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[摘 要]随着电子技术的快速发展，人们对高性能、小尺寸、重量轻的智能电池充电器的需求也越来越大。由于不同类型电池的充电特性不同，实际使用中会带来诸多不便。于是设计一种以AT89C52单片机为核心的智能充电器，较好地解决了上述电池的充电问题。在设计上，选择了简洁、高效的系统硬件，包括单片机电路、充电控制电路、电压转换及报警电路。实践证明，设计的充电器功耗低、成本低、系统稳定，智能化程度高，具有推广价值。
[关键词]智能充电器 AT89C52单片机 电子技术
中图分类号：TE826 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）17-0058-01
一、绪论
随着科技的不断发展，可移动设备逐渐朝着小体积、低功耗的方向发展，而且互联网设备趋于移动化，如智能手机、智能手环等。这就带动了小体积、高性能的充电设备的需求。另外，电池技术的不断发展，也对充电设备的性能提出了新的要求。一方面是需要提升充电效率，另一方面需要保证充电的安全性，又要保证电池的使用寿命不能太短，不能对其造成损伤，这就需要在充电的时候对电池时刻进行监测和管理，并根据监测结果自动对充电状态进行微调。
现在，市场上有各种各样的旅行充电器，但智能充电器寥寥无几。所谓的智能充电器是指能根据用户的需要自主选择充电方式，并且在充电过程中能对被充电电池进行保护从而防止过电压、电流和温度过高的一种智能化充电器。它可能也有镍氢、镍镉电池和锂离子电池的充电，并对电池具有自动检测能力，可以广泛地应用于各种通信设备、仪器装置中。因此，智能充电器的设计及推广有着非常重要的现实意义。
二、总体方案设计
智能充电器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、电池充电控制电路、自动断开及报警电路、外部显示电路（LED或LCD显示）等基本单元。
本方案智能充电器通过恒压充电的方式，将220V市电通过变压、整流、滤波和稳定处理，输出5V直流电压，将该电压输入电源管理芯片MAX1898进行控制和输出用于给电池充电。在充电同时，采集电池两端电压，通过AD转换，送单片机进行预设判断和处理，由单片机通过液晶显示相关参数和充电进度，在充电完成后，由单片机发出一定时间的报警，自动断电终止充电。
三、硬件模块
3.1 单片机及ADC模块
单片机模块电路主要由单片机AT89C52为核心的最小系统的兼容性，因为它的广泛和强大的及时控制，特别适用于许多复杂的控制应用。
ADC0832模数转换电路是将采集的模拟电压转换成数字信息传送到单片机，与单片机内部的充电参数进行对比，依据运算和结构的对比来驱动电路，控制充电。ADC0832能够对两种模拟信号进行A/D转换，本次只需要一个通道，使用CH0作为A/D转化的输入通道。
3.2 充电器电路充电模块
充电芯片MAX1898内部具有电流调节，电压检测、电流检测，温度检测等，包括系统负载电流与充电电流，检测输入电路大于设定门限电流时，通过降低充电电流，从而控制充电电流，MAX1898外接限流型充电电源和PNP功率三极管，可进行有效充电，外接电容设定充电时间，电阻设定最大充电电流。它的最大特点是在没有使用电感的情况下仍能保持很低的功耗，可实现预充，具有过压保护和温度保护功能以及为电池进行二次保护。
四、软件主流程
系统进行初始化的部分包括对I/O口、LCD12864等初始化，然后进入电压值检测环节，即启动ADC电路，在启动此程序后，系统会根据设置的电压值条件，只有当满足已设定的条件才会打开蜂鸣器或关闭蜂鸣器，并且实时将采集的电压值通过LCD12864显示出来，程序结束。
核心程序的功能如下：（1）检测电压信号;（2）实现单片机与各传感器之间的通信，采集各种信号;（3）对信号进行AD转换;
五、仿真调试
软件调试在软件生命周期里是及其重要而又比较繁琐的工作，但该过程对提高软件可靠性和减少Bug等方面极为重要。通过软件调试的手段可以逐渐发掘软件设计过程中的不稳定的存在，以便更好地完善。这里的调试主要是测试软件能否正确采集当前充电器状态并通过LCD12864实时显示当前采集的数值，便于用户观察。
结合单片机的智能控制实现模拟到数字的转化，以及控制驱动LCD12864液晶实现电压及充电状态的测量，实时显示充电状态及充电电压。当充电器给电池充电电压达到4.2v时，智能断开电源充电并且自动启动蜂鸣器报警并且能智能控制报警时间，自动停止报警，以避免夜间充电报警时，打扰休息。
利用protues对单片机进行编程与仿真，首先将采集的数字电压通过单片机编程控制，再初始化液晶，将电池状态、电池电压及充电的时间通过LCD12864的液晶，清楚地呈现充电的状态及电压情况。
六、结论
基于AT89C52的智能充电器的硬件系统与软件系统的设计，通过实验结果显示此系统得出的结果基本上达到了设计所需要的功能，完成了最初的智能监测的目的。实现了智能充电器的设计系统，电压值的采集，并且采集的状态能夠实时在LCD12864上显示出来。通过不断的试验我终于使自己的作品完成了相应的功能，在不断的调试程序、排除问题的过程中我深切的感受到了，当理论上升到实际的时候所面对的各种各样的困难和挑战远非书本所能企及的，而这些问题只有自己一步一步的去做了才能深刻的体会，并且这样的一个过程升华了我对书本的理解，让我深刻体会到认真学习的重要性。
参考文献
[1] 罗晴兰.RS-485总线通信技术在红外线报警系统中的应用[J].电工电气，2009，（5）：27-30.
[2] 周兴华.手把手教你学单片机C程序设计[M].北京：北京航空航天出版社，2008.
[3] 郭天祥.51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009.
[4] 王煜冬.传感器应用电路400例[M]，中国电力出版社，2008.
[5] N. Oldham， O. Petersons， B. Waltrip， Audio-frequency current comparator power bridge： development and design considerations [J]. IEEE Transactions on Instrument- ation and Measurement 38 （2） （1989） 390-394.
[6] B. Gilbert， A precise four quadrant multiplier with subnanosecond response [J]. IEEE Journal of Solid-State Circuits 3 （4） （1968） 365-373.
[7] 方大千.实用电子控制电路[M].北京：国际工业出版社，2003.
[8] 沙占友.智能传感器系统设计与应用[M].电子工业出版社，2004.
[9] 席先觉.单片微型计算机及其应用[M].高教出版社，1987.
[10] 候朝桢.微机与单片机应用基础[M].北京理工大学出版社，1992.
作者简介
袁一品（1993.06-02），男，硕士，研究方向：嵌入式方法技术;
冯志磊（1993.01-04），男，硕士，研究方向：物联网与智能应用。
[关键词]智能充电器 AT89C52单片机 电子技术
中图分类号：TE826 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）17-0058-01
一、绪论
随着科技的不断发展，可移动设备逐渐朝着小体积、低功耗的方向发展，而且互联网设备趋于移动化，如智能手机、智能手环等。这就带动了小体积、高性能的充电设备的需求。另外，电池技术的不断发展，也对充电设备的性能提出了新的要求。一方面是需要提升充电效率，另一方面需要保证充电的安全性，又要保证电池的使用寿命不能太短，不能对其造成损伤，这就需要在充电的时候对电池时刻进行监测和管理，并根据监测结果自动对充电状态进行微调。
现在，市场上有各种各样的旅行充电器，但智能充电器寥寥无几。所谓的智能充电器是指能根据用户的需要自主选择充电方式，并且在充电过程中能对被充电电池进行保护从而防止过电压、电流和温度过高的一种智能化充电器。它可能也有镍氢、镍镉电池和锂离子电池的充电，并对电池具有自动检测能力，可以广泛地应用于各种通信设备、仪器装置中。因此，智能充电器的设计及推广有着非常重要的现实意义。
二、总体方案设计
智能充电器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、电池充电控制电路、自动断开及报警电路、外部显示电路（LED或LCD显示）等基本单元。
本方案智能充电器通过恒压充电的方式，将220V市电通过变压、整流、滤波和稳定处理，输出5V直流电压，将该电压输入电源管理芯片MAX1898进行控制和输出用于给电池充电。在充电同时，采集电池两端电压，通过AD转换，送单片机进行预设判断和处理，由单片机通过液晶显示相关参数和充电进度，在充电完成后，由单片机发出一定时间的报警，自动断电终止充电。
三、硬件模块
3.1 单片机及ADC模块
单片机模块电路主要由单片机AT89C52为核心的最小系统的兼容性，因为它的广泛和强大的及时控制，特别适用于许多复杂的控制应用。
ADC0832模数转换电路是将采集的模拟电压转换成数字信息传送到单片机，与单片机内部的充电参数进行对比，依据运算和结构的对比来驱动电路，控制充电。ADC0832能够对两种模拟信号进行A/D转换，本次只需要一个通道，使用CH0作为A/D转化的输入通道。
3.2 充电器电路充电模块
充电芯片MAX1898内部具有电流调节，电压检测、电流检测，温度检测等，包括系统负载电流与充电电流，检测输入电路大于设定门限电流时，通过降低充电电流，从而控制充电电流，MAX1898外接限流型充电电源和PNP功率三极管，可进行有效充电，外接电容设定充电时间，电阻设定最大充电电流。它的最大特点是在没有使用电感的情况下仍能保持很低的功耗，可实现预充，具有过压保护和温度保护功能以及为电池进行二次保护。
四、软件主流程
系统进行初始化的部分包括对I/O口、LCD12864等初始化，然后进入电压值检测环节，即启动ADC电路，在启动此程序后，系统会根据设置的电压值条件，只有当满足已设定的条件才会打开蜂鸣器或关闭蜂鸣器，并且实时将采集的电压值通过LCD12864显示出来，程序结束。
核心程序的功能如下：（1）检测电压信号;（2）实现单片机与各传感器之间的通信，采集各种信号;（3）对信号进行AD转换;
五、仿真调试
软件调试在软件生命周期里是及其重要而又比较繁琐的工作，但该过程对提高软件可靠性和减少Bug等方面极为重要。通过软件调试的手段可以逐渐发掘软件设计过程中的不稳定的存在，以便更好地完善。这里的调试主要是测试软件能否正确采集当前充电器状态并通过LCD12864实时显示当前采集的数值，便于用户观察。
结合单片机的智能控制实现模拟到数字的转化，以及控制驱动LCD12864液晶实现电压及充电状态的测量，实时显示充电状态及充电电压。当充电器给电池充电电压达到4.2v时，智能断开电源充电并且自动启动蜂鸣器报警并且能智能控制报警时间，自动停止报警，以避免夜间充电报警时，打扰休息。
利用protues对单片机进行编程与仿真，首先将采集的数字电压通过单片机编程控制，再初始化液晶，将电池状态、电池电压及充电的时间通过LCD12864的液晶，清楚地呈现充电的状态及电压情况。
六、结论
基于AT89C52的智能充电器的硬件系统与软件系统的设计，通过实验结果显示此系统得出的结果基本上达到了设计所需要的功能，完成了最初的智能监测的目的。实现了智能充电器的设计系统，电压值的采集，并且采集的状态能夠实时在LCD12864上显示出来。通过不断的试验我终于使自己的作品完成了相应的功能，在不断的调试程序、排除问题的过程中我深切的感受到了，当理论上升到实际的时候所面对的各种各样的困难和挑战远非书本所能企及的，而这些问题只有自己一步一步的去做了才能深刻的体会，并且这样的一个过程升华了我对书本的理解，让我深刻体会到认真学习的重要性。
参考文献
[1] 罗晴兰.RS-485总线通信技术在红外线报警系统中的应用[J].电工电气，2009，（5）：27-30.
[2] 周兴华.手把手教你学单片机C程序设计[M].北京：北京航空航天出版社，2008.
[3] 郭天祥.51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009.
[4] 王煜冬.传感器应用电路400例[M]，中国电力出版社，2008.
[5] N. Oldham， O. Petersons， B. Waltrip， Audio-frequency current comparator power bridge： development and design considerations [J]. IEEE Transactions on Instrument- ation and Measurement 38 （2） （1989） 390-394.
[6] B. Gilbert， A precise four quadrant multiplier with subnanosecond response [J]. IEEE Journal of Solid-State Circuits 3 （4） （1968） 365-373.
[7] 方大千.实用电子控制电路[M].北京：国际工业出版社，2003.
[8] 沙占友.智能传感器系统设计与应用[M].电子工业出版社，2004.
[9] 席先觉.单片微型计算机及其应用[M].高教出版社，1987.
[10] 候朝桢.微机与单片机应用基础[M].北京理工大学出版社，1992.
作者简介
袁一品（1993.06-02），男，硕士，研究方向：嵌入式方法技术;
冯志磊（1993.01-04），男，硕士，研究方向：物联网与智能应用。