2024年5月9日发(作者：綦颖然)
基于单片机的智能快速充电器设计
作者：董志斌 李鑫 陈玉玲
来源：《卫星电视与宽带多媒体》2020年第02期
【摘要】本文所设计的方案添加高性能的微处理控制器以及A/D转换电路来确保充电器
安全。本文同时对系统的硬件组成部分数据采集电路、控制电路以及电源电路进行介绍，同时
对充电器的控制中心AT89C52进行详细介绍。该智能快速充电器是一款可靠、稳定、低成本
等优点。
【关键字】AT89C52;快速充电;A/D转换
随着电子商品的多样化应用，充电器成为必不可少的一部分，设计使用的智能充电器由单
片机处理、控制充电过程，在需要精准、缜密且快速充电的背景下设计了一款智能充电器，可
以自动且有效地计算电池现有电量和剩余充电时间，所谓的智能充电器即为可通过改变参数来
适应其他方面的设计要求。
1. 设计要求
本文的智能充电器设计采用AT89S52单片机对系统进行控制，其目的为可智能快速充
电。充电器在AT89C52的控制下，可以对被充电设备电池的电压、电流信息进行实时采集，
同时对充电过程进行智能控制，实现精准充电防止对器件损坏。充电器可将被充电设备中电池
电量和剩余充电时间测算出来，此外系统可以通过改变参数使智能充电器应用于各类电池的充
电。
对于智能充电的研究在不断更新中，既要实现功能的全面，同时又要实现便捷携带，为此
选用的元件既要检测精准、体积小同时还要考虑经济问题。本次设计要实现的智能充电器主要
可以实现提供基本的电压、电流，实现充电效果，同时可以根据需求调节电流的大小。实现充
电结束的自动断电功能。同时系统为了更加智能可视化，添加有显示模块，对电池的电量、剩
余的充电时间进行测算，为使用者提供直观快速的信息提示。
2. 元器件选择
系统中单片机部分选用的是AT89C52最小控制系统，由于该类单片机可以为多数嵌入式
控制应用提供灵活有效的方案，可以用于较宽的控制领域。AT89C52单片机可以实现本次研
究设计的功能，不仅实现充电的便捷，同时也实现充电的智能化，为研究智能充电器提供智能
模块。
对于电池电源的管理芯片选取，本文选用的是MX1898，该型号的芯片可以为充电状态、
输入电压是否接通给出相应的表示，同时可以在充电过程中提供精确的恒流恒压，有效延长电
池的寿命。同时为了可以适应多种电器的充电目的，充电的电流可以任意设定，元件中添加了
终止定时器，当充电结束后会停止供电。
模数转换器选用的是CS5522芯片，CS5522转换器是一个较为普遍使用的24位的高精度
串行转换器，芯片中主要包含一个模数转换器，其功能主要是将输入的电压信号转换为输出的
数字信号。
系统的温度传感器选用的是PT100，该类型的温度传感器是一种具有抗振动、稳定性好、
高精准和耐高温等优点。PT100的温度传感器中的铂热电阻可在0～100℃之间变换。
对于电池的选择为了满足安全、环保的要求，选用的是锂电池，锂电池在日常生活中得到
广泛使用，主要的优点有出现短路时不会出现着火、爆炸现象。充电过度不会出现起火爆炸现
象，虽然设计中实现自动切断功能，但为保证安全，防止切断装置故障发生危险，所以选择锂
电池，同时抗冲击能力强，针刺后不会爆炸。这些都是为了安全起见考虑的各种因素。同时锂
电池是一款新型的绿色环保电池，不仅性能好而且无污染，目前在太阳能光电转换模块上使用
较多，属于新型电池产品。工作电压在3.6V，较其他镍镉电池工作电压高很多，使用寿命
长。
3. 硬件系统设计
系统硬件部分主要包含AT89C52单片机、蜂鸣器报警部分、充电状态指示部分，同时系
统还包含充电控制电路和光耦隔离电路。
单片机模块：系统选用AT89C52单片机实现智能化控制，例如对电压电流进行控制、实
现自动断电保护、以及故障报警等功能。
电压转换部分主要通过三端稳压集成电路LM7805模块将输入电压转换为5V工作电压，
经过光耦隔离电路送至充电控制电路中。
4.1 电源系统设计
在本文设计中，系统对AT89C52和LCD显示屏进行供电，由于系统中LM7805输出电流
不足，所以为单片机和LCD分别供电，因此电路中应用两个LM7805。
4.2 测温系统设计
电池在即将充满电时，负极会由于复合反应产生热量，从而使电池温度升高。当电池温度
升高后会导致充电电流增大，为有效控制电流大小，系统在电池外壳上安装温度传感器作为检
测元件。当电池充电时产生温度过高时电路将自动断开。
传感器电路中将包含传感器测量电路与信号放大电路，系统通过TL431将输入电压调节
到2.5V，放大电路中的集成运算放大器选用的是LM358，目的是避免由过高的单级放大引起
的非线性误差，可以提高系统的准确性。
4.3 模数转换系统设计
将CS5522与单片机进行连接的就是为了方便单片机对CS5522进行控制，当处于低电平
时，单片机对寄存器进行读写控制，通过AD对电池的温度与电压信息采集，进而控制充电器
是否停止充电。
4.4 充电控制指示系统设计
通过判断充电器的模拟采集信号，对充电器的充电状态进行判断。充电控制是本次智能充
电器设计的核心部分，其中主要由52单片机的模拟电路、滤波电感、二极管、电容以及开关
等器件组成。
为实现自动断电功能，单片机的P2.0引脚与MAX1898芯片的第二个引脚连接，当电源管
理芯片发送脉冲信号给单片机时，会触发中断函数，单片机会默认充电完毕，此时会切断向
LM358与MAX1898芯片的供电。不仅保证芯片的安全使用，同时可以减少能量损耗。
4.5 单片机控制部分
单片机控制部分选用的是AT89C52，作为一款智能控制中心可以通过外部中断口INT0响
应充电芯片输出的充电状态，同时通过P2.0输出接口与隔离光耦6N137连接进行控制，其目
的是实现电源通断控制，同时AT89C52的P2.1接口与蜂鸣器连接，作为报警装置。由于
MAX1898芯片本身可以向外部发送指令控制信号灯，所以本次设计通过指示灯与报警器同时
进行显示。
5. 系统调试
系统的工作流程为系统触发后工作，程序进行初始化，判断是否检测到电池，若检测到电
池后默认为充电模式，当充电完成后，会自动断电结束充电。若没有检测到电池，对进行
USB充电设置，对充电时间进行设置，充电完成后会返回检测是否有电池需要充电，若充电
设置环节30s没有操作，此时系统默认结束。
总的来说，本系统的核心是对充电器的充电过程进行控制，通过采集电压、电流、温度等
参数进行实时显示与智能控制。在调试过程中，当接通電源后，程序开始初始化，等待中断触
发。当定时器中断触发3s后，对系统是否有第二次中断触发进行判断，若没有第二次中断则
表示充电完毕。若检测到第二次触发吸信号，则关闭外部中断和定时器中断显示充电出错。
6. 结束语
本文针对基于单片机的智能充电器的设计中，想要达到最好的效果是实现预充、快充、充
满、断电以及报警几部分，可以更有效的实现智能充电的全过程，增加使用寿命，杜绝发生过
度充电的结果发生。
参考文献：
[1]李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.
[2]胡春海.CS5522型A/D转换器及其在小角度测量中的应用[J].国外电子元器件，2005
（11）：13-18.
[3]郭东太.基于单片机的智能电器控制原理及设计[D].天津：河北工业大学，2008.
作者介绍：董志斌，辽宁省鞍山人，研究方向：自动控制;李鑫，陕西省汉中人，研究方
向：自动控制;陈玉玲（通讯作者）辽宁凌源人，讲师硕士，研究方向：图像处理。
2024年5月9日发(作者：綦颖然)
基于单片机的智能快速充电器设计
作者：董志斌 李鑫 陈玉玲
来源：《卫星电视与宽带多媒体》2020年第02期
【摘要】本文所设计的方案添加高性能的微处理控制器以及A/D转换电路来确保充电器
安全。本文同时对系统的硬件组成部分数据采集电路、控制电路以及电源电路进行介绍，同时
对充电器的控制中心AT89C52进行详细介绍。该智能快速充电器是一款可靠、稳定、低成本
等优点。
【关键字】AT89C52;快速充电;A/D转换
随着电子商品的多样化应用，充电器成为必不可少的一部分，设计使用的智能充电器由单
片机处理、控制充电过程，在需要精准、缜密且快速充电的背景下设计了一款智能充电器，可
以自动且有效地计算电池现有电量和剩余充电时间，所谓的智能充电器即为可通过改变参数来
适应其他方面的设计要求。
1. 设计要求
本文的智能充电器设计采用AT89S52单片机对系统进行控制，其目的为可智能快速充
电。充电器在AT89C52的控制下，可以对被充电设备电池的电压、电流信息进行实时采集，
同时对充电过程进行智能控制，实现精准充电防止对器件损坏。充电器可将被充电设备中电池
电量和剩余充电时间测算出来，此外系统可以通过改变参数使智能充电器应用于各类电池的充
电。
对于智能充电的研究在不断更新中，既要实现功能的全面，同时又要实现便捷携带，为此
选用的元件既要检测精准、体积小同时还要考虑经济问题。本次设计要实现的智能充电器主要
可以实现提供基本的电压、电流，实现充电效果，同时可以根据需求调节电流的大小。实现充
电结束的自动断电功能。同时系统为了更加智能可视化，添加有显示模块，对电池的电量、剩
余的充电时间进行测算，为使用者提供直观快速的信息提示。
2. 元器件选择
系统中单片机部分选用的是AT89C52最小控制系统，由于该类单片机可以为多数嵌入式
控制应用提供灵活有效的方案，可以用于较宽的控制领域。AT89C52单片机可以实现本次研
究设计的功能，不仅实现充电的便捷，同时也实现充电的智能化，为研究智能充电器提供智能
模块。
对于电池电源的管理芯片选取，本文选用的是MX1898，该型号的芯片可以为充电状态、
输入电压是否接通给出相应的表示，同时可以在充电过程中提供精确的恒流恒压，有效延长电
池的寿命。同时为了可以适应多种电器的充电目的，充电的电流可以任意设定，元件中添加了
终止定时器，当充电结束后会停止供电。
模数转换器选用的是CS5522芯片，CS5522转换器是一个较为普遍使用的24位的高精度
串行转换器，芯片中主要包含一个模数转换器，其功能主要是将输入的电压信号转换为输出的
数字信号。
系统的温度传感器选用的是PT100，该类型的温度传感器是一种具有抗振动、稳定性好、
高精准和耐高温等优点。PT100的温度传感器中的铂热电阻可在0～100℃之间变换。
对于电池的选择为了满足安全、环保的要求，选用的是锂电池，锂电池在日常生活中得到
广泛使用，主要的优点有出现短路时不会出现着火、爆炸现象。充电过度不会出现起火爆炸现
象，虽然设计中实现自动切断功能，但为保证安全，防止切断装置故障发生危险，所以选择锂
电池，同时抗冲击能力强，针刺后不会爆炸。这些都是为了安全起见考虑的各种因素。同时锂
电池是一款新型的绿色环保电池，不仅性能好而且无污染，目前在太阳能光电转换模块上使用
较多，属于新型电池产品。工作电压在3.6V，较其他镍镉电池工作电压高很多，使用寿命
长。
3. 硬件系统设计
系统硬件部分主要包含AT89C52单片机、蜂鸣器报警部分、充电状态指示部分，同时系
统还包含充电控制电路和光耦隔离电路。
单片机模块：系统选用AT89C52单片机实现智能化控制，例如对电压电流进行控制、实
现自动断电保护、以及故障报警等功能。
电压转换部分主要通过三端稳压集成电路LM7805模块将输入电压转换为5V工作电压，
经过光耦隔离电路送至充电控制电路中。
4.1 电源系统设计
在本文设计中，系统对AT89C52和LCD显示屏进行供电，由于系统中LM7805输出电流
不足，所以为单片机和LCD分别供电，因此电路中应用两个LM7805。
4.2 测温系统设计
电池在即将充满电时，负极会由于复合反应产生热量，从而使电池温度升高。当电池温度
升高后会导致充电电流增大，为有效控制电流大小，系统在电池外壳上安装温度传感器作为检
测元件。当电池充电时产生温度过高时电路将自动断开。
传感器电路中将包含传感器测量电路与信号放大电路，系统通过TL431将输入电压调节
到2.5V，放大电路中的集成运算放大器选用的是LM358，目的是避免由过高的单级放大引起
的非线性误差，可以提高系统的准确性。
4.3 模数转换系统设计
将CS5522与单片机进行连接的就是为了方便单片机对CS5522进行控制，当处于低电平
时，单片机对寄存器进行读写控制，通过AD对电池的温度与电压信息采集，进而控制充电器
是否停止充电。
4.4 充电控制指示系统设计
通过判断充电器的模拟采集信号，对充电器的充电状态进行判断。充电控制是本次智能充
电器设计的核心部分，其中主要由52单片机的模拟电路、滤波电感、二极管、电容以及开关
等器件组成。
为实现自动断电功能，单片机的P2.0引脚与MAX1898芯片的第二个引脚连接，当电源管
理芯片发送脉冲信号给单片机时，会触发中断函数，单片机会默认充电完毕，此时会切断向
LM358与MAX1898芯片的供电。不仅保证芯片的安全使用，同时可以减少能量损耗。
4.5 单片机控制部分
单片机控制部分选用的是AT89C52，作为一款智能控制中心可以通过外部中断口INT0响
应充电芯片输出的充电状态，同时通过P2.0输出接口与隔离光耦6N137连接进行控制，其目
的是实现电源通断控制，同时AT89C52的P2.1接口与蜂鸣器连接，作为报警装置。由于
MAX1898芯片本身可以向外部发送指令控制信号灯，所以本次设计通过指示灯与报警器同时
进行显示。
5. 系统调试
系统的工作流程为系统触发后工作，程序进行初始化，判断是否检测到电池，若检测到电
池后默认为充电模式，当充电完成后，会自动断电结束充电。若没有检测到电池，对进行
USB充电设置，对充电时间进行设置，充电完成后会返回检测是否有电池需要充电，若充电
设置环节30s没有操作，此时系统默认结束。
总的来说，本系统的核心是对充电器的充电过程进行控制，通过采集电压、电流、温度等
参数进行实时显示与智能控制。在调试过程中，当接通電源后，程序开始初始化，等待中断触
发。当定时器中断触发3s后，对系统是否有第二次中断触发进行判断，若没有第二次中断则
表示充电完毕。若检测到第二次触发吸信号，则关闭外部中断和定时器中断显示充电出错。
6. 结束语
本文针对基于单片机的智能充电器的设计中，想要达到最好的效果是实现预充、快充、充
满、断电以及报警几部分，可以更有效的实现智能充电的全过程，增加使用寿命，杜绝发生过
度充电的结果发生。
参考文献：
[1]李朝青.单片机原理及接口技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.
[2]胡春海.CS5522型A/D转换器及其在小角度测量中的应用[J].国外电子元器件，2005
（11）：13-18.
[3]郭东太.基于单片机的智能电器控制原理及设计[D].天津：河北工业大学，2008.
作者介绍：董志斌，辽宁省鞍山人，研究方向：自动控制;李鑫，陕西省汉中人，研究方
向：自动控制;陈玉玲（通讯作者）辽宁凌源人，讲师硕士，研究方向：图像处理。