基于STC15F104的智能充電器的研究與實(shí)現(xiàn)

黃詩(shī)雅 楊保華

摘要：移動(dòng)端充電器的主要組成為穩(wěn)壓、恒流、限壓和限時(shí)的相關(guān)控制電路。該論文選擇STC15F104單片機(jī)作為控制核心，結(jié)合鋰電池充電芯片MAX1898設(shè)計(jì)智能手機(jī)充電器。充電器提供一個(gè)恒定的充電電流和充電脈沖形式。它將狀態(tài)反饋發(fā)送給單片機(jī)。在智能控制芯片處理后控制充電過(guò)程，智能手機(jī)充電，快速充電，進(jìn)行充電保護(hù)，并且能夠進(jìn)行自動(dòng)關(guān)機(jī)和充電報(bào)警的相關(guān)功能。根據(jù)結(jié)果來(lái)看，充電器的安全性能高，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)手機(jī)高效充電，性能穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：智能充電器 MAX1898 STC15F104

中圖分類號(hào)：TP301 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）14-0181-02

Abstract： The mobile terminal charger is composed of voltage stabilizing， constant current， voltage limiting and time limited related control circuits. The STC15F104 microcontroller the lithium battery charging chip MAX1898 are chosen as the core of control for the smart phone charger. The charger provides a constant charge current and charging pulse form. It sends the state feedback to the microcontroller. After the intelligent control chip is processed， the internal control charge process， the smart phone charging， the fast charging， the charging protection， and the related functions of automatic shutdown and charging alarm. According to the test results， the charger has high safety performance， achieves high efficiency and stable performance.

Key words： Intelligent Charger； MAX1898； STC15F104

1 背景

近年來(lái)，便攜式電子產(chǎn)品的飛速成長(zhǎng)推動(dòng)了電池技術(shù)的進(jìn)步[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，鋰離子電池在筆記本電腦和手機(jī)市場(chǎng)占有率為80%和60%[2]。對(duì)于保護(hù)電路，鋰電池有很高的要求，在電池充電的過(guò)程中要避免過(guò)充現(xiàn)象[3]。為了使電池具有良好的功能，使其能夠維持在長(zhǎng)時(shí)間良好的使用能力，必須對(duì)電池做出有效管理控制[4]。

借助分析上述問(wèn)題的分析，將單片機(jī)系統(tǒng)同智能充電芯片兩者結(jié)合。STC15F104單片機(jī)具有操作簡(jiǎn)單，容易掌控的特點(diǎn)，而MAX1898則是具有的功能較多，能夠穩(wěn)定可靠運(yùn)行，將兩者有效結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)手機(jī)智能充電，使充電器的重量減輕，使其更加美觀，容易攜帶。

2 硬件設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)中將相關(guān)硬件的實(shí)用性以及簡(jiǎn)單性作為基本設(shè)計(jì)思想，能夠?qū)⒂嘘P(guān)設(shè)計(jì)劃分為如下三個(gè)不同的模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制模塊、智能充電控制模塊、蜂鳴器報(bào)警模塊。單片機(jī)選用的是STC15F104系列單片機(jī)，充電控制系統(tǒng)采用的是MAX1898智能充電控制芯片，系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框如圖1。

單片機(jī)控制模塊、智能充電控制模塊、蜂鳴器報(bào)警模塊組成了整個(gè)硬件部分，是整個(gè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。在相關(guān)控制模塊中，單片機(jī)的控制模塊是主控模塊，主要目的是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行智能化控制，從而保證相關(guān)模塊能夠在彼此的配合作用中實(shí)現(xiàn)工作的完成；而智能充電控制模塊的主要組成是由MAX1898和相關(guān)外圍電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)充電的控制；而在蜂鳴器報(bào)警模塊則是借助對(duì)單片機(jī)的中斷控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)蜂鳴器的回應(yīng)，從而對(duì)充電狀態(tài)加以提醒。相關(guān)硬件的電源通過(guò)外接電源獲取。整個(gè)硬件的原理圖如圖2所示。

3 智能充電器的軟件設(shè)計(jì)

在控制系統(tǒng)中，軟件設(shè)計(jì)變得尤為重要。硬件部分能夠?yàn)橄到y(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)進(jìn)行平臺(tái)的搭建。借助對(duì)軟件的編程，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件電路的控制，流程圖如圖3所示。

4 測(cè)試

具體測(cè)試結(jié)果如表1所示，當(dāng)出現(xiàn)充電錯(cuò)誤時(shí)，對(duì)應(yīng)的，紅色[LED]燈會(huì)連續(xù)閃爍，此時(shí)蜂鳴器響起，提示用戶出現(xiàn)錯(cuò)誤。當(dāng)電池充滿電量時(shí)，會(huì)把脈沖的信號(hào)傳送給單片機(jī)，此時(shí)蜂鳴器會(huì)出現(xiàn)報(bào)警，給用戶相關(guān)提示，保證其能夠及時(shí)移除手機(jī)。

借助對(duì)測(cè)試結(jié)果的分析可以得到，智能充電器能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)充、快充以及相關(guān)充電保護(hù)和報(bào)警等功能，并且充電的過(guò)程中，電流維持恒定，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

該文實(shí)現(xiàn)了基于單片機(jī)STC15F104W的智能充電器的設(shè)計(jì)，包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，硬件系統(tǒng)包括單片機(jī)控制模塊、智能充電控制模塊、蜂鳴器報(bào)警模塊。 系統(tǒng)調(diào)試表明，實(shí)現(xiàn)智能充電器的設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 吳凱， 倪子婷， 陳謙謙， 等. 綜述移動(dòng)終端鋰電池突破之石墨烯電池[J]. 科學(xué)與信息化， 2017（25）.

[2] 李娟， 劉佳， 周駿萍， 等. 移動(dòng)通信終端快速充電技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析[J]. 現(xiàn)代電信科技， 2017， 47（6）： 59-63.

[3] 黃春耀， 王穎， 黃巧東. 基于STM8單片機(jī)可移動(dòng)智能風(fēng)扇控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 無(wú)線互聯(lián)科技， 2017（7）： 61-63.

[4] 張圣炎. 基于單片機(jī)控制的智能充電器設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)與軟件工程， 2018（2）： 243-243.