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基于单片机的无线充电器设计.doc
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基于单片机的无线充电器设计
学生:
学生学号:
院 〔系〕: 电气信息工程学院
年级专业: 电子信息工程
指导教师:
助理指导教师:
二〇一五年五月
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- -.可修编- .
摘 要
随着用电设备对供电质量、可靠性、方便性、平安性、特殊场合、特殊地
理环境等要求的不断提高,接触式的电能传输方式对于满足实际需要越来越显得
捉襟见肘了。与此同时,无线电能传输系统,摆脱了线路的限制,实现电器和电
源的完全别离,具有无线传输电能、设备体积小、传输效率高、便于携带和集成
等优点。
本课题设计介绍了一种运用新型的能量传输利用电磁波感应原理和有关的
交流感应技术,采用 STC12C5A60S2 低功耗单片机作为无线传能充电器的监测控
制核心,实现电流控制和电压控制功能,电能充满后给出充满提示且自动停顿充
电。基于 STC12C5A60S2 单片机控制发射端和接收端产生的相应交流信号来进展
充电的智能无线充电器。
利用设计通过对系统的硬件局部和软件局部的设计实现无线能量传输,在距
离发射线圈的指定围对小型用电器如手机、MP3 等直接充电。硬件局部包括高
效直流稳压模块、驱动模块、显示模块、控制模块等的设计;软件局部主要根据
系统的设计思想设计出了主程序和子程序流程图,并通过 C 语言实现相应的编
程要求。通过理论分析和仿真证明,建立谐振耦合无线电能传输系统模型以及谐
振耦合无线电能传输系统模型,通过计算得出了系统中电路参数与输出功率的关
系。设计并制作谐振耦合无线电能装置,使用 LCD1602 设计显示,实时充电电压显
示。
关键词 无线电能传输,谐振耦合,无线充电器, LCD1602,STC12C5A60S2 单片机
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ABSTRACT
This paper introduced the use of a power transmission technology, wireless power
supply technology model, using the principle of electromagnetic induction and the
induction technology,intelligent wireless charger for charging the AC signal based on the
STC12C5A60S2 single-chip microputer to control the transmitting end and the
environment and other requirements continue to increase, the power transmission mode
of contact to meet the actual needs bee more and more difficult. At the same time,
wireless power transmission system, get rid of the limit line, pletely separate electrical and
power, with the wireless transmission of electrical energy, the equipment has the
advantages of small volume, high transmission efficiency, easy to carry and integration.
In the rapid development of science and technology in 21 Century, the prospects for the
development of intelligent wireless charger .The design through the design of the
hardware part and the software part of the system to achieve the wireless energy
transmission, within the specified range of the transmitting coil in small appliances such
as mobile phone, MP3 and other direct charge. The hardware part includes efficient DC
power module, drive module, display module, control module and so on; the software
part is mainly based on the design thought of the system design of the main program and
the subprogram flow chart, and through the C language to achieve the corresponding
programming requirements. relationship between the circuit parameters and the output
power of the system. The design and fabrication of resonant coupling wireless device,
using the LCD1602 design draw progress bar shows charging, charging voltage, charging
time display.
Keywords radio transmission, resonant coupling, wirelesscharger ,LCD1602
STC12C5A60S2
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目 录
摘 要 I
ABSTRACTII
1 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 国外研究现状、水平 1
1.3 本课题的开展趋势 2
2 系统总体设计方案 4
2.1 系统总体设计方案简述 4
2.1.1 系统的根本功能 4
2.1.2 主要技术参数 4
2.2 系统设计方案选择 5
2.3 方案分析 7
2.4 系统的理论分析 8
3 系统的硬件设计 10
3.1 单片机的选择与其控制 10
3.1.1 单片机概述 10
3.1.2 单片机 STC12C5A60S2 的介绍 10
3.1.3 单片机最小系统的介绍 11
3.1.4 单片机控制模块设计 13
3.2 无线发射电路模块设计 14
3.2.1 NE555 芯片简介 14
3.2.2 MOS 管的选择与性能分析 15
3.2.3 振荡电路的设计 16
3.2.4 功率放大电路的设计 17
3.3 电源稳压控制模块设计 18
3.3.1 稳压器 LM2940 简介 18
3.3.2 KA7500B 芯片简介 19
3.3.3 稳压控制电路设计 19
3.4 按键指示电路模块设计 20
3.5 显示电路设计及实现 21
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3.6 DC/DC 转换电路设计 23
3.6.1 DC/DC 变换器简介 23
3.6.2 运算放大器 LM358 简介 24
3.6.3 电压/电流采样模块设计 24
3.7 系统总体电路设计 26
4 系统的软件设计 28
4.1 整体设计思想 28
4.2 系统的主要程序框图 29
4.3 主要程序模块 29
4.3.1 电路启动初始化 29
4.3.2 按键采集程序 30
4.3.3 LCD1602 显示子程序 31
4.3.4 数据采集及模数转换程序 31
4.3.5 充电子程序的设计 32
5 系统仿真设计与调试 34
5.1.仿真软件 Multisim 的简介 34
5.2 电路的仿真 34
5.2.1 方波信号的产生 34
5.2.2 实际电路的测试 36
5.3 测试结果及分析 36
5.3.1 测试构造 36
5.3.2 实际电路的测试数据 36
6 系统 PCB 设计 38
6.1 PCB 设计软件简介 38
6.2 PCB 板设计方法 38
7 组装与调试 40
7.1 系统组装 40
7.2 硬件调试 40
7.3 软件调试 40
7.4 硬件软件联合调试 40
7.5 调试结果 40
结 论 41
参 考 文 献 42
附录 A:无线充电控制系统源程序代码 43
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