STC89C52智能充电控制单元实施方案

STC89C52智能充电控制系统

最新推荐文章于 2025-12-05 17:02:52 发布

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#python

一、项目概述

本方案设计一个基于STC89C52单片机的智能充电控制单元，用于连接在充电器与插排之间，能够自动检测充电设备的连接状态，并根据检测结果控制充电器的电源供应。当检测到有设备在充电时保持供电，当设备充满电或移除时自动切断充电器电源，以达到节能和保护充电器的目的。

二、硬件设计

2.1 硬件组件清单

组件名称	型号/规格	数量	单价(元)	小计(元)
单片机	STC89C52RC	1	2.5	2.5
运放	LM358	1	0.5	0.5
三极管	TIP122	1	0.8	0.8
采样电阻	0.1Ω/1W	1	0.3	0.3
LED	5mm 红色	1	0.2	0.2
电阻	1kΩ	2	0.1	0.2
电阻	10kΩ	2	0.1	0.2
电阻	100kΩ	1	0.1	0.1
电阻	220Ω	1	0.1	0.1
电容	10μF/25V	2	0.2	0.4
电容	0.1μF	2	0.1	0.2
二极管	1N4007	2	0.1	0.2
晶振	11.0592MHz	1	0.5	0.5
复位按钮	6×6mm	1	0.3	0.3
洞洞板	5×7cm	1	1.5	1.5
电源模块	7805稳压模块	1	2.0	2.0
总计				10.8

2.2 电路图设计

2.2.1 总体电路框图

┌──────────────┐      ┌──────────────┐      ┌──────────────┐
│  电源电路    │──────│  STC89C52    │──────│  三极管开关  │
└──────────────┘      │  最小系统    │      │  控制电路    │
                      └──────┬───────┘      └──────────────┘
                             │
                      ┌──────▼───────┐
                      │ 电流检测电路 │
                      └──────────────┘

2.2.2 详细电路图

2.3 各模块电路说明

2.3.1 单片机最小系统

STC89C52RC：8位单片机，作为系统控制核心
晶振电路：11.0592MHz晶振，提供时钟信号
复位电路：10kΩ电阻和10μF电容组成，实现上电复位和手动复位

2.3.2 电流检测电路

采样电阻：0.1Ω/1W电阻，串联在充电回路中
LM358运放：将采样电阻两端的电压差放大
滤波电路：0.1μF电容滤波，提高信号稳定性
信号调理：通过电阻分压网络将信号调整到合适范围

2.3.3 三极管开关控制电路

TIP122三极管：NPN达林顿管，作为电子开关
基极电阻：1kΩ电阻，限制基极电流
续流二极管：1N4007，保护三极管免受反电动势损坏
负载电路：连接充电器的电源回路

2.3.4 电源电路

7805稳压模块：将输入的直流电压稳定为5V
滤波电容：10μF和0.1μF电容，滤除纹波
电源指示：LED指示灯，显示系统供电状态

三、软件设计

3.1 程序结构

/*
智能充电控制单元 - STC89C52版本
功能：检测充电器是否有设备在充电，有设备时保持供电，无设备时自动切断电源
硬件：STC89C52单片机、LM358运放、TIP122三极管、采样电阻、LED指示灯
作者：DIY爱好者
日期：2025-07-23
*/

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>

// 引脚定义
sbit LED_PIN      = P1^4;    // LED指示灯引脚
sbit RELAY_PIN    = P3^2;    // 三极管控制引脚
sbit CURRENT_PIN  = P1^1;    // 电流检测信号引脚（模拟输入）

// 参数定义
#define CURRENT_THRESHOLD  500     // 充电电流阈值（ADC值）
#define NO_LOAD_TIME       30000   // 无负载判断时间（毫秒）
#define CHECK_INTERVAL     1000    // 电流检测间隔（毫秒）
#define LED_BLINK_INTERVAL 200     // LED闪烁间隔（毫秒）

// 全局变量
bit isCharging = 0;              // 充电状态标志
bit relayState = 0;              // 继电器状态
unsigned long lastChargeTime = 0; // 上次检测到充电的时间
unsigned int currentValue = 0;   // 当前电流值（ADC值）
unsigned long lastCheckTime = 0; // 上次检测时间
unsigned long ledBlinkTime = 0;  // LED闪烁计时

// 函数声明
void delay_ms(unsigned int ms);
void delay_us(unsigned int us);
void ADC_Init();
unsigned int Read_ADC();
unsigned int GetFilteredCurrent();
void UpdateChargingState();
void ControlSwitch();
void UpdateLED();
void SystemInit();

3.2 主要函数说明

3.2.1 延时函数

// 延时函数（毫秒级）
void delay_ms(unsigned int ms) {
    unsigned int i, j;
    for (i = ms; i > 0; i--)
        for (j = 110; j > 0; j--);
}

// 延时函数（微秒级）
void delay_us(unsigned int us) {
    while (us--) {
        _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();
        _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_();
    }
}

3.2.2 电流检测函数

// 软件ADC初始化
void ADC_Init() {
    // 设置P1.1为输入模式
    P1 |= 0x02;
}

// 软件ADC读取函数（基于RC充放电原理）
unsigned int Read_ADC() {
    unsigned int adc_value = 0;
    unsigned char i;
    
    // 充电阶段
    P1 &= ~0x02;  // P1.1设为输出低电平，对电容充电
    delay_us(10); // 充电时间
    
    // 放电计时阶段
    P1 |= 0x02;   // P1.1设为输入模式，开始放电计时
    i = 0;
    
    // 计时直到电压降到阈值以下
    while ((P1 & 0x02) && (i < 1023)) {
        i++;
        delay_us(1);
    }
    
    adc_value = i;
    return adc_value;
}

// 读取并滤波处理电流值
unsigned int GetFilteredCurrent() {
    unsigned int sum = 0;
    unsigned char i;
    
    // 采样10次取平均值
    for (i = 0; i < 10; i++) {
        sum += Read_ADC();
        delay_us(50);
    }
    
    return sum / 10;
}

3.2.3 充电状态判断函数

// 更新充电状态
void UpdateChargingState() {
    // 读取滤波后的电流值
    currentValue = GetFilteredCurrent();
    
    // 判断是否有充电电流
    if (currentValue > CURRENT_THRESHOLD) {
        isCharging = 1;
        lastChargeTime = 0; // 重置无负载计时
    } else {
        // 如果长时间没有检测到充电电流，则认为无设备充电
        if (lastChargeTime < NO_LOAD_TIME) {
            lastChargeTime++;
        } else {
            isCharging = 0;
        }
    }
}

3.2.4 开关控制函数

// 控制三极管开关
void ControlSwitch() {
    if (isCharging && !relayState) {
        // 有设备充电且开关关闭，打开开关
        RELAY_PIN = 1;
        relayState = 1;
        LED_PIN = 0; // LED常亮表示充电中
    } else if (!isCharging && relayState) {
        // 无设备充电且开关打开，关闭开关
        RELAY_PIN = 0;
        relayState = 0;
    }
}

3.2.5 LED指示函数

// 更新LED指示
void UpdateLED() {
    if (isCharging) {
        LED_PIN = 0; // LED常亮表示充电中
    } else {
        // 未充电时LED闪烁表示待机状态
        if (ledBlinkTime >= LED_BLINK_INTERVAL) {
            ledBlinkTime = 0;
            LED_PIN = ~LED_PIN; // 翻转LED状态
        }
    }
}

3.2.6 系统初始化函数

// 系统初始化
void SystemInit() {
    // 初始化引脚
    LED_PIN = 1;    // LED初始关闭
    RELAY_PIN = 0;  // 三极管初始关闭
    relayState = 0;
    
    // 初始化ADC
    ADC_Init();
    
    // 延时稳定
    delay_ms(100);
    
    // 闪烁LED表示系统启动
    LED_PIN = 0;
    delay_ms(200);
    LED_PIN = 1;
    delay_ms(200);
    LED_PIN = 0;
    delay_ms(200);
    LED_PIN = 1;
}

3.2.7 主函数

// 主函数
void main() {
    // 系统初始化
    SystemInit();
    
    // 主循环
    while (1) {
        // 定时检测电流
        if (lastCheckTime >= CHECK_INTERVAL) {
            lastCheckTime = 0;
            
            // 更新充电状态
            UpdateChargingState();
            
            // 控制开关
            ControlSwitch();
        }
        
        // 更新LED指示
        UpdateLED();
        
        // 延时并更新计时
        delay_ms(1);
        lastCheckTime++;
        if (!isCharging) {
            ledBlinkTime++;
        }
    }
}