (42)参考文献 (43)附录A：无线充电控制系统源程序代码 (44)附录B：整体电路图和PCB板图 (54)附录C：设计实物图 (56)致.............................................. 错误!未定义书签。
1 绪论1.1课题背景随着科学的发展与社会的进步,人们的需求变化正在日益发生着深刻的改变,对科学技术含量的要求越来越严格。
无线电能传输技术作为一种新型的传能方式，主要包含谐振耦合无线电能传输，它具有传输效率高、适合中等传输距离等特点，以磁场和谐振耦合理论为基础,能在不接触情况下,将电能高效的传输到负载，克服了传统的电能传输方式的许多不足和缺点。
与普通的感应电能传输技术相比,具有传输距离相对较远,与电磁波辐射传输技术相比具有更好的传输效率。
近几年来，国外许多研究机构和公司关于无线充电的技术相继对微距及短距离的无线供电产品进行讨论和研究。
无线电技术几乎普及到全球的每一个角落，融入于通信系统，从当初的简单的无线电广播和电报，发展到科学技术发达的今天的技术含量高的卫星和微波通信等，使人们的生产和生活方式极发生了改变。
然而，无线通信传送的都是微弱的信息, 无线传输的距离越远，设备耗能越高，接收的也不是功率较大的能量。
即使目前一些知名公司已经推出一些无线充电设备，但有一些地方还不很完善，还需进一步改进。
对于实施大功率的无线传输来说，比较困难了。
无线充电技术在小功率的围还是可以显示出它的优越性的。
首先，它满足了现代人们快节奏生活需要方便的要求，许多使用极为方便的便携式的移动产品，都要不定期地连接进行充电，也因此留下了各种插口和连接电缆，防水性能的密封工艺也从而不易实现。
其次，由于人类对电能的消耗越来越大，带来了的诸多的环境污染等困挠，而无线非接触式充电技术顺应了现代社会的需求，提供了解决问题的有效途径，进一步加强肯定了建设可持续发展社会。
在社会不断发展的今天，无线充电器设计基于一项新型的技术，应用涉及领域广泛，本课题设计增加了充电智能保护，稳定性好，电路简洁，实用性高，更加全面的丰富了充电器的实用性，方便了人们的生活，具有良好的发展前景。