摘要：本文介绍了基于Cygnal C8051F020单片机为主控单元的智能电源管理系统，详细阐述了该系统的工作原理、控制策略及其硬件、软件实现。本系统具有配置灵活、可扩展性强等特点，适用于便携式设备和无人值守设备的电源管理。
关键词：电源管理； CYGNAL单片机；电量监测 

1、引言

    便携式产品设计方案在电子产品设计中被广泛采用，其具备移动性强、便于携带、易操作等优点。便携式设备需要自身独立的内置电源管理系统，保证其在移动或无人职守状态下工作，一般采用可充电的锂离子电池或镍氢电池作为设备内置电源(连续使用三到五年不更换)。蓄电池的使用和保护方法及剩余电量监测对电池寿命有着重大的影响，是产品性能的一个重要方面。合理的充电策略对维持畜电池性能延长其使用寿命都有重要的意义。电源管理是一个完整的系统，它不仅包含对畜电池的电量检测和充放电管理和为设备提供标准电压等级和定制电压等级的电源输出，还应有人机交互的功能。

本文利用Cygnal C8051F02X系列单片机为核心构成的控制器，实时检测电源输入、蓄电池电压、充放电电流等参数，自动完成电源管理过程，并将电源信息通过LCD显示以便用户及时了解设备状态。本设计还具有人机交互接口和通讯接口，可实现控制功能的扩展。

2、C8051F02X系列单片机的特点

    Cygnal C8051F02X系列单片机是完全集成的高速高集成度具有独立工作的片上系统的混合信号系统级芯片[5]，特别适用于电池供电的场合及便携式设备中，其特点如下：

1、低功耗：在2.7V电压32KHz条件下工作电流仅为20uA，这时单片机所有外设模块都可使用，关闭flash更可使功耗降低至10uA，正在达到了微安级。25M的高速功耗也仅10mA。

2、硬件资源丰富：在F02X系列单片机内集成了片内看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器、64KB Flash、4KB RAM、2个串行通信总线、5个16位定时器、可编程计数器阵列（PCA）、8个12位ADC带PGA和模拟多路开关、2个可编程12位DAC、32个I/O口。

3、先进的非侵入式在系统调试技术：所有信号都支持JTAG标准测试接口，方便进行片上在线仿真，固化flash存储器内的程序易于在线升级和调试。

4、专用IDE集成开发环境，提供全系列单片机配置向导，方便用户使用汇编和C语言编程。

         综上所述，C8051F02X系列单片机具有极低的功耗、强大的处理能力、丰富的片上资源、高效的开发环境。

3 电源管理系统的工作原理与硬件结构设计

    本文所述的电源管理系统采用混合信号设计技术，以单片机为核心的数字电路对电源进行动态管理，以模拟电路实现对电路的控制驱动及电源电压的转换和监测。电源管理系统由单片机、电能状态检测电路、电源输入输出控制电路、键盘与LCD显示模块和远程通讯模块等构成，结构如图1所示。

图1电源管理模块结构图

3.1电能状态检测

    状态检测模块主要采集输入电源电压、电池电压、电池电流等信号。电压信号从电阻分压器获得，无须放大；电流信号来自采样电阻，采样电阻串联在系统地回路，采样信号要求小于0.1V，需要一单端放大电路对信号进行调理。所有信号送到单片机的A/D输入端，A/D转换器的基准电压设定为+2.5V。

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