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一、设计背景与核心需求

在移动设备普及的场景中，有线充电存在线缆束缚、接口磨损等问题，而传统无线充电器缺乏储能功能，无法应对断电应急需求。基于51单片机的手机无线充电器系统锂电池存电系统，融合无线充电技术与锂电池储能功能，借助51单片机的电源管理与状态监测能力，可实现市电供电无线充电、锂电池储能备用、充电状态智能管控，契合微机原理毕设课设中“电源控制+储能管理+状态反馈”的教学目标。

本系统以STC89C52RC单片机为核心，核心需求明确：采用Qi标准无线充电模块（输出5V/1A），支持手机无线充电；配备18650锂电池组（3.7V/2000mAh）作为储能单元，实现市电断电后自动切换备用供电；具备锂电池充放电保护（过充、过放、过流）、充电状态检测（市电/储能模式）功能；通过LCD1602显示充电模式、锂电池电量（0%-100%）、输出电压电流；适配Proteus仿真环境，硬件具备安全防护设计，程序逻辑稳定，满足毕设课设对功能性与可靠性的考核。

二、系统总体架构设计

系统采用“供电-储能-控制-充电-显示-保护”六层模块化架构，以STC89C52RC单片机为核心，各模块通过I/O口、ADC接口协同形成功能闭环。

供电层包含市电整流模块（220V转5V/2A）与锂电池组（接P1.0-P1.1），分别提供正常与备用供电；储能层由锂电池充电管理芯片（TP4056，接P1.2）与放电保护电路（DW01+8205A，接P1.3）组成，实现锂电池充放电管控；控制层是核心，负责检测供电状态（市电有无）、切换充电模式（市电直充/锂电池放电），通过定时器T0（100ms定时）采集电源参数；充电层为Qi无线充电模块（接P2.0-P2.1），接收单片机指令输出充电电流；显示层为LCD1602（数据口P0，控制口P2.2-P2.4），实时展示系统状态与电源参数；保护层通过电流检测电阻（接ADC0832，P1.4）与单片机配合，实现过流保护，异常时切断充电输出。

三、核心模块设计与实现

（一）供电切换与储能管理模块

供电状态检测与切换逻辑：单片机通过P1.0检测市电整流模块输出（高电平表示有市电，低电平表示断电）。有市电时，启动TP4056芯片为锂电池充电（充电电流1A），同时控制Qi模块由市电供电实现手机无线充电，LCD显示“Mode: AC Charging”；市电断电时，立即切换至锂电池供电，DW01芯片解除放电保护，锂电池通过升压模块（MT3608，输出5V）为Qi模块供电，LCD显示“Mode: Battery Charging”。

储能管理模块：TP4056芯片实时监测锂电池电压，电压升至4.2V时自动进入恒压充电模式，避免过充；DW01芯片检测锂电池电压，低于2.7V时触发过放保护，切断放电回路；电流检测电阻采集充电电流，ADC0832将模拟电流信号转换为数字信号（0-255），单片机判断电流＞1.2A时，置位“过流标志”，切断Qi模块供电，实现过流保护。

（二）充电控制与显示模块

充电控制逻辑：单片机通过P2.0输出PWM信号（频率1kHz）调节Qi模块输出电流，根据手机充电需求（通过P2.1检测手机是否放置，低电平表示已放置），输出1A恒流充电；手机充满（检测到充电电流＜50mA）时，单片机降低PWM占空比，使Qi模块进入待机模式（输出电流＜10mA），避免功耗浪费。

显示模块分模式更新内容：市电直充时，LCD第一行显示“AC Mode: Phone Charging”，第二行显示“Batt: XX% V:4.2V”（XX%通过锂电池电压估算，4.2V为100%，2.7V为0%）；锂电池放电时，第一行显示“Batt Mode: Phone Charging”，第二行显示“Batt: XX% I:1.0A”；过流异常时，LCD闪烁显示“Overcurrent! Stop Charging”，同时蜂鸣器（接P2.5）短鸣3次提示。所有状态检测与显示更新通过定时器T0定时触发，确保数据实时性。

四、系统调试与验证

系统仿真基于Proteus 8.15搭建，构建51单片机最小系统，接入市电整流模块、锂电池组、TP4056、Qi模块、LCD1602与保护电路，检查接线无误后调试。

功能测试中，接入市电时，锂电池正常充电，手机放置后Qi模块输出1A电流，LCD显示市电模式与电池电量；断开市电后，1秒内切换至锂电池供电，充电电流稳定在1A；模拟过流（电流1.5A），系统立即切断充电，LCD提示过流。稳定性测试连续运行4小时（市电供电2小时+锂电池供电2小时），锂电池充放电循环正常，无过充、过放问题，显示参数误差≤5%。仿真结果表明，系统功能完整、安全可靠，符合毕设课设考核标准。





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