基于单片机的碱性电池充电器设计毕业论文yq1

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1、本 科 毕 业 论 文题 目： 基于单片机的碱性电池充电器设计 摘要 本文设计的充电器主要是面向碱性电池进行充电的充电器。碱性电池亦称为碱性干电池、碱性锌锰电池、碱锰电池，是锌锰电池系列中性能最优的品种。适用于需放电量大及长时间使用。电池内阻较低，因此产生之电流较一般锰电池为大，而环保型含汞量只有0.025%，无须回收。在设计上我们选择了简洁、高效的硬件，设计稳定可靠的软件，详细介绍了系统的硬件组成，包括单片机电路、充电控制电路、电压转换及光耦隔离电路，并对本充电器的核心器件AT89C51和ADC0809芯片进行了较详细的介绍。阐述了系统的软件设计，以C语言为开发工具，进行了详细设计和编码。总

2、体目标是实现系统的可靠性、稳定性、安全性和经济性。关键词： 充电器、单片机、碱性电池。 AbstractThe charger is mainly for remote control of alkaline battery charger. Alkaline battery also known as alkaline batteries, alkaline zinc-manganese batteries, alkaline manganese batteries, zinc manganese battery series is the optimal performance of th

3、e varieties. Suitable for discharge of large and long time use. The internal resistance of the battery is low, therefore the electric current from the more general manganese battery for large, and the environmental protection type mercury content of only 0.025%, no recovery. In the design we chose a

4、 simple, efficient hardware, design of software, and introduces in detail the system hardware composition, comprising a single chip circuit, a charging control circuit, voltage conversion and optically coupled isolation circuit, and the charger core devices - AT89C51 ADC0809 charging chip are introd

5、uced in detail. Elaborated the system software design, using C language development tools, a detailed design and coding. The overall objective is to achieve the system reliability, stability, security and economy.Key words: SCM, alkaline battery, charger, MAX1898.目录第一章 概述11.1 单片机技术的特点及应用11.1.1单片机的特点

6、：11.1.2单片机的应用：21.2 单片机实现充电器功能的意义2第二章 碱性电池充电器42.1 碱性电池的特点42.2 充电器52.3 设计准备72.3.1. 各类型号的可充碱性电池简介（RAM）72.3.2. RAM特性7 2.3.3. 如何检测碱性电池11第三章芯片介绍133.1 AT89C5113 3.1.1 简介 3.1.2引脚功能 3.1.3振荡器 第3.2节 ADC0809163.2.1. 简介163.2.2. 引脚功能173.2.3. ADC0809的工作过程17第四章 硬件电路设计114.1 主要器件114.2电路原理图及说明13第五章 软件设计165.1程序流程175.2

7、程序说明18第六章 调试及检测206.1硬件调试206.1.1静态测试206.1.2联机调试206.2软件调试216.2.1程序的编辑、汇编(或编译)216.2.2程序调试216.3系统调试226.4现场调试226.4.1标准条件下的电气特性、试验及判定226.4.2电气性能、试验方法和判定规则236.4.3荷电保持能力246.4.4电池安全性能24总 结26参考文献27附录1：28附录2：28 第一章 概述 1.1 单片机技术的特点及应用随着大规模和超大规模集成电路技术的发展和计算机微型化的需要，将微型计算机的基本部件：中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）接口、定时器/计数器等

8、多种资源集成在一个半导体芯片上，使得一块集成电力芯片就能构成一个完整的微型计算机。这种集成电路芯片被称为单片微型计算机（Single Chip Microcomuper），简称单片机。单片机在结构设计上，他的软、硬件系统及I/O接口控制能力等方面都有独到之处，具有较强而有效的功能。从其组成、逻辑功能上来看，单片机具备了微型计算机系统的基本部件。1.1.1单片机的特点：单片机在一块芯片上集成了一台微型计算机所需要的基本部件。它在硬件结构、指令功能等方面均有独到之处，其特点如下：性价比高。单片机性能稳定，功能强大，价格便宜。体积小，集成度高、可靠性高。单片机将一台计算机所需要的基本部件集成在一块芯

9、片上，减少了各部件间的连线，能大大地提高运行速度和抗干扰能力。控制功能强。为了，满足工业控制的需要，单片机有很强的位处理功能。在其他的逻辑控制功能等方面，也都优于一般的8位微处理。单片机系统配置灵活、方便。由于单片机带有一定数量的接口电路，容易构成各种规模的应用系统。单片机类型多。单从ROM类型来说，单片机的只读存储器有ROM、EPROM、EEPROM、Flash Memory等多种，可以根据实际需要进行选择。1.1.2单片机的应用：由于单片机具有如上所述的特点，因此在工业生产、日常生活等诸多领域，得到了日益广泛的应用，单片机的主要应用领域有：工业控制，如在工业生产过程中参数（如温度、压力、流

10、量、液位等）的控制，数据处理功能于一体，如转速测试仪、噪声测试仪、振动测试仪及电子秤等。计算机网络与通信，单片机上有并行I/O接口角儿串联I/0接口，可用于通信接口，如单片机控制的自动呼叫应答系统、列车无线通信系统、遥测遥控系统等。家用电器，由于单片机体积小，控制能力强，且片内与定时器/计数器，所以广泛应用于家用设备中。如空调、洗衣机、微波炉及防盗报警等。本设计是单片机在碱性电池充电方面的应用。1.2 单片机实现碱性电池充电器功能的意义51系列单片机也是当前使用最为广泛的8位单片机系列，其丰富的开发资源和较低的开发成本，使51系列单片机现在以至将来都仍会有强大的生命力。在众多的51系列单片机中

11、，AT89系列单片机在我国得到了极其广泛的应用，AT89系列单片机是美国Atmel公司的8位机产品。他的特点是片内含有Flash Memory，Flash Memory是一种电可摩除和电写入的闪速存储器（记为FPEPROM)，在系列的开发过程中可以很容易地进行程序修改，使开发调试更为方便。随着社会的不断发展，人们使用各种家电设备、仪表以及工业生产中的数据采集与控制设备也在逐步走向智能化，所以充电器有它的巨大发展空间，同时电子产品的不断更新，51单片机在实现碱性电池充电器方面的应用就更有意义。所以本文针对具有优越性的碱性电池设计专用充电器，该充电器既环保又节能。不仅为大家节省了大量的开支，同时电

12、池对环境的污染问题也将得到大幅度的减轻。这也是我设计该产品的目的所在。 第二章 碱性电池充电器2.1 碱性电池的特点简介 碱性电池是最成功的高容量干电池，也是目前最具性能价格比的电池之一。碱性电池是以二氧化锰为正极，锌为负极，氢氧化钾为电解液。其特性上较碳性电池来的优异电容量大。化学方程式为:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2，碱性电池在结构上采用于普通电池相反的电极结构，增大了正负极间的相对面积，而且用高导电性的氢氧化钾溶液替代了氯化铵、氯化锌溶液，负极锌也由片状改变成粒状，增大了负极的反应面积，加之采用了高性能的电解锰粉，所以电性能得以很大提高，一般的，同等型号的碱性

13、电池是普通电池的容量和放电时间的3-7倍，低温性能两者差距更大，碱性电池更适用于大电流连续放电和要求高的工作电压的用电场合，特别适用于照相机、闪光灯、剃须刀、电动玩具、CD机、大功率遥控器、无线鼠标，键盘等。 碱性电池电极反应式正极为阴极反应： MnO2+H2O+e=MnO(OH)+OH MnO(OH)在碱性溶液中有一定的溶解度 MnO(OH)+H2O+OH=Mn(OH)4 Mn(OH)4+e=Mn(OH)42 负极为阳极反应： Zn+2OH=Zn(OH)2+2e Zn(OH)2+2OH=Zn(OH)42 总的电池反应为： Zn+MnO2+2H2O+4OH=Mn(OH)42+Zn(OH)422

14、.2 充电器 充电器通常指的是一种将交流电转换为低压直流电的设备。充电器在各个领域用途广泛，特别是在生活领域被广泛用于手机、相机等等常见电器。充电器是采用电力电子半导体器件，将电压和频率固定不变的交流电变换为直流电的一种静止变流装置。在以蓄电池为工作电源或备用电源的用电场合，充电器具有广泛的应用前景。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。充电器种类繁多，但从严格意义上讲

15、，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。本次设计将通过一个典型实例介绍5 1单片机在实现碱性电池充电器方面的应用。设计所实现的充电器是一种碱性电池充电器，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。2.3 设计准备2.3.1各类型号的可充碱性电池简介（RAM）AAA型号电池比较常见，一般的MP3用的都是AAA电池，标准的AAA(平头)电池高度43.60.5mm，直径10.10.2mm。AA型号电池就更是人尽皆知，数码相机，电动玩具都少不了AA电池，标准的AA(平头)电池高度48.00.5mm，直径14.10.2mm。C型号也就是二号电池，用途不少，标准

16、的C(平头)电池高度49.50.5mm,直径25.30.2mm。D型号就是一号电池，用途广泛，民用，军工，特异型直流电源都能找到D型电池，标准的D(平头)电池高度59.00.5mm,直径32.30.2mm。 2.3.2 RAM特性 RAM 电池的起始容 (initial capacity)所谓起始容是指充电电池在第一次使用时，电池可以放电的电。事实上，电池每次可提供的放电电量是随着充放电次的增加而递减，并是永远保持固定的容。l RAM 电池的累积容 (cumulative capacity)累积容的定义是指电池由第一次使用到电池寿终正寝，电池这一生总共可以放电的电。l RAM 电池的放电深度与

17、充电次数在理想状态下，当然是希望电池可以无限次的充放电，但事实上每一种电池都有其寿命限制。 (图2) 的实验是使用全新的RAM 电池，它的起始容为1500 mAh，负载为10 欧姆的固定条件下，所以其放电电流约为100mA 125 mA。由 (图二) 的第一条曲线所示，当每次RAM 电池的放电电量达到300 mAh 的时候，该电池就开始进充电；也就是放电的深约为起始容的20% 的时候就开始进充电。在这种情况下，该RAM 电池充放电次将可超过1000 次以上，而其累积总放电量约为300 Ah(300mAhX1000=300Ah)。在同样的情况下，由第三条曲线所示，如果放电达到500mAh 的时候

18、，也就是放电的深度约为总容量的30%的时候才开始进充电，则其充放电次却只有400 次左右，所以其累积总放电量就变成只有200 Ah (500mAhX400=200Ah) 而已。由 (图2) 说明了RAM 电池在相同放电电流的条件下，分别在不同的放电深度之后，再进充电。反复为之，会得到同的可用累积电容。也就是RAM 电池在浅度放电下但可以延长电池的寿命，还可以有较多的电可供使用。换话RAM 电池需要经常充电才可以提高RAM 电池的最大累积电容，让RAM电池发挥最大的效。经常充电的另一项好处则是可以让电池经常保持在高电压的1.5 伏特左右，这对于电器产品的使用是非常有利的，这样才会有电压足的现象产

19、生，让电器产品工作在最佳状态下。l RAM 电池的电容与负载 因为RAM 电池内部化学成份的关系，所以其化学反应较慢，转换成电的时间会比较长，因此无法长时间提供大电；如果是续性使用RAM 电池，建议以低于500 mA 的电放电。如果是间歇性的使用RAM 电池，建议瞬间放电电流要超过1.5A。l RAM 电池的容与温度的关系今天假设在常温 25 环境下一台数码相机每拍摄一张照片会消耗 20mAh，使用的电 池是2000 mAh，所以这台相机在理论上就可以拍摄100 张照片。但是事实上并没有这么理想，在 (图3) 中显示，如果在零下 5 的环境下使用这台相机，这RAM 电池会变成只有25% 的电可

20、用，真正可被使用的容仅有500 mAh 而已，因此只能拍摄25 张照片；同样的情况下，是在夏天40高温的环境下使用这台相机，RAM 电池容将提高为125%的电，真正可被使用的容变成2500mAh，也就是可以拍摄125 张照片。图3l RAM 电池的经济性RAM 电池具有经济性；其实所有的充电电池都具有经济性。以一次性的电池为，一般市面上的售价一颗约为台币十元左右，用完之后就一定要丢弃，能重复使用；大部份充电电池的平均售价一颗大约在台币一百元左右。换话，只要使用充电电池超过十次以上就可以回本。目前几乎所有的充电电池的循环使用次数都是超过十次以上，而且往往都有百次的寿命。因此使用充电电池但可以低大

21、的金钱开销，而且大幅降低电池的丢弃量，也就是进一步的减少垃圾量的产生以及减少对环境的污染。l RAM 电池的输出电压为1.5 伏特RAM 电池承袭一般碱性电池的特性，其输出电压仍是1.5 伏特，可以直接取代一般一次性的电池。RAM 电池是目前市面上唯一具有1.5 伏特输出电压的可充电的干电池。NiMH 或NiCd 电池的输出电压都是1.2 伏特，锂电池则为3.6 伏特；想要直接取代一次性的1.5V 电池，当然只有RAM 电池是最佳的选择。l RAM 电池自我放电率极低。RAM电池具有超低的电池自我放电率，所以RAM电池的电保存期限可以长达5年以上。因此RAM电池可以预先充好电以备时之需， 不用

22、担心要用的时候没有电可以用。l RAM 电池含有毒物质 。l RAM 电池采用固定电压方式充电 (Taper Charge)RAM电池采用定电压充电方式，是最简单的固定电压充电方式的线图。其充电电压值需设定在1.65 +/- 0.05VDC；LM317 输出电压值的设定则是由R1与R2 所决定。 其充电的电与充电电压的关系如上图所示，随着充电时间的增加，充电电断的下，充电电压不断的上升；所以当电池充电电压达1.65VDC，也就是跟LM317 这颗稳压IC 一样的输出电电压时，充电电流便趋近于零，也就是不再充电。因此，即使RAM电池留在充电器里面充电长达数周之久，也会有过度充电而损坏电池的现象发

23、生。l RAM 电池可用脉冲的方式充电 (Pulse Charge)上图所示为电池以脉冲充电时，电池在零负载的电压与充电电的关系。脉冲充电是一种快速充电法，但是需要有微处理芯片来做控制，所以成本较高。通常脉冲的电压值是高过电池的最高容许电压值 (1.7VDC)，脉冲的宽则是以毫秒(ms) 为单位。微处理芯片利用在两个脉冲之间的电位期间，检查电池的电压值，当电池的电压值达1.65VDC 时，就停止充电。2.3.3如何检测碱性电池全新的镍氢AA电池的典型内阻在30m到100M，碱性电池的内阻一般在200M到300m(根据充电状态，最高可到 700M)，出现故障的充电电池会有很高的内阻。DS2711

24、/DS2712通过检测到的电池电压(VP1和VP2)和已设定的充电电流可以计算出待充电电池的内阻。CTST引脚(用于电池测试、设置门限)控制电池内阻的测量。VCTST是充电过程中的电池电压减去无充电电流时的开路电池电压(OCV) 后的差值。这个值等于充电电流乘以电池内阻的乘积。如果检测引脚(VP1、VP2和VN1)与电池没有采用Kelvin连接，引线电阻也将计入测量值，影响VCTST。计算外部电阻RCTST的公式为： 例如，当以C/2速率(1.1A)为2200MAh NiMH电池充电时，选择RCELL=150m为电池内阻门限时，VCTST将为： 或者， (最近的标准1%阻值为48.7k)。 如

25、果超过VCTST门限(本例中0.165V)，表明电池内阻高于150m，芯片会提供逻辑指示或出错信息指示(LED1、LED2)，同时停止充电过程。 第3章 设计思路与芯片介绍3.1总体设计思路说明本次设计碱性电池充电器，由于在充电过程中，需要根据电池的充电电量进行判断是否应该停止充电，所以需要实时的读取连续变化的电池电量值，因此需要ADC通道。先用单片机AT89C51，再用ADC0809。3.1智能化的实现在充电器电路中引入单片机的控制。它为什么需要实现充电器的智能化呢？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

26、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。碱性电池对于充电器的要求比较苛刻，需要保护电路。为了有效利用电池容量，需将碱性电池充电至最大电压，但是过压充电会造成电池损坏，这就要求较高的控制精度。另外，对于电压过低的电池需要进行预充，充电器最好带有热保护和时间保护，为电池提供附加保护。3.1.1防止电池过充的控制方法一般有以下六种方法来防止电池被过充： 1. 峰值电压控制 : 通过检测电池的峰值电压来判断充电的终点 ; 2. dT/dt 控制 : 通过检测电池峰值温度变化率来判断充电的终点 ; 3. T 控制

27、: 电池充满电时温度与环境温度之差会达到最大 ; 4. -V 控制 : 当电池充满电达到一峰值电压后 , 电压会下降一定的值 5. 计时控制 : 通过设置一定的充电时间来控制充电终点 , 一般设定要充进 130% 标称容量所需的时间来控制 ; 6. TCO 控制 : 考虑电池的安全和特性应当避免高温 ( 高温电池除外 ) 充电 , 因此当电池温度升高至 60 OC时应当停止充电.3.1.2 硬件方案的选择1、 电池反接检测 2、电池充电 3、电压检测 4、充电完成指示3.1.3设计原理图3.1 AT89C51芯片3.1.1. 简介AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含4

28、k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，内置功能强大的微型计算机的AT89C51提供了高性价比的解决方案。 AT89C51是一个低功耗高性能单片机，40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存

29、储器可有效地降低开发成本。结构 3.1.2. 引脚功能VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏极开路双向I/O口，每个引脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻抗输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH

30、编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4

31、个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 /INT0（外部中断0）P3.3 /INT1（外部中断1）P3.4 T0（记时器0外部输入）P3.5 T1（记时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期

32、的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PS

33、EN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。2.1.3振荡器XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL

34、2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。3.2 ADC0809芯片3.2.1简介ADC0809：ADC0809是一种较为常用的8路模拟量输入，8位数字量输出的逐次比较式ADC芯片，如图。芯片的主要部分是一个8位的逐次比较式A/D 转换器。为了能实现8路模拟信号的分时采集，在芯片内部设置了多路模拟开关及通道地址锁存和译码电路，因此能对多路模拟信号进行分时采集和转换。转换后的数据送入三态输出数据锁存器。ADC0809的最大不可调误差为1LSB，典型时钟频率为640KHZ，时钟信号应由外部提供，每一个通道的转换时

35、间约为100us。3.2.2引脚功能IN0IN7：8路模拟量输入端。 D0D7： 数字量输出端。 START: 启动脉冲输入端，脉冲上升沿复位0809，下降沿 启动A/D转换。 ALE： 地址锁存信号，高电平有效时，把三个地址信号 送入地址锁存器，并经地址译码得到地址输出， 用以选择相应的模拟输入通道。 EOC： 转换结束信号，转换开始时变低，转换结束时变 高，变高时转换结果打入三态输出锁存器。如果EOC 和START相连，加上一个启动脉冲则连续进行转换。 OE： 输出允许信号输入端。 CLOCK： 时钟输入信号，最高允许值为640KHZ。 REF（+）、REF（-）：基准电压。 Vcc：电源

36、，单一5V。 GND：地。 ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路3.3.3ADC0809的工作过程首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 AD转换，之后EOC输出信号变低，指示转换正在进行。直到AD转换完成，EOC变为高电平，指示AD转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。第4章 硬件电路设计 碱性电池的密封性比较好，如果充电电源很大，导致内部发热严重，可能引起

37、电池外壳爆裂。但是只要控制好充电电源。碱性电池可以充电多次。直到电池内部的锌柱耗完为止。本充电器功能有电池电压测试、自动充电、充电饱和和自动停止以及电池反接检测等。在指示显示方面，有充电指示。充电饱和和自动停止以及电池反接指示。适用于AAA、AA、C以及D四种电池型号。电池型号自动识别。外接DC12V电源，可同时充四节电池。充电硬件主要可以分为电池充电、电池电压检测和充电指示三部分。4.1 主要器件本设计的核心器件是AT89C51芯片和ADC0809芯片4.1.1 AT89C51芯片它具有如下主要特性：与MCS-51 兼容 4K字节可编程闪烁存储器 寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年

38、全静态工作：0Hz-24Hz三级程序存储器锁定128*8位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源 可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路 4.1.2 ADC0809芯片主要特性1）8路8位AD转换器，即分辨率8位。 2）具有转换起停控制端。 3）转换时间为100s4）单个5V电源供电 5）模拟输入电压范围05V，不需零点和满刻度校准。 6）工作温度范围为-4085摄氏度 7）低功耗，约15mW。 4.2电路原理图及说明4.2.1电池充电部分电池充电有恒压、恒流两种充电方式，事实上，恒压、恒流源电路也是充电电路的主要组成部分。由于各种电池对充电电压和充电

39、电流的要求不同，因此，实现智能充电必须根据各种电池的自身要求来调整充电电压和充电电流的大小。充电电池可同时充节电池，因此有套充电电路，如图所示。其中最左边的一套充电电路还具备电池电量检测功能。每套电路可给一节电池充电，所以本充电器最多可同时给节电池充电。考虑到碱性电池的不同型号，因此在设计时，通过检测不同型号的电池的长度和宽度，自动识别电池型号，可以给AAA,AA,C，以及D型电池充电。检测开关分别为ST1、2,ST3、4，ST5、6,ST7、8。如果电池为AAA,AA型，对应电路中的两个开关都不接通，充电电流约为17mA；充C型电池的时候，充电电路中有一个开关接通，即ST1、3、5、7接通，

40、充电电流约为40mA；充D型电池时，每组的两个开关都接通，充电电流约为70mA。从PB0,PB2,PB4,PB6输出高电平，相应的三极管处于放大状态，开始充电；同时从对应的PC端口读入电池电压，再进行比较，如果达到一定值，充电饱和显示LED亮，此时从PB1、3、5、7输出高电平，进行涓流充电，以保持电池电压。如果电池反接，D1、2、3、4导通，通过对应的PC口读入端口电压，试相应的反接指示LED亮，示意电池反接，此时PB0、1、2、3、4、5、6、7均无输出，不充电。在这4套充电电路中，左边的第一套电路所接入的电池电压可以送至电压检测部分进行电量检测，对应于手动开关SW5的S3与S2相连的情况

41、，S3与S1相连则为充电。图14.2.2电池电压检测部分ADC0809 的内部有一个三态数据输出缓冲锁存器和一个通道地址锁存及译码器，与单片机的接口非常简单。ADC0809 的通道地址ABC 分别由AT89C51的地址总线低3 位P0.0P0.2 提供；ADC0809的通道地址锁存信号ALE 和启动信号START 共同由AT89C51的P2.7 与WR“或”逻辑控制，当WR 和P2.7 都为低电平时，ALE 有效，将通道地址ABC 锁存并译码，同时START 信号有效，A/D 启动转换开始。ADC0809 的输出允许信号OE 在P2.7 和RD 信号同为低电平时有效，输出转换后的数字量。转换结

42、束信号EOC 经反向接AT89C51的中断请求信号INT0。ADC0809 的时钟信号CLK 由AT89C51的ALE 经分频后提供。AT89C51的ALE 每个机器周期出现二次，是时钟周期的6 分频，若AT89C51的主频为6MHz，则ALE 为1MHz，再经二分频后为500KHz，作为ADC0809 的CLK。图由图可知，ADC0809 的8 个模拟量通道地址为7FF8H7FFFH，依次对应IN0-IN7。这里我们只用IN0，IN1，IN2，IN3。AT89C51向上述某端口写入时，便可启动相应的模拟量A/D 转换始；转换后，CPU 可从同样的端口读出数字量。图中，由如果所测电池电压高于基

43、准电压+5V，所以我们必须利用分压电阻网络进行分压。如果取电阻为100K，300K。则:Vin0=100/(100+300)Vae=1/4VaeVin1=100/(100+300)Vbe=1/4VbeVin2=100/(100+300)Vce=1/4VceVin3=100/(100+300)Vde=1/4Vde电压的计算可通过单片机的程序设计来实现如下：第一单组电池的电压=Uae-Ube；第二单组电池的电压=Ube-Uce；第三单组电池的电压=Uce-Ude；第四单组电池的电压=Ude。4.2.3充电指示部分充电指示LED有三种，红灯为反接指示，绿灯为充电指示，黄灯为充满指示。Pan为单片机I/O端口。PA0、1、2、3对应于四套充电电路，当某套充电电路工作时，对应的PA口输出低电平，为指示LED点亮提供条件。PA4、5、6为充电情况输出端，当电池反接时，PA4输出高电平，试对应红灯亮；充电进行时，PA5输出高电平，对应绿灯亮；充电满时，PA6输出高电平，对应黄灯亮。4.3硬件连接图