【正文】 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 全自動(dòng)蓄電池容量檢測儀的 設(shè)計(jì) DESIGN OF THE AUTOMATIC DETECT CAPACITY OF STORAGE BATTERY INSTRUMENTATION 學(xué)院（部）： 電氣與信息工程學(xué)院 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 年 月 日 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) I 全自動(dòng)蓄電池容量檢測儀的 設(shè) 計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)是以 AT89C51單片機(jī)為核心的蓄電池容量檢測系統(tǒng)，通過對 AT89C51單片機(jī)軟件編程可以實(shí)現(xiàn)以下基本要求 ： 通過蓄電池放電測量電池容量； 測量電壓動(dòng)態(tài)值； 可切換顯示電池容量 /電壓； 測量結(jié)束后有報(bào)警提示 。 為了檢測蓄電池的端電壓，以便顯示電壓，要進(jìn)行電壓采樣，并且采樣電路為小電流放電，使所測試的電壓值比較準(zhǔn)確；為了檢測蓄電池的容量，要進(jìn)行電流采樣，并且為大電流放電，放電電流為 ，還要求放電電流盡可能恒定。系統(tǒng)的恒流放電電路由集成運(yùn)算放大器構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整 方 便。 該恒流放電電路，保證了放電電流的基本恒定，從而保證了容量檢測的準(zhǔn)確。實(shí)時(shí)測量并顯示電壓，放電到 。 實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前所放出的容量，積分計(jì)算出容量，不須人工計(jì)算。 采用了 Atmel公司的 AT89C51單片機(jī)，該單片機(jī)片內(nèi)有 4K的 ROM，不需外接ROM，由它設(shè)計(jì)制成的數(shù)字顯示的蓄電池容量檢測系統(tǒng)，其整個(gè)系統(tǒng)呈現(xiàn)單片化結(jié)構(gòu)， 硬件電路構(gòu)成簡單，主要功能均由軟件編程實(shí)現(xiàn)，因此 體積小、可靠性高、測量 顯示方便、直觀、價(jià)格低廉。 關(guān)鍵詞：鉛酸蓄電池 ， 容量檢測 ， 恒流放電 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) II DESIGN OF THE AUTOMATIC DETECT CAPACITY OF STORAGE BATTERY INSTRUMENTATION Abstract The design is battery measurement system, of which AT89C51 micro controller as the core, through the software programming of AT89C51 SCM can achieve the following basic requirements: 1, battery capacity measurement by battery discharge。 2, measuring dynamic value of voltage, 3, may switch display the battery capacity / voltage。 4, alarm after the end of a measure. In order to detect the battery voltage, show that voltage, we must sample voltage, and sampling circuit is small current discharge so that test the voltage more accurate。 To test the battery capacity, we must sample current, and discharge current is large. Discharge current is , also requires discharge current constant as possible. The constant current discharge circuit is posed of Integrated Operational amplifier. Structure is simple, and adjustment is easy. The constant discharge circuit ensure that the discharge current fundamental constant, so as to ensure the accurate of capacity detection. Measure and display voltage by realtime, V to the discharge, and the discharge is over. Display capacity by realtime, and calculate the capacity by integration, do not need manual calculations. Using AT89C51 SCM of Atmel, 4K ROM within the SCM, without external ROM, the battery capacity detection system, design made of it, showed its monolithic structure, hardware circuit is simple, the main function work by the software programming. So size is small, it is highly reliable and measurement and showing is convenient, intuitive, price is low. Key words: Leadacid batteries , Capacity detection ,Constant current discharge 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) i 目 錄 摘要 （中文） ........................................................ I 摘要（外文） ....................................................... II 1緒論 .............................................................. 1 課題研究的目的與意義 ......................................... 1 國內(nèi)外研究狀況 .............................................. 1 本設(shè)計(jì)要完成的工作 .......................................... 3 2全自動(dòng)蓄電池容量檢測儀的原理簡述 .................................. 5 電池容量檢測模塊原理簡述 ..................................... 5 蓄電池容量檢測方法 ..................................... 5 蓄電池容量試驗(yàn)條件及要求 ............................... 7 恒流放電電路的介紹 ..................................... 7 水浴溫度檢測模塊原理簡述 .................................... 8 蓄電池容量與環(huán)境溫度的關(guān)系 ............................. 8 水浴溫度 控制 PID 算法介紹 ............................... 8 3 硬件設(shè)計(jì) ......................................................... 11 AT89C51 簡介 ................................................ 11 主要特性 .............................................. 11 時(shí)鐘振蕩電路和復(fù)位電路 ................................ 12 溫度檢測硬件設(shè)計(jì) ........................................... 13 溫度控制部分硬件設(shè)計(jì) ....................................... 14 電源穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì) .......................................... 16 恒流放電電路的設(shè)計(jì) .......................................... 18 數(shù)字顯示及鍵盤電路的設(shè)計(jì) ................................... 19 報(bào)警電路及通信模塊 ......................................... 23 報(bào)警電路的設(shè)計(jì) ........................................ 23 通信模塊的設(shè)計(jì) ........................................ 23 A/D 和 D/A 接口電路的設(shè)計(jì) .................................... 24 4 軟件的設(shè)計(jì) ....................................................... 27 主要度量轉(zhuǎn)換 ................................................ 27 主程序的流程圖 ............................................. 31 A/D 轉(zhuǎn)換程序的設(shè)計(jì) .......................................... 32 鍵盤掃描程序的設(shè)計(jì) .......................................... 33 數(shù)字顯示程序的設(shè)計(jì) .......................................... 37 溫度控制程序設(shè)計(jì) ........................................... 38 5 結(jié)論與展望 ....................................................... 40 參考文獻(xiàn) ........................................................... 41 致 謝 .............................................................. 43 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 課題研究的目的與意義 鉛酸蓄電池經(jīng)過百余年的發(fā)展與完善已成為世界上廣泛使用的一種化學(xué)電源，具有良好的可逆性、電壓特性平穩(wěn)、使用壽命長、適用范圍廣、原材料豐富(且可再生使用 )及造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)。主要應(yīng)用在交通運(yùn)輸、通訊、電力、鐵路、礦山、港口、國防、計(jì)算機(jī)、科研等國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，是社會(huì)生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)和人類生活中不可缺少的產(chǎn)品。隨著鉛酸蓄電池的廣泛 應(yīng)用，如何精確檢測蓄電池容量成為廣大用戶極為關(guān)注的問題。 “整個(gè)試驗(yàn)期間蓄電池均放置在溫度 25177。2 ℃ 的水浴中”，由此可見，標(biāo)準(zhǔn)對于試驗(yàn)溫度的要求 25177。2 ℃ 范圍較為精確，且規(guī)定電池、水浴之間的距離，使之在反應(yīng)過程中不會(huì)相互影響。因?yàn)樾铍姵胤烹娙萘颗c溫度的關(guān)系密切，標(biāo)準(zhǔn)才規(guī)定177。 2℃的要求，第一，只有在相同的環(huán)境條件下的試驗(yàn)結(jié)果才具有可比性，可重復(fù)性；第二，在放電過程中，蓄電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能，是放出能量，蓄電池要從環(huán)境中吸熱，蓄電池溫度下降，為避免影響化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，需要有恒溫水浴向蓄電 池補(bǔ)充熱能使其溫度恒定。質(zhì)檢部門的監(jiān)督檢驗(yàn)及仲裁檢驗(yàn)，工商部門市場監(jiān)測，教學(xué)研究等工作，務(wù)求對蓄電池容量檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。務(wù)必使試驗(yàn)溫度保持在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)，才能減少系統(tǒng)誤差，得出精確數(shù)據(jù)，真實(shí)反映產(chǎn)品的質(zhì)量水平。研制蓄電池容量檢測系統(tǒng)很有必要。 國內(nèi)外研究狀況 電池工業(yè)是新能源領(lǐng)域的重要組成部分，是全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)新熱點(diǎn)，是社會(huì)生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)和人類生活中不可或缺的產(chǎn)品。鉛酸蓄電池產(chǎn)業(yè)是二十一世紀(jì)最有發(fā)展前途和應(yīng)用前景的新型綠色能源體系 , 同時(shí)關(guān)系到國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)。近年來，致力于研究蓄電池 容量檢測儀的研制，鉛酸蓄電池技術(shù)不斷發(fā)展，一些產(chǎn)品日臻成熟。 2021 中國儀器儀表與測控技術(shù)報(bào)告大會(huì)論文集 中由 楊明欣 佘勇 孟 芳高 國富 等人提出的《全自動(dòng)蓄電池容量檢測儀的設(shè)計(jì)》 以陶瓷加熱器 (PTC)作為蓄電池放電負(fù)載，對蓄電池進(jìn)行恒流放電測試，通過計(jì)算得到待測蓄電池的實(shí)際電容量。本設(shè)計(jì)以單片機(jī)作為核心，采用 PID 算法，實(shí)現(xiàn)對負(fù)載 (陶瓷加熱器 PTC)阻抗的精確控制，以保證放電電流的恒定。此外，系統(tǒng)還具備欠壓、過壓報(bào)警、 20 條放電信息的存儲(chǔ)查詢以及實(shí)時(shí)時(shí)鐘等