CN215817560U

CN215817560U - 一种基于单片机的智能充电器

Info

Publication number: CN215817560U
Application number: CN202120551505.2U
Authority: CN
Inventors: 李文辉; 凌铭
Original assignee: Shanghai University of Engineering Science
Current assignee: Shanghai University of Engineering Science
Priority date: 2021-03-17
Filing date: 2021-03-17
Publication date: 2022-02-11
Anticipated expiration: 2031-03-17

Abstract

本实用新型涉及一种基于单片机的智能充电器，包括高性能STC89C52单片机、LCD1602液晶显示模块，分辨率较高的ADC0832模数转换芯片和MAX1501充电管理芯片来确保所设计智能充电器的安全性与高效性。本实用新型基于单片机控制的智能充电器对锂电池进行充电过程进行全面管理，其中MAX1501芯片中的调节电流器可以自动调节电流的大小，可以防止充电过程中电流或者电压的过大波动。针对不同容量锂电池自动选择不同输出充电电压及充电电流为锂电池进行充电，调节充电速度。可解决大电流充电器给小容量电池充电时带来的冲击伤害，或者小电流充电器给大容量电池充电时带来的充电慢充电时间长等问题。

Description

一种基于单片机的智能充电器

技术领域

本实用新型涉及一种充电器，尤其是涉及一种基于单片机的智能充电器。

背景技术

随着电子科技的进步使得锂电池技术得到了的迅猛发展，由聚合物锂电池作为储电单元构成新一代充电宝，对其充电器的要求越来越智能化。

普通充电器虽然能在很短时间内以大电流快速充电充满锂电池，但是不能调节充电电压和电流做不到精确智能化控制。常规充电器充电电压和电流不符合充电标准，采用纯电阻限流降压，把输入的电压直接降到电池所需要的电压，中间通过三极管放大进行限流。这种线路都是通过线性稳压恒流以消耗多余能量来达到降压充电目的，存在容易过热、电池极化等缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于单片机的智能充电器。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于单片机的智能充电器，包括单片机，所述单片机分别与蜂鸣器报警电路模块、LED指示电路模块、液晶显示电路模块和充电控制电路模块相连接，所述充电控制电路模块与锂电池相连接，所述锂电池还经模数转换电路模块返回与所述单片机相连接。

进一步地，所述的单片机采用型号为STC89C52的单片机。

进一步地，所述的液晶显示电路模块采用型号为LCD1602的液晶显示电路模块，其RS、RW和EN引脚分别与所述单片机的P25、P26和P27引脚对应连接。

进一步地，所述的蜂鸣器报警电路模块包括蜂鸣器，所述蜂鸣器的输入端与电源VCC相连接，输出端与型号为8550的三极管的发射极相连接，所述型号为8550的三极管的集电极接地，基极经电阻与所述单片机的P14引脚相连接。

进一步地，所述的充电控制电路模块采用型号为MAX1501的充电控制电路模块，其M、C、A、G和R引脚分别与所述单片机的P33、P34、P35、P36和P37引脚对应连接。

进一步地，所述的充电控制电路模块经选择开关与所述LED指示电路模块相连接。

进一步地，所述的模数转换电路模块采用型号为ADC0832的模数转换电路模块，其VCC引脚与电源VCC相连接，其GND引脚接地，其CS、DI、DO和CLK引脚分别与所述单片机的P15、P16、P16和P17引脚对应连接。

进一步地，所述的型号为ADC0832的模数转换电路模块，其CH0引脚与所述型号为MAX1501的充电控制电路模块的B引脚相连接。

进一步地，所述的锂电池的电流为50mA～1200mA。

进一步地，所述的锂电池的电压为2.7V～4.2V。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)智能充电器采用以STC89C52单片机为核心控制系统，ADC0832模数转换芯片完成检测锂电池充电电压和电流，并且将采集到的充电电压和电流模拟信号转变为数字信号传送到单片机，通过单片机分析处理数据后控制LCD1602液晶显示器实时显示充电电压和充电电量百分比，界面人性化一目了然，有利于用户合理安排充电时间和出行计划，在充电的过程中检测到充电异常会报警提示和采取及时终止对锂电池充电的措施，能对电池进行防止充鼓和过热保护。

(2)充电控制电路实现自动识别电池是否存在和充电异常报警等智能化控制，并及时断开充电电路并且蜂鸣器报警和LED灯闪烁，本实用新型设计极为简单且可靠性高。

(3)MAX1501芯片中的调节电流器可以自动调节电流的大小，可以防止充电过程中电流或者电压的过大波动，针对不同容量锂电池自动选择不同输出充电电压及充电电流为锂电池进行充电，可解决大电流充电器给小容量电池充电时带来的冲击伤害，或者小电流充电器给大容量电池充电时带来的充电慢充电时间长等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型的原理示意图。

图2为本实用新型的充电控制电路原理示意图。

图3为本实用新型的液晶显示电路原理示意图。

图4为本实用新型的蜂鸣器报警电路原理示意图。

图5为本实用新型的模数转换电路原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，一种基于单片机的智能充电器，包括STC89C52单片机系统、MAX1501充电控制电路、ADC0832模数转换电路、LCD1602液晶显示电路、蜂鸣器报警电路和LCD指示电路。智能充电器控制充电部分采用MAX1501芯片与继电器的组合完成；用蜂鸣器实现报警电路；液晶显示电路用LCD1602芯片完成显示当前充电电压和充电电量百分比；电压电流采集电路用ADC0832芯片完成。

如图2所示，所述充电管理电路MAX1501充电管理芯片B(6号引脚)端输出电流给继电器，同时B引脚输出电平信号给ADC0832模数转换芯片。D4为续流二极管，当继电器吸合电路导通时会产生反向的电动势，D4续流二极管抵消反向的电动势起到保护作用。C8550为PNP型三极管，在充电控制电路中主要就是开关作用。三极管基极B接单片机的P2.0引脚，当P2.0引脚输出低电平的时候，三极管处于饱和的状态也就是导通，继电器吸合使电路导通为锂电池充电。当P2.0输出高电平的时候，三极管处于截止的状态，单片机控制继电器断开，终止锂电池充电。

如图3所示，所述液晶显示电路LCD1602液晶显示器与STC89C52单片机相连接。显示屏LCD1602的引脚1和引脚16均连接地线，引脚2和引脚15连接5V供电电源，引脚4至引脚15均连接单片机，显示屏LCD1602的DB0～DB7接在单片机的P0口用作数据线。本实用新型通过单片机分析处理数据后由显示电路第一行显示电量百分比以及第二行显示电压数据。

如图4所示，所述蜂鸣器报警电路包括蜂鸣器的正极接到VCC(+5V)电源上面，利用三极管的饱和和截止特性,可以通过单片机程序控制P1.4引脚的电平信号来使蜂鸣器发出声音和关闭。由于蜂鸣器的工作电流一般比较大，而单片机I/O引脚输出的电流较小，因此需要增加使用三极管8550来组成电流放大电路驱动蜂鸣器工作以构成报警电路。

如图5所示，所述模数转换芯片采用ADC0832模数转换芯片。ADC0832模数转换芯片实时采集电池的充电电压，将采集到的模拟量送到通道0(CH0),在转换成数字量后通过数据输入/输出引脚送到单片机P1.6引脚。ADC0832模数转换芯片主要用于充电电压和电流信号的采集，把采集到的电压和电流的模拟信号转换成数字量送给单片机，并通过单片机分析处理数据后控制LCD1602显示出来。

本实用新型的具体工作原理如下：

在充电器对锂电池充电过程中，聚合物锂电池的电压在2.7-4.2V之间，电压随着电量的下降而下降。MAX1501芯片中的调节电流器可以自动调节电流的大小，可以防止充电过程中电流或者电压的过大波动。当检测到锂电池正负极接反时，此时LED灯亮起同时蜂鸣器报警，暂停充电对电池进行维护。当检测到充电端已经接入状态良好的锂电池，智能充电器开始为锂电池进行充电，智能充电器的对锂电池的充电过程主要由STC89C52单片机和MAX1501充电管理芯片联合控制,将采集到的电压和电流模拟信号通过ADC0832模数转换芯片将数字量发送给单片机，通过单片机分析处理数据后通过LCD1602液晶显示电路实时显示充电电压和充电电量百分比。在电池电量检测模块工作时，当检测到锂电池电量低于20％时，此时LED灯闪烁，采用涓流充电模式，充电电流设定在200mA，即一个比较小的恒定电流对电池进行充电，直至电池电压上升到一个安全值，可以避免大电流充电对锂电池的损坏；当检测到锂电池电量高于20％而低于90％时，采用恒流充电模式，充电电流设定在1200mA；在恒流充电和涓流充电状态下，充电管理芯片连续监控电池的电压，当锂电池的电压达到4.2V，恒流充电状态自动结束；当检测到锂电池电量高于90％而低于98％时，采用恒压充电模式，在该状态下，充电电压恒定在4.2V。充电电流从200mA开始随电池电量的不断增多而降低充电电流，当充电电流下降到设定的截止充电电流(50mA)时，STC89C52单片机和MAX1501的组合便控制继电器结束智能充电器充电状态，LED灯亮起同时蜂鸣器报警，提示锂电池充电已结束。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种基于单片机的智能充电器，其特征在于，包括单片机，所述单片机分别与蜂鸣器报警电路模块、LED指示电路模块、液晶显示电路模块和充电控制电路模块相连接，所述充电控制电路模块与锂电池相连接，所述锂电池还经模数转换电路模块返回与所述单片机相连接，所述的单片机采用型号为STC89C52的单片机，所述的液晶显示电路模块采用型号为LCD1602的液晶显示电路模块，其RS、RW和EN引脚分别与所述单片机的P25、P26和P27引脚对应连接，所述的蜂鸣器报警电路模块包括蜂鸣器，所述蜂鸣器的输入端与电源VCC相连接，输出端与型号为8550的三极管的发射极相连接，所述型号为8550的三极管的集电极接地，基极经电阻与所述单片机的P14引脚相连接，所述的充电控制电路模块采用型号为MAX1501的充电控制电路模块，其M、C、A、G和R引脚分别与所述单片机的P33、P34、P35、P36和P37引脚对应连接，所述的模数转换电路模块采用型号为ADC0832的模数转换电路模块，其VCC引脚与电源VCC相连接，其GND引脚接地，其CS、DI、DO和CLK引脚分别与所述单片机的P15、P16、P16和P17引脚对应连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的智能充电器，其特征在于，所述的充电控制电路模块经选择开关与所述LED指示电路模块相连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的智能充电器，其特征在于，所述的型号为ADC0832的模数转换电路模块，其CH0引脚与所述型号为MAX1501的充电控制电路模块的B引脚相连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于单片机的智能充电器，其特征在于，所述的锂电池的电流为50mA～1200mA。

5.根据权利要求1所述的一种基于单片机的智能充电器，其特征在于，所述的锂电池的电压为2.7V～4.2V。