017单片机的智能电源管理系统

摘 要
本文介绍了基于cygnalC8051F020单片机为主控单元的智能电源管理系统，详细阐述了该系统的工作原理、控制策略及其硬件、软件实现。本系统具有配置灵活、可扩展性强等特点，适用于便携式设备和无人值守设备的电源管理。
随着对移动性要求的提高，以及使用便利性的要求，多数电子产品采用可充电电池作为主要供电方式。通常来说，设计者一般会使用专用电池管理芯片来控制充电电压、电流及整个充电流程。但使用专用芯片，会带来设计成本增加，PCB板面积增大的问题，同时所设计的电路只能针对于选定的电池，如更换不同型号的电池则需要重新设计电路。
针对于此，本文提出了一种利用单片机剩余资源的电池管理电路，具有电路简单、成本低、功耗小、可靠性强、灵活性高的特点。

关键词：电源管理；CYGNAL单片机；电量监测
 
目 录
摘 要 i
目 录 ii
第1章  前言 1
第2章  C8051FXXX系列单片机的特点 3
第3章 电源管理系统的工作原理与硬件结构设计 6
3.1电池充电特性 6
3.2补偿转换器工作特性 8
3.3补偿转换器电感的确定 9
3.4电压与电流检测 10
3.5电能状态检测 11
3.6电源输入输出控制 11
3.7键盘与LCD显示 11
3.8通讯扩展 11
第4章 电源管理控制策略 13
4.1涓流充电阶段 14
4.2容积充电阶段 14
4.3定压充电阶段 14
第5章 电源管理软件设计 16
第6章 结论 17
致  谢 18
参考文献： 19
 
第1章  前言
随着人们生活质量的提高及工业技术的发展，人们已经不再满足于楼上楼下，电灯电话的生活，各种简单、易用、智能化的电子产品成为人们的迫切需求。而近几年迅速发展起来的便携式产品更是受到人们的热烈追捧，致使便携式产品设计方案在电子产品设计中被广泛采用。其具备移动性强、便于携带、易操作等优点。在这些设备中，单片机扮演着重要的角色。它是一种广泛应用于各种产品的半导体器件，它是在一枚芯片上集成了一个完整的计算机（常被称为“系统级芯片”），而普通台式计算机则是由机箱内的不同部分协同操作所构成的。无论台式计算机还是大型主机系统，任何计算机都有共通之处。它们都有运行程序的中央处理器（CPU）、储存可变数据的随机存取存储器（RAM）、可擦除的编程制度存储器（EPROM）、输入/输出(I/O)、定时器和中断控制器。台式机属于“通用计算机”，可运行数以千计的成讯。 [版权所有：http://think58.com]
单片机则属于“专用计算机”，经编程后可以执行若干特殊任务。特别是当需要把所有或大部分内部元件都集中在一枚芯片上的时候，单片机便可大显身手。单片机还具有的特点包括：单片机通常嵌入在某些其他设备中，负责控制产品的功能或动作；专门针对一项具体任务，并负责运行某一具体程序。该程序存储于片上程序存储器中，通常不会改变，新型单片机的存储器均为闪存，可进行多达百万次的重新编程；通常情况下都是低功耗器件。台式计算机通常需要连接电源适配器，耗电为50瓦左右；但以电池供电的单片机却只需耗费用千分之一的电力，即50毫瓦；配备专用输入装置，而且在大多数情况下会附设作为输出的小型LED或LCD屏幕。可以从所控制的电子设备中获得输入信号，然后把信号发送至设备的不同组件，确保设备正常运行呢。有的甚至能连接互联网或其他网络，用于自动售货机等设备，以确保用户可以远程检查库存；体积小、成本低并且经久耐用。例如大多数的厨房电器中都有单片机，最常见的是一些配备发光二极管（LED）或液晶显示屏（LCD）的小键盘的产品（如微波炉）。即使像烤面包炉结和搅拌机这种没有屏幕显示的新型家电，往往也用到了单片机。时至今日，所有的现代汽车内都可能配备少则1个，多则70多个单片机。新推出的汽车平均使用25至35个单片机，应用范围涉及引擎控制、防抱死刹车系统、卫星导航控制及安全气囊系统。可以说差不多任何带遥控功能的电子设备或电器都有单片机的应用。单片机是大部分消费类电子产品不可或缺的元件，这些产品包括：数码相机、手机、摄像机、自动应答系统、激光打印机、特殊功能电话、寻呼机、新型电冰箱、洗碗机及洗衣干衣机等等。但很多便携式设备需要自身独立的内置电源管理系统，保证其在移动或无人职守状态下工作，它们一般采用可充电的锂离子电池或镍氢电池作为设备内置电源(连续使用三到五年不更换，甚至更长时间)。因为蓄电池的使用和保护方法及剩余电量监测对电池寿命有着重大的影响，是产品性能的一个重要方面。所以合理的充电策略对维持畜电池性能延长其使用寿命都有重要的意义。电源管理是一个完整的系统，它不仅包含对畜电池的电量检测和充放电管理和为设备提供标准电压等级和定制电压等级的电源输出，还应有人机交互的功能。因此我们将使用单片机来实现这一系统的各种功能。

本文利用CygnalC8051FXXX系列单片机作为核心构成的控制器，实时检测电源输入、蓄电池电压、充放电电流等参数，自动完成电源管理过程，并将电源信息通过LCD显示以便用户及时了解设备状态。本设计还具有人机交互接口和通讯接口，可实现控制功能的扩展。 [来源：http://think58.com]

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