基于单片机和充电芯片MAX1898为核心的手机锂电池充电器的设计
随着手机的普及，手机充电器已经成为现代家庭中常用的电器之一。虽然手机的品牌和型号众多，但它们的原理和功能基本一样，电路结构大同小异。本论文将以单片机和充电芯片MAX1898为核心来构建一种智能充电器。对基于单片机的充电器的智能部分的设计，是本论文研究的主要任务。针对锂电池的充电规律，结合现有锂电池充电器的特点，本课题欲设计一款智能手机锂电池充电器，要求以单片机为控制核心，选择适当的配套元件，设计硬件电路，并编制相应软件，使所设计的充电器具有智能化特点，能根据不同手机锂电池的电参数自动确定相应的充电控制规律，自动检测、充电、断电、报警等，达到理想的充电效果。
一、选题简介、意义
随着微电子技术的快速发展，使得各种各样的电子产品不断的涌现，并朝着便携和小型轻量化的趋势发展，为了能够更加有效地使用这些电子产品，可充电电池得到快速的发展。常见的可充电电池包括镍氢电池、镍镉电池、锂电池和聚合物电池等。其中，锂电池以其高的能量密度、稳定的放电特性、无记忆效应和使用寿命长等优点得到广泛的应用。目前绝大多数的手机、数码相机等均使用锂电池。电池的使用寿命和单次循环使用时间与充电器维护过程和使用情况密切相关。一部好的充电器不但能在短时间内将电量充足，而且还可以对电池起到一定的维护作用，修复由于使用不当而造成的记忆效应，即电池活性衰退现象。但锂电池的不足之处在于对充电器的要求比较苛刻，对保护电路的要求较高。另外，对于电压过低的电池需要进行预充，充电终止检测除电压检测外。还需采用其他的辅助方法作为防止过充的后备措施，如检测电池温度、限定充电时间，为电池提供附加保护等。为此，研发性能稳定、安全可靠、高效经济的锂电池智能充电器显得尤为重要。
本论文将以单片机和充电芯片MAX1898为核心来构建一种智能充电器。虽然手机的品牌和型号众多，各种手充电器形状和接口不同，但它们的原理和功能基本一样，电路结构大同小异。所有手机充电器其实都是由一个稳定电源加上必要的恒流、限压、限时等控制电路构成。对基于单片机的充电器的智能部分的设计，是本论文研究的主要任务。
二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）
本课题研究的内容：
说明课题的背景和目的，介绍锂电池充电器的工作原理、结构及充电特性，设计一种锂电池充电器，阐述充电器的工作原理。
要解决的问题是：
掌握锂电池充电器的工作原理、结构及充电特性，设计一种锂电池充电器，阐述充电器的工作原理和性能指标。
预期的目标：
此次设计的智能锂电池充电器，可使工作电压在4.7——16V，电池在电压大于3V小于4.2V时用800mA恒流充电，电压等于4.2V后用恒压充电，电流逐渐减小到400mA时充电结束，与此同时，若充电时间过长就会损坏电池。
研究步骤：
根据研究目的或课题，通过查阅书籍、上网搜索等方式，从而全面正确的了解掌握所要研究的问题。利用所学的电子及软件学科相关的基本理论知识进行分析研究，理清课题的基本组成部分及各个电路的功能。对本课题进行进步一步的研究分析，从而确定设计方案。采集数据，并整理归纳，为本设计和论文提供依据，最后与老师讨论选择最好的的方案。
三、设计（论文）体系、结构（大纲）
设计体系
一、摘要，目录
二、锂电池
三、硬件设计
1思路分析
(1)智能化的要求
(2)智能化的实现
2器件功能
(1)AT89C51引脚说明
(2)MAX1898引脚说明
(3)6N137引脚说明
3原理说明
(1)单片机电路
(2)电压转换及光耦隔离部分电路
(3)充电控制电路
4充电过程
四、软件设计
1实现功能
2程序流程图
3程序说明
五、系统调试
1硬件调试
2软件调试
六、展望
1设计总结
2发展与展望
小结
第一章 绪论
1.1 锂电池充电知识简介
1.1.1 锂电池
锂离子电池实际上是一种锂离子浓度差电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：锂电池充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。一般采用含有锂元素的材料作为电极的电池。锂电池是现代高性能电池的代表。
1.1.2 锂电池充电
近几年来，便携式电子产品的快速发展极大地促进了锂电池技术的替换更新。其中锂离子电池以其独特的高能量密度、高内阻、高电池电压、高循环次数、低自放电率等特性，脱颖而出，并迅速成为了市场的主流。据专业人士统计，在笔记本电脑和移动电话的新领域，锂离子电池的市场占有率分别达到了80%和60%。根据日本的矢野经济研究所的准确预测，锂离子电池正在以53%以上的年增长率快速地取代传统的镍铬和镍氢电池的经济市场。
在使用锂电池充电器的时候应该注意的是，充电电池在放置一段时间后就会进入到休眠的状态，此时电池的容量低于正常值，使用的时间也随之变短。但是锂电池却很容易激活，只需要经过3—5次正常的充放电循环就可以激活电池，恢复正常容量。由于锂电池本身所具有的特性，决定了它几乎没有记忆效应。因此用户手机中的锂电池在激活过程中，是根本不需要特别的方法和设备的。不仅理论上是这样的，从我自己的实践来看，在一开始就采用标准方法充电这种“自然激活”方式也是最好最方便的。
对于锂离子电池的“激活”问题，众多的说法就是：充电时间务必要超过12小时，并且反复做三次，以便最好地激活电池。这种“前三次充电时间要充12小时以上”的说法，很明显是从镍电池（如镍镉和镍氢）延续下来的传统说法。所以这种说法，可以说从一开始就是被误传的。因为锂电池和镍电池的充放电特性有非常大的区别，而且可以非常明确的告诉大家，我所查阅过的所有严肃权威的正式技术资料都特别强调过充和过放电会对锂电池、特别是液体锂离子电池造成巨大的伤害。因次锂电池充电最好都严格按照标准时间和标准的方法进行充电，特别是不要经常进行超过12个小时以上的超长时间充电。通常，手机的使用说明书上介绍的充电方法，就是最适合该手机的标准充电方法。
另外，锂电池的手机充电器在电池充满电后都会自动停止充电，并不存在镍电充电器所谓的需要持续十几小时的“涓流”充电。也就是说，如果你的锂电池在电充满后，就算放在充电器上也是白充。因为我们谁都无法保证电池的充放电保护电路的特性永不变化和质量的万无一失，所以我们的充电电池将长期处在危险的边缘徘徊。这也是我们反对长时间充电的另一个重要理由。
此外在对某些种类的手机上，电池在充电超过一定的时间后，如果不去取下充电器，这时系统不仅不会停止充电，而且还将开始放电-充电的循环。也许这种做法的厂商自有其目的，但很显然这对电池和手机/充电器的寿命而言是非常不利的。同时，长时间充电需要很长的时间，往往需要在夜间进行，而以我国电网的情况看，许多地方在夜间的电压都比较高，而且波动也较大。前面已经说过，锂电池是很娇贵的电池，它比镍电在充放电方面耐波动的能力差得多，于是这就又带来附加的危险。还有不可忽视的另外一个方面就是锂电池同样也不适合过放电，过放电对锂电池同样也非常的不利。
锂离子电池因具有体积小、重量轻与能量密度高等优势，所以在GSM/CDMA和数码相机、摄像机及PDA等高端便携式产品中被广泛应用。它们都需要在内建立一个高性能的锂离子电池充电器, 以保证Li+电池在使用中避免过充电、过放电等损害现象的发生。
另外，锂离子电池还具有工作电压高、能量密度高、无记忆效应、自放电小、循环寿命长等一系列的优点。所以必须正确使用，特别是保证正确充电，否则电池的使用性能将受到严重影响甚至于被损坏。设计锂离子电池充电器要考虑以下几个原则：应充足实际容量，以延长电池的一次充电使用时间，同时又要严格防止过充电。充电电流要有一定限制，以防止电池过热，发生意外。为了使新旧电池能够达到“可充”状态，需要一个预充过程。安全合理地缩短充电时间，方便使用。
