3.快充电阶段
当经过一段时间的预充电，锂离子电池就进入了快充区，电压要逐步上升并达到锂离子电池的标准电压4.2V左右。
4.限压衡压充电区
充电电压稳定在4.2V，电流逐步减小至仅维持一个很小的电流，此期间电池温度还会有小幅增加。
1.4AVR单片机的介绍
在二十世纪九十年代初，ATMEL公司推出AVR单片机，它是基于新型精简指令集RISC（ReducedInstructionSetComputer）结构的一种增强性8位微控制器。
它采用低功率、非挥发CMOS工艺制造，内载Flash存储器。
它使用大型快速存取寄存器文件和快速单周期指令，支持C语言编程，因而在8位微处理器市场中具有很高的MIPS/MW处理能力[4]。
AT90系列单片机目前由AT90S1200、AT90S2313、AT90S4414、AT90S8515、ATmega8/8L、ATmega128/128L、AT90S4434、AT90S8535等多种型号。
它们在功能和存储器容量等方面有一定的区别，但都是比AT89系列要强的单片机。
1.4.1AVR单片机的特点
ATMEL公司的AT90系列单片机均属于AVR单片机，目前的十余种型号，除在功能及存储器容量等方面有一定的区别外，它们的基本结构都比较接近。
AT90S4433是该系列中比较有代表性的一种，其主要特点如下[5]：
（1）高性能、低功耗的RISC结构：
——具有118条指令，且大多数指令为单时钟周期指令；
——32个8位通用工作寄存器；
——工作在8MHz时具有8MIPS的性能。
（2）数据和非易失性程序内存：
——4K/8K字节的在线可编程Flash（擦除次数为1000次）；
——256/512字节SRAM；
——256/512字节在线可编程EEPROM（寿命为100000次）；
——程序、加密位。
（3）外围（Peripheral）特点：
——1个可预分频（Prescale）的8位定时器/计数器；
——1个可预分频、具有比较、捕捉和8/9/10位PWM功能的16位定时器/计数器；
——片内模拟比较器；
——可编程的看门狗定时器（由片内振荡生成）；
——主/从SPI接口；
——6通道10位ADC；
——可编程UART。
（4）MCU特点：
——电源检测功能；
——增强的上电复位电路；
——低功耗空闲和掉点模式；
——内外部中断源。
（5）指标（Specification）：
——低功耗、高速CMOS工艺；
——全静态工作。
（6）在4MHz、3V、20℃条件下的功耗：
——工作模式为3.4mA；
——空闲模式为1.4mA；
——掉电模式为<1μA。
（7）I/O和封装：
——20个可编程的I/O脚；
——28脚PDIP、PLCC和TQFP封装。
（8）工作电压：
——2.7~6.0V；
——4.0~6.0V。
（9）速度：
——0~4MHz；
——0~8MHz；
1.4.2AVR的增强性RISC结构
AT90S4433具有独特的AVR增强性RISC结构，AVR运用Har2vard结构概念，对程序和数据存储带有不同的存储器和总线。
当执行某一指令时，下一指令被预先从程序存储器（系统内可下载的FLASH存储器）中取回，这一特点使得大多数指令可在一个周期内被执行。
AVR的核心是32个通用寄存器和丰富的指令集的结合，这32个寄存器全都直接与算术逻辑单元（ALU）相连，以使系统在一个时钟周期内通过执行一条指令来访问两个独立的寄存器，这种结构组合克服了单一累加器在数据处理时的瓶颈现象，因而具有比常规的CISC（Complexin2structionSetComputer）微控制器快十倍的代码处理能力。
这32个寄存器中的后六个寄存器R26～R31还具有一些新加功能，由它们可组成X、Y和Z三个16位间接地址寄存器指针以用于数据空间寻址，从而进行高效的地址计算。
三个寄存器中的一个还可被用作地址指示器以完成常量表的查询功能。
ALU支持寄存器之间的运算和逻辑功能，以及常数和寄存器之间的运算与逻辑功能，同时它也执行单一的寄存器操作。
由控制寄存器、定时器/计数器、A/D转换器及其它I/O功能组成的I/O寄存器空间可作为CPU外围功能的地址，而且该I/O存储器可被直接访问或作为寄存器文件之后的数据空间。
内部数据SRAM也可通过不同的寻址模式来访问，AVR结构中的存储器空间均为线性和规律的存储器映射。
中断模块在I/O空间中有自己的控制器，并且在状态寄存器中常有一个附加的全局中断使能位，所有不同的中断在程序存储器开始位置的中断向量表中均带有一个独立分开的中断向量。
中断向量的控制方式与MCS-51单片机相同。
1.4.3AT90S4433引脚功能
AT90S4433具有PDIP28封装形式，其引脚排列如图1-1所示[6]：
引脚定义：
Vcc、GND：
电源。
B口（PB5~PB0）：
B口是一个6位双向I/O口，每一个引脚都有内部上拉电阻。
C口（PC5~PC0）：
C口是一个6位双向I/O口，每一个引脚都有内部上拉电阻。
C口还用作ADC的模拟输入。
D口（PD7~PD0）：
D口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口。
图1-1AT90S4433引脚结构图
RESET：
复位输入。
超过50ns的低电平将引起系统复位。
XTAL1/2：
振荡器放大器的输入/输出端。
AVCC：
A/D转换器的电源。
应该通过一个低通滤波器与VCC连接。
AREF：
A/D转换器的参考电源，介于AGND与AVCC之间。
AGND：
模拟地。
1.5光电耦合器件介绍
1.5.1光电耦合器件的含义
在工业检测、电信号的传送处理和计算机系统中，常用继电器、脉冲变压器等来实现输入、输出端装置与主机之间的隔离、开关、匹配、抗干扰等功能。
随着光电技术的发展，70年代以后出现了一种新的功能器件——光电耦合器件（如图1-2所示）。
它是将发光器件（LED）和光敏器件（光敏二、三极管等）密封装在一起形成的一个电-光-电器件。
由于输入边和输出边仅用光来耦合，在电性能上完全是隔离的。
因此，有的人把光电耦合器件也称为光隔离器或光耦合器[7]。
图1-2光电耦合器
1.5.2光电耦合器件的特点
光电耦合器件具有下列的特点：
1、具有电隔离的功能。
2、信号传输是单向性的，适用于模拟信号和数字信号。
3、具有抗干扰和噪声的能力。
它不受外界电磁干扰、电源干扰和杂光影响。
4、响应速度快。
它可传输的信号频率在直流和10MHz之间。
5、体积小（一般¢6×6mm），重量轻，抗震，密封防水，性能稳定。
1.6电磁继电器的介绍
1.6.1电磁继电器的含义
电磁继电器（如图1-3所示）是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流、较低的电压去控制较大电流、较高的电压的一种“自动开关”。
图1-3电磁继电器
1.6.2电磁继电器的工作原理
电磁继电器一般由电磁铁、衔铁、弹簧片、触点等组成的，其工作电路由低压控制。
只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。
当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）结合。
这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。
电磁继电器实现自动化控制。
对于继电器的“常开、常闭”触点，的区分：
继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。
1.6.3电池继电器的主要参数
1、额定工作电压：
是指继电器正常工作时线圈所需要的电压。
根据继电器的型号不同，可以是交流电压，也可以是直流电压。
2、直流电阻是指继电器中线圈的直流电阻，可以通过万能表测量。
3、吸合电流：
是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。
在正常使用时，给定的电流必须略大于吸合电流，这样继电器才能稳定地工作。
而对于线圈所加的工作电压，一般不要超过额定工作电压的1.5倍，否则会产生较大的电流而把线圈烧毁。
4、释放电流：
是指继电器产生释放动作的最大电流。
当继电器吸合状态的电流减小到一定程度时，继电器就会恢复到未通电的释放状态。
这时的电流远远小于吸合电流。
5、触点切换电压和电流：
是指继电器允许加载的电压和电流。
它决定了继电器能控制电压和电流的大小，使用时不能超过此值，否则很容易损坏继电器的触点.
1.7三端稳压器
三端稳压器（电压输入端、电压输出端、公共接地端）主要有两种，一种输出电压是固定的，称为固定输出三端稳压器，例如78M05和78M12；另一种输出电压是可调的，称为可调输出三端稳压器,例如LM317。
1.7.1固定输出三端稳压器
固定输出三端稳压器的基本应用电路如图1-4所示，只要把正输入电压Ui加到78M05的输入端，78M05的公共端接地，其输出端便能输出芯片标称正电压Uo。
在实际应用电路中，芯片输入端和输出端与地之间除分别接大电容滤波电容外，通常还需在芯片引出脚根部接小电容（0.1~10uF）电容Ci，Co的具体取值随芯片输出电压的高低及应用电路的方式不同而异。
图1-478系列三端稳压器基本应用电路
1.7.2可调输出三端稳压器
LM317是典型的可调输出三端稳压器。
LM317稳压器能在输出电压1.25~37V的范围内连续可调，外接元件只需一个固定电阻和一个电位器。
其芯片内也有过流，过热和安全工作区保护。
最大输出电流为1.5A。
1.8TL431
TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准源。
可编程输出电压:
2.5V~36V。
该器件的典型动态阻抗为0.2Ω，在很多应用中用它代替齐纳二极管，例如，数字电压表，运放电路，可调压电源，开关电源等。
TL431可等效为一只稳压二极管，其基本连接方法如图1-5所示，电阻R14和R15与输出电压的关系为Uo=2.5（1+R14/R15）。
图1-5TL431应用电路
第2章硬件系统的设计
2.1锂电池充电器设计思路
本文提出一种通用型、智能化、高性能、低价位的电池充电器的设计方案。
它适用于锂离子电池充电，并具有自适应充电保护方式及其相应的充电操作模式，是一种性价比很高的现实可行的充电器设计方案。
长期以来，传统的电池充电器采用电池电压负反馈的方法实现恒流充电。
为了加入智能控制达到实时监控的目的，本文应用AVR单片机及相关电路在充电的整个过程中动态跟踪电池的电压，采取不同的充电方式，自动调整充电电流，使充电电流自始至终保持在电池可接受的充电电流附近，既完成了充电的全部过程，又避免了电池的过充和欠充，保护了电池，体现了充电器的智能性。
2.2硬件系统的结构框图
传统电池充电器采用电流负反馈的方法来实现恒流充电。
为了达到对锂电池充电的智能化控制，实现实时监控，将反馈环打开，加入单片机的相关控制电路。
硬件的结构框图如2-1所示：
图2-1硬件系统结构框图
2.3硬件系统的主要模块
硬件系统可以分为6个主要的模块：
电压源、电流源、充电控制电路、继电器控制电路、检测电路、单片机控制系统。
检测电路将检测到的模拟电压值放大后传送给单片机；单片机控制系统是充电器的核心部分，控制着充电器的工作状态；充电控制电路控制着电池是否需要充电；继电器控制电路控制着电池是恒流充电还是恒压充电。
电压源为电池充电提供电压，同时提供单片机的工作电压；电流源为电池充电提供电流。
2.3.1电压源
电压源电路由整流电路和滤波电路构成。
整流电路的作用是将交流电变换成直流电。
电路中主要用了二极管的单向导通作用，因此二极管是构成整流电路的关键元件。
在小功率整流电路中（1kw以下），常见的几种整流电路有单相半波、全波、桥式和倍压整流电路。
本设计采用了单相桥式整流电路[8]。
整流电路如图2-2所示：
图2-2单相桥式整流电路
其中Tr为电源变压器，它的作用是将交流电网电压V1变成整流电路需要的交流电压V2，
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