專利名稱：智能通用型液晶顯示充電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種智能通用型液晶顯示充電器。
背景技術(shù)：
充電器通常指的是一種將交流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電的設(shè)備。充電器在各個領(lǐng)域用途廣泛，特別是在生活領(lǐng)域被廣泛用于手機、相機，玩具、便攜設(shè)備等等常見電器。普通充電器功能單一、針對性強，充電電池種類較多，每一種電池需要配一種充電器，因此用戶經(jīng)常購置較多的充電器，導(dǎo)致資源浪費，而且普通充電器因為功能不完善或使用不當(dāng)導(dǎo)致充電電池壽命降低，甚至出現(xiàn)安全事故，而且廢舊電池對環(huán)境會造成很大污染。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種智能通用型液晶顯示充電器。該充電器能充不同類型的電池，充電過程智能控制，能延長電池使用壽命，使用起來也更安全方便。本實用新型包括供電電路、微控制器、顯示液晶屏、充電電路、電池狀態(tài)判斷電路和反接保護電路。顯示液晶屏通過I/O 口與微控制器信號連接，充電電路通過I/O 口與微控制器信號連接，微控制器控制充電電路的電壓、電流大??；電池狀態(tài)判斷電路通過ADC接口與微控制器信號連接，反接保護電路通過I/O 口與微控制器信號連接；供電電路為微控制器、顯示液晶屏、充電電路、電池狀態(tài)判斷電路和反接保護電路提供電源。本實用新型的有益效果1.電池自動識別，該充電器可以自動識別兩節(jié)充電電池包括NI-MH、Ni-CcULi這三種常見電池，解決了傳統(tǒng)充電器無法實現(xiàn)的單一性問題。其中NI-MH，、Ni-Cd，電池由于充電方式相同，被默認(rèn)為同一種電池一NI-MH電池。2.空載輸出為0，限流保護，為了安全保護充電器和防止漏電，當(dāng)無電池外加時， 充電器輸出電壓為0，當(dāng)充電電流超過550mA時會嚴(yán)重影響充電電池的壽命，所以在硬件電路中加入了對電池的保護，當(dāng)充電電流超過550mA時，電路自動控制降低輸出。3.保護性充電，充電器采用智能充電方式進行充電，首先對電池進行預(yù)處理，然后根據(jù)不同電池的電池特性使用不同的充電方式，還可以采用修復(fù)性充電，對電池進行修復(fù)保護，還具有智能涓流充電模式，并且使用了一種全新的充電方法脈沖電流充電，可以很好的保護電池延長使用壽命。當(dāng)電池充滿時，充電器自動關(guān)閉充電電路，防止過充，實現(xiàn)對電池的過充保護，給使用者提供極大的方便，無需時時刻刻對電池充電情況進行關(guān)注。4.本充電器采用了一塊液晶屏作為顯示，在很大程度上提高了人機交互性能，使得傳統(tǒng)充電器不具備與人良好交互性的問題得道了很好的解決。全程監(jiān)控電壓電流，對于具備一定專業(yè)知識的使用人士又可以提供了一個很好的實驗平臺。5.反向保護功能，當(dāng)電池接反時，充電器自動切斷充電，并報警提示電池接反。
圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為微控制器電路圖；圖3為電池狀態(tài)判斷電路圖；圖4為充電電路圖；圖5為反接保護電路圖；圖6為供電電路圖；圖7為主程序流程圖。
具體實施方式
下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術(shù)方案做進一步的詳細(xì)描述。如圖1所示，智能通用型液晶顯示充電器由充電電路、電池狀態(tài)判斷電路、反接保護電路、三部分構(gòu)成硬件功能電路，整體由微處理器控制，然后直接在LCD液晶上顯示各種參數(shù)，充電功能電路、MCU電路、顯示電路統(tǒng)一由供電電路經(jīng)過穩(wěn)壓芯片電壓變換供電。充電功能電路直接與電池連接，及時將電池狀態(tài)數(shù)據(jù)采集交由單片機處理然后單片機根據(jù)預(yù)先編寫的程序判斷電池種類和狀態(tài)做出相應(yīng)的充電方式選擇進行充電，并實時對電池狀態(tài)進行監(jiān)控，完成充電后單片機控制關(guān)閉充電電路。各部分都直接由MCU控制充分體現(xiàn)了單片機的智能控制作用，與傳統(tǒng)充電器有很大的區(qū)別。反接保護電路的使用可以有效保護電池和充電器將人為使用損壞的可能性降到了最低。如圖2所示，電池判斷電路的ADCO接單片機40 口 ADCl接單片機39 口，蜂鳴器一端接三極管集電極另一端接地，三極管發(fā)射極接VCC電源，三極管基極接第十九電阻一端， 第十九電阻另一端接單片機27 口，雙色LED 2端接地、3端接第十四電阻的一端、1端接第十六電阻一端，第十四電阻另一端接單片機34 口，第十六電阻接單片機33 口。本實施例采用了 AVRMEGA16單片機作為整個系統(tǒng)的控制核心直接控制各個模塊， 通過IO 口的操作來控制充電電路的充電方式和充電電壓大小，通過單片機內(nèi)置的8路高精度ADC采樣電路來收集和反饋電池信息然后由程序內(nèi)部及時作出判斷。由于電路設(shè)計為使用大量模擬電路，所以將單片機模擬AVCC和數(shù)字VCC連通，AREF與地相連。當(dāng)電池接入時由光耦將電池電壓信號轉(zhuǎn)化為TTL高低電平信號傳回單片機，判斷電池是否反接，如果反接直接由單片機控制的蜂鳴器可以在電池反接時報警提醒用戶電池反接并且由單片機控制繼電器對整個電路進行保護。由于單片機輸出電流不能直接驅(qū)動蜂鳴器，電路中使用了一個三極管擴流來驅(qū)動蜂鳴器。雙色二極管的控制可以為用戶提供很大的方便，即便是晚上，充電狀態(tài)依舊清晰可見，使用方便。兩個觀電阻限流保護雙色二極管防止損壞。單片機加入復(fù)位硬件復(fù)位電路可防止死機。單片機直接控制液晶顯示，實時把充電情況顯示在液晶屏。如圖3所示，電池判斷電路的ADCO接單片機40 口 ADCl接單片機39 口，ADCl是第二十四電阻的一端，第二十四電阻的另一端接第二十六電阻的一端和第十電容的一端，第二十六電阻的另一端和第十電容的另一端共同接地。第二十三電阻的非接地端接第二十三電阻的一端，第二十三電阻的另一端接充電電路的第一電阻的正端。第二十五電阻的一端是ADCO接單片機40 口，另一端接第九電阻V-端，第九電阻一端接第二十五電阻的V-端另一端接地。該電路利用AVR單片機內(nèi)置的8路ADC采集電池電壓和充電時的電壓電壓電流， 通過軟件計算可以預(yù)判電池狀態(tài)，采取相應(yīng)的動作。VOUT接繼電器后一級直接對電池信息進行采集兼有對充電電流和電壓進行實時管理監(jiān)控的功能。圖中ADCl為電壓采集，ADCO為電流采集。這個電路使充電器可以自動識別兩節(jié)充電電池(電池個數(shù)可根據(jù)實際產(chǎn)品修改) 包括NI-MH，Ni-Cd, Li這三種常見電池，很好的解決了了傳統(tǒng)充電器無法解決的單一性問題。在實際產(chǎn)品制作過程中該部分電路電阻全部使用1 %的精密電阻，提高采樣精度。C6、 C4兩個旁路電容可以有效屏蔽干擾。如圖4所示，芯片2576的1 口接供電電路的VIN端、3 口接地、2 口接單片機22 口， 第十七電阻的一端接第二三極管的基極另一端接單片機觀口，第二十一電阻一端第四三極管的基極另一端接單片機23 口，第九電阻一段接反接保護電路的Kl端另一端接V-端。保護性充電，智能通用性液晶顯示充電器采用多種智能充電方式相結(jié)合進行充電，首先對電池進行預(yù)處理根據(jù)上面采集電路所采集到的電池信息判斷電池種類，然后根據(jù)不同電池的電池特性和同一種電池不同狀態(tài)使用不同的充電方式和保護動作，還可以采用修復(fù)性充電，對電池進行修復(fù)保護，當(dāng)電池充滿時，進行涓流充電等達到一定時間時自動關(guān)閉充電電路，防止過充，實現(xiàn)對電池的過充保護，給使用者提供方便無需時時刻刻對電池充電情況進行關(guān)注。鋰電池的充電方法為恒定電壓法要限流；Ni-Cd電池和NI-MH電池的充電方法為恒定電流法，且具有幾個不同的停止充電的判斷方法。充電器本采用三段充電法，即預(yù)處理、恒流充電(脈沖式電流)、恒壓充電(充滿)。開始以設(shè)定的恒流充電，電池電壓以較高的斜率增長，在充電過程中斜率逐步降低，充到接近4. 2V時，恒流充電階段結(jié)束。接著以4. 2V 恒壓充電，在恒壓階段充電時，電壓幾乎不變(或稍有增加)，充電電流不斷下降。當(dāng)充電電流下降到1/10C時，表示電池已充滿，終止充電。充電器在充電電流降到某一值時，啟動定時器，經(jīng)一段定時后，結(jié)束充電。完善的充電器可對過放的電池進行挽救修復(fù)，即在充電前進行預(yù)處理。充電前檢測電池的電壓針對鋰電池若電池電壓大于2. 5V，則按正常方式充電；若電池電壓低于2. 5V，則用小電流(約1/10C的電流)充電，充到2. 5V后再按正常方式充電。這種預(yù)充電的方式稱為預(yù)處理。恒流脈沖式充電電流不再是一單一的0.3C或0. IC恒流，而是由MCU控制每隔一段時間變化一次，單一用0. 3C充電將會加速電池老化和損壞，而單一用0. IC充電會大大增加充電時間，充電效率極低。所以采用智能方式將二者相結(jié)合， 以脈沖方式交替進行對電池充電即做到了有效的保護又加快了充電效率，一舉兩得。在恒壓階段時充電器采用涓流充電對電池進行有效保護和飽和充電，但長時間的涓流對電池會有損害，所以設(shè)計時當(dāng)電池達到飽和時充電器自動過10分鐘切斷充電避免對電池的損害。 充電器采用三段充電法，即預(yù)處理、恒流充電(快充)、恒壓充電(充滿)。本充電器采用預(yù)處理加，恒流恒壓保護充電，對電池?zé)o損害，延長使用壽命，普通充電器對電池基本可實現(xiàn)300 次左右充電，由于本充電器采用保護性充電和修復(fù)性充電，基本可實現(xiàn)對電池400-500次左右的充電，大大延長了使用壽命。如圖5所示，第三電阻一端接單片機25腳和光耦一的4 口，另一端接地，第六電阻一端接單片機26腳和光耦三的4 口，另一端也接地。繼電器的Kl 一端接充電電路的第一二極管的負(fù)端。
5[0028]該電路主要實現(xiàn)的功能是通過光耦把電池電壓轉(zhuǎn)變?yōu)門TL高低電平信號交由單片機處理判斷，如果發(fā)現(xiàn)用戶將電池反接，關(guān)閉繼電器不執(zhí)行充電，并控制蜂鳴器報警。如果電池正接，打開繼電器正常充電。電池沒有接入時光耦傳回的信號為兩個低電平，當(dāng)有電池接入時其中一個為高電平，當(dāng)NL為高電平LN為低電平時電池正接打開繼電器FJ，當(dāng)NL 為低電平LN為高電平時電池為反接，充電器不做任何動作，蜂鳴器報警、提示用戶電池反接。如圖6所示，220V交流電經(jīng)過變壓器變壓，然后由四個二極管組成的整流橋進行整流由第一電容進行濾波，第一電容一端為VIN端、另一端接地。UC940芯片1輸入口接VIN端、2 口和4 口連接共同接地、3 口接第三電容的正端，第三電容負(fù)端接地UC940、 LM2940的3 口為VCC 口。VCC 口接芯片REGl 117-3. 3的第三口輸入端，1 口接地，2 口和4 口為輸出口也就是VCC3.3 口接第七電容一端和第六電容的正端，第六電容的負(fù)端和第七電容的另一端接地。該部分電路主要作用為將外部12V電壓轉(zhuǎn)化為單片機和液晶所需電壓，1117— 3. 3能很好的產(chǎn)生3. 3V穩(wěn)壓供給液晶顯示屏電壓。UC940可以提供良好的線性5V穩(wěn)壓電壓，為單片機提供電源。如圖7所示，首先開機后對所有使用到的I/O 口進行初始化，包括內(nèi)置ADC電路的初始化和其他寄存器的初始化。然后顯示開機畫面，開機默認(rèn)關(guān)閉反接保護電路和充電電路，然后進入等待電池狀態(tài)。電池接入如果電池反接，蜂鳴器報警不打開反接保護，電池正接，打開反接保護電路和充電電路然后進入電池狀態(tài)判斷程序，根據(jù)相應(yīng)狀態(tài)選取相應(yīng)的充電方式控制充電電路進行充電，由電壓電流采集電路實時對電池狀態(tài)進行采集。在收集到的信息反映出電池快充滿時用涓流充電一段時間后，關(guān)閉充電電路防止過充。
權(quán)利要求1.智能通用型液晶顯示充電器，包括供電電路、微控制器、顯示液晶屏、充電電路、電池狀態(tài)判斷電路和反接保護電路，其特征在于顯示液晶屏通過I/O 口與微控制器信號連接， 充電電路通過I/O 口與微控制器信號連接，微控制器控制充電電路的電壓、電流大?。浑姵貭顟B(tài)判斷電路通過ADC接口與微控制器信號連接，反接保護電路通過I/O 口與微控制器信號連接；供電電路為微控制器、顯示液晶屏、充電電路、電池狀態(tài)判斷電路和反接保護電路提供電源。
專利摘要本實用新型涉及智能通用型液晶顯示充電器。普通充電器因為功能不完善或使用不當(dāng)容易導(dǎo)致充電電池壽命降低，甚至出現(xiàn)安全事故。本實用新型包括供電電路、微控制器、顯示液晶屏、充電電路、電池狀態(tài)判斷電路和反接保護電路。顯示液晶屏通過I/O口與微控制器信號連接，充電電路通過I/O口與微控制器信號連接，微控制器控制充電電路的電壓、電流大??；電池狀態(tài)判斷電路通過ADC接口與微控制器信號連接，反接保護電路通過I/O口與微控制器信號連接；供電電路為微控制器、顯示液晶屏、充電電路、電池狀態(tài)判斷電路和反接保護電路提供電源。本實用新型能充不同類型的電池，充電過程智能控制，能延長電池使用壽命，使用起來也更安全方便。
文檔編號H02H7/18GK202059194SQ201120157229
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者劉公致, 吳睿智 申請人:杭州電子科技大學(xué)