基于PLC智能充电器方案的设计

王明超

摘要：在现有充电器存在许多不足问题的基础上，像充电器的使用范围比较小，充电时间比较长，充电的效率低和充电的方式简单等，该文利用PLC单片机操作方便使用灵活的优势，让它可以对大多数电池进行充电，从而有效的减低了成本，实现了便捷的管理，达到了设计目的。

关键词：充电器；PLC；单片机；效率

中图分类号：TN705 文獻标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）06-0163-02

1引言

手机充电器有座式充电器、维护型充电器、旅行充电器等。但是，很少部分的手机充电器采用单片机控制，大部分选用的是价格便宜的运放集成块，此类充电器只能作为专用的手机充电器使用，随着便携式产品发展的迅速，特别是手机是全球性的一种设备。对铿离子电池的应用广泛的今天来说，铿离子电池充电器的设计需要进行大规模的改进，尽早设计出安全，方便的智能充电器，就能优先占领市场。

2手机电池充电器的设计理念

课题采用可制造性DFM的基本设计理念.

1）DFM的这个理念是在20世纪90年代中期提出的，DFM的目的就是让产品的可制造性和相关问题得到解决。之前方法是由设计、生产制造和销售这几个方面组成。但在开始设计的时候考虑问题不会那么全面，和制作过程中总会出现一些问题，这就需要对设计方案进行，反复揣摩，修改完成后，在对充电器生产的时候。想要设计的让人满意就需要多次的揣摩修改，但是这样就会让产品的研究开发时间过长，时间一长，成本就会增加很多。许多的发达国家非常重视工程的一起性，而且这已成为制造企业系统研究和应用的一个重要参考的一个重要依据，可制造设计是并行设计工程中的最主要的应用工具之一。它是对产品及相关过程一体化的一种工作方法。

2）DFM在制造产品时要满足性能要求、然后成本要求和质量要求，就要在生产之前设计的阶段就要开始考虑，当然这必须考虑到制造工艺是所需要的一切，要考虑测试组装时的合理性，还要考虑到售后问题。DFM从来不会把设计这个问题看成一个单独性的问题，它包括成本管理和整个系统的配合、元器件的组装工艺、产品质量检测PCB的裸板测试、生产线的制造能力等。

3课题的意义

由于手机使用的广泛性，使得它在生活中占据着非常重要的位置，智能的充电器可以为因为手机没有电而感到烦恼的人提供便捷的手机充电方式，厂商需要的制作出更多方便使用，制作成本低廉的手机充电器来以此获利，所以，市面上需要智能的充电器，本课题充分利用PIC单片机的作用，智能手机在充电的时候，需要最大可能的保护电池的使用时间，是真正使用的微电脑控制手机充电的充电器，目前，由于单片机的多功能化，所以很多应用都是使用单片机来完成设计，这种使用单片机的设计简化外围的器件同时一减少成本，用单片机来制作手机充电器具有非常好的扩展性，也满足消费者的要求，填补了智能手机电池充电器的缺点。

4设计参数确定

在国内，根据现在我们国家的手机市场的销售的具体情况来说，需要先确定手机充电器的设计参数：输入的手机充电器的设计参数充电的电压：180V，工频：45HZ，波动的范围：20%，输出电压：0-6V，输出电流：0-400MA，输入电流：50MA，控制误差：+5%

4.1系统总体设计

主控芯片的选择和论证

方案一：采用8031控制，具有I/O等多功能，但是体积太大，不便于携带，编程也较为复杂。

方案二：采用PIC单片机进行简单的控制。因为单片机在使用的时候有以下几个功能例如功力消耗低，编程方便等好处。

4.2 MD的选择与论证

方案一：关于八位的A/D转换器ADC0809是一种可以有8通道模拟开关的转换器，它的电平可以对电池进行兼容，它的转换时间可以在标准时钟的600KHZ是为100US，线形之间的误差大约为1/2LSB。ADC0809采用28脚双立直插式封装。但因为ADC0809转换器只有8个通道模拟开关，并且它的精度也不是很高，所以不太符合系统要求。

方案二：AD574是12位逼近式的A/D转换器，转换时间为20US，AD574内部有时钟脉冲源和基准电压源，采用28脚双立直插式封装，是一个外接需要连接的原件少，同时精度比较高，还具有以下几个功能例如自动归零和自动转换的功能，所以使用AD574只需要连接少量的原件就可以完成转换。

12位/8位：数据模式选择端，根据引脚对数据总线进行选择，看是使用8位的输出，还是12位的输出

A/O：节地址短周期控制端，12/8端用来控制数据输出格式和启动转换的方式

DOWO D011：数字量输出端，三态输出所存

STS：状态输出信号，当STS为高电平时表示进行转换：15US的时候表示转换结束，这个时候STS变为低电平。

因为在系统中需要精确地转换速度和转换时间并且启动和停止要迅速，所以在方案设计中，选择设计方案二。

4.3温度传感器的选择和论证

方案一：SHT75是数字温湿度传感器，它对温度测量的精度要求很高、尺寸小、耗能相对来说也比较低，但每次测量温度前都要进行清除数据归零，而且每秒钟只可以测量一定的次数，此次数为三次，而且对测试时的时序的要求比较高，程序也不好编写，要具有很高的可靠性和长期的稳点性。全程标定，两线之间的数字接口，可以直接和单片机的接口互相进行连接，这种和单片机之间的连接大大缩短了研究的时间，减低了所需要的成本，简化了外围的设备电路，除了这个优点之外它还有其他的优点，例如它的响应速度快、抗干扰能力强、温湿一体化，性价也比较高，可以适用于多种场合。

方案二：DS18821温度传感器，DS18821是一个具有12位存储温度值，测量精度准确，DS18821的控制方法简单而且灵敏度高，拥有独特的接口方式，这种传感器只需要一个断口线就可以连接多条通信点，使应用不需要外部元件设备电路，DS18821还可使用数据总线供电，电压范围在3.5V至5.0V不需要备用电源测量温度范围在50摄氏度到+120摄氏度。虽然DS18820编程较为复杂，但是它可以满足设计中的要求，而且还可以对字符、汉字和图形的显示进行直观便捷的操作编程和进行各种复杂的多种操作。并具有非常良好的人机对话的框页的界面，通过对以上显示器的比较，这次的设计方案选择了方案二，液晶显示器，通过以上两种方案之间进行对比，我们可以知道。信息从DS18820通过1号线接口，所以CPU与DS18821它们之间只有一条端口线进行连接，为读和写以及温度转换，可以从数据线本身获得能源，不需要连接电源和其他的设备，这使得温度传感器可以防在不同的地方，使用不同的方法。包括对空调环境的控制，感测建筑物的内温设备等许多方面。

4.4 PID控制算法的应用

根据需求分析，做出总体结构流程图。

采样子程序，是利用采样脉冲序列p（t），从连续时间型号x（t）中抽取得离散样值，使之成为采样信号。由于后续充电的过程需要一定的时间，根据时间的变化，模拟器的输入信号，要求在进行采样的时候值也是保持不变的，只有这样才可以保证数据采样值转换的准确性和精度，这个保持采样值的过程就是采样保持。

采样子程序采集的模拟信号，需要转换为数据，存入相应的缓冲器。

5结论

这篇论文详细介绍了智能手机充电器的总体设计、硬件设计、计算机控制系统的选型、软件的开发。充电器实现了对手机是否在线的智能检测、充电状态的控制。有效的减低了成本，实现了便捷的管理，达到了设计目的，因为时间问题和知识面的不足，该系统还有很多的不足之处，敬请多多批评指教。