基于PLC智能充電器方案的設計

王明超

摘要：在現有充電器存在許多不足問題的基礎上，像充電器的使用范圍比較小，充電時間比較長，充電的效率低和充電的方式簡單等，該文利用PLC單片機操作方便使用靈活的優勢，讓它可以對大多數電池進行充電，從而有效的減低了成本，實現了便捷的管理，達到了設計目的。

關鍵詞：充電器；PLC；單片機；效率

中圖分類號：TN705 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）06-0163-02

1引言

手機充電器有座式充電器、維護型充電器、旅行充電器等。但是，很少部分的手機充電器采用單片機控制，大部分選用的是價格便宜的運放集成塊，此類充電器只能作為專用的手機充電器使用，隨著便攜式產品發展的迅速，特別是手機是全球性的一種設備。對鏗離子電池的應用廣泛的今天來說，鏗離子電池充電器的設計需要進行大規模的改進，盡早設計出安全，方便的智能充電器，就能優先占領市場。

2手機電池充電器的設計理念

課題采用可制造性DFM的基本設計理念.

1）DFM的這個理念是在20世紀90年代中期提出的，DFM的目的就是讓產品的可制造性和相關問題得到解決。之前方法是由設計、生產制造和銷售這幾個方面組成。但在開始設計的時候考慮問題不會那么全面，和制作過程中總會出現一些問題，這就需要對設計方案進行，反復揣摩，修改完成后，在對充電器生產的時候。想要設計的讓人滿意就需要多次的揣摩修改，但是這樣就會讓產品的研究開發時間過長，時間一長，成本就會增加很多。許多的發達國家非常重視工程的一起性，而且這已成為制造企業系統研究和應用的一個重要參考的一個重要依據，可制造設計是并行設計工程中的最主要的應用工具之一。它是對產品及相關過程一體化的一種工作方法。

2）DFM在制造產品時要滿足性能要求、然后成本要求和質量要求，就要在生產之前設計的階段就要開始考慮，當然這必須考慮到制造工藝是所需要的一切，要考慮測試組裝時的合理性，還要考慮到售后問題。DFM從來不會把設計這個問題看成一個單獨性的問題，它包括成本管理和整個系統的配合、元器件的組裝工藝、產品質量檢測PCB的裸板測試、生產線的制造能力等。

3課題的意義

由于手機使用的廣泛性，使得它在生活中占據著非常重要的位置，智能的充電器可以為因為手機沒有電而感到煩惱的人提供便捷的手機充電方式，廠商需要的制作出更多方便使用，制作成本低廉的手機充電器來以此獲利，所以，市面上需要智能的充電器，本課題充分利用PIC單片機的作用，智能手機在充電的時候，需要最大可能的保護電池的使用時間，是真正使用的微電腦控制手機充電的充電器，目前，由于單片機的多功能化，所以很多應用都是使用單片機來完成設計，這種使用單片機的設計簡化外圍的器件同時一減少成本，用單片機來制作手機充電器具有非常好的擴展性，也滿足消費者的要求，填補了智能手機電池充電器的缺點。

4設計參數確定

在國內，根據現在我們國家的手機市場的銷售的具體情況來說，需要先確定手機充電器的設計參數：輸入的手機充電器的設計參數充電的電壓：180V，工頻：45HZ，波動的范圍：20%，輸出電壓：0-6V，輸出電流：0-400MA，輸入電流：50MA，控制誤差：+5%

4.1系統總體設計

主控芯片的選擇和論證

方案一：采用8031控制，具有I/O等多功能，但是體積太大，不便于攜帶，編程也較為復雜。

方案二：采用PIC單片機進行簡單的控制。因為單片機在使用的時候有以下幾個功能例如功力消耗低，編程方便等好處。

4.2 MD的選擇與論證

方案一：關于八位的A/D轉換器ADC0809是一種可以有8通道模擬開關的轉換器，它的電平可以對電池進行兼容，它的轉換時間可以在標準時鐘的600KHZ是為100US，線形之間的誤差大約為1/2LSB。ADC0809采用28腳雙立直插式封裝。但因為ADC0809轉換器只有8個通道模擬開關，并且它的精度也不是很高，所以不太符合系統要求。

方案二：AD574是12位逼近式的A/D轉換器，轉換時間為20US，AD574內部有時鐘脈沖源和基準電壓源，采用28腳雙立直插式封裝，是一個外接需要連接的原件少，同時精度比較高，還具有以下幾個功能例如自動歸零和自動轉換的功能，所以使用AD574只需要連接少量的原件就可以完成轉換。

12位/8位：數據模式選擇端，根據引腳對數據總線進行選擇，看是使用8位的輸出，還是12位的輸出

A/O：節地址短周期控制端，12/8端用來控制數據輸出格式和啟動轉換的方式

DOWO D011：數字量輸出端，三態輸出所存

STS：狀態輸出信號，當STS為高電平時表示進行轉換：15US的時候表示轉換結束，這個時候STS變為低電平。

因為在系統中需要精確地轉換速度和轉換時間并且啟動和停止要迅速，所以在方案設計中，選擇設計方案二。

4.3溫度傳感器的選擇和論證

方案一：SHT75是數字溫濕度傳感器，它對溫度測量的精度要求很高、尺寸小、耗能相對來說也比較低，但每次測量溫度前都要進行清除數據歸零，而且每秒鐘只可以測量一定的次數，此次數為三次，而且對測試時的時序的要求比較高，程序也不好編寫，要具有很高的可靠性和長期的穩點性。全程標定，兩線之間的數字接口，可以直接和單片機的接口互相進行連接，這種和單片機之間的連接大大縮短了研究的時間，減低了所需要的成本，簡化了外圍的設備電路，除了這個優點之外它還有其他的優點，例如它的響應速度快、抗干擾能力強、溫濕一體化，性價也比較高，可以適用于多種場合。

方案二：DS18821溫度傳感器，DS18821是一個具有12位存儲溫度值，測量精度準確，DS18821的控制方法簡單而且靈敏度高，擁有獨特的接口方式，這種傳感器只需要一個斷口線就可以連接多條通信點，使應用不需要外部元件設備電路，DS18821還可使用數據總線供電，電壓范圍在3.5V至5.0V不需要備用電源測量溫度范圍在50攝氏度到+120攝氏度。雖然DS18820編程較為復雜，但是它可以滿足設計中的要求，而且還可以對字符、漢字和圖形的顯示進行直觀便捷的操作編程和進行各種復雜的多種操作。并具有非常良好的人機對話的框頁的界面，通過對以上顯示器的比較，這次的設計方案選擇了方案二，液晶顯示器，通過以上兩種方案之間進行對比，我們可以知道。信息從DS18820通過1號線接口，所以CPU與DS18821它們之間只有一條端口線進行連接，為讀和寫以及溫度轉換，可以從數據線本身獲得能源，不需要連接電源和其他的設備，這使得溫度傳感器可以防在不同的地方，使用不同的方法。包括對空調環境的控制，感測建筑物的內溫設備等許多方面。

4.4 PID控制算法的應用

根據需求分析，做出總體結構流程圖。

采樣子程序，是利用采樣脈沖序列p（t），從連續時間型號x（t）中抽取得離散樣值，使之成為采樣信號。由于后續充電的過程需要一定的時間，根據時間的變化，模擬器的輸入信號，要求在進行采樣的時候值也是保持不變的，只有這樣才可以保證數據采樣值轉換的準確性和精度，這個保持采樣值的過程就是采樣保持。

采樣子程序采集的模擬信號，需要轉換為數據，存入相應的緩沖器。

5結論

這篇論文詳細介紹了智能手機充電器的總體設計、硬件設計、計算機控制系統的選型、軟件的開發。充電器實現了對手機是否在線的智能檢測、充電狀態的控制。有效的減低了成本，實現了便捷的管理，達到了設計目的，因為時間問題和知識面的不足，該系統還有很多的不足之處，敬請多多批評指教。