DemoKit硬件设计方案书
编号：版本：编制：日期：页码：
V1.0Grant2007年10月25日共5页，第1页
1、背景介绍及项目要求1.1背景介绍ourAVR三年多前成立，曾搞过好几个网站制作活动，其中最火红的就是智通充电器。
这个活动虽然已经设计出技术文档，电路图，也制作了PCB与采购了零件发给大家了，只差很容易的最后一步：编写软件与调试。
但很可惜，最终没有完成。
在成立之际，版主armok想再续智能充电器情缘，因此带来了此网站项目的诞生。
项目的目标是希望此项目成为一个开源的公益活动。
1.2项目任务要求1.2.1CPU性能要求8位AVR单片机。
1.2.2外围通讯方式要求异步串行通信（与PC的通信）1.2.3存储器容量CPU：2Kbyte以上的RAM。
CPU：32Kbyte以上的ROM。
FRAM或者EEPROM16Kbyte以上。
1.2.4电平要求高电平：5VDC低电平：0VDC1.2.5输入输出规格要求输入：9~30VDC输入输出：无1.2.6用户接口要求外围可热插拔，现场使用方便。
1.2.7特殊电路规格要求无。
1.2.8配置及与其它模块的连接关系USB接口（虚拟232接口）1.2.9包括运行环境等在内的工作条件要求工作电压：5VDC最大静态功耗：5V*200mA=1W以内待机静态功耗：5V*20mA=0.1W以内板子工作温度范围：-20摄氏度至80摄氏度LCD工作温度范围：-5摄氏度至40摄氏度工作湿度范围：小于95%1.2.10安全要求高压220V输入接口采用外接的Adapter，板子无高压危险。
我们的AVR技术论坛公共项目开发小组 核准:日期: ourAVR 智能充电器DemoKit硬件设计方案书
2．系统设计2.1系统总体框图2.1.1系统框图 编号：版本：编制：日期：页码： V1.0Grant2007年10月25日共5页，第2页 2.1.2整体功能描述通过MCU控制实现两节可充电电池快速充电。
充电判满使用有-△V以及-△V0检测，同时提 供电池性能检测与保护，涓流充电保持、最大充电时间、最高允许充电电压、充电允许电池最高温度保护功能。
基本规格：
1、使用外接直流电源，电源规格4A/5V。
我们的AVR技术论坛公共项目开发小组 核准:日期: ourAVR 智能充电器DemoKit硬件设计方案书 编号：版本：编制：日期：页码： V1.0Grant2007年10月25日共5页，第3页
2、同时支持2节电池，每节电池均使用独立的充、放电回路，并可单独控制；
3、电池种类支持镍镉(NiCD)、镍氢(NiMH)、锂(Li)；
4、尺寸支持AA，对于锂电池大小按实际采购到的电池尺寸确定；
5、对NiCd/NiMH电池使用脉冲方式充电，对于锂电池使用恒流方式充电；
6、单节电池最大允许充电电流上限为2A 人机接口：
1、LCD(128*64)指示每节电池的充电状态。
包括电池类型、当前所处充电阶段、电池电压、充电电流、电池温度、当前累计已充电时间，充电电压与时间曲线，可查询的充电记录；
2、提供3个LED分别指示电源以及对应电池的充电状态指示。
可让充电状态一目了然。
3、提供6个按键，可单独设置每节电池的充电参数，并可保存在充电器端；为上，下，左，右，确认，取消六个按键。
4、提供恢复默认定义充电参数功能，默认参数存储在FRAM中；
5、提供USB（虚拟串口）接口与PC通讯，允许PC端软件监控和修改充电器充电参数；
6、通过USB（虚拟串口）接口向PC端软件提供充电数据，允许PC端软件时实监控电池状态； 充电功能：
1、对过放电电池提供修复功能（需通过人工设定来实现）；
2、提供充电保护。
包括最大充电时间、电池表面最高允许温度、电池最大电压；
3、可自动检测是否有电池放入充电插槽内（电压在0.4V～1.7V），并判断电池是否有效及提供电池短路保护（对于电压小于0.5V的电池可以认为出现短路或有故障电池，停止充电）并给出对应电池的LED指示信号。
4、对预充电电池提供预放电功能。
使用该功能，充电器将以300mA～400mA的电流对单节电池进行预放电，放电的截至电压为0.8V（默认定义，可通过按键或串口修改）。
预放电电路的电流大小仅由放电硬件电路提供，整个放电过程不对放电电流大小进行控制。
5、整个充电阶段分为预充－>快充－>补充－>涓流四个阶段。
6、对于NiCD/NiMH，充电过程中充电时序使用脉冲方式。
充电时序为436mS－>16mS停－>32mS采集数据－>16mS停(默认定义，可通过按键或串口修改)；对于Li。
充电过程使用恒流方式；
7、快充充电电流默认定义为1.5A，对于其它不同规格的电池，可自行通过按键或串口修改；
8、当电池放入时的电压小于1.1V（默认定义，可通过按键或串口修改）时，电池进入预充阶段，预充阶段的电流默认250mA（默认定义，可通过按键或串口修改），在预充阶段当电池电压达到1.3V时电池进入快充；当电池放入时的电压大于或等于1.2V（默认定义，可通过按键或串口修改）时，等待30秒，并通过LCD显示，要求用户是否进入预放电设置，如果用户要求放电，放电将按照放电的默认流程进行放电；如果在30秒内，用户未给出指示，电池进入快充阶段，快充阶段的电流1.5A（默认定义，可通过按键或串口修改）；当放入的电池电压介于1.1V～1.2V之间，电池直接进入快充阶段。
9、在快充阶段使用-△V和△V0检测。
10、电池充电过程中允许出现的最高端电压上限为1.5V，在充电过程中如持续2分钟出现超出上述电压范围，停止充电，直接进入涓流段阶。
我们的AVR技术论坛公共项目开发小组 核准:日期: ourAVR 智能充电器DemoKit硬件设计方案书 编号：版本：编制：日期：页码： V1.0Grant2007年10月25日共5页，第4页 11、当判断电池为充满后，充电进入补充阶段，补充阶段将以200mA的电流在补充5min（实际需要的时间根据实测决定），然后进入涓流。
涓流的电流为5mA～15mA。
12、Timesmax检测功能，对于部分无法充电的失效电池提供该项辅助检测功能。
当充电时间超过4小时（以2100mAh的电池，1.2A的充电电流计算2.1Ah*1.2*/1.2A=2.1H），能无法判断充满，结束充电。
2.2任务实现论证模块名称MCU模块LCD模块232模块RTC模块 FRAM模块按键模块 电压采样模块电流采样模块温度采样模块 电源模块充电模块USB转232模块 方案ATMAGA64创进128*64LCD显示屏MAX202E PCF8563FM24C1612*12轻触按键 LM324LM324 LM2576ADJ FT232BM 理由见理由
（1）见理由
（2）见理由
（3）见理由
（4）见理由
（5）见理由
（6）见理由
（7）见理由
（8）见理由
（9）见理由（10）见理由（11）见理由（12） 理由：
（1）ATmega64为8位MCU，此项目为ourAVR网站项目，因此选用AVR单片机，便于网友交流。
ATmega64的ROM和RAM够此项目使用，功能模块其全，且为今后扩展余量比较大。
（2）此模块选用创进科技的128*64的小体积LCD屏，白底黑字，非常美观实用，选用128*64的 LCD屏便于充电曲线，数据记录，可以脱离PC独立完成所有功能。
（3）MAX232E价格低廉，功耗低的异步串口模块。
（4）PCF8563为常用的RTC模块，时间比较精准，每月误差2秒之内，此项目中使用它便于数据 记录功能。
（5）FM24C16为IIC接口的FRAM，操作次数10亿次，且为直接操作存储源，比EEPRO可靠， 因此更佳适合此款充电器的实时数据记录。
（6）12*12的轻触按键操作方便，美观。
（7）用LM324和精密电阻搭一个电压反馈环。
（8）用LM324和精密电阻搭一个电流反馈环。
（9）待定。
（10）常用的DC-DC开关电源模块，最大输出电流3A。
（11）待定。
（12）目前市场上面比较稳定的USB转232芯片。
使用方便。
3.关键技术研究 电池充电技术，镍氢，镍镉，Lion电池的充电原理和特性的研究。
我们的AVR技术论坛公共项目开发小组 核准:日期: ourAVR 智能充电器DemoKit硬件设计方案书
4.用户接口 4.1接插件 一个迷你USB插座。
一个通用电源接插座（小口内正外负）。
两组电池接入接口。
4.2输入输出方式 输入：DC9V~DC30V输入 输出：脉冲电压输出或者恒流输出。
4.3电源要求 5V 4.4功耗 电路板静态最大功耗：5V*200mA。
4.5与其它系统的兼容性 为调试可留出预留口做扩展。
即可将杜邦线将端口引出。
4.6人机接口 128*64LCD显示屏。
6个独立按键。
与PC之间的接口。
5．成本预算 单价150元人民币以内。
6.新产品的兼容性以及应用条件 6.1同类产品的兼容性 无同类产品。
6.2环境要求 工作温度 -10摄氏度至60摄氏度 储藏温度 -20摄氏度至60摄氏度 工作湿度 <95% 6.3电磁兼容实验 瞬间脉冲群干扰 典型工业环境（2000V） 编号：版本：编制：日期：页码： V1.0Grant2007年10月25日共5页，第5页 我们的AVR技术论坛公共项目开发小组 核准:日期:
1、背景介绍及项目要求1.1背景介绍ourAVR三年多前成立，曾搞过好几个网站制作活动，其中最火红的就是智通充电器。
这个活动虽然已经设计出技术文档，电路图，也制作了PCB与采购了零件发给大家了，只差很容易的最后一步：编写软件与调试。
但很可惜，最终没有完成。
在成立之际，版主armok想再续智能充电器情缘，因此带来了此网站项目的诞生。
项目的目标是希望此项目成为一个开源的公益活动。
1.2项目任务要求1.2.1CPU性能要求8位AVR单片机。
1.2.2外围通讯方式要求异步串行通信（与PC的通信）1.2.3存储器容量CPU：2Kbyte以上的RAM。
CPU：32Kbyte以上的ROM。
FRAM或者EEPROM16Kbyte以上。
1.2.4电平要求高电平：5VDC低电平：0VDC1.2.5输入输出规格要求输入：9~30VDC输入输出：无1.2.6用户接口要求外围可热插拔，现场使用方便。
1.2.7特殊电路规格要求无。
1.2.8配置及与其它模块的连接关系USB接口（虚拟232接口）1.2.9包括运行环境等在内的工作条件要求工作电压：5VDC最大静态功耗：5V*200mA=1W以内待机静态功耗：5V*20mA=0.1W以内板子工作温度范围：-20摄氏度至80摄氏度LCD工作温度范围：-5摄氏度至40摄氏度工作湿度范围：小于95%1.2.10安全要求高压220V输入接口采用外接的Adapter，板子无高压危险。
我们的AVR技术论坛公共项目开发小组 核准:日期: ourAVR 智能充电器DemoKit硬件设计方案书
2．系统设计2.1系统总体框图2.1.1系统框图 编号：版本：编制：日期：页码： V1.0Grant2007年10月25日共5页，第2页 2.1.2整体功能描述通过MCU控制实现两节可充电电池快速充电。
充电判满使用有-△V以及-△V0检测，同时提 供电池性能检测与保护，涓流充电保持、最大充电时间、最高允许充电电压、充电允许电池最高温度保护功能。
基本规格：
1、使用外接直流电源，电源规格4A/5V。
我们的AVR技术论坛公共项目开发小组 核准:日期: ourAVR 智能充电器DemoKit硬件设计方案书 编号：版本：编制：日期：页码： V1.0Grant2007年10月25日共5页，第3页
2、同时支持2节电池，每节电池均使用独立的充、放电回路，并可单独控制；
3、电池种类支持镍镉(NiCD)、镍氢(NiMH)、锂(Li)；
4、尺寸支持AA，对于锂电池大小按实际采购到的电池尺寸确定；
5、对NiCd/NiMH电池使用脉冲方式充电，对于锂电池使用恒流方式充电；
6、单节电池最大允许充电电流上限为2A 人机接口：
1、LCD(128*64)指示每节电池的充电状态。
包括电池类型、当前所处充电阶段、电池电压、充电电流、电池温度、当前累计已充电时间，充电电压与时间曲线，可查询的充电记录；
2、提供3个LED分别指示电源以及对应电池的充电状态指示。
可让充电状态一目了然。
3、提供6个按键，可单独设置每节电池的充电参数，并可保存在充电器端；为上，下，左，右，确认，取消六个按键。
4、提供恢复默认定义充电参数功能，默认参数存储在FRAM中；
5、提供USB（虚拟串口）接口与PC通讯，允许PC端软件监控和修改充电器充电参数；
6、通过USB（虚拟串口）接口向PC端软件提供充电数据，允许PC端软件时实监控电池状态； 充电功能：
1、对过放电电池提供修复功能（需通过人工设定来实现）；
2、提供充电保护。
包括最大充电时间、电池表面最高允许温度、电池最大电压；
3、可自动检测是否有电池放入充电插槽内（电压在0.4V～1.7V），并判断电池是否有效及提供电池短路保护（对于电压小于0.5V的电池可以认为出现短路或有故障电池，停止充电）并给出对应电池的LED指示信号。
4、对预充电电池提供预放电功能。
使用该功能，充电器将以300mA～400mA的电流对单节电池进行预放电，放电的截至电压为0.8V（默认定义，可通过按键或串口修改）。
预放电电路的电流大小仅由放电硬件电路提供，整个放电过程不对放电电流大小进行控制。
5、整个充电阶段分为预充－>快充－>补充－>涓流四个阶段。
6、对于NiCD/NiMH，充电过程中充电时序使用脉冲方式。
充电时序为436mS－>16mS停－>32mS采集数据－>16mS停(默认定义，可通过按键或串口修改)；对于Li。
充电过程使用恒流方式；
7、快充充电电流默认定义为1.5A，对于其它不同规格的电池，可自行通过按键或串口修改；
8、当电池放入时的电压小于1.1V（默认定义，可通过按键或串口修改）时，电池进入预充阶段，预充阶段的电流默认250mA（默认定义，可通过按键或串口修改），在预充阶段当电池电压达到1.3V时电池进入快充；当电池放入时的电压大于或等于1.2V（默认定义，可通过按键或串口修改）时，等待30秒，并通过LCD显示，要求用户是否进入预放电设置，如果用户要求放电，放电将按照放电的默认流程进行放电；如果在30秒内，用户未给出指示，电池进入快充阶段，快充阶段的电流1.5A（默认定义，可通过按键或串口修改）；当放入的电池电压介于1.1V～1.2V之间，电池直接进入快充阶段。
9、在快充阶段使用-△V和△V0检测。
10、电池充电过程中允许出现的最高端电压上限为1.5V，在充电过程中如持续2分钟出现超出上述电压范围，停止充电，直接进入涓流段阶。
我们的AVR技术论坛公共项目开发小组 核准:日期: ourAVR 智能充电器DemoKit硬件设计方案书 编号：版本：编制：日期：页码： V1.0Grant2007年10月25日共5页，第4页 11、当判断电池为充满后，充电进入补充阶段，补充阶段将以200mA的电流在补充5min（实际需要的时间根据实测决定），然后进入涓流。
涓流的电流为5mA～15mA。
12、Timesmax检测功能，对于部分无法充电的失效电池提供该项辅助检测功能。
当充电时间超过4小时（以2100mAh的电池，1.2A的充电电流计算2.1Ah*1.2*/1.2A=2.1H），能无法判断充满，结束充电。
2.2任务实现论证模块名称MCU模块LCD模块232模块RTC模块 FRAM模块按键模块 电压采样模块电流采样模块温度采样模块 电源模块充电模块USB转232模块 方案ATMAGA64创进128*64LCD显示屏MAX202E PCF8563FM24C1612*12轻触按键 LM324LM324 LM2576ADJ FT232BM 理由见理由
（1）见理由
（2）见理由
（3）见理由
（4）见理由
（5）见理由
（6）见理由
（7）见理由
（8）见理由
（9）见理由（10）见理由（11）见理由（12） 理由：
（1）ATmega64为8位MCU，此项目为ourAVR网站项目，因此选用AVR单片机，便于网友交流。
ATmega64的ROM和RAM够此项目使用，功能模块其全，且为今后扩展余量比较大。
（2）此模块选用创进科技的128*64的小体积LCD屏，白底黑字，非常美观实用，选用128*64的 LCD屏便于充电曲线，数据记录，可以脱离PC独立完成所有功能。
（3）MAX232E价格低廉，功耗低的异步串口模块。
（4）PCF8563为常用的RTC模块，时间比较精准，每月误差2秒之内，此项目中使用它便于数据 记录功能。
（5）FM24C16为IIC接口的FRAM，操作次数10亿次，且为直接操作存储源，比EEPRO可靠， 因此更佳适合此款充电器的实时数据记录。
（6）12*12的轻触按键操作方便，美观。
（7）用LM324和精密电阻搭一个电压反馈环。
（8）用LM324和精密电阻搭一个电流反馈环。
（9）待定。
（10）常用的DC-DC开关电源模块，最大输出电流3A。
（11）待定。
（12）目前市场上面比较稳定的USB转232芯片。
使用方便。
3.关键技术研究 电池充电技术，镍氢，镍镉，Lion电池的充电原理和特性的研究。
我们的AVR技术论坛公共项目开发小组 核准:日期: ourAVR 智能充电器DemoKit硬件设计方案书
4.用户接口 4.1接插件 一个迷你USB插座。
一个通用电源接插座（小口内正外负）。
两组电池接入接口。
4.2输入输出方式 输入：DC9V~DC30V输入 输出：脉冲电压输出或者恒流输出。
4.3电源要求 5V 4.4功耗 电路板静态最大功耗：5V*200mA。
4.5与其它系统的兼容性 为调试可留出预留口做扩展。
即可将杜邦线将端口引出。
4.6人机接口 128*64LCD显示屏。
6个独立按键。
与PC之间的接口。
5．成本预算 单价150元人民币以内。
6.新产品的兼容性以及应用条件 6.1同类产品的兼容性 无同类产品。
6.2环境要求 工作温度 -10摄氏度至60摄氏度 储藏温度 -20摄氏度至60摄氏度 工作湿度 <95% 6.3电磁兼容实验 瞬间脉冲群干扰 典型工业环境（2000V） 编号：版本：编制：日期：页码： V1.0Grant2007年10月25日共5页，第5页 我们的AVR技术论坛公共项目开发小组 核准:日期:
声明：
该资讯来自于互联网网友发布，如有侵犯您的权益请联系我们。
