多功能USB智能充電器的研發(fā)

現(xiàn)在市場(chǎng)上的手機(jī)充電器大多數(shù)都是針對(duì)某種品牌手機(jī)的電池來(lái)設(shè)計(jì)的，只能對(duì)一種或者某幾種電池進(jìn)行充電，并且其充電模式在設(shè)計(jì)充電器時(shí)已經(jīng)固化，不能夠滿足不同用戶的使用要求。市場(chǎng)上有同類的USB充電器出現(xiàn)，但是這類充電器只是利用到USB接口上提供的電源，沒(méi)有利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。因此其與一般的利用市電的充電器相比，功能上并沒(méi)有多大的改進(jìn)。
本人所研發(fā)的多功能USB智能充電器除了利用到PC機(jī)USB接口提供的供電電源外還利用到PC機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)處理能力。充電所需得電源由USB接口提供（電壓大概在5V左右），通過(guò)外部的USB接口電路，和內(nèi)部的USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序以及win32驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)外部充電電路和計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。
通過(guò)計(jì)算機(jī)內(nèi)部win32應(yīng)用程序可以使用戶對(duì)充電模式進(jìn)行自由設(shè)置，以滿足不同用戶的需求，并且可以實(shí)現(xiàn)一充電器對(duì)多種電池進(jìn)行充電的要求。
因此，我們主要在硬件電路元器件的選擇和如何建立外部硬件電路與PC機(jī)USB接口之間的數(shù)據(jù)傳輸方面進(jìn)行研究。
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要設(shè)計(jì)USB設(shè)備，就要對(duì)USB設(shè)備的工作原理有所了解，因此我們對(duì)USB設(shè)備功能的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了解。一個(gè)USB設(shè)備能夠正常工作應(yīng)該包含以下三大部分：外部硬件電路、USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和win32應(yīng)用程序。其中外部硬件電路和USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是每一個(gè)USB設(shè)備正常工作所必需的。對(duì)于本課題研究的裝置來(lái)說(shuō)，以上說(shuō)到的三個(gè)部分都是功能實(shí)現(xiàn)所必需的。外部硬件電路包括充電控制電路和USB接口電路兩部分電路；USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)USB設(shè)備初始化，建立起USB設(shè)備與應(yīng)用程序間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)呐渲铆h(huán)境；win32應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)提供用戶對(duì)外部硬件設(shè)備進(jìn)行操作的界面，使用戶能夠通過(guò)鼠標(biāo)和鍵盤對(duì)USB硬件設(shè)備進(jìn)行控制，并且通過(guò)應(yīng)用程序能夠使用戶對(duì)外部硬件電路進(jìn)行監(jiān)視。圖1為USB設(shè)備正常工作所需功能模塊結(jié)構(gòu)圖。用戶利用應(yīng)用程序?qū)τ布娐钒l(fā)出的請(qǐng)求并不能夠直接到達(dá)外部USB設(shè)備，而是先把這些請(qǐng)求發(fā)送到其驅(qū)動(dòng)程序堆棧的頂部，通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序才能完成用戶對(duì)外部硬件電路的操作。下面，我們對(duì)前期的研究成果進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。
一、各部分功能實(shí)現(xiàn)的研究結(jié)果：
（一）USB外部硬件電路的實(shí)現(xiàn)
外部硬件電路實(shí)現(xiàn)方框圖如圖2所示。電路由充電部分電路和USB接口部分電路兩部分構(gòu)成。充電部分電路要實(shí)現(xiàn)的功能如下：電池類型檢測(cè)、放電控制電路、充電電流檢測(cè)、充電電壓檢測(cè)、充電電流控制和充電電壓控制。其中充電電流和電壓檢測(cè)和控制可以通過(guò)對(duì)電流和電壓其中一個(gè)參數(shù)的檢測(cè)和控制來(lái)實(shí)現(xiàn)另外一個(gè)參數(shù)的檢測(cè)和控制。USB接口部分電路由USB接口芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要負(fù)責(zé)外部硬件電路和PC機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸控制。傳輸是雙向的，充電電流和電壓參數(shù)通過(guò)AD轉(zhuǎn)換后由接口電路送進(jìn)PC機(jī)；控制信號(hào)由PC機(jī)win32應(yīng)用程序發(fā)出，通過(guò)接口電路處理輸出，經(jīng)過(guò)DA轉(zhuǎn)換之后對(duì)充電電流和電壓進(jìn)行控制。