基于单片机的电源管理系统设计.doc

基于单片机的电源管理系统设计 PAGE PAGE 5 1 引言 本章简要的叙述了电源管理系统的市场需求和发展趋势，并系统的介绍了本文要研究的主要内容及特点。 1.1 电源管理系统的现状及发展趋势 随着电子产业的高速发展，给电源市场带来了巨大的挑战和市场机会。但同时也给电源提出了新的需求。 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，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)。但其却有限压的要求，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。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。 现在地电源发展正在朝着以下几个方向发展： 高效率、高功率； 网络化、智能化的监控管理； 全数字化控制； 产品绿色环保。 1.2 本文的主要内容及特点 本论文主要研究的是基于AT89C51单片机的电源管理系统的设计，该系统具有输出电压、电流显示功能；电流保护功能，当电流超过安全范围时，系统停止电压输，过流保护后必须按复位键才能重新输出；充电和过放保护电路；供电功能。 ２ 系统的总体设计任务 本论文分为硬件部分和软件部分。 2.1 基于AT89C51的硬件设计任务 蓄电池充电电路的设计：为蓄电池充电，并且具有防止电池过量充电的功能。 可调电源的设计：1.5V-12V连续可调电源的输出。 系统稳压点烟的设计：这个设计的目的是为整个系统提供的稳压电源。 模数转换电路的设计：把模拟的电压电流信号转换成数字信号。 看门狗电路设计：这个设计的功能是在单片机的程序跑飞的情况下自动复位。 显示模块设计：把输出的电压、电流情况显示出来。 译码电路设计：译码电路选择显示的位置和AD采样。 AT89C51工作电路设计：使单片机正常工作。 74LS161分频器设计：对AT89C51的ALE进行4分频为AD0809头、提供时钟频率。 辅助电路设计：单片机晶振电路、逻辑电路和按键电路。 2.2 软件设计的主要任务 （1）分析整个系统，把总系统分为几个子系统，并考虑几个子系统之间的内在的关系。本论文要完成的任务是：初始化程序设计、按键程序设计、充放电控制程序设计、A/D转换程序设计、过流保护程序设计、显示程序设计。 （2）编写各个子系统的程序，最后组合在一起，得到整个系统。 （3）编译、检查、修改。 （4）看是否能得到我们需要的结果，如果得不到就回到上一步，直到得到想要的结果为止。 3 电源管理系统的硬件设计 3.1 AT89C51单片机 AT89C51单片机具有简单实用、高可靠性、良好的性能价格比以及体积小等优点。其特性如下： （1）一个8位的CPU，包括了运算器和控制器两部分。 （2）片内128个字节的RAM是以高速RAM的形式集成，可以加快运行速度。 （3）4K字节可编程闪烁存储器。 （4）32可编程I/O线。 （5）两个16位定时器/计数器。 （6）5个中断源。 （7）可编程串行通道。 （8）低功耗的闲置和掉电模式。 （9） 片内振荡器和时钟电路。 3.2 基于AT89C51的电源管理系统设计框图 图1为系统框图： 图1电源管理系统设计框图 3.3 AT89C51基本工作电路设计 本设计是基于单片机的电源管理电路设计，因此核心是单片机电路，考虑到需要两个中断输入，存储容量、外接接口对单片机端口的需求以及兼顾到节约成本的原则，本论文选用了常用的AT89C51单片机。它采用Atmel公司的非易存储器制造技术，与MCS51的指令设置和芯片引脚可兼容。AT89C51可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是客反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本。 图2 AT89C51基本工作电路 AT89C51工作的简单的电路是其外围接一个晶振和一个复位电路，给单片机接上电源和地，单片机就可以工作了，图2为单片机的简单的工作电路。 图2中提到的MAX813芯片是看门狗电路，后面章节将对看门狗电路进行更为详细的分析。 3.4 电源输出电路的设计 3.4.1 LM317作为输出电压可变的集成三端稳压块，是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。 稳压电源的输出电压可用下式计算，Vo＝1.25（1＋R2/R1）。仅仅从公式本身看，R1、R2的电阻值可以随意设定。然而作为稳压电源的输出电压计算公式，R1和R2的阻值是不能随意设定的。 首先317稳压块的输出电压变化范围是Vo＝1.25V—37V（高输出电压的317稳压块如LM317HVA、LM317HVK等，其输出电压变化范围是Vo＝1