基于at89c51的智能充电器电路设计

基于at89c51的智能充电器电路设计内容摘要：

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 ＝ tCHG 式中， tCHG 的单位为小时， CcT 的单位为 nF。 大多数情况下，快充时最大充电时间不超过 3 小时，因此常取 CcT 为 100nF。 （ 4）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 12 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。 表 1 MAX1898典型充电电路的 LED指示状态说明 MAX1898 的引脚图如下图 3 所示： 图 3 MAX1898引脚图 、单片机选择 单片机选择 AT89C51， 89C51 是 INTEL 公司 MCS51 系列单片机中基本的产品，它采用 INTEL 公司可靠的 CHMOS 工艺技术制 造的高性能 8 位单片机，属于标准的 MCS51 的 HCMOS 产品。 它结合了 HMOS 的高速和高密度技术及 CHMOS的低功耗特征，它基于标准的 MCS51 单片机体系结构和指令系统，属于 80C51增强型单片机版本，集成了时钟输出和向上或向下计数器等更多的功能，适合于充电状态 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 频率闪烁 13 类似马达控制等应用场合。 80C51 内置 8 位中央处理单元、 256 字节内部数据存储器 RAM、 8k片内程序存储器（ ROM） 32 个双向输入 /输出 (I/O)口、 3 个 16 位定时/计数器和 5 个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。 此外，89C51 还可工作 于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。 在空闲模式下冻结 CPU 而 RAM 定时器、串行口和中断系统维持其功能。 掉电模式下，保存RAM 数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。 89C51 有 PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形式。 主要特点 标准 MCS51 内核和指令系统 片内 8kROM(可扩充 64kB 外部存储器 ) 32 个双向 I/O 口 256x8bit 内部 RAM(可扩充 64kB 外部存储器 ) 3 个 16 位可编程定时 /计数器 时钟频率 向上或向下定时计数器 改进型快速编程脉冲算法 6 个中断源 工作电压 全双工串行通信口 布尔处理器 — 帧错误侦测 4 层优先级中断结构 — 自动地址识别 兼容 TTL 和 CMOS 逻辑电平 空闲和掉电节省模式 PDIP(40)和 PLCC(44)封装形式 震荡起特性： 外接石英晶体或者陶瓷谐振器以及电容 C C2 接在放大器的反馈回路（ AT89C51 内部有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大电路， XTALXTAL2 分别是该放大器的输入和输出端 ）中构成并联振荡电路。 为了使装置能够被外部时钟信号激活， XATL1 应该有效，而 XTAL2 应该被悬空。 由于输入到内部的时钟信号电路通过了一个二分频的信号，外部信号的工作周期比没有别的要求，但是最大值和最小值的大小可以在数据表上观察出来。 当正常工作时，外部振荡器可以计算出 XTAL1 上的电容，最大可达到 100pF。 这是由于振荡器电容和反馈电容之间的相互作用。 当外部信号是标准高电平或者低电平时，电容不会超过 14 20pF.。 结构特点： 补高性能金属氧化物半导体结构可擦可 编程只读存储器 /只读存储器 /中央处理 器 三个 16 位的定时器 /计数器 编程的时钟输出 Up/Down 定时器 /计数器 三级程序锁定系统 256 字节片内 RAM 改进的快速脉冲编程算法 布尔处理器 32 根可编程的输入 /输出线 1 六个中断源 1 可编程的串行通道带有： —— 帧错误检测 —— 自动地址识别 1 TTL 和 CMOS 兼容逻辑电平 1 MCS51 单片机可兼容指令集 1 扩展温度范围（﹣ 40℃ 到﹢ 85℃ ） 、其他硬件选择 6N137 选择： 6N137 光耦合器是一款用于单通道的高速光耦合器，其内部有一个 850 nm波长 AlGaAs LED 和一个集成检测器组成，其检测器由一个光敏二极管、高增益线性运放及一个肖特基钳位的集电极开路的三极管组成。 具有温度、电流和电压补偿功能，高的输入输出隔离， LSTTL/TTL 兼容，高速 (典型为 10MBd)， 5mA 的极小输入电流。 特性： 换速率高达 10MBit/s。 摆率高达 10kV/us。 扇出系数为 8。 逻辑电平输出。 集电极开 路输出。 15 工作参数： 最大输入电流，低电平： 250uA 最大输入电流，高电平： 15mA 最大允许低电平电压 (输出高 )： 最大允许高电平电压： Vcc 最大电源电压、输出： 扇出 (TTL 负载 )： 8 个 (最多 ) 工作温度范围： 40176。 C to +85176。 C 典型应用：高速数字开关，马达控制系统和 A/D 转换等 6N137 光耦合器的真值如表 2 所示： 表 2 6N137光耦隔离器的真值表 需要注意的是，在 6N137 光耦合器的电源管脚旁应有 — 个 的去耦电容。 在选择电容类型时，应尽量选择高频特性好的电容器，如陶瓷电容或钽电容，并且尽量靠近 6N137 光耦合器的电源管脚；另外，输入使能管脚在芯片内部已有上拉电阻，无需再外接上拉电阻。 6N137 光耦合器的使用需要注意两点：第一是 6N137 光耦合器的第 6 脚 Vo输出电路属于集电极开路电路，必须上拉一个电阻；第二是 6N137 光耦合器的第2 脚和第 3 脚之间是一个 LED，必须 串接一个限流电阻 6N137 的内部结构原理如下图所示，信号从脚 2 和脚 3 输入，发光二极管发光，经片内光通道传到光敏二极管，反向偏 置的光敏管光照后导通，经电流 电压转换后送到与门的一个输入端，与门的另一个输入为使能端，当使能端为高时与门输出高电平，经输出三极管反向后光电隔离 器输出低电平。 当输入信号电流小于触发阈值或使能端为低时，输出高电平，但这个逻辑高是集电极开路的，可针对接收电路加上拉电阻或电压调整电路。 6N137 引脚图如下图 4 所示： 6N137 光耦合器的真值表 输入 使能 输出 H H L L H H H L H L L H H NC L L NC H 16 图 4 6N137引脚图 原理如上图所示，若以脚 2 为输入，脚 3 接地，则真值表如附表所列，这相当于非门的传输，若希望在传输过程中不改变逻辑状态，则从脚 3 输入，脚 2 接高电平。 简单的原理如 下图 5 所示，若以脚 2 为输入，脚 3 接地，则真值表如附表所列，这相当于非门的传输，若希望在传输过程中不改变逻辑状态，则从脚 3 输入，脚 2 接高电平。 图 5 6N137光耦隔离器引脚图 LM7805 选择。 LM7805 是常用的三端稳压器，一般使用的是 TO220 封装，能提供 DC 5V 的输出电压，应用 范围广，内含过流和过载保护电路。 带散热片时能持续提供 1A 的电流，如果使用外围器件，它还能提供不通的电压和电流。 7805 是常用的三端稳压器件，顾名思义 05 就是输出电压为 5v，还可以微调， 17 7805 输出波纹很小。 (1) 集成三端稳压器根据稳定电压的正、负极性分为 7815， 7905 系列。 图下图 6 和图 7 给出了正、负稳压的典型电路。 图 6 正稳压图 图 7 负 稳压图 实际应用 ： 在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器（当然小功率的条件下不用）。 当稳 压管温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。 当制作中需要一个能输出 以上电流的稳压电源，通常采用几块三端稳压电路并联起来，使其最大输出电流为 N 个 ，但应用时需注意：并联使用的集成稳压电路应采用同一厂家、同一批号的产品，以保证参数的一致。 另外在输出电流上留有一定的余量，以避免个别。