基于内置电压比较器的单片机的电池电量监控方法及系统技术方案

基于内置电压比较器的单片机的电池电量监控方法及系统,其中，系统包括单片机，电源开关，用于启动整个电路；充电检测模块，用于检测是否有充电输入；控制模块，用于打开充电电路，使电电路给电池充电，以及协调整个电路协同工作；实时监测模块，在控制模块的控制下，实时监测电池的充电电量状态或实时监测放电电量状态；比较器，用于检测电池电量是否充满或检测电池电量是否达到最低值；电池，为整个电路提供电源。本发明专利技术具有成本低，集成度高，功耗小和检测速度快的适合于小型手持电子产品使用的优点。

Battery Electricity Monitoring Method and System Based on Single Chip Microcomputer with Built-in Voltage Comparator

【技术实现步骤摘要】
基于内置电压比较器的单片机的电池电量监控方法及系统
本专利技术涉及一种适合于小型手持电子产品使用的基于内置电压比较器的单片机的电池电量监控方法及系统。技术背景手持电子产品如电动牙刷，洁面仪等，由于受到尺寸和应用环境的限制，通常需要将电池内置。而电池的特性要求其不能过充电和过放电，因此，对带有内置电池的产品进行充电或放电进行实时管理十分必要。现有的对电池的管理的方式有如下三种，一是使用外置的管理电路做电量管理，即使用多级电压比较器进行电池电压监测，并将监测的电压数据传回MCU，MCU再进行充、放电控制；这种电池的电量管理具有高分辨率电池检测，检测速度快；缺点是成本高，集成度低，不适用于小型电子产品上使用，常用于电动汽车等大功率放电设备使用。二是使用MCU内部的ADC模块做电量管理，即使用MCU内部ADC模块进行电池电压监测，根据ADC模块读回电压值，MCU对充电电路及放电电路管理进行管理；这种电量管理电路具有集成度高，软件控制方便优点；但是，这种电量管理电路的缺点是电路自身功耗高；监测转化速度慢，尤其是在高分辨率时，转化速度更慢；成本相对较高。三是使用外部充电IC做充电管理，而不做放电控制；这种方式虽然成本低，但由于没有放电管理，会使电池出现过放电的问题，影响电池的使用寿命。现有一种单片机，自带内置比较器，其成本比较低廉，但是，这种单片机目前仅仅只是用于某单一项目的检测，例如温度、压力或煤气用量检测，而不能用来作为电池电量实时监测。目前，市场上急需一种成本低，集成度高，功耗小和检测速度快的适合于小型手持电子产品使用的电池电量监控方法及系统。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术向社会提供一种成本低，集成度高，功耗小和检测速度快的适合于小型手持电子产品使用的基于内置电压比较器的单片机的电池电量监控方法及系统。本专利技术提供一种基于内置电压比较器的单片机的电池电量监控方法，包括如下步骤：S1、开始，上电启动；S2、检测是否有充电输入，如果是进入S3步，如果否进入S5步；S3、进入充电管理模块；S4:检测电池电量是否充满，如果是进入S7步，如果否返回S2步；S5、进入放电管理模块；S6、检测电池电量是否达到放电状态最低值；如果是进入S7步，如果否返回S2步；S7、结束。作为对本专利技术的改进，第S3步的充电管理模块工作流程包括如下步骤：S10：充电子函数开始；S11、检测是否做了充电配置；如果是进入S13步，如果否进入S12步；S12、充电配置，打开充电电路，显示当前电量，并且根据当前电量配置比较器阈值为A+1档，并进入S13步；S13、判断比较器结果是否高于S12步配置的比较器阈值，如果是进入S14步，如果否进入S17步；S14、判断当前电量A是否为M-1档，其中M为最高档位，如果是进入S15步，如果否进入S16步；S15、设置当前电量为A=M，显示满电，停止充电；S16、记录并显示当前电量A=A+1，设置比较器阈值A+1档；S17、充电子函数结束，进入S4。作为对本专利技术的改进，第S5步的放电管理模块工作流程包括如下步骤：S20：放电子函数开始；S21、检测是否做了放电配置；如果是进入S23步，如果否进入S22步；S22、放电配置，显示当前电量，根据当前电量档位配置比较器阈值为A-1档，并进入S23步；S23、判断比较器结果是否低于S22步配置的比较器阈值，如果是进入S24步，如果否进入S27步；S14、判断当前电量A是否为1档，如果是进入S25步，如果否进入S26步；S25、设置当前电量为A=0，显示低电量；S26、记录并显示当前电量A=A-1，设置比较器阈值A-1档；S27、放电子函数结束，进入S6。作为对本专利技术的改进，所述最高档位M在4-8之间选择。作为对本专利技术的改进，所述电池电量的最高电压值在4.15-4.25伏之间选择。本专利技术还提供一种基于内置电压比较器的单片机的电池电量监控系统，包括单片机，所述单片机至少包括控制模块、比较器、充电管理模块和放电管理模块；电源开关，用于启动整个电路；充电检测模块，用于检测是否有充电输入，如果有充电输入，则通知所述控制模块工作；所述控制模块，用于控制充电管理模块和放电管理模块，以及协调整个电路协同工作；所述充电管理模块，在控制模块的控制下，对电池进行动态充电电量管理；所述放电管理模块，在控制模块的控制下，对电池进行动态放电电量管理；所述比较器，用于检测电池电量是否充满或检测电池电量是否达到最低值；电池，为整个电路提供电源，以及为所述比较器提供基准电压。作为对本专利技术的改进，还包括实时监测模块，所述实时监测模块包括串联的P阶分压电阻和多路选通器，其中P可取40、3或24，所述P阶分压电阻把VDD的电压等比分压；所述多路选通器将P阶分压电阻选择其中Q单位分压输入到比较器的正端。作为对本专利技术的改进，所述充电检测模块包括第二稳压二极管D2和第五三极管Q5，交流电负半圈提供负电压从第二稳压二极管D2引入到第九电阻R9，第五三极管Q5的基极至发射极正向导通，CN_IN脚对地，通知单片机有充电电源接入，提示可以进行充电；在充电状态下单片机读取电池电压后，当电池满电，单片机设CH_END为高，第六三极管Q6导通，破坏无线线圈的谐振点，充电停止。作为对本专利技术的改进，所述充电检测模块包括第九稳压二极管D9和DC/DC稳压器U3，交流转经过第九稳压二极管D9转成直流电，经过第十九电阻R19和第二十电阻R20分压得到DC_IN高电平，通知单片机有充电电源接入，提示可以进行充电；DC/DC稳压器U3提供直流电通过第八稳压二极管D8给电池供电，DC/DC稳压器U3的4脚EN为开关脚，设高时工作，设低时不工作；在充电状态下单片机读取电池电压后，发现电池满电，设CH_PWM为高，第一三极管Q1导通，DC/DC稳压器U3的4脚EN被拉低，充电停止。作为对本专利技术的改进，所述充电检测模块包括充电管理芯片U4，直流经分压电阻R20,R21分压得到DC_IN高电平，通知单片机有充电电源接入，提示可以进行充电；或充电管理芯片U4的1脚通知有充电输入；充电管理芯片U4的3脚为充电输出接电池正极，电池电压充电超过预定最高充电电压即停止充电管理芯片U4的3脚输出，同时充电管理芯片U4的1脚，充电管理芯片U4的CHDET脚拉低通知单片机停止充电。本专利技术相对于内部ADC做管理，本专利技术具有转换速度快，功耗低，成本低的优点；本专利技术相对于只做充电管理，不做放电管理的系统，本专利技术具有同样的成本，但能防止电池过放电造成的电池寿命缩短的问题；本专利技术相对于外部电压比较器做管理，本专利技术具有集成度高、成本低，尺寸小的优点。附图说明图1是本专利技术监控方法的一种实施例的方框结构示意图。图2是图1中的实时监测充电电量状态的方框结构示意图。图3是图1中的实时监测放电电量状态的方框结构示意图。图4是本专利技术监控系统的一种实施例的方框结构示意图。图5是本专利技术中的比较器电路原理结构示意图。图6是图4中充电检测电路及充电电路一种实施例电路原理示意图。图7是图4中充电检测电路及充电电路第二种实施例电路原理示意图。图8是图4中充电检测电路及充电电路第三种实施例电路原理示意图。具体实施方式请参见图1，图1揭示地是一种基于内置电压比较器的单片机的电池电量监控方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于内置电压比较器的单片机的电池电量监控方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、开始，上电启动；S2、检测是否有充电输入，如果是进入S3步，如果否进入S5步；S3、进入充电管理模块；S4:检测电池电量是否充满，如果是进入S7步，如果否返回S2步；S5、进入放电管理模块；S6、检测电池电量是否达到放电状态最低值；如果是进入S7步，如果否返回S2步；S7、结束。

【技术特征摘要】
1.一种基于内置电压比较器的单片机的电池电量监控方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、开始，上电启动；S2、检测是否有充电输入，如果是进入S3步，如果否进入S5步；S3、进入充电管理模块；S4:检测电池电量是否充满，如果是进入S7步，如果否返回S2步；S5、进入放电管理模块；S6、检测电池电量是否达到放电状态最低值；如果是进入S7步，如果否返回S2步；S7、结束。2.根据权利要求1所述的基于内置电压比较器的单片机的电池电量监控方法，其特征在于：第S3步的充电管理模块工作流程包括如下步骤：S10：充电子函数开始；S11、检测是否做了充电配置；如果是进入S13步，如果否进入S12步；S12、充电配置，打开充电电路，显示当前电量，并且根据当前电量配置比较器阈值为A+1档，并进入S13步；S13、判断比较器结果是否高于S12步配置的比较器阈值，如果是进入S14步，如果否进入S17步；S14、判断当前电量A是否为M-1档，其中M为最高档位，如果是进入S15步，如果否进入S16步；S15、设置当前电量为A=M，显示满电，停止充电；S16、记录并显示当前电量A=A+1，设置比较器阈值A+1档；S17、充电子函数结束，进入S4。3.根据权利要求1或2所述的基于内置电压比较器的单片机的电池电量监控方法，其特征在于：第S5步的放电管理模块工作流程包括如下步骤：S20：放电子函数开始；S21、检测是否做了放电配置；如果是进入S23步，如果否进入S22步；S22、放电配置，显示当前电量，根据当前电量档位配置比较器阈值为A-1档，并进入S23步；S23、判断比较器结果是否低于S22步配置的比较器阈值，如果是进入S24步，如果否进入S27步；S14、判断当前电量A是否为1档，如果是进入S25步，如果否进入S26步；S25、设置当前电量为A=0，显示低电量；S26、记录并显示当前电量A=A-1，设置比较器阈值A-1档；S27、放电子函数结束，进入S6。4.根据权利要求1或2所述的基于内置电压比较器的单片机的电池电量监控方法，其特征在于：所述最高档位M在4-8之间选择。5.根据权利要求1或2所述的基于内置电压比较器的单片机的电池电量监控方法，其特征在于：所述电池电量的最高电压值在4.15-4.25伏之间选择。6.一种基于内置电压比较器的单片机的电池电量监控系统，其特征在于：包括单片机，所述单片机至少包括控制模块、比较器、充电管理模块和放电管理模块；电源开关，用于启动整个电路；充电检测模块，用于检测是否有充电输入，如果有充电输入，则通知所述控制模块工作；所述控制模块，用于控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：麦庆华，段现均，
申请(专利权)人：深圳市傲天汇鑫科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44