111、基于51单片机的电磁感应无线充电系统 手机无线充电器设计(程序+原理图+Proteus仿真+程序流程图+论文参考资料等)

news2024/9/24 23:24:09

方案选择
单片机的选择

方案一:AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压,高性能CMOS型8位单片机,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元,功能强大。其片内的8K程序存储器是FLASH工艺的,这种单片机对开发设备的要求很低,开发时间也大大缩短。写入单片机内的程序还可以进行加密,这又很好地保护我们的劳动成果。再者,AT89C52目前的售价比8031还低,市场供应也很充足。AT89C52可构成真正的单片机最小应用系统,缩小系统体积,增加系统的可靠性,降低系统的成本。只要程序长度小于8K,四个I/O口全部提供给用户。可用5V电压编程,而且擦写时间仅需lOms。AT89C51芯片提供三级程序存储器加密,提供了方便灵活而可靠的硬加密手段,能完全保证程序或系统不被仿制。PO口是三态双向口,通称数据总线口,因为只有该口能直接用于对外部存储器的读/写操作。

方案二:STC89C52系列单片机的指令系统和AT89C52系列的完全兼容,但实际操作起来却存在很多问题:

(1)AT89C52不带ISP下载,要用下载器才行,STC89C52可以用你的USB转串口下载,下载软件可以到STC厂家网上去下。

(2)STC单片机执行指令的速度很快,大约是AT的3-30倍,尽管快是好事,但这样一来,你在AT上好使的程序在STC上不一定好用,最典型的例子就是那些对时序有严格要求的模块,用STC时注意得加长延时,大约是AT的10—30倍就差不多,这一点自己调试就知道了。

(3)STC单片机对工作环境的要求比较低,电压低于5伏时仍然正常工作,甚至3伏到4伏之间都还可以工作,然而这样的环境下AT肯定不行了,所以当一个系统用STC单片机好用,但用AT的单片机不工作时,直接查最小系统,看单片机的供电是否正常。

比较这两种方案,由于在学校期间学过数字电路、单片机原理、C语言程序设计,综合考虑单片机的各部分资源和作为学生能够获得的资源,经过对比此次设计要求,我选择用STC系列芯片完成。而且学校也提供了相应的硬件操作平台,实际操作起来比较方便,故STC为更合理的选择。本系统选择STC89C52单片机作为主控芯片。足够本设计运行,且价格便宜,下载程序方便。


显示器选择方案

方案一:采用12864液晶显示屏。液晶显示模块是128×64点阵的汉字图形型液晶显示模块,可显示汉字及图形,内置8192个中文汉字(16X16点阵)、128个字符(8X16点阵)及64X256点阵显示RAM(GDRAM)。可与CPU直接接口,提供两种界面来连接微处理机:8-位并行及串行两种连接方式。具有多种功能:光标显示、画面移位、睡眠模式等。

方案二:采用LCD1602液晶显示屏。LCD1602A 是一种工业字符型液晶,能够同时显示16x02 即32个字符。(16列2行)。1602只能显示字母、数字和符号能显示16*2个字符,但寄存器不止32个,有一些显示效果,如字符一个个显示、字符从左到右或从右到左显示等等,显示效果简单。

总结:在编程使用方面,两者难度差不多,原理差不多,都是写指令、写地址、写数据等等。当然12864液晶屏显示更全面、字符更多。相比于1602液晶屏、12864能更形象具体的实现显示功能。不过1602液晶屏也能实现设计的要求。网上买比较廉价,最低的六块钱左右。而12864液晶显示屏最便宜的也要四十块钱。从造价方面考虑,当然是价格低廉的优先。而LCD1602A就是最好的选择。
 

一、硬件方案

硬件组成:51单片机+最小系统+LCD1602液晶显示+发射和接收线圈+电源模块+按键设置+USB模块

二、设计功能

单片机型号:STC89C52/C51、AT89C52/C51、AT89S52/S5 都可通用。

1、LCD 1602液晶屏显示充电的开关、档数等信息。
2、通过发射和接收电路的两个无线线圈产生电给手机充电。
3、通过按键切换充电的快慢。

三、实物图


 

 

 

 

单片机引脚介绍

单片机主要特点:

(1)有优异的性能价格比。

(2)集成度高、体积小、有很高的可靠性。单片机把各功能部件集成在一块芯片上,内部采用总线结构,减少了各芯片之间的连线,大大提高了单片机的可靠性和抗干扰能力。另外,其体积小,对于强磁场环境易于采取屏蔽措施,适合在恶劣环境下工作。

(3)控制功能强。为了满足工业控制的要求,一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能。单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。

(4)低功耗、低电压,便于生产便携式产品。

(5)外部总线增加了I2C(Inter-Integrated Circuit)及SPI(Serial Peripheral Interface)等串行总线方式,进一步缩小了体积,简化了结构。

(6)单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范,容易构成各种规模的应用系统。

优异的性能价格比。

1)集成度高、体积小、有很高的可靠性。

单片机把各功能部件集成在一块芯片上,内部采用总线结构,减少了各芯片之间的连线,大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。另外,其体积小,对于强磁场环境易于采取屏蔽措施,适合于在恶劣环境下工作。

此外,程序多采取固化形式也可以提高可靠性。

2)控制功能强。

为了满足工业控制要求,一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能。单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。

单片机的系统扩展、系统配置较典型、规范,容易构成各种规模的应用系统。

   VCC:STC89C52电源正端输入,接+5V。

GND:电源地端。

XTAL1:  单芯片系统时钟的反相放大器输入端。

XTAL2: 系统时钟的反相放大器输出端,一般在设计上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了,此外可以在两引脚与地之间加入一 20PF 的小电容,可以使系统更稳定,避免噪声干扰而死机。

RESET:STC89C52的重置引脚,高电平动作,当要对晶片重置时,只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间,AT89S51便能完成系统重置的各项动作,使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态,并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。

EA/Vpp:"EA"为英文"External Access"的缩写,表示存取外部程序代码之意,低电平动作,也就是说当此引脚接低电平后,系统会取用外部的程序代码(存于外部EPROM中)来执行程序。因此在8031及8032中,EA引脚必须接低电平,因为其内部无程序存储器空间。如果是使用 8751 内部程序空间时,此引脚要接成高电平。此外,在将程序代码烧录至8751内部EPROM时,可以利用此引脚来输入21V的烧录高压(Vpp)。

ALE/PROG:ALE是英文"Address Latch Enable"的缩写,表示地址锁存器启用信号。STC89C52可以利用这支引脚来触发外部的8位锁存器(如74LS373),将端口0的地址总线(A0~A7)锁进锁存器中,因为STC89C52是以多工的方式送出地址及数据。平时在程序执行时ALE引脚的输出频率约是系统工作频率的1/6,因此可以用来驱动其他周边晶片的时基输入。此外在烧录8751程序代码时,此引脚会被当成程序规划的特殊功能来使用。

PSEN:此为"Program Store Enable"的缩写,其意为程序储存启用,当8051被设成为读取外部程序代码工作模式时(EA=0),会送出此信号以便取得程序代码,通常这支脚是接到EPROM的OE脚。STC89C52可以利用PSEN及RD引脚分别启用存在外部的RAM与EPROM,使得数据存储器与程序存储器可以合并在一起而共用64K的定址范围。

PORT0(P0.0~P0.7):端口0是一个8位宽的开路汲极(Open Drain)双向输出入端口,共有8个位,P0.0表示位0,P0.1表示位1,依此类推。其他三个I/O端口(P1、P2、P3)则不具有此电路组态,而是内部有一提升电路,P0在当做I/O用时可以推动8个LS的TTL负载。

PORT2(P2.0~P2.7):端口2是具有内部提升电路的双向I/O端口,每一个引脚可以推动4个LS的TTL负载,若将端口2的输出设为高电平时,此端口便能当成输入端口来使用。P2除了当做一般I/O端口使用外,若是在STC89C52扩充外接程序存储器或数据存储器时,也提供地址总线的高字节A8~A15,这个时候P2便不能当做I/O来使用了。

PORT1(P1.0~P1.7):端口1也是具有内部提升电路的双向I/O端口,其输出缓冲器可以推动4个LS TTL负载,同样地若将端口1的输出设为高电平,便是由此端口来输入数据。如果是使用8052或是8032的话,P1.0又当做定时器2的外部脉冲输入脚,而P1.1可以有T2EX功能,可以做外部中断输入的触发脚位。

PORT3(P3.0~P3.7):端口3也具有内部提升电路的双向I/O端口,其输出缓冲器可以推动4个TTL负载,同时还多工具有其他的额外特殊功能,包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部数据存储器内容的读取或写入控制等功能。

四、原理图

在本设计做的过程中,硬件和软件方面都遇到了许多问题,但是相比于软件,在硬件方面还是比较快解决的方面,因为硬件是比较容易检查出来错误的,软件比较晦涩难懂,还是有一定难度。
在硬件调试问题上,首先焊接好了元器件实物板后,先用万用表测量这个工业板子的电源方面,电源方面是最重要的问题,应该是特别需要检查的地方,以防止电源的短路和正负极的错误。然后在仔细检查电路的连接是否有问题,或者有没有虚焊或者没有焊接到的地方,然后核对一下元器件的安装是否有问题,安装上去是否符合规定,由于已经是大学四年都是做过了很多实训过来了,对于这些还是游刃有余的,但是在上机调试后还是发现了很多的问题。

 

五、Proteus仿真 

 

 

六、程序源码

Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统,与汇编相比,C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势,因而易学易用。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、链接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案,通过一个集成开发环境(μVision)将这些部分组合在一起。运行Keil软件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。如果你使用C语言编程,那么Keil几乎就是你的不二之选,即使不使用C语言而仅用汇编语言编程,其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。

 

资料包括:

 

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