最简单的单片机应用，限制锂电池充电电压范围，MSP430G2452，ADC

pcdoctor

先说说我遇到的问题，


有一个古老的安卓三星手机，三寸多的屏幕，淘汰以后，装一个时钟App, 挂在墙上当挂钟，黑底绿色的数字，还挺显眼的

一开始是直接插着充电器的，没过几个月电池就鼓包了，手机还是可以拆后盖子的，电池把后盖顶开了，没有电池了，手机插着充电线还不让开机，又不想买替换的电池，就把原来的电池的保护板拆下来继续用，接了一个扁平的小锂电池继续用，盖子还能盖回去


第一次想到的保护电池的办法就是定时给手机通电，用了一个闲置的机械式24小时定时器，一圈拨杆，设定好通断时间，
其中一些小问题是，通断时间设置不好，电池就会耗光，增加一些时间后，电池又会比较多比例的充满

果然，又过了几个月锂电池又鼓包了

第三次换锂电池，找不到小个头的了，就用了一个拆机聚合物锂电池，个头比较大，只好在后盖上钻孔引出电线，电池就挂在手机背后了


这次还是用了定时器一段时间，可心里总是担心电池再次鼓包，就想更好的解决这个充电问题


我手头的MSP430单片机体验包还是十多年前TI做推广，申请的免费样品

一个入门开发板，两个20脚单片机，一个MSP430G2452,一个MSP430G2553

MSP430G2452的参数差一些

我曾经用MSP430G2452做了一个电子时钟，控制LED，就简单的多了

这次要学ADC,也是第一次

先说一下，MSP430G2452最小系统，只需要一个电阻，一个电容即可，太方便了，47K电阻和1uF电容，都是接在reset脚上的


我增加的，就是3.3V供电，两个5K电阻分压取样，一个NPN三极管，加1K限流电阻，用输出控制继电器，买的现成的5V继电器模块，试用才发现模块用了PNP三极管，而且控制电压要5V，所以我只能自己增加一个NPN三极管了

自己画的电路图，不是专业的，第一次学画，用了免费的KiCAD， 软件官网www.kicad.org





3.3V供电，我是从废旧电路板上找到了，正好看到一个周围元件比较少的，电源芯片加上两个贴片电容，这回简单了，直接连电路板挖下来，我都不用自己焊接贴片元件了


继电器模块是买的，做了小改动，上面说了


取样电路要分压，因为我用的这款单片机，我用了内部参考电压2.5V, 取样的电压范围只能是0V～2.5V
锂电池电压最高4.2V, 我用两个5K电阻分压，输入电压减半

小制作用了洞洞板，把继电器模块固定上去，装了其他元件，有因地制宜，用双面胶把两个5V1A的充电器粘在上面，外面胶带固定，只能这么简陋了














电池电压控制在3.8V 到 4.05V 之间

控制继电器，就跟LED开关一样简单，代码照抄

代码异常的简单

1. #include <msp430.h>
   
2. 
   
3. 
   
4. void longDelay(void)
   
5. {
   
6.     _delay_cycles(1000000);
   
7. }
   
8. 
   
9. 
   
10. 
    
11. unsigned int Hi_V, Lo_V;
    
12. 
    
13. void main(void)
    
14. {
    
15.     WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD;       // stop watchdog timer
    
16.     P1DIR |= 0x01;                  // configure P1.0 as output
    
17. 
    
18.     BCSCTL1= CALBC1_1MHZ;
    
19.     DCOCTL = CALDCO_1MHZ;
    
20. 
    
21.     // Set Ref as internal 2.5V, ADC10ON, enable interrupt
    
22.     ADC10CTL0 = SREF_1 + ADC10SHT_2 + REFON + REF2_5V + ADC10ON + ADC10IE;
    
23.     _delay_cycles(30);                // Delay to allow Ref to settle
    
24. 
    
25.     ADC10CTL1 = INCH_5|SHS_0|ADC10DIV_0|ADC10SSEL_0|CONSEQ_0;
    
26.     ADC10AE0 |= BIT5;             // Set P1.5 as A5 input , INCH_5
    
27. 
    
28.     P1DIR |= BIT5;                // Set P1.5 to output direction
    
29. 
    
30. 
    
31. 
    
32. 
    
33.     Hi_V=828; //1023*4.05/2/2.5 = 828
    
34. 
    
35.     Lo_V=777; //1023*3.8/2/2.5 = 777
    
36. 
    
37.     while(1)
    
38.     {
    
39.         ADC10CTL0 |= ENC+ ADC10SC;                // Sampling and conversion start
    
40.          __bis_SR_register(CPUOFF + GIE);        // LPM0, ADC10_ISR will force exi
    
41. 
    
42.         if (ADC10MEM < Lo_V) P1OUT = 0x01;//LED ON
    
43.         if(  ADC10MEM > Hi_V ) P1OUT = 0x00;   //LED off
    
44. 
    
45.         longDelay();
    
46.     }
    
47. 
    
48. }
    
49. 
    
50. // ADC10 interrupt ** routine
    
51. #pragma vector=ADC10_VECTOR
    
52. __interrupt void ADC10_ISR (void)
    
53. {
    
54.   __bic_SR_register_on_exit(CPUOFF);                // Clear CPUOFF bit from 0(SR)
    
55. }
    

复制代码

做完用上，发现手机显示电池范围大约在50%~70%，
经过测量，才知道是锂电池已经老了，内阻大，充电的时候，电池电压会上升0.1V, 所以充电电压限制应该再提高一些，关闭充电后，电池电压才会接近4.05V

懒得再拆芯片重新改程序了，就在分压电阻上做调整了，找了一个329欧姆的电阻，加在分压电路的上端，提高了电压上限，当然同时电压的下限也跟着提高了


最后，手机显示电池的电压范围大约是60%到80%


希望这个小制作能够避免电池再鼓包吧

感谢各位看官耐心看完，欢迎指导

pcdoctor

记录了一下最后效果，用了电池内阻测试器的电脑记录软件

pcdoctor

2545889167 发表于 2023-4-22 15:18
为啥要控制220V端啊，这样不是很危险，而且还要两个充电器。
你用一个充电器，5V出来给单片机，再用MOS管或 ...

这不是懒得拆充电器了么，反正手头闲置的5V充电器很多

想着做的这东西，体积也不算大，胶带缠两圈，也足够绝缘了吧

pcdoctor

wpll 发表于 2023-4-22 18:21
为什么不直接用一个大的电容代替电池 体积不怕就可以 话说 大电容比这俩充电器体积小吧 ...

还是手头没有你说的这东西，我也不了解，想出来的办法都很有限

pcdoctor

jxf269 发表于 2023-4-22 20:10
你这个虽说是废物利用，但也太不环保了。
还是再学点别的吧，若是有root权限，或者可以刷修改版的boot.img ...

没有安卓开发的经验，从头学比单片机复杂多了把

pcdoctor

mmxx2015 发表于 2023-4-22 18:07
直接用充电管理芯片控制不就行了？

关键是不会啊，不知道怎么直接控制手机的充电管理芯片

pcdoctor

我用的安卓手机系统是12，还可以用automate app加上ifttt加上TP-link智能插座来控制，充电到了80%自动停止充电

可惜这一套设置在旧的安卓手机上实现不了，就是因为系统版本太低了，装不上automate app

pcdoctor

mmxx2015 发表于 2023-4-23 03:50
我的意思是把电池与手机的连接断开，接入充电控制电路，从充电电路输出引线到手机电池触点上。 ...

你说的这个主意也不错，只是我没有任何充电控制电路的基础，这么做对我来说难度更大了

pcdoctor

dianziguan 发表于 2023-4-23 08:57
楼主的做法很有技术含量，但感觉是高射炮打蚊子。
我研究过这个问题，两个解决办法：一是和拆掉电芯后，usb ...

你串联一个二极管，可是锂电池需要充电和放电，双向电流，二极管是怎么实现的呢？

pcdoctor

kkstun 发表于 2023-4-23 08:33
既然用adc ，你可以去在充电线路里串联个采样电阻，去测充电电流，如果电流大就充电，等到冲到90%变成涓流 ...

我理解的，如果要通过测量采样电阻的电压来测试电流，应该需要一个放大电路吧，否则采样电阻两端的电压变化太小

pcdoctor

kkstun 发表于 2023-4-23 14:12
是的要求不高就是lm358吗。

我完全是个业余的，你说的这个，我还要花时间去认识一下，如果用在我的电路里，还要更多的知识储备

pcdoctor

kpj001 发表于 2023-4-23 14:51
能开盖从电池位置引线出来采样，那么直接供4V电压就完事。

你的建议真的是太对了，我已经被5V充电器给洗脑了，我下一步就是改装一个4V的电源，来替换掉这个单片机的作品，这样，这个单片机就可以做别的事情了

pcdoctor

kpj001 发表于 2023-4-23 14:51
能开盖从电池位置引线出来采样，那么直接供4V电压就完事。

我首先想到的就是5V电源串联二极管，就可以降压，只是一个二极管，正向压降不够用，两个二极管，压降有太多了，不能凑到4V

pcdoctor

kpj001 发表于 2023-4-23 14:51
能开盖从电池位置引线出来采样，那么直接供4V电压就完事。

立刻动手在拆机二极管里面找，结果还真的很幸运，找了两个二极管串联，压降1.04V，算是比较完美的

pcdoctor

找了一个5V电源，输出电压是4.94V, 三个二极管串联，压降到了3.92V

pcdoctor

手机显示电量62%, 应该是永远就是这样了，电池只要不鼓包，可以用好多年了

pcdoctor

我所担心的一件事情，就是如果停电一段时间后，电池电压下降了，再来点，岂不是会有很大的充电电流么？这样会不会有危险？

pcdoctor

我的理解，电源输出标了1.2A，如果电流变大了，最多也就是1.2A，电池电压迅速升到了3.92V电流就应该会很小了，只是手机本身的耗电量

pcdoctor

我现在用的电池包，没有保护板，我还是换一个有保护板的，更加安心一点，万一电源出现异常，保护板还可以保护一下锂电池包

pcdoctor

二极管测量出的压降，和在电路中的压降是不一样的啊，

两个二极管串联，测量的压降是1.04V, 结果实际串在电路中，有电流通过的压降是1.4V,电流大约100mA而已