智能型充电器的电源和显示的设计.doc

1、本科生毕业论文(设计)智能型充电器的电源和显示的设计 院系名称姓名学号专业指导教师 年4月29日智能型充电器电源和显示的设计摘 要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。本文对基于AVR单片机的LCD液晶显示控制以及电源进行了研究。本系统是以单片机的基本语言汇编语言进行软件设计。为了便于更改，软件的口设计采用模块化的结构。这样可以使得整个设计逻辑更加简明。在本文中，首先描述了系统硬件原理图并且介绍了

2、单片机微处理器的发展史，论述了本次毕业设计所运用的各种硬件接技术和各个接口模块功能以及工作过程。描述了8052、8279及SED1520外接电路接口的软、硬件调试。其次阐述了程序的流程和实现过程。然后对本文涉及的相关理论与技术进行了简介；在此基础上进行了需求分析；最后进行总体设计以及系统的详细设计。本文主要进行硬件的设计，软件设计部分只是给出了流程图。最后，对课题设计的优点和不足进行了归纳和总结，并进行了展望。关键词:单片机；微处理器；LCD；8052 Abstract With more and more handheld appliances appear; the demand of h

3、igh performance, small size, light weight battery charge is bigger. The continued progress of battery technology also calls for more complex algorithm to realize fast, charging safe charge. Therefore need to charge process more accurate monitoring, to shorten charging time, to get the most out of ba

4、ttery capacity, and prevent damage to the battery. This text to basic processed the research in AVR Micro Controller Unit liquid crystal display control and power system. This system edits collected materials the language to proceed with single the basic language of a machine the software designs.In

5、 order to facilitate change, the software interface design for a modular structure.It can make it more concise for the whole design logic.At first,it describes the system hardware schematics and the history of the development of single-chip microprocessor and then state the technology used in the gr

6、aduation design about a variety of hardware access and interface module functions and work processes,combine to describe in a specific way 8052,8279 and the SED1520 circumscribes the electric circuit connects oscular and soft, the hardware adjusts to try. Then this involves the theory and technology

7、 for the Introduction; in based on a needs analysis; finally, the overall design and detailed design. In this paper, the hardware designs are given more attention , software designs are only given some flowcharts.At the end, advantages and disadvantages of the design issues are summarized and review

8、ed, and are discussed.Key words：Micro Controller Unit,Microprocessor,LCD,8052目 录一 、 概述11.1课题背景11.2 常见充电电池特性及其充电方式21.3毕业设计任务和要求41.4主要芯片的选择51.5液晶模块的选择7二 、硬件电路设计112.1 LCD液晶显示112.1.1 LCD的显示原理112.1.2 液晶显示控制驱动器132.1.3 液晶显示模块的特点142.2硬件电路设计162.3电源电路的设计17三 、软件设计193.1 液晶显示界面193.2系统程序流程图19四、结论23参考文献24致谢25III一

9、、 概述1.1课题背景如今，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。目前各种电器使用的充电电池主要有镍镉电池（NiCd）、镍氢电池（NiMH）、锂电池（Li-Ion）和密封铅酸电池（SLA）四种类型。 电池充电是通过逆向化学反应将能量存储

10、到化学系统里实现的。由于使用的化学物质的不同，电池有自己的特性。设计充电器时要仔细了解这些特性以防止过度充电而损坏电。 目前，市场上卖得最多的是旅行充电器，但是严格从充电电路上分析，只有很少部分充电器才能真正意义上被称为智能充电器，随着越来越多的手持式电器的出现，对高性能、小尺寸、轻重量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、安全地充电，因此，需要对充电过程进行更精确地监控(例如对充、放电电流、充电电压、温度等的监控)，以缩短充电时间，达到最大的电池容量，并防止电池损坏。因此，智能型充电电路通常包括了恒流恒压控制环路、电池电压监测电路、电池温度检测电路

11、、外部显示电路(LED或LCD显示)等基本单元。智能充电器基本框图 ：图1-1 系统布线图Atmel AVR 是原MCS-51单片机内核进行了较大的改造，采用精简指令集RISC的AVR结构，废除了原MCS-51单片机中的机器周期，由原来的12个时钟周期执行一条指令改为一个时钟执行一条单周期指令，大多数指令执行所需的时钟周期与指令的字节数相同，因为AVR单片机的运行速度大大提高。AVR除了改造MS-51内核外，还将flash 、AD、RTC、Watchdog、定时器SPI PWM和片内振荡器等结合为一体。可以真正做到单片。EEPROM 可用于保存标定系数和电池特性参数，如保存充电记录以提高实际使

12、用的电池容量。10位A/D 转换器可以提供足够的测量精度，使得充好后的容量更接近其最大容量。而其他方案为了达到此目的，可能需要外部的ADC，不但占用PCB 空间，也提高了系统成本。AVR 目前唯一的针对象 “C”这样的高级语言而设计的8 位微处理器。 1.2 常见充电电池特性及其充电方式可充电电池，又叫二次电池，可在应用中放电，也可由充电器充电。所以，二次电池储存能量，而不是产生能量。充电电池的特性不同，因此充电的方式也基本不一样。充电和放电电流(安培)通常用电池额定容量的倍数表示，叫做充电速率(C-rate)。例如，对于额定为1安时(Ah)的电池，C/10的放电电流等于1Ah/10 = 10

13、0mA。电池的额定容量(Ah或mAh)是电池在特定的条件下完全放电所能储存(产生)的电能。因此，电池的总能量等于容量乘以电池电压，单位为瓦时。 电池的最大充电电流：电池的化学成分和设计共同限制了输出电流。若没有实际因素限制性能，电池瞬时可以输出无穷大电流。限制电池输出电流的主要因素是基本化学反应速率、电池设计，以及进行化学反应的区域。某些电池本身具有产生大电流的能力。如镍镉电池短路电流可大到足以融化金属和引起火灾。其它一些电池只能产生弱电流。电池中所有化学和机械总效应可用一个数学因数表示，即等效内阻。降低内阻可获得更大电流。充电温度：应尽量在室温下充电。镍基电池应在10C至30C (50F至8

14、6F)之间快速充电。低于5C (41F)和高于45C (113F)时镍基电池的充电能力急剧下降。锂离子电池在整个温度范围内呈现良好的充电性能，但低于5C (41F)时充电速率应小于1C。 充电方式：SLA 电池和锂电池的充电方法为恒定电压法要限流； NiCd 电池和NiMH 电池的充电方法为恒定电流法。现代消费类电器主要使用如下4种电池： 密封铅酸电池 (SLA)镍镉电池 (NiCd)镍氢电池(NiMH)锂电池(Li-Ion) 密封铅酸电池 (SLA)SLA电池学名叫密封铅酸电池，拥有容量大（3000安），可靠性高等优点，飘浮充电寿命长达8年，广泛用在ups不间断供电电源以及电动自行车、电动汽

15、车上。只要电池单元电压不超过生产商的规定( 典型值为2.2V)， SLA 电池可以无限制地充电。镍镉电池 (NiCd)NiCd 电池目前使用得很普遍。它的优点是相对便宜，易于使用；缺点是自放电率比较高。典型的NiCd 电池可以充电1000 次。失效机理主要是极性反转。在电池包里第一个被完全放电的单元会发生反转。为了防止损坏电池包，需要不间断地监控电压。一旦单元电压下降到1.0V 就必须停机。NiCd 电池以恒定电流的方式进行充电。镍氢电池(NiMH)镍氢电池是有氢离子和金属镍合成，电量储备比镍镉电池多30%，比镍镉电池更轻，使用寿命也更长，并且对环境无污染。镍氢电池的缺点是价格比镍镉电池要贵好多，性能比锂电池要差。为避免损坏电池，电池温度过低时不能开始快速充电，电池温度Tmin低于10时，应转入涓流充电方式。而电池温度一旦达到规定数值后，必须立即停止充电。 锂电池(Li-Ion)锂离子电池液态电解质圆柱型锂离子电池基本构造用LiCoO2复合金属氧化物在铝板上形成阳极，用锂碳化合物在铜板形成阴极，极板间插入有亚微米级微孔的聚烯烃薄膜隔板，电解液为有机溶剂。为避免使用不当造成电池损坏，在锂离子电池内设有3种安全机构：(1)正