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1、咔嚓大学本科生毕业论文无线充电系统设计与实现研究Design and Implementation of the Wireless Charging System学生姓名摘套套所在专业电子信息工程所在班级1092申请学位本科工学学位指导教师王继鸡职称副教授副指导教师职称答辩时间2012年 6 月 1 日目 录摘要ABSTRACT5第1章绪论11.1无线充电系统的研究背景11.2无线充电系统的研发义意11.3无线充电系统的优点与市场展望21.3.1无线充电系统的优点21.3.2无线充电系统的市场展望31.4本设计的主要研究工作3第2章无线充电技术42.1无线充电技术简介42.2无线充电技术的原理
2、42.2.1电能传输的基本原理42.2.2两大电磁定律52.2.2.1安培定律52.2.2.2电磁感应定律72.3无线充电技术疑难点72.3.1技术疑难点72.3.2技术疑难点分析8第3章无线充电器总体设计93.1系统总体设计方案及原理93.1.1系统的硬件框图93.1.2系统软件设计流程图103.2无线充电技术能量传输过程113.2.1无线传量的3种方式113.2.2本系统的传量模式113.2.3能量传输过程113.3能量发射与接收原理123.3.1发射原理123.3.1.1电能发射过程的软件实现123.3.2接收原理133.4本系统特点分析133.4.1负载设备识别过程改进133.4.1.
3、1负载设备识别过程软件实现133.4.2高电量充电过程改进143.4.2.1高电量充电过程软件实现143.4.3电磁屏蔽改进143.5系统原理安全性分析15第4章系统各模块的组成及功能164.1整个系统主要是由能量发射机模块以及能量接收机模块组成164.1.1发射机模块的组成164.1.2接收机模块组成164.2电路模块的组成及功能174.2.1单片机STC89C52RC最小系统174.2.2能量发射线圈电路184.2.3电流监控电路194.2.4波形检测电路194.2.5AD转换电路204.2.6系统功能指示及报警204.2.7无线电能接收芯片最小系统214.2.8能量接收线圈电路224.2
4、.9功能指示电路23第5章系统性能测试与分析245.1测试方法245.1.1发射机和接收机LC电路的波形与频率测试245.1.2发射机和接收机传送能量的电压和电流测试245.1.3感应距离测试245.1.4警报功能测试245.2功能实现情况245.3测试结果255.3.1波形测试结果255.3.2电压电流测试结果255.3.3感应距离测试结果265.3.4报警功能测试结果265.3.5设备充电测试结果27第6章整体优化展望286.1硬件优化286.1.1传送能量提升286.1.2AD转换电路优化286.2发射机对接收机识别能力提升28结 论29鸣谢30参考文献31附录A32附录B34摘 要随电
5、子技术的飞速发展,移动电子设备层出不穷，而移动电子设备必须内置电池方能工作，对于各种电子设备充电线接口各不相同并且设备不方便外接充电线接触充电的缺点。就需一种充电设备即能免除形式各异电线就能配合不同充电设备又能解决不直接接触电池就能充电的问题。无线充电器是为了克服传统充电器的缺点而开发的一种基于电磁感应技术的无线传量充电器。发射机通过LC电路将交变电量以130KHz的电磁波方式传输到接收机的LC电路上再转化为直流电给电池充电。利用安培定律电生磁原理和电磁感应定律的磁生电原理在发射线圈和接收线圈间生成电磁耦合区免除电路直接接触而实现电能无线传输。传能过程中发射机和接收机时刻以网络阻抗信号现实双机
6、的实时通信，系统分析不同的阻抗信号调整不同的工作状态。本系统研究旨在提高无线充电器的充电效率和高效的智能检测功能。电路优化设计后接收机可方便的植入电子设备中。实验测试结果，本系统已实现对电子设备高效率无线快速充电和慢速充电，并能对无线充电器作出高效的智能检测。无线充电系统有着非常大的市场前景。关键字：无线充电；电磁感应；发射；接收；智能检测ABSTRACT With the rapid development of electronic technology, mobile electronic equipment endlessly emerge.Mobile electronic devi
7、ces must work with built-in battery .Because each electronic equipment charging line interface are not identical and its not convenient for plug-in line to contact charging . It need a kind of charging device which can exempt to form different wires. The device can fit different charging equipment a
8、nd solve the problem that it can charge with no direct battery contact. The wireless charger about transmission quantity I research can overcome the faults of traditional charger and it base on the electromagnetic induction technology. Transmitter will alternat 130 KHzelectricity through the LC circ
9、uit and transmit to the receiver of the LC circuit in a way of electromagnetic wave. Then it is converted into direct current for the battery again. The electromagnetic coupling area between the transmitter and receiving coil can avoid direct circuit contact and realize the wireless transmission of
10、electric power because of amperes law with electrical magnetic theory and electromagnetic induction law with magnetic raw electrical principle. Transmitter and receiver can process time for real-time communication network impedance signal real double machine, system analysis different impedance sign
11、al to adjust different working condition .The research devote to improve charging efficiency of wireless charger and a efficient intelligent detection. With a simplify circuit design, the receiver is more easily to implant in electronic devices. After researching，this system can realize a efficient
12、charging of wireless electronic equipment in a fast or slow speed and made an efficient intelligent detection to the wireless charger. And wireless charging system has a very big market prospectKey words: Wireless Charging; Electromagnetic Induction; Launch; To Receive; Intelligent Detection无线充电系统设计
13、与实现研究专业：电子信息工程，学号：200711611230，姓名：摘套套指导老师：王继鸡第1章 绪论1.1 无线充电系统的研究背景随电子技术的飞速发展，各种移动电子设备层出不穷，而移动电子设备必须内置电池方能工作.目前这些电子设备如：手机、MP3 和笔记本电脑等便携式电子设备的电池充电主要采用的是一端连接交流电源，另一端连接便携式电子设备充电的传统充电方式。这种方式有很多不利的地方，首先频繁的插拔很容易损坏接头另外也可能带来触电的危险1。此外许多不方便直接接触充电的设备也需解决充电问题。有些在特殊坏境下的自动检测系统充电，如水下工作设备等就是这样的设备。更为人们关注的就是病人体内的医用植入设
14、备的充电，目前，心脏起搏器植入人体之后，8-10年左右就需要更换电池。也就是说，虽然安装了心脏起搏器，那么每隔8-10年就还需要再动一次手术来进行起搏器电池的更换，这样对于病人就造成二次手术伤害甚至会发生手术失败、胸腔感染等情况直接威胁生命。如果患者一次手术植入起搏器电池无需再手术更换艺能有设备体外充电，那病人术后生活质量就能得到极大的提升。这种非接触式充电设备能否实现并运用，尚需科枝力量的不断深入研究。1.2 无线充电系统的研发义意随着科枝的发展，国民经济的提高和人们精神文明的提高。人们对自已的生活环境质量也不断提高，固然对于生活中使用的电子设备使用的方便性要求也高。对于现有的移动电子设备的
15、接触式充电设备提出了简化的要求；对于植入人体的器官电池的使用寿命和安全更提出高的要求。这就使得相应的技术改进尤为必要。因此人们迫切需求一种新型技术解决非接触式充电的难题。这种需求就驱动了无线充电系统的诞生。无线充电系统概念在上个世纪被提出，凭借其携带方便、成本低、传送效率高、无需布线接触、接收发送标准统一等优势迅速受到各界关注。对比传统充电器无线充电器克服了接触充电的缺点，免除了长而多并型号各异的充电线、也免除了内置电池拆卸充电的操作，可用于各种电子设备，具有为特殊坏境下的自动检测系统充电能力。有着很好的市场推广价值。目前，基于该技术的产品还较少，主要有应用于小功率移动设备充电，如手机无线充电
16、、相机无线充电、鼠标无线充电；对于大功率用电设备充电，如电动车充电，技术还未完全成熟，仍在改进当中。1.3 无线充电系统的优点与市场展望1.3.1 无线充电系统的优点无线充电系统的优点以以下个例子说明（1）家用无线充电系统：当家中有多个移动设备需要充电时，这时充电线便会满台面都是，充电线错中复杂。充电插头把插座插得满满的，这使得用电极不安全。但是，如果使用无线充电系统时，各种充电设备都可在同一个充电板上充电。这时大大减小了台面的占用空间，也使得充电更安全。（2）车载无线充电系统：近年来，私家汽车越来越多。车载充电器需求也提高。现在的车载充电器都是有线充电。当用有线充电时，必须一手拿充电线一手拿
17、设备方能把设备与充电器地连接上。这时双手便无暇控制方向盘。要想安全的充电必须停车。但因为人们的懒惰性，不少人不停车便危险操作，这大大提升交通事故发生率。如果使无线充电，只需一手将设备放入充电板上便可充电，操作方便快捷，无需停车，驾驶更安全。（3）便民无线充电系统：为了方便市民，不少机场和车站都设立了便民充电站。当外出时移动电子设备没有电了，满怀喜悦出现便民充电站，寻找一番却发现没有适合自己设备充电端口的充电线，是多失望。如果是使用无线充电只要充电板上还有空闲位置，只要把设备放上充电板便可充电。即方便又快捷。（4）人体植入器官无线充电系统：随着医疗电子快速发展，人造器官己获得成功，当人体出现器官
18、坏死，病人无需面临死亡，只需用人造器官代替坏死的器官，病人便可继续生存。但人造器官毕竟不是人体本身的一部分，人体不能为他提供工作的能量，只就使其必须使用电池供能，但电池是有使用寿命的。每十年左右电电池便要更换。更换电池便要二次手术。这就使得病人得再次发费庞大的医疗费用，并且地次手术风险也很大，严重威胁病人生命。如果，植入人体的器官的电池是无线充电的，这样病人就不用二次手术，当电池没电，只需体外充电便可。这大大提高了病人人生安全和生活质量。1.3.2 无线充电系统的市场展望图11 无线充电产品市场消费直方图1.4 本设计的主要研究工作本设计主要把电磁感应技术应用于无线充电中。基于电磁感应原理实现
19、充电器发射机通过MCU软件编程驱动控制LC电路发送能量、接收机通过LC电路耦合硬件转换电能。运用一块单片机通过控制场效应管驱动电能实现发射、频率控制、电流电压检测，功能指示等功能；运用一块无线电能接收芯片实现电能滤波、整流稳压、充电等功能。整个系统研究至力于提高无线充电的效率和提高无线充电器的自我智能检测。同时也研究设计精简电路，使接收机和发射机硬件简化但不失应有功能。第2章 无线充电技术2.1 无线充电技术简介 无线充电技术利用了电磁波感应原理，及相关的交流感应技术，在发送机和接收机端用相应的线圈来发送和接收产生感应的交流信号来进行充电的的一项技术，用户只需要将充电设备放在一个“平板”上即可
20、进行充电，这样的充电方式过去曾经出现在手表和剃须刀上，但是无法针对大容量锂离子电池进行有效充电2。无线充电技术推广的关键在于确保各种无线充电器能够兼容，Qi标准的制定使无线充电有了统一的技术规范，确保同一充电器对多品牌和多种产品的兼容性。Qi无线充电标准采用的是电磁感应技术，相比于其他技术，效率和安全性都更高。Qi无线充电标准包括接口、性能以及法规三方面，这将对无线充电技术的普及是相当大的挑战，所以通过Qi标准的移动设备将可通过任何通过Qi认证的充电基站、底座或是其它可充电装置进行无线充电3。2.2 无线充电技术的原理2.2.1 电能传输的基本原理无线电能传输主要利用电磁技术，在发射机中将电流
21、转化为电磁，移动用电设备通过内置接收机将电磁转化为电流为电池充电。发射机包含了一个当电流通过时可以制造磁场的线圈。当带有同样线圈的移动设备进入磁场范围内，磁场就会为第二个线圈提供电流，这样就可以做到无线为设备的电池进行充电。无线充电技术原理构如图21所示 :图21无线充电技术原理结构图如图21所示L1为原边线圈电感，L2为副边线圈电感，R1为原边电阻，R2为副边电阻，RL为负载电阻M为互感。由原边线圈和副边线圈耦合介质是空气，所以漏会较大。图21电路可等效为图22所示电路：图22无线充电技术原理结构等效图LM为两线圈的互感,Ls1为原边线圈漏感，Ls2为副边线圈漏感。假设线圈间的互感系数为K，
22、原边阻抗为Z1，副边阻抗为Z2，互感阻抗为Zm。 则 （2.1） （2.2）对于电能传送效率有 （2.3）ULIL是负载上的电压和电流，U0I0是电源上的电压和电流。由于线圈间的耦合介质为空气所以K很小，漏感会很大，使得Z1和Z2会很大，从而使电能传送效率很低4。要提高效率必须提高耦合系数K。2.2.2 两大电磁定律整个电能传送过程主要利用了电磁两大基本定律：安培定律；电磁感应定律。2.2.2.1 安培定律安培定律指出磁场强度矢量H沿任意闭合环路的积分等于此环路包围的电流代数和。路径方向和电流方向符合右手定则，电流取正号，反之取为负。一个均匀的线圈，圆周长为L，线圈通过电流为I，根据右手定则，
23、线圈产生的磁场强度方向为如图2-3所示。当电流通以同平面内N匝线圈产生的磁场强度如图2-4所示，根据全电流定律，其磁场强度和电流关系为： （2.4）则单位制中的磁场强度H（单位：A/m）为： （2.5）BBII图2-3通电单线圈图2-4N匝通电线圈 有电流的地方就有磁场，磁场强度随电流大小成正比。同时也与线圈周长成反比。因此整个线圈产生的磁场是不均匀的5。进一步分析通电线圈电磁强度分布，根据毕萨定律电流元 Idl 在空间某点P处产生的磁感应强度dB 的大小与电流元 Idl 的大小成正比,与电流元 Idl 所在处到 P点的位置矢量和电流元 Idl 之间的夹角的正弦成正比, 而与电流元 Idl 到
24、P点的距离的平方成反比。公式为： （2.6）其中u0/4为比例系数，u0称为真空磁导率，其值为410-7T*m/A，dB的方向垂直于Idl和r所确定的平面。单个半径为R的线圈通以电流时，其圆心O轴线上磁场强度如图2-5所示： y I R O zPx图2-5电流元磁场分布图在线圈上取一电流元，设该电流到P点的矢量距离为，由于与垂直，则电流元在P点产生的电场强度为： （2.7）显然，线圈上各电流元在P点所产生的磁场强度方向是各不相同的。因此对分成垂直轴线分矢量和平行轴线分矢量，由于对称。垂直矢量相互抵消，平行矢量加强，有 （2.8）在P点产生的电磁强度与P点到线圈距离三次方成反比，与电流元强度和线
25、离半径成正比5。要使电磁强大，无线传送能量才大。因此要加大电流元和半径，减小线圈距离。2.2.2.2 电磁感应定律电磁感应定律指出如图2-6所示一个线圈的磁通发生变化，在线圈两端将产生感应电动势，每匝线圈感电动势等于线圈包围的磁通变化率，感应电动势在外电路产生电流。如图27所示一个N匝线圈，包围面积为A，如果包围的面积A中的磁通发生变化，每匝线圈的两端都将产生一个电动势e，N匝线圈的总电动势E是串联各匝线圈的电动势之和，由公式2.9可算出每个电动势大小等于线圈包围磙通的变化率。 （2.9）由公式2.10可计算出线圏两端电压。 （2.10）表示磁通的变化率6。接收机就是利用这种感生电动势来实现能
26、量获取，发射机产生变化的磁场通过接收机的线圈，接收机线圈便产生一个电动势，能量就能得以传送。B BII eE图26变化磁动通单线圈 图27变化磁动通N匝线圈2.3 无线充电技术疑难点2.3.1 技术疑难点无线充电技疑难点主要包括几个层面： （1）如何保证电磁波只辐射到接收机部分，不错误识别其它金属性导体，同时不会影响到人体健康，或干扰其他设备。 （2）如何让电磁辐射在错误使用情况下不至于损坏电池和充电器。 （3）无线电能传输效率，比起有线充电器来说，效率要低了不少，权威表示从理论分析无线充电效率最高可达到90%。但在现有少量无线产品设计中大多只能达到70%左右。2.3.2 技术疑难点分析 （1
27、）电磁波对人体辐射尚无权威答案，安全尚需分阶段逐步解决，专业人士认为从理论上说该系统对处在充电磁场的人完全无害，因为电能只在同一频率共振的线圈之间传输。 （2）错误使用问题可加装自我检测保护装置，使系统更安全传能。 （3）目前来说，无线充电器还无法达到无线网络那么大范围的覆盖率。导致能量损耗大。为提高能量传送效率，可进行功率补偿和能量定向传输。第3章 无线充电器总体设计3.1 系统总体设计方案及原理无线充电器主要由发射机和接收机两模快组成，这两模块通过电磁感应实现电能的无线传输。本设计主要在现有的无线充电设计上进一步研究提高无线传能的效率、接收机识别的精准性、接收机的通用性。3.1.1 系统的
28、硬件框图本系统的硬件框图如图31所示：无线电能接收IC电磁接收线圈电磁发射线圈驱动电路能量负载信自反馈STC89C52检波及电流监控图31系统的硬件框图3.1.2 系统总原理介绍系统的工作是发射机和接收机相互配合的工作过程。开启发射机，MCU进入工作状态，起动定时器产生PWM波驱动高频场效应管和功率补尝管在LC电路中通以交变电流。通有交变电流的线圈在空间中产生电磁区，当具有相同振荡频率的接收机线圈进入电磁区。两线圈相互耦合，接收线圈上产生感生电动势，感生出的电能经整流稳压后成为直流电为电池充电。系统处于工作状态时，发射机和接怍机时刻保持通信，该通信信号以网络阻抗形式传送。相互耦合的两线圈在不同
29、的状态下感生出不同的阻抗，发射机通过对这阻抗信号的分析调整系统处于不同的工作状态。3.1.3 系统软件设计流程图本系统软件设计流程图如图32所示：开始初始化定时器T0,T1,AD转换打开定时器T1产生PWM波，检测是否设备进入磁场N关定时器T1,开定时器T0，进入工作状态检测电流，波形是否异常Y是否电路故障NY关定时器T0,TI,报警Y结束 N并定时器T0，报警是否金属进入磁场YN是否传送能量过低 Y调整定时器T0初值充电完成Y N N电池电量高涓流充电NY图32系统软件设计流程图3.2 无线充电技术能量传输过程3.2.1 无线传量的3种方式 （1）磁性感应方式磁性感应方式是通过发射级通以交变
30、电流，变化电场产生变化的磁场，磁场通过接收级相耦合的线圈感应产生电流，从而将能量从传输端转移到接收端。由于线圈耦合介质为空气，漏感较大，一般需要功率补偿。一般通过串联电容来组成谐振电路对传输功率进行补偿，以提高功率传输能力，补偿传输过程中的功率损耗。该方式电能发射频率为105KHZ2.5MHZ；能量传送距离在05CM之间；对比有线充电其效率最高达90%7；同时实验证明该方式对人体无害。 (2) 磁性响应方式磁性响应方式是电磁发射端在空间产生一个大的磁场向外辐射，当接收系统受磁场激励，作强迫响应时，若磁场激励的频率接近于接收系统频率时，强迫响应时幅值可能达到非常大的值。该方式电能发射频率为数十K
31、HZ数MHZ；能量传送距离在12M之间；对比有线充电其效率在50%左右；实验并未明确证实该方式是否对人体的无害。 （3） 电磁波方式电波能携带能量并传递能量，导体中电流强弱的改变会产生无线电波，当电波通过空间传播到达收信端，电波引起的电磁场变化产生谐振效应，又会在导体中产生电流。电磁场随距离而迅速衰减，谐振耦合电能无线传输则利用两个发生谐振耦合的电路来捕捉随距离衰减的电磁场，即当发射回路和接收回路发生谐振时，使大部分能量由发射回路传递到接收回路。该方式电能发射频率2.45GKHZ5.8GHZ；能量传送距离在数KM之间；对比有线充电其效率在30%左右；实验证明该方式对人体有害。3.2.2 本系统
32、的传量模式基于传能效率和安全环保的标准，本系统的传能模式选用磁性感应方式。主要实现方式为：通过STC89C52单片机编程，利用定时器0和1产生PWM波驱动高频同步场效应管产生交变电流通过发射线圈，并以两个功率效应管和串联电容进行功率补偿组成谐振电路。将电能转化为电磁波，在空间形成定向区域的电磁区与接收设备的振荡电路进行耦合。以电生磁磁生电的方式传送能量。从而达到电能传输的高效性、安全性。3.2.3 能量传输过程系统中用5V直流电源直接为系统供电。通过MCU控制场效应管扡直流电逆变转换成130KHz的交流电供给发射线圈产生电磁波。电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播。当接收
33、机处于电磁场中，两个电感线圈耦合, 接收线圈感生出的电能经整流转换电路转换成直流电为电池充电。而耦合效果取决于线圈之间的距离，对齐方式，线圈 尺寸，线圈材料，线圈砸数，电磁屏蔽，阻抗匹配，频率和占空比。 要取得最佳的耦合和高效率的功率传输，最重要的是接收器和发射器线圈必须对准，距离越近线圈之间的耦合效果就更好。但在实际设计中线圈的距离被设定为至少要有5MM的空间 。同时电磁的屏蔽使发射器和接收器线圈的磁场有定向的共生区，从而避免磁场外设备干扰或耦合到其他相邻的系统组件，使电能传输更安全，效率更高8。3.3 能量发射与接收原理3.3.1 发射原理当发射机开启时，首先MCU芯片STC89C52初始
34、化定时器0、定时器1、AD转换PCF8591.初始化完成后，检测发射机线圈是否正常，确定正常后系统进入接收机检测状态并通过LED指示灯发出红光指示。检测状态时，发射线圈每3S发射出50个周期电磁能量，通过运算放大电路和AD电路监测发射线圈的电流和阻抗。当接收线圈进入电磁场内，并反馈阻抗信号到发射线圈，系统马上进入能量持续传送状态并通过蜂鸣器发出一声鸣响提示。同时系统仍时刻监测发射线圈状态，当检测到出现故障，立刻停止能量传送，并通过蜂鸣器发出报警。3.3.1.1 电能发射过程的软件实现传能过程程序的如下:Main()EA=1; /打开中断TMOD|=0x12;/定时器设置 TH0= thl;TL
35、0=thl;ET0=1;TR0=1;While(1);/*/* 定时器0服务程序*/* 持续产生PWM波 */*/void T0_tim() interrupt 1 using 2PWMA=PWMA; /通过I/O口取反产生方波3.3.2 接收原理当接收机进入磁场后，接收线圈与发射线圈耦合，通过阻抗反馈一个工作信息给发射机发射机收到信息后进入持续传能状态此时接收线圈处在能量最高状态的磁场中，接收线圈感生出交变电流输入无线电能接收芯片BQ51013，芯片内置波形较矫正电路对感生电流进行矫正，矫正后的交变电流经同步整流器电路转换成直流电流直流电再经过稳压电路稳压后得到稳定的直流电。直流电再经功率控
36、制电路和充电数控电路，输出5V电能给电池充电。 3.4 本系统特点分析本系统中对比现有少量的无线充电器，在接收设备的识别、接收设备体积、电池电量较高的保护充电及电磁屏蔽都有所改进3.4.1 负载设备识别过程改进负载设备的识别主要在于接收机对发射机的通信。而现有的大多数无线充电器对于设备的识别多是采用传感器现实,如:光电传感器识别、压力传感器识别、磁性传感器识别等。本系统中则另辟蹊径，去除传感器，利用已有的发射机线圈和接收机线圈的匹配网络阻抗识别9。当接收机接收到发射机用于检测设备的电磁能量时，接收机线圈发送一个振幅调制信号给发射机线圈。当阻抗改变时发射机线圈电压随之改变，发射机通过运算放大电路
37、和AD转换电路检测电压并通过软件处理，得知接收设备已就绪，便改变能量传送方式，以最高效方式发射能量。3.4.1.1 负载设备识别过程软件实现/*/*检测设备程序*/*/void chek() ADC_PCF8591(0x00); if(SystemError = 1) /有错误，重新来 iicInit(); /I2C总线初始化 ADC_PCF8591(0x00); isen=receivebuf0; if(isen0X10) /当电流大于预设值时判断为有设备进入 TR0=1; TR1=0; LEDGR=1; LEDRE=0;KEY=1; SPEAK=1;delay(10);SPEAK=0; e
38、lse /小于预设值时继续检测TR0=0;TR1=1;LEDRE=1;LEDGR=0;KEY=0; 3.4.2 高电量充电过程改进本系统对比现有无线充电器在电池高电量充电检测和保护电路也进行了改进。现有的大多无线充电器都把高电量检测和保护电路设置在接收机中。本系统则同样利用线圈网络阻抗和波形检测并结合软件操作实现电量检测和充电保护达到智能充电。电量检测电路设在发射机上大大减小接收机的硬件电路，从而使接收机更便于内置于移动备中。3.4.2.1 高电量充电过程软件实现 if(isen0X20|isen0X28) /检测电池是否已高电量，跳出持续充电进入涓流充电TR0=0;KEY=0; /*/*涓流
39、充电，利用扫描程序的时延为间断时间每充电5S间断一次 */*/ void juanliu() TR0=1; LEDGR=1; delay(3000); LEDGR=0; delay(3000); 3.4.3 电磁屏蔽改进本系统中对收发线圈都增加磁板进行电磁屏蔽。在不加电磁板时，线圈产生的电磁波将会向外扩散，对周围设备产生干扰同时能量也会损失过大。增加线圈磁板后，线圈产生定向区域的电磁场区10。避免了电磁波干扰其他设备同时也提高了能量传送的效率。并且在本系统设计中针对接收机易常出现碰撞，硬制磁板易破碎问题。对接收机磁板采用软制的磁纸，从而避免了碰撞过程中磁板破碎的问题，从而提高了接收机的安全性。
40、3.5 系统原理安全性分析本系统使用磁性感应的无线传量方式，该方式已得权威机构认证是对人体无害。且本系统的发射机模快设有电流电压检测电路，MCU实时对电流电压检测，并有自动关闭传量和报警功能。同时接收机模块也设有稳压限流电路，并且发射机和接收机有信息交流功能。针对电磁扩散也做了很好的屏蔽保护，因此本系统是非常安全可靠。第4章 系统各模块的组成及功能4.1 整个系统主要是由能量发射机模块以及能量接收机模块组成4.1.1 发射机模块的组成发射机模块由单片机STC89C52RC最小系统、能量发射线圈电路、电压电流监控电路、波形检测电路、AD转换电路、功能指示电路及报警电路组成。发射机模块电路原理图如
41、图41所示：图41发射机模块电路原理图4.1.2 接收机模块组成接收机模块由能量接收线圈电路、无线电能接收芯片最小系统、功能指示电路组成。接收机模块电路原理图如图42所示： 图42接收机模块电路原理图4.2 电路模块的组成及功能4.2.1 单片机STC89C52RC最小系统发射机模块的单片机STC89C52RC最小系统由复位电路、振荡电路连接到单片机STC89C52RC组成11。STC89C52RC是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，并做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能
42、。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16 位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构，全双工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率可达35MHz。本设计中单片机STC89C52RC作为发射机模块的MCU功能控制中心，它实现了整个发射的信息接收与处理，并通过对信息的识别，驱动外围电路。其中最主工作是产生PWM波，驱动发射线圈通过交变电流产生电磁波。其产生的PWM波占空比为50%，频率f130KHz，由定时器产生。通过设定定时器初
