電子與信息工程畢業(yè)論文車載手機充電器設(shè)計

1、<p>　　本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計</p><p><b>　　車載手機充電器設(shè)計</b></p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 電子與信息工程 </p><p>　　學生姓名 學號

2、 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著能源、環(huán)保問題的日益突出，汽車上的車載能源越來越受到重視，要

3、完全用動力電池代替?zhèn)鹘y(tǒng)的汽油，除了改進電池性能外還要發(fā)展完善的輔助充電設(shè)備，因而研制一種方便、快捷、高效的充電器是必不可少的。</p><p>　　本文的目標就是設(shè)計一個體積小、質(zhì)量輕，能為不同手機電池進行充電的車載手機充電器。論文首先對充電器的發(fā)展史和目前國內(nèi)外的充電器動態(tài)進行了介紹，接下來對常用的蓄電池種類、特性以及手機充電方法進行了簡單明了地介紹，也對充電器的控制方法進行了介紹。接下來本文對充電器的總體結(jié)構(gòu)

4、進行了探討和設(shè)計，本文采用芯片MC34063作為降壓芯片，控制方式為電壓型，恒壓恒流涓流的充電方法。接下來本文對這種控制方式和充電方法的原理，存在的問題進行了深入的研究，對問題的根源進行了分析，得出了比較好的解決方法。隨后，本文對車載手機充電器進行了實物的設(shè)計，設(shè)計內(nèi)容包括兩部分，分別是充電電路設(shè)計和時間顯示電路設(shè)計，能實現(xiàn)任務(wù)書上所涉及的設(shè)計要求，包括充電器自動啟動充電和自動停止充電，充電時間顯示，還有計時功能，即當停止充電后，計時也

5、隨即停止。</p><p>　　本文研究的車載手機充電器有較高的實用價值，并且為今后繼續(xù)深入研究積累了很多的實踐經(jīng)驗，有較高的研究價值。</p><p>　　關(guān)鍵詞：降壓；控制方法；驅(qū)動；單片機</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In pace with the worse of

6、energy and environmental problems, vehicle-mounted recharger becomes increasingly important. In order to totally use dynamic battery instead of petrol, we have to improve the battery performance as well as perfecting cha

7、rging devices. In consequence, it is necessary to develop a convenient, rapid, and efficient recharger.</p><p>　　The thesis aims to design a small, light vehicle-mounted recharger which can charge for differ

8、ent cell phone battery. Firstly, thesis make a brief introduction of recharger’s history; Then introduce some common types of storage battery, features and cell phone charging methods as well as controlling ways of recha

9、rger.To decrease the volume and weight, this paper focuses on overall structure of recharger in the following paragraphs. Apply for MC34063 as Voltage regulator, voltage type as control </p><p>　　The vehicle

10、-mounted recharger with high practical value, it provides a amount of experience for intensive study in the near future.</p><p>　　Key word ：Step-down；Control Method；Driver；MCU</p><p><b>　　

11、目錄</b></p><p><b>　　第1章 緒 論1</b></p><p>　　1.1 課題的提出1</p><p>　　1.1.1 充電器的發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.1.2 充電器的發(fā)展趨勢1</p><p>　　1.1.3充電器的種類1</p>

12、;<p>　　1.2 電池特性及常用充電方法介紹2</p><p>　　1.2.1常用蓄電池的電池特性及各自特點2</p><p>　　1.2.2常用充電方法介紹3</p><p>　　1.3車載充電器控制方法概述5</p><p>　　1.3.1常用的控制方式分析5</p><p>　　1.3

13、.2本設(shè)計采用的控制方式5</p><p>　　1.4車載手機充電器的使用方法6</p><p>　　1.5本文的研究內(nèi)容和論文結(jié)構(gòu)6</p><p>　　第2章 車載手機充電器的設(shè)計方案7</p><p>　　2.1 系統(tǒng)的主要設(shè)計要求和指標7</p><p>　　2.2設(shè)計方案比對7</p>

14、<p>　　2.3系統(tǒng)工作流程圖8</p><p>　　2.4充電方法選擇8</p><p>　　2.5充電結(jié)束控制方法的確定9</p><p>　　2.6判斷電池是否處于充電狀態(tài)9</p><p><b>　　2.7本章小結(jié)9</b></p><p>　　第3章 車載手機

15、充電器的硬件設(shè)計10</p><p>　　3.1充電電路10</p><p>　　3.1.1降壓電路10</p><p>　　3.1.2輸出極性交換電路12</p><p>　　3.1.3恒流控制電路13</p><p>　　3.1.4涓流控制電路15</p><p>　　3.1.5

16、恒壓控制電路16</p><p>　　3.2時間顯示電路18</p><p>　　3.3本章小結(jié)23</p><p><b>　　總 結(jié)24</b></p><p>　　致 謝錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　[參考文獻]25</b></p&g

17、t;<p>　　附1 實驗總電路圖26</p><p>　　附2 總電路PCB圖27</p><p><b>　　附3 實物圖28</b></p><p>　　附4 單片機程序29</p><p>　　附5 器件清單31</p><p><b>　　第1章 緒 論

18、</b></p><p><b>　　1.1 課題的提出</b></p><p>　　隨著社會的發(fā)展，對能源問題、環(huán)境問題要求越來越高的情況下，汽車工業(yè)的發(fā)展也出現(xiàn)了一系列的問題，主要的問題集中在車載能源問題上，改進電池特性是一個漫長的過程，那么在車載電池能量不足時，需要用充電設(shè)備及時地對電池充電。本文就是基于這樣一個背景，以車載手機充電器為研究對象。對控

19、制方法進行了研究，并對系統(tǒng)進行了設(shè)計。</p><p>　　1.1.1 充電器的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，在電池能量有限的情況下，研制一種快速能為電池補充能量的充電設(shè)備，是必不可少的。目前，國內(nèi)外充電設(shè)備大體可以分為兩種，即接觸式和感應式[1,2]。</p><p>　　接觸式充電器是通過金屬連接器將汽車與充電器和公共網(wǎng)絡(luò)連接，以達到傳遞能

20、量的目的。這種方式的能量傳遞優(yōu)點在于能量傳遞效率高，結(jié)構(gòu)簡單而造價低，目前很多汽車廠商開發(fā)的充電器均采用這種方式。但這種方式的缺點在于它的安全性與通用性。</p><p>　　感應式充電是近年來興起的一種利用高頻變壓器將公用電網(wǎng)與汽車相隔離的充電方法。由于感應式充電器與汽車之間沒有任何金屬的接觸，所以使得汽車的充電通用性好，且更為安全可靠。這也就是接觸式充電器與感應式充電器的區(qū)別之所在。目前美國和日本的很多汽車廠

21、商所開發(fā)的充電器都是采用這種形式，但這種方式的缺陷在于體積非常龐大。</p><p>　　根據(jù)手機充電器是否適合安裝在汽車上[3]，又可以把充電器分為非車載手機充電器和車載手機充電器兩種。本文主要研究是車載手機充電器，能為不同類型的手機電池充電。它的特點主要是有較為簡單的充電方式，但有較長的充電時間。但受限于車上的空間，盡量要求所設(shè)計的車載充電器做到體積小、重量輕。</p><p>　　目

22、前我國市場上的一些充電器的控制電路的主題仍然是模擬電路，外圍器件多，且電路復雜，可靠性并不高。因而，充電器作為汽車重要的輔助充電設(shè)備，對它的研究還是有很大的發(fā)展空間的。</p><p>　　1.1.2 充電器的發(fā)展趨勢</p><p>　　車載充電器的改進方向主要是小型化、快速化和智能化[4]。</p><p>　　1、小型化：盡量減小整個系統(tǒng)的體積，充分利用數(shù)字化

23、技術(shù)，，通過高頻率的方法，選用新型功率器件和充分利用數(shù)字化技術(shù)。</p><p>　　2、快速化：根據(jù)電池的特性，選擇最優(yōu)充電曲線進行充電，加快充電速率，減少充電等待時間。</p><p>　　3、智能化：主要表現(xiàn)可以按照用戶設(shè)定的充電曲線為電池進行充電，也可以根據(jù)電池種類自動選擇優(yōu)化充電曲線；當充電設(shè)備出現(xiàn)故障時，具有系統(tǒng)故障保護功能，及時切斷電源。</p><p&g

24、t;　　1.1.3充電器的種類</p><p>　　目前手機充電器主要分為座式、旅行式、車載等[5]。</p><p>　　座式：這類充電器的形狀一般是雙槽，一次性能為兩節(jié)電池進行充電，除了用戶正在給手機上的電池進行充電外，還可以再充一塊電池。但座式的缺點在于充電時間較長。</p><p>　　旅行式：這類充電器攜帶方便，對于經(jīng)常出外旅行的人來說比較適合。在現(xiàn)在大多

25、數(shù)手機標準配置中只有旅行式。其對電池充電的效果和座式是一樣的。</p><p>　　車載：這類充電器使用戶方便在汽車上為手機充電，是汽車重要的車載能源。但手機不宜長時間在汽車中充電，不然就會造成手機損壞。</p><p>　　1.2 電池特性及常用充電方法介紹</p><p>　　隨著日益發(fā)展的便攜式電子產(chǎn)品對可充電電池的容量和循環(huán)壽命等性能要求越來高，目前市場上常

26、用的充電電池有四大類，分別是鉛酸蓄電池[6]、鎳鎘電池[7]、鎳氫電池[8]和鋰離子電池[9]。下面首先對這些電池進行介紹沒然后多常用的充電方法進行研究。</p><p>　?。ū碇蠧為電池的標準容量，單位為AH（安時），A表示充電恒流恒壓）</p><p>　　表1.1 電池特性表</p><p>　　1.2.1常用蓄電池的電池特性及各自特點</p>

27、<p><b>　　1、鉛酸蓄電池</b></p><p>　　對于SLA電池來說，充電方式可選用2.27V/單元的恒壓充電，這種方案優(yōu)點在于既不會過充電池，也有利于穩(wěn)壓設(shè)備電壓，對于要經(jīng)常離線充放電實用SLA電池的場合，應該實用先0.2C恒流，再2.45V/單元恒壓，電池充好后即時進入2.27V/單元恒壓的“三段式”充電方法，整個充電時間大約為8到10小時。</p>

28、;<p><b>　　2、鎳鎘電池</b></p><p>　　NI﹒CD電池允許有一定電流的過充，因此選用0.1C電流的簡單恒流源充電器既經(jīng)濟又實惠。NI﹒MH電池對過充電較為敏感，即使使用0.1C的電流，如果充電超過14個小時或?qū)σ殉浜玫碾姵卦俪鋷讉€小時，對電池的壽命都有較大的損害，電池充好時應及時關(guān)斷電流或?qū)⒊潆婋娏鹘档偷?.02C以下進行涓流控制，即使對0.1C夜間慢充

29、型NI﹒MH充電器也是如此。最大充電電流達到2C﹒3C左右的智能型快速充電器已經(jīng)有很多成功的案例：這類充電器一般都必須在充電進程的各個階段隨時監(jiān)測電池電壓、溫度等參數(shù)，當電池快要充滿電時自動降低充電電流倍率，這樣可以將電池過充引起的過溫過壓風險降低。</p><p><b>　　3、鎳氫電池</b></p><p>　　NI﹒CD 和NI﹒MH兩類電池的充電特性非常相

30、似，只是NI﹒MH電池在充電過程中發(fā)熱更多一些、峰值電壓更不明顯一些;這兩類電池在快速充電時都采用下面幾種條件之一來作為快充電終止的條件：包括電壓上升斜率（dV/dt）、電壓負增長（-dV）和電池溫度上升斜率（dT/dt）；還有三個條件是設(shè)置為異常保護條件下進行動作的：最高電池溫度、最高電池電壓和充電器內(nèi)置定時器，要實現(xiàn)這些監(jiān)測和智能切換動作，在充電器技術(shù)和成本都有一定的提升，但是如果沒有這些措施，電池將面臨著容量下降、循環(huán)壽命降低甚至

31、漏液爆炸等安全隱患。</p><p><b>　　4、鋰離子電池</b></p><p>　　LI﹒ION和SLA電池的充電方式較為相似，都要求先恒流再恒壓，區(qū)別是鋰離子電池對充電恒壓階段的電壓精度要求較高（<1%）；由于鋰離子電池的安全性是一個致命的隱患，因此要求在充電結(jié)束控制和保護方面要特別小心；對于不同電器產(chǎn)品的應用，鋰離子電池（包含鋰聚合物電池）都會內(nèi)置

32、有充放電保護電路，以便更安全使用及保護電池不發(fā)生意外。</p><p>　　1.2.2常用充電方法介紹</p><p>　　影響蓄電池的壽命主要有兩個因素：電池質(zhì)量和充電控制方法。長期以來人們都對便攜式充電設(shè)備有一定的研究?？焖俪潆姷目刂品椒ㄊ冀K是一個比較重要的問題。長期以來，人們不斷地對充電方法進行研究和改進。接下來介紹幾種主要的傳統(tǒng)的充電方法[10]：</p><p

33、><b>　　恒壓充電控制方式</b></p><p>　　圖1.1 恒壓方式充電曲線</p><p>　　恒壓充電控制方式是最基本的控制方式。充電電壓與充電電流關(guān)系如上圖1.1所示。開始時，有一個期望電壓值，當開始充電后，隨著充電的不斷進行，充電電流減小；在小于一定值后，充電過程也隨之結(jié)束。</p><p>　　恒壓充電控制方式的最大

34、優(yōu)點在于控制比較簡單，但由于假設(shè)的恒壓值和待充電電池的初始電壓之間存在較大誤差，導致在開始時有很大的充電電流，然而電流過大會使電池板發(fā)熱，嚴重時會使電池損壞。因此保護措施一定要加在充電開始階段，以制約電流的最大值。</p><p><b>　　恒流充電控制方式</b></p><p>　　圖1.2 恒流方式充電曲線</p><p>　　恒流充

35、電控制方式非常流行于現(xiàn)在工程上。其控制過程可根據(jù)圖1.2。開始時，充電器以較大的恒定電流為電池進行充電，當電池即將充滿時，需改用較小的恒定電流為電池充電，也就是進入涓流控制階段，涓流的作用是用來補充蓄電池自放電所消耗的能量。其充電速率相對來講都比較低。根據(jù)充電率的大小，又可分為下面幾種情況：</p><p>　　標準充電：其充電率在0.1C上下，大約充電時間在14小時左右；</p><p>

36、;　　涓流充電：又稱浮充充電，其充電率在C/50以下；</p><p>　　快速充電：其充電率在0.3C以上，充電時間大約在3小時左右。</p><p>　　這種方式的特點是，可避免電流過大的問題，將電流限制在某一個恒定值，但由于電流不能調(diào)節(jié)，一定程度上會影響充電速度。</p><p>　　3、恒流恒壓充電方式</p><p>　　圖1.3

37、 恒壓恒流方式充電曲線</p><p>　　這種充電方式建立在上面兩種基本充電方式優(yōu)點基礎(chǔ)上，在最初階段采用恒流控制，當充電達到一個程度后采用恒壓控制，這種形式的充電方式也是實際中常用的，如圖1.3所示。</p><p>　　前面三種充電方式均采用是連續(xù)充電的充電電流模式，它們共同的問題在于，連續(xù)充電的充電電流會使蓄電池產(chǎn)生副反應，且發(fā)生極化現(xiàn)象，不僅縮短電池壽命，也會使充電電流的增加受到

38、限制，這也是充電速度受限的根本原因[11,12]。因此在充電過程中，假如能夠使極化現(xiàn)象不發(fā)生，使實際的充電電流始終等于或近乎于蓄電池可以承受的最大電流，那么能大大加快充電速度，而且也能使析氣率控制在很低的范圍。下面提出的兩種充電方法均采用斷續(xù)的電流作為電池充電，目的是為了解決極化現(xiàn)象，提高充電的速度，經(jīng)過長期的調(diào)研得出這樣的充電方式能取得更好的充電效果。 </p><p><b>　　4、脈沖充電方式&

39、lt;/b></p><p>　　圖1.4 脈沖充充電方式曲線</p><p>　　脈沖充電方式的最大特點在于其利用脈沖充電截止時，可為電池提供了一定的休息時間，讓電池的電化反應能獲得充分的中和時間，增加了電池的使用壽命。其充電方式如圖1.4所示。由于電池有了充分的充電休息時間，且在充電時為其提供了接近電池可以接受的最大脈沖峰值電流，這樣就加快了充電速度，從而減短了充電時間。<

40、;/p><p>　　5、REFLEX充電方式</p><p>　　圖1.5 REFLEX充放電方式</p><p>　　這種方法建立在上一方法的改進之上，在充電過程進行中，不僅提供正方向充電脈沖，而且提供反方向放電脈沖。在一個Ts里，先是用Tp的時間提供正向脈沖電流Ip，在延遲Tdelay1后，在接下來的TN里，提供反向的放電脈沖IN，放電結(jié)束后延遲Tdelay2，等

41、待下一個周期的開始。其充電方式如圖1.5所示。</p><p>　　放電脈沖主要目的是將充電過程中產(chǎn)生的氣泡移走，幫助極板和電解液進行中和效應。這種反極化作用可以降低充電過程中電池的應力、溫度、異己內(nèi)阻抗。使得充電能量完完全全轉(zhuǎn)化成電池能量，提高了充電效率，同時縮短了充電時間，延長了電池壽命。</p><p>　　1.3車載充電器控制方法概述</p><p>　　為

42、了能精確對電池進行充電且根據(jù)充電控制曲線進行，設(shè)計一個高質(zhì)量的直流電源是必不可少的。現(xiàn)在市場上常用的電源大致可分為兩種，即線性電源和開關(guān)電源兩類。線性電源優(yōu)點在于功耗大，但缺點是效率低且體積大，不適合大功率的輸出。同線性電源相比較，當輸出功率相同時，開關(guān)電源的散熱要小得多且效率高，因而本文所采用的是開關(guān)電源方式。</p><p>　　1.3.1常用的控制方式分析</p><p>　　根據(jù)不

43、同的控制方式，開關(guān)電源又可分為兩種，即電流型和電壓型[13， 14]。電壓型控制方式只能檢測出輸出電壓，并對其直接進行控制，系統(tǒng)只有一個反饋系統(tǒng)。電流型控制方式的特點是能同時對輸入電流和輸出電壓進行控制。系統(tǒng)具有兩個反饋系統(tǒng)，一個是對輸出電壓進行檢驗，一個是對流過功率管的電流進行檢測。</p><p>　　1.3.2本設(shè)計采用的控制方式</p><p>　　本文采用的控制方式是電流型，輸入

44、12V電壓后通過芯片MC34063進行降壓，同時控制輸入電流和輸出電壓。在此系統(tǒng)中有兩個反饋系統(tǒng)，一個檢測輸出電壓，一個檢測流過的電流。</p><p>　　1.4車載手機充電器的使用方法</p><p>　　車載充電器是用汽車點煙器作為電源插座直接為手機充電。車載充電器的一端插入點煙器，另一端連接手機。在車載充電器原有的充電功能基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計要求又增加了些其他輔助功能，包括充電時間顯示

45、、計時功能，這些功能的添加使充電器的功能更加完善和多樣性。車載充電器的發(fā)展是為了方便車主能利用車載電源隨時隨地為數(shù)碼產(chǎn)品進行充電，這是汽車上備急的最好選擇。</p><p>　　1.5本文的研究內(nèi)容和論文結(jié)構(gòu)</p><p>　　每一種電池都有自己特有的充電特性曲線，在一般情況下充電器是不能通用的，也就是說，對于不同的電池，電池充電所需要的充電控制策略是不同的。本文的設(shè)計目標就是研制一種能

46、夠為多種蓄電池充電的車載充電器。</p><p>　　下面對本文的結(jié)構(gòu)進行簡要的介紹，第一章緒論部分首先對課題來源進行說明，對各中蓄電池的特性以及常用的充電方法和控制方式進行介紹。</p><p>　　第二章對總體方案進行介紹，包括充電方法選擇，充電結(jié)束控制方法確定，第三章是電路的硬件設(shè)計部分，設(shè)計內(nèi)容包括兩部分，分別是充電電路和時間顯示電路，在這兩個電路模塊中，分別介紹了器件的選擇、各器

47、件功能的介紹和計算方法。完成了設(shè)計任務(wù)書上所包含的設(shè)計內(nèi)容即電池自動啟動充電和自動停止充電，充電時間顯示，當停止充電后，計時也隨即停止。這兩章是本論文的核心部分。</p><p>　　最后，對全文進行了總結(jié)。</p><p>　　第2章 車載手機充電器的設(shè)計方案</p><p>　　此章節(jié)對車載手機充電器的設(shè)計方案進行了探討和研究，這一章節(jié)是論文的核心部分，主要圍繞

48、系統(tǒng)的技術(shù)指標和功能要求進行方案設(shè)計。</p><p>　　2.1 系統(tǒng)的主要設(shè)計要求和指標</p><p>　　系統(tǒng)的主要設(shè)計要求有：</p><p>　　充電過程可以在系統(tǒng)的控制下快速的完成；</p><p>　　自動啟動充電，電池充滿電后，自動結(jié)束充電；</p><p><b>　　充電時間顯示；<

49、;/b></p><p>　　計時功能：停止充電后，計時也隨即停止。 </p><p>　　系統(tǒng)的主要設(shè)計指標包括：</p><p>　　輸入直流電壓：12V；</p><p>　　輸出直流電壓：5V；</p><p>　　自動檢測整個電池的充電時間；</p><p><b>　

50、　系統(tǒng)具有計時功能。</b></p><p><b>　　2.2設(shè)計方案比對</b></p><p><b>　　1、方案一</b></p><p>　　直接將車載12V電源經(jīng)一片7805變成5V，再通過十幾個100K電阻分壓，得到4.5-4.8V的電壓即可。此方案的優(yōu)點在于輸出的電流比較大，缺點在于在電路中效

51、率較低并且不易控制，而且無法實現(xiàn)自動充電和自動停止充電。</p><p><b>　　2、方案二</b></p><p>　　該方案采用芯片34063實現(xiàn)低端車載充電器，如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 單片34063實現(xiàn)的低端車載充電器方案示意圖</p><p>　　該方案的優(yōu)點在于成本低；缺點在于：1

52、、可靠性差，功能單一；沒有過溫度保護，短路保護等安全性措施；2、輸出雖然是直流電壓，但控制輸出恒流充電電流的方式為最大開關(guān)電流峰值限制，精度不夠高；3、由于MC34063為1.5A開關(guān)電流PWM+PFM模式，其車充方案輸出直流電壓電流的紋波比較大，不夠純凈；輸出電流能力也非常有限。</p><p><b>　　3、方案三</b></p><p>　　此方案是本文所采用

53、的方案，本文采用MC34063作為降壓芯片，控制方式為電流型，恒壓恒流涓流的充電方法。能完成任務(wù)書上所涉及的設(shè)計要求，包括充電電路設(shè)計和時間顯示電路設(shè)計，實現(xiàn)充電器自動啟動充電和自動停止充電，充電時間顯示、計時功能。</p><p>　　2.3系統(tǒng)工作流程圖</p><p>　　車載手機充電器工作流程圖：</p><p>　　圖2.2 車載手機充電器工作流程圖&l

54、t;/p><p><b>　　2.4充電方法選擇</b></p><p>　　充電控制技術(shù)是充電器系統(tǒng)設(shè)計的核心部分。本論文的設(shè)計中，我在傳統(tǒng)充電方法的基礎(chǔ)上設(shè)計了三階段充電法，即恒流、涓流、恒壓。</p><p><b>　　1、恒流充電</b></p><p>　　一開始MC34063輸出一個4V左

55、右的電壓，放上電池板后，使四個場效應管構(gòu)成的輸出極性交換可以識別電池的正負極和電位。此時電路通過場效應管的電位識別，線電池輸入，通過電阻R5時，且一段時間積累后可以形成一個電位，電位通過型號為LM324（即U4B）的運算放大器進行正向放大，將輸出一個1.85V的電壓，此時D4通，使MC34063電壓穩(wěn)住，就可往外輸出一個恒定的電流，這就是恒流控制。</p><p><b>　　2、恒壓充電</b&

56、gt;</p><p>　　等到電池即將飽和時流到R5的電流會逐漸減小，因此在R8兩端的電壓會逐步的下降。使型號為LM324（即U4C）的運算放大器的第10腳下降，而第9腳不變，這樣一來第8腳就會輸出一個低電平，從而使運算放大器LM324(即U4D)開始工作，也就是恒壓控制開始，此時充電電池電壓穩(wěn)住，不會使其處于過充狀態(tài)。</p><p><b>　　3、涓流充電</b&g

57、t;</p><p>　　該階段主要用來補充蓄電池自放電所消耗的能量。電池開始充電時電壓較低，充電開始后，電壓增大，電流減小，隨著充電時間地不斷延長，電壓緩慢上升，流過電池板的電流會緩慢減小，R5端的電壓降低即運算放大器第5腳電壓降低，輸出的R5端的電壓為0.5V，而根據(jù)之前設(shè)的運算放大器第7腳輸出的電壓為1.85V，所以二極管導通需0.6V，不能通過二極管D4，所以截止。此時恒流結(jié)束，恒壓開始。R5端的電壓經(jīng)過

58、運算放大器的第10腳和第5腳，一開始第10腳電壓大，假定第9腳是一個較小的電壓，兩者比較，則運算放大器第8腳輸出高電平，其最高電壓為3.3V。通過R11與R12取到高于1V的電位,R8與R12為分壓電阻，分壓取電位1V。但是通過涓流控制，運算放大器第8腳輸出一個3.3V的高電平，使R12上端電流升高，從而使R12上端電壓升高，涓流控制是為恒壓控制所設(shè)計的。</p><p>　　2.5充電結(jié)束控制方法的確定<

59、/p><p>　　一開始，電壓低，電流高，通過電阻R5，輸入到運算放大器的第10腳，恒壓控制時，恒流涓流也同時開始，3.3V電壓下來給電阻R15一個較小電壓，此時運算放大器第10腳為高電平，9腳為低電平，8腳輸出高電平，電阻R11端的電壓被拉高，使運算放大器第13腳電位變高，剛開始的時候電阻R2和R18之間電位設(shè)為1V，電阻R11與R12間的電位略高于1V，運算放大器13腳電位高，12腳電位低，14腳輸出低電平，D3

60、指示燈變亮，D3指示燈指示恒流控制。隨著充電時間延長，電壓變高，電阻R5端電流變低，運算放大器第10腳電位變低，設(shè)9腳電位高于10腳，8腳輸出為低電平，電阻R11與R12間電位小于1V，設(shè)12腳電位高于1V，輸出高電平（為3.3V）,D6指示燈變亮，而D3指示燈不變，電壓經(jīng)過D5，電阻R14與R16匹配，設(shè)電阻R14端電位略大于1.25V，穩(wěn)定輸出5V電壓，電壓不變，電流變，開始恒壓控制。P2電壓上升控制在4.2V左右，停止充電。<

61、;/p><p>　　2.6判斷電池是否處于充電狀態(tài)</p><p>　　二極管D4的負端電平高于1V, 運算放大器LM324（即U4A）的第3腳高于1V，把第2腳設(shè)定為恒壓1V，兩者進行比較，可判斷輸出的第1腳為高電平，此時處于充電狀態(tài)，單片機開始計時。反之D4的負端電平低于1V, 運算放大器LM324（即U4A）的第3腳低于1V，第1腳輸出的為低電平，單片機開始停止工作。</p>

62、<p><b>　　2.7本章小結(jié)</b></p><p>　　本章節(jié)介紹了車載手機充電器設(shè)計過程中所涉及的設(shè)計要求和指標，還比對了更個充電方案，也對充電方法進行了簡單地介紹，本論文的設(shè)計中，我們在傳統(tǒng)充電方法的基礎(chǔ)上設(shè)計了三階段充電法，最后還確定了充電結(jié)束控制方法，這些都是以后硬件設(shè)計的依據(jù)。</p><p>　　第3章 車載手機充電器的硬件設(shè)計<

63、;/p><p>　　此章節(jié)是車載手機充電器的硬件設(shè)計部分，主要包括充電電路和時間顯示電路，能實現(xiàn)充電器自動啟動充電和自動停止充電，充電時間顯示、計時等功能。下面分別來介紹這兩部分。</p><p><b>　　3.1充電電路</b></p><p>　　此電路可由以下幾個模塊組成：降壓電路、輸出極性交換電路、恒流控制電路、涓流控制電路、恒壓控制電路

64、。</p><p><b>　　3.1.1降壓電路</b></p><p>　　圖3.1 降壓電路圖</p><p>　　該模塊主要是由芯片MC34063構(gòu)成的一個降壓電路，如圖3.1所示。P1端口輸入12V直流電壓，經(jīng)過芯片MC34063，由第2腳輸出降壓后的電壓。電壓由恒壓和恒流來控制它的電流輸出，輸出的電流由電感L1來限流，防止電流過大

65、。</p><p>　　芯片MC34063介紹[15]：其是一單片雙極型線性集成電路，專用于DC-DC變換器控制部分。它由基準電壓發(fā)生器、比較器、占空比可控的振蕩器，R-S觸發(fā)器和大電流輸出開關(guān)電路等組成。該器件可用于升壓變換器、降壓變換器、反向器的控制核心，由它構(gòu)成的DC／DC變換器[17]僅用少量的外部元器件，主要應用于以微處理器（MPU）或單片機（MCU）為基礎(chǔ)的系統(tǒng)里。本設(shè)計主要用到它的降壓變換器，即起到

66、降壓作用。本文是輸入12V電壓，經(jīng)過34063的降壓作用，把電壓降到5V。</p><p>　　MC34063的基本結(jié)構(gòu)及引腳功能介紹，如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 MC34063的基本結(jié)構(gòu)及引腳</p><p>　　1腳：開關(guān)管Q1集電極引出端；</p><p>　　2腳：開關(guān)管Q1發(fā)射極引出端； </p>

67、<p>　　3腳：定時電容Ct接線端；調(diào)節(jié)Ct可使工作頻率在100—100kHz范圍內(nèi)變化；</p><p><b>　　4腳：接地端； </b></p><p>　　5腳：電壓比較器反相輸入端，同時也是輸出電壓取樣端；外接兩個分壓電阻；</p><p><b>　　6腳：電源端； </b></p>

68、;<p>　　7腳：負載峰值電流取樣端；6，7腳之間接一個阻值較小的取樣電阻；</p><p>　　8腳：驅(qū)動管Q2集電極引出端。</p><p>　　MC34063組成的降壓電路的工作原理，如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3 MC34063降壓電路圖</p><p>　　1、5腳的比較器反相輸入端外接兩個分壓電

69、阻R1、R2，其可檢測輸出電壓。其中,輸出電壓可由式U0=1.25(1+ R2/ R1)得知。其僅與R1、R2值有關(guān)，若R1、R2阻值穩(wěn)定，U0亦穩(wěn)定。</p><p>　　2、5腳電壓與基準電壓進行比較。當5腳電壓值低于1.25V時， R-S觸發(fā)器的S腳控制門開啟，R-S觸發(fā)器驅(qū)動內(nèi)部振蕩器，使Q端輸出高電平， T2導通，T1亦導通。</p><p>　　3、反之，當5腳的電壓值高于 1

70、.25V時，R-S觸發(fā)器的S腳控制門被封鎖，Q端輸出低電平，T2截止，T1亦截止。</p><p>　　4、6，7腳之間接一個阻值較小的取樣電阻，作用是把電流送回34063的第7腳，起到過流保護作用。</p><p>　　5、3腳外接100pF的電容，作用是為芯片MC34063提供振蕩頻率。</p><p>　　用此芯片設(shè)計車載手機充電器主要優(yōu)點在于成本低，但也存在

71、很多缺點：</p><p>　　1、效率偏低。對于降壓電路，效率一般只有70%左右，輸出電壓低時效率更低，這就使它不能應用在某些嚴格要求功耗的場合，比如電源由USB提供的應用。</p><p>　　2、占空比范圍偏小，一般在15%～80%，這就限制了它的動態(tài)范圍，不適合應用在某些輸入電壓變化較大的場合。</p><p>　　3、占空比不能鎖定，這會給電路參數(shù)的選擇帶

72、來麻煩，電感量和電容量必須高于理論計算值數(shù)倍，才能達到預期的效果。雖然芯片MC34063有許多缺點，但對產(chǎn)品利潤空間十分有限的制造商來說，它還是設(shè)計開關(guān)電源的很好選擇。</p><p>　　其他元器件說明：電阻R1為取樣電阻，可取0. 5Ω，作用是把電流送回芯片MC34063的第7引腳，起到過流保護作用；電容C1取47uF,起到穩(wěn)壓的作用；電容C2取10uF，起穩(wěn)壓作用。電容C3取100pF,作用是為芯片MC34

73、063提供振蕩頻率；D1、D2是型號為1N5819的肖特基二極管[17]。D1可用作開關(guān)使用；D2的作用是續(xù)流，由于電源工作狀態(tài)不斷處于開、關(guān)狀態(tài)，而電感不能突變，因此需要涉及二極管續(xù)流。下面簡單介紹下肖特基二極管：其利用金屬與N型半導體接觸在交界面形成勢壘的二極管。與一般二極管相比，肖特基二極管有兩個重要的差別：1、由于制作原理不同，肖特基二極管是一種多數(shù)載流子導電器件，不存在少數(shù)載流子在PN結(jié)附近積累和消耗的過程，所以電容效應非常小

74、，工作速度非?？?，特別適合于高頻或開關(guān)狀態(tài)；2、由于肖特基二極管的耗盡區(qū)只存在于N型半導體一側(cè)，相對較薄，故其正向?qū)ㄩT坎電壓和正向壓降都比PN結(jié)二極管（約低0.2V）。</p><p>　　3.1.2輸出極性交換電路</p><p>　　圖3.4 輸出極性交換電路圖</p><p>　　該模塊主要是由四個型號為MG4953[18]的場效應管構(gòu)成的輸出極性交換電路

75、，如圖3.4所示，其采用H橋，對角工作，可用作開關(guān)。其主要功能是識別電池的極性和電位。</p><p>　　當欠電壓充電時，電流有兩種工作方式，電路圖如3.5所示。</p><p>　　圖3.5 輸出極性交換電流工作方式</p><p>　　型號為MG4953的場效應管介紹[18]：</p><p>　　場效應管也稱為單極型晶體管，由多數(shù)

76、載流子參與導電。它屬于電壓控制型半導體器件。具有功耗低、噪聲小、輸入電阻高（108～109Ω）、動態(tài)范圍大、易于集成、沒有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點。</p><p>　　它有以下特點：1、其是電壓控制型器件，ID可通過UGS來控制；2、電流在輸入端較小，導致其輸入電阻很大；3、溫度穩(wěn)定性較好，由于其利用多數(shù)載流子導電；4、三極管組成放大電路的電壓放大系數(shù)大于由它組成的放大電路的電壓放大系數(shù)；5、抗輻射能

77、力強；6、噪聲低，因為其不存在雜亂運動的少子擴散引起的散粒噪聲。</p><p>　　其工作原理：漏極-源極間流經(jīng)溝道的ID，用以門極與溝道間的PN形成的反偏的門極電壓控制ID。</p><p>　　作用：1、由于場效應管放大器的輸入阻抗很高，所以場效應管可應用于放大，其不必使用電解電容器，因為其耦合電容容量較小，；2、其常用于多級放大器的輸入級作阻抗變換，是因為場效應管有很高的輸入阻抗，

78、且非常適合作阻抗變換，；3、場效應管可用作恒流源，也可用作可變電阻.；5、可用作電子開關(guān)。</p><p>　　3.1.3恒流控制電路</p><p>　　圖3.6 恒流控制電路圖</p><p>　　如圖3.6，該模塊一開始的時候電壓較低，電流較大，流過取樣電阻R5，該電阻的作用是將電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，同時將電壓信號反饋給恒流控制的運算放大器的第5腳，假設(shè)通

79、過電阻R5兩端的電流為100mA，其本身電阻為5Ω，則電阻R5兩端的電壓為0.5V，而其供電方式采用單電源供電形式，因此需給它提供一個中間直流電位，這個中間直流電位可通過電阻R10、R13、P3、R15為運算放大器的第6腳設(shè)置一個中間電位。U4B構(gòu)成的是一個同相放大電路，其中由電阻R9、R13、P3、R15構(gòu)成一個增益電路，為其提供放大倍數(shù)，其中電壓增益計算公式如下：Av=vo/vi=R1+R2/R1=1+R2/R1,根據(jù)公式可得增益電

80、壓為2.94V，D4輸出的電壓為1.25V,而運算放大器第7腳輸出的電壓達到1.85V，此時D4通，反饋的電壓提供給芯片MC34063的第5個引腳，而芯片MC34063的第2個引腳輸出的電壓不穩(wěn)定，電流穩(wěn)定，就可往外輸出一個恒定的電流，此控制方式為恒流控制。</p><p>　　器件說明：P3可最為可調(diào)電阻，阻值為2KΩ，可調(diào)節(jié)0.5V的電壓范圍。電阻R10、R13、P3、R15為運算放大器的第6腳設(shè)置一個中間電

81、位；U4B構(gòu)成的是一個同相放大電路，其中由電阻R9、R13、P3、R15構(gòu)成一個增益電路，R9為其提供放大倍數(shù)。</p><p>　　同相放大電路介紹[20]：</p><p>　　圖3.7 同相放大電路圖</p><p>　　電路如圖3.7所示，輸入信號電壓vi(=vp)加到運算放大器的同相輸入端“+”和地之間，輸出電壓v0通過R2與R1的分壓作用，得vn=v

82、f= R1 v0/( R1+ R2),作用于反向輸入端“—”。由于vn是由輸出電壓v0經(jīng)過反饋元件R1、R2送回到運算放大器的反向輸入端“—”，所以vf在此成為反饋電壓。在同相放大電路中，加到兩輸入端的電壓大小接近相等，相位相同是它在閉環(huán)工作狀態(tài)下的重要特征。</p><p>　　如圖3.8為增益電路[20]：</p><p>　　圖3.8 增益電路圖</p><p&

83、gt;<b>　　電壓增益計算：</b></p><p>　　Av=vo/vi=R1+R2/R1=1+R2/R1，式中Av為接入負反饋后的電壓增益。Av為正值，表示vo與vi同相，并且總大于1，至少等于1.從式中可以看出，由于電路中引入負反饋，Av的值只取決于運算放大器外部電路的元件值，即取決于R1 、R2，而與運算放大器本身的Av0、ri、和r0無關(guān)。</p><p&g

84、t;<b>　　各電阻值確定：</b></p><p>　　從R5出來的電壓為0.5V,其流向2個方向，一個給運算放大器的10腳，一個給運算放大器的5腳，假設(shè)9腳的電壓為0.1V，根據(jù)0.4/0.1=（R13+2）/R15，設(shè)R13為3.9KΩ，可得R15為1.2KΩ；R10可根據(jù)式0.5/（3.3-0.5）=( R13+ R15+2)/ R10，得R10=39KΩ；R9可根據(jù)式（1.25+

85、0.6）/0.5=1+ R9/（R13+ R15+2），得R9=15KΩ。 </p><p>　　3.1.4涓流控制電路</p><p>　　圖3.9 涓流控制電路圖</p><p>　　涓流控制又稱浮充充電控制，如圖3.9所示，該階段主要用來補充蓄電池自放電所消耗的能量。電池開始充電時電壓較低，充電開始后，電壓增大，電流減小，隨著充電時間地不斷延長，電壓緩慢上升

86、，流過電池板的電流會緩慢減小，電阻R5端的電壓降低即運算放大器第5腳電壓降低，輸出的電阻R5端的電壓為0.5V，而根據(jù)之前設(shè)的運算放大器第7腳輸出的電壓為1.85V，所以導通需0.6V，不能通過二極管D4，所以截止。此時恒流結(jié)束，恒壓開始。R5端的電壓經(jīng)過運算放大器的第10腳和第5腳，一開始第10腳電壓大，假定第9腳是一個較小的電壓，兩者比較，則運算放大器第8腳輸出高電平，其最高電壓為3.3V。通過電阻R11與電阻R12取到高于1V的電

87、位（即1.2V左右）,電阻R8與電阻R12為分壓電阻，分壓取電位1V。但是通過涓流控制，運算放大器第8腳輸出一個3.3V的高電平，使電阻R12上端電流升高，從而使電阻R12上端電壓升高，涓流控制是為恒壓控制所設(shè)計的。</p><p>　　3.1.5恒壓控制電路</p><p>　　圖3.10 恒壓控制電路圖</p><p>　　恒壓控制如圖3.10所示，一開始，電

88、壓低，電流高，通過電阻R5，輸入到運算放大器的第10腳，恒壓控制時，恒流涓流也開始，3.3V電壓下來給電阻R15一個較小電壓，此時運算放大器第10腳為高電平，9腳為低電平，8腳輸出高電平，電阻R11端的電壓被拉高，使運算放大器第13腳電位變高，剛開始的時候電阻R2和R18之間電位設(shè)為1V，電阻R11與R12間的電位為1.2V，運算放大器13腳電位高，12腳電位低，14腳輸出低電平，D3指示燈變亮，D3指示燈指示恒流控制。隨著充電時間延長

89、，電壓變高，電阻R5端電流變低，運算放大器第10腳電位變低，設(shè)9腳電位為略高于10腳電位，8腳輸出為低電平，電阻R11與R12間電位小于1V，設(shè)12腳電位高于1V，輸出高電平（為3.3V）,D6指示燈變亮，而D3指示燈不變，電壓經(jīng)過D5，電阻R14與R16匹配，設(shè)電阻R14端電位略大于1.25V，穩(wěn)定輸出5V電壓，電壓不變，電流變，開始恒壓控制，控制電路如3.10所示。P2電壓上升控制在4.2V左右，停止充電。</p>&

90、lt;p>　　器件說明：D3、D6為指示燈，其中D3指示燈控制恒流，D6指示燈控制恒壓；電阻R14與R16為匹配電阻；二極管D5的作用是為防止電流回流，利用二極管單向?qū)ㄌ匦?，可防止二極管D4端電流回到運算放大器的14腳。</p><p><b>　　各電阻值確定：</b></p><p>　　輸出電壓可測得為4V,設(shè)運算放大器的12腳電壓為1V,即4/1= R

91、2/R18，可得R2、R18的阻值,分別為10KΩ、3KΩ；根據(jù)（3.3-1）/1= R8/ R12，可得R8與R12的阻值，分別是47KΩ、20KΩ；根據(jù)（3.3-1.2）/1.2= R12/R11，可得R11阻值為15KΩ；根據(jù)(3.3-0.6-1.25)/1.25= R16 / R14，可得R14與R16的組織分別為2.4KΩ、2.7KΩ。 </p><p><b>　　其他元器件說明：</

92、b></p><p>　　如3.11為LM324運算放大器的管腳連接圖[23]。</p><p>　　圖3.11 LM324管腳連接圖</p><p>　　LM324為運算放大器，其帶有真差動輸入,它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由四組形式完全相同的運算放大器組成，除電源共用外，四組運放是相互獨立的。與標準運算放大器在單電源應用場合相比，它們有以下優(yōu)點。該四組放大器可以工作在3

93、-32V的電源下。負電源在共模輸入范圍內(nèi)，使得在許多應用場合中沒有必要使用外部偏置元件。每一組運算放大器可用圖3-11所示的符號來表示，它有5個引出腳，其中“+”、“-”為兩個信號輸入端，“V+”、“V-”為電源正、負端，“Vo”為輸出端。在兩個信號輸入端中，Vi+（+）為同相輸入端，表示該輸入端的相位與運放輸出端Vo的信號相同；Vi-（-）為反相輸入端，表示該輸入端的位與運放輸出端Vo的信號相反。</p><p&g

94、t;<b>　　其參數(shù)描述：</b></p><p>　　表3.1 LM324參數(shù)表</p><p>　　特點：1、真差動輸入；2、可單電源工作：3-32V；3、低偏置電流：最大為100nA；4、短路保護輸出；5、共模范圍擴展到負電源；6、具有內(nèi)部補償?shù)墓δ埽?、輸入端具有靜電保護功能。</p><p><b>　　3.2時間顯示電

95、路</b></p><p>　　圖3.12 時間顯示電路圖</p><p>　　時間顯示電路如圖3.12所示，此電路可由以下幾個模塊組成：7805的直流電源、晶振、AT89C52單片機、CD4511驅(qū)動芯片、液晶顯示屏。</p><p>　　其工作原理是：一開始7805穩(wěn)壓電源電路為AT89C52單片機、CD4511驅(qū)動芯片、液晶顯示屏提供電源，電阻R

96、3與R4的作用是使運算放大器的第2腳電位在1V，二極管D4端工作時高于1V（為1.25V）,輸?shù)竭\算放大器的第3腳，則 1腳輸出高電平，程序掃描P0.0/T2端口，檢測為高電平，單片機開始工作，計時開始，開始自動充電。通過端口P1.4、P1.5、P1.6、P1.7，給CD4511驅(qū)動芯片供電，液晶顯示屏顯示數(shù)字，等P2飽和時，二極管D1輸出電壓通過恒壓控制，使運算放大器第12腳電位降低，而13腳不變，輸出低電平，無法通過二極管D5，二極

97、管D4端電位為0,運算放大器第3腳無電位，輸出低電平，無法工作，充電自動停止。</p><p>　　其他元器件說明：電容C6、C7：范圍是20pF-40pF，可取33pF，直接把外部時鐘信號輸入到XTAL2上，而把XTAL1接地，也就是給晶振頻率分頻；電阻R26、R27、R28起限流作用，三極管作用：輸入高電平，三極管導通，液晶屏量，開始工作。</p><p><b>　　主要元

98、器件說明：</b></p><p><b>　　1、晶振</b></p><p>　　晶振的頻率范圍一般在1到70MHz之間。本論文的晶振頻率選擇12MHz。</p><p>　　晶振在單片機系統(tǒng)里的作用非常大，它結(jié)合單片機內(nèi)部的電路，產(chǎn)生單片機所必須的時鐘頻率，單片機的一切指令的執(zhí)行都是建立在這個基礎(chǔ)上的，晶振提供的時鐘頻率越高，

99、那么單片機的運行速度也越快。</p><p>　　2、AT89C52單片機[23]</p><p>　?。?）AT89C52單片機不同封裝的引腳分配如圖3.13所示。</p><p>　　圖3.13 AT89C52的DIP、LCC、QFP封裝引腳示意圖</p><p>　?。?）單片機需設(shè)計的最小系統(tǒng)[24]</p><

100、;p>　　1)單片機最小系統(tǒng)是利用最少的外圍器件而使單片機工作的電路組織形式。其最小系統(tǒng)只包含單片、振蕩器結(jié)構(gòu)、復位電路和電源系統(tǒng)，如圖3.14所示。</p><p>　　圖3.14 單片機最小系統(tǒng)</p><p>　　電源端（Vcc、Vss）：AT89C52的第40管腳和20管腳分別為電源端和接地端，其供電電壓范圍為直流+4.0V-+5.5V。</p><p&

101、gt;　　時鐘信號（XTAL）：單片的XTAL1(19管腳)和XTAL2(18管腳)接晶振。這種結(jié)構(gòu)通過晶振、電容C6和C7與單片機XTAL1和XTAL2相連，與單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成一個時鐘信號源，作為單片機的工作時序。這種使用晶振配合產(chǎn)生時鐘信號的方法稱為內(nèi)部時鐘方式。晶振的頻率決定了該系統(tǒng)的時鐘頻率。根據(jù)系統(tǒng)對速度的要求，一般選擇12MHZ的晶振。電容C6和C7容量可選取20-40pF，本設(shè)計中取33pF,給晶振頻率分頻</p&

102、gt;<p>　　復位（RST）：第9管腳是AT89C52的復位端。最簡單的復位電路就是在RST端與Vcc之間連接一個10uF電解電容C8。當打開單片機系統(tǒng)的開關(guān)電源時，Vcc的電壓瞬間變?yōu)?5V,電解電容對于這個瞬間的電壓突變相當于短路，于是Vcc（高電平）相當于直接加到了RST端上。正是這個RST上的瞬間高電平使單片機復位。很快，電解電容充滿電，在電路中相當于斷路，于是RST端電平由高轉(zhuǎn)低。單片機隨即開始執(zhí)行程序。&l

103、t;/p><p>　　外部程序存儲器訪問控制端（EA/Vpp）:如果單片機接高電平Vcc，單片機則執(zhí)行本單片機內(nèi)部程序存儲器中的程序，并在讀取完AT89C52單片機內(nèi)部程序存儲器的0FFFH后自動轉(zhuǎn)向讀取外部的程序存儲器；如果EA/Vpp管腳接低電平，則單片機訪問的全部是外部程序存儲器。</p><p>　　2)單片機能識別的高低電平范圍</p><p>　　低電平：-

104、0.5V~+0.9V；高電平：+1.9V~+5V。在+0.9V~+1.9V為單片機不能確定的范圍，無法識別其是高電平還是低電平，因此在設(shè)計時需要避開此范圍。</p><p>　　3)單片機程序流程圖，如圖3.15所示。</p><p>　　圖3.15 單片機程序流程圖</p><p>　　3、CD4511驅(qū)動芯片[25]</p><p>　

105、　CD4511是一個七段碼譯碼器，其用于驅(qū)動共陰極LED顯示器的BCD碼，有以下特點：具有鎖存、譯碼、消隱功能，通常以反相器作輸出級，可直接驅(qū)動LED顯示器，在其內(nèi)部有上拉電阻，在輸入端與數(shù)碼管筆段端接上限流電阻就可工作。</p><p>　?。?）其引腳排列如圖3.16所示。</p><p>　　圖3.16 CD4511引腳排列圖</p><p>　　各引腳的

106、名稱:其中7、1、2、6分別表示A、B、C、D，其表示輸入端；5、4、3分別表示LE 、BI、LT；13、12、11、10、9、15、14分別表示A、B、C、D、E、F、G，其表示輸出端，輸出為高電平1時有效。</p><p><b>　　其功能介紹如下：</b></p><p>　　BI：4腳是消隱功能輸入端，當BI=0時，無論其它輸入端狀態(tài)怎么樣，數(shù)碼管不顯示數(shù)字

107、，且處于熄滅（消隱）狀態(tài)。</p><p>　　LT：3腳是測試輸入端，當BI=1，LT=0時，譯碼器輸出全為1，不管其他輸入狀態(tài)怎么樣，均發(fā)亮，顯示“8”。它的作用主要用來檢測數(shù)碼管是否損壞。</p><p>　　LE：鎖定控制端，當LE=0時，準許譯碼器輸出。當LE=1時譯碼器是保持鎖定狀態(tài)，譯碼器輸出的數(shù)值被保持在LE=0時。</p><p>　?。?）CD4

108、511的工作原理</p><p>　　表3.2 CD4511真值表</p><p><b>　　1)鎖存功能</b></p><p>　　譯碼器的鎖存電路由傳輸門和反相器組成，傳輸門的導通或截止由控制端LE的電平狀態(tài)決定。</p><p><b>　　2)譯碼</b></p><

109、;p>　　CD4511譯碼用兩級或非門擔任，為了簡化線路，先用二輸入端與非門對輸入數(shù)據(jù)B、C進行組合，得出 四項，然后將輸入的數(shù)據(jù)A、D一起用或非門譯碼。</p><p><b>　　3)消隱</b></p><p>　　BI為消隱功能端，該端施加某一電平后，迫使B端輸出為低電平，字形消隱。</p><p>　　J==（C+B）D+BI

110、如不考慮消隱BI項，便得J=（B+C）D</p><p>　　根據(jù)上式，當輸入端BCD代碼為1010——1111時，J端都為“1”電平，從而使顯示器中字形消隱。</p><p>　　選用共陰極液晶屏，對于CD4511,它與液晶屏的基本連接方式如圖3.17所示。</p><p>　　圖3.17 CD4511與液晶屏基本連接方式圖</p><p&g