基于STM32F103单片机和BQ24010为基础设计一款锂电池充电宝设计
摘要：现如今，随着世界上越来越多的电子产品问世，比如我们天天使用的手机、平板电脑、数码相机等，我们对于这些电子产品的依赖程度也越来越大。但由于频繁的使用这些电子产品，其耗电也会越来越多，导致电量不够用，所以我们需要一个装置来延长它们的使用时间。而充电宝的发明使得电子产品更加实用。现在，很多的人都喜欢为自己配备一个充电宝，以备手机等电子产品无法使用。
本论文主要是完成以STM32F103和BQ24010为基础设计一款锂电池充电宝，首先我们使用的是BQ24010对充电宝进行充电和过充、过载保护，然后接入升压电路（LM3478）使其升到5V左右，来给这些电子产品提供电源。充电电量、进度通过LED来显示。此设计的软件我是用keil来进行编译，并且用protues来进行仿真。
关键词：锂电池充电宝、STM32F103、BQ24010、LM3478、LED显示
目 录
第一章 绪 论 1
1.1 概述 1
1.2 课题分析 2
1.3 设计步骤 2
1.4 设计过程 3
第二章 系统的方案设置 3
2.1 系统需求分析 3
2.2 原理分析 4
2.3 硬件系统设计选择 5
第三章 系统硬件电路设计 7
3.1 控制器电路 8
3.2 市用电220V到 5V 降压电路 9
3.3 充电过充和过载保护电路 10
3.4 电量检测电路 10
3.5 电量显示指示电路 11
3.6 系统电源管理电路 11
3.7 电池电压到 5V 输出升压电路 12
3.8 输出电压控制和输出电路保护电路 12
3.9 硬件所需元件清单 13
第四章 软件程序设计 15
4.1 软件程序结构分析 15
4.2 主程序软件设计 16
4.3 A/D转换程序部分 16
4.4 定时器程序段 19
4.5 电量 LED 显示程序段 21
第五章 系统结果分析 22
第六章 系统的改进 22
经过测试发现有下列一些问题： 22
结束语 22
1) 目前已经完成的计划 23
2) 之后的计划 23
致谢 23
参考文献 23
附录： 24
第一章 绪 论
1.1 概述
随着经济的快速发展,许许多多的电子产品也在慢慢的崭露头角。像小型的手提电脑笔记本、 mimi 平板电脑、移动电脑、手机、数字摄影头、超清摄像机等。特别是在这短短几年时间里,手机行业发展速度不得不让人叹为观止。这也使手机在耗电量上比以前大得多。以前号称可以待机一周的现在几乎都看不到了。很少有智能手机可以撑过一天的,更有甚者连半天都挺不过。电量不足的问题促使各大手机厂商来攻克这难题:提升电池容量、加大充电器的功率等。但是随着手机的机身越来越薄,手机屏幕越来越清晰,刷新率越来越高,这使得手机耗电量也越来越大,想攻克也就变得有些更难了。
我们不能够否认的是智能手机和我们的生活已经紧密结合在了一起,手机电量不足成为了我们所有人不得不解决的一个问题。于是乎充电宝应运而生了。
所谓充电宝,顾名思义就是可以充电的宝贝,他是可以通过此产品的直流输入接口直接对手机等产品进行充电或供电,我们一般所见的充电宝是以锂电池来作为储电单元,极少数是干电池类来作为储电单元的。所以说充电宝是一个便于携带的充电器。
充电宝一开始的生产厂家都喜欢用干电池来作为储电单元。应为造价很便宜。现在锂电池类的已经成为了市场的主导产品。我们一直非常注重于对充电宝的安全性的关注,刚开始充电宝给所有人带来的感觉是非常的廉价,廉价就会给人伴着随时会爆炸的危机感,不过随着行业的发展将那些劣质产品淘汰了一些,但是在市场鱼目混珠的情况下充电宝的也是有着越来越多的不安全因素。一个好的充电宝一定是会要具备:短路保护、过充过载保护、恒压恒流保护等保护措施。
写了这么长,我们发现从充电宝的安全一直说到新技术,这其实也在回顾手机的发展史。其实充电宝的存在就是手机等电子数码产品硬件没有跟上软件的发展速度,没有更有力的电力支撑。充电宝未来的市场前景是很大的,充电宝未来的显而易见的发展趋势:第一需要追求小型化,第二需要追求功能多样化。有了充电宝可以解决众多数码产品电源不足的问题。为了使我们工作旅游没有后顾之忧,可以让增加充电宝的容量。市场上充电宝已经能够达到20000mAh,广泛使用在5V数码产品上。
1.2 课题分析
由于我们现在使用的电子产品具有了越来越多样化的功能,并且内部更加的复杂化,但外部形状却越来越小巧,重量被减小的一减再减,于是在这样变化趋势下对于能够提供更多电力和动力的锂离子电池就会有着更高的技术要求。首先使用的是镍氢电池,镍氢电池它主要是将氢氧化镍原子来充当正极,以及那些能够自由地吸收﹑释放氢气的存储氢气金属合金来充当负极。与镍镉电池来做这个术语的比较,镍氢电池本身具有的优点就是它优于两倍或更多能量密度和电子的能量,但是它们又有相似的实际工作电压。我们通常在设计和生产便于携带的产品和无线电通信设备时,都会选择很多类型的电池,像经常使用的镍氢电池( nimh )、锂离子电池,还有些就像锂聚合物电池和高级锂电池(ALB)等。而这些之中,锂离子动力电池独占鳌头因为其价格的不断下降和最大的能量密度而在市场上得到许许多多的生产厂商和设计者们的应用;镍氢电池的特点是它有着较轻的能源效应和镍镉电池的记忆效果较轻,能源密度大等优点并且更加环保,因此在许多类似手提等便携式设备中仍然占据自己独特的地位。镍氢电池拥有着标准尺寸,对于一般的应用可将其碱性电池直接替换而不影响功能,并且它还具有较好的耐过充过载能力,有着非常高的放电倍率和安全性能的超强,内阻超低和寿命使用长等很多的优势。
本次我们使用的是锂离子电池,其具有很多比如自放电流小、无记忆效应和无环境污染等优势,但是锂离子电池也是很脆弱的,所以我们要对其进行过充过载和短路等保护,以防造成不可逆转的伤害。
1.3 设计步骤
1.3.1主要工作
根据查阅有关的设计资料，完成充电宝电路图的设计，最后编写软件并完成调试。
1.3.2 预计成效
在规定的时间内，很好的完成设计要求。
1.3.2论文的结构安排
第一部分，介绍概述及资料背景，之后我们分析充电宝的实用意义和以后的发展现状和趋势，同时要说明本文的机构安排。
第二部分，分析充电宝系统的原理，并选择合适的方案。
第三部分,设计出符合要求的电路图与软件程序,要对所用到的单片机和芯片来进行讲解。
第四部分，对设计好的产品进行测试，遇到问题需要分析与解决。
最后，在文章的最后对本设计来总结与致谢。
1.4 设计过程
首先我们要能看懂充电宝的原理图，了解各芯片的引脚及功能，然后准备好所需物品电烙铁，焊锡膏、焊锡丝钳子、海绵等必要工具。焊接时我们先将比较矮的元器件安装到电路板上并进行焊接，然后再焊接高的元器件。在焊接的过程中要依据电路示意图,仔细的连接各个芯片的引脚。我们可以按以下的方法来对其进行焊接的芯片:找到芯片供电引脚然后焊接固定其一脚防止移动,在将其他脚焊接完毕。完成之后目测是否有虚焊漏焊，最后接入 220V交流电，对电路进行调试，调试完毕后，将其安装在外壳中。
参考文献
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