【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目一種高性能的蓄電池監(jiān)測管理系統(tǒng)系 別 專 業(yè) 班 級 姓 名 指導(dǎo)教師 下達(dá)日期 2010 年 2 月 26 日設(shè)計(jì)時(shí)間自2010年 3 月 1 日 至 2010 年7月 3 日1畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目：題目名稱 一種高性能的蓄電池監(jiān)測管理系統(tǒng) 題目來源 自擬 二、目的和意義基于現(xiàn)場總線技術(shù)和蓄電池智能監(jiān)測專用芯片DS2438實(shí)現(xiàn)蓄電池管理系統(tǒng)。它具有低成本、高性能的優(yōu)點(diǎn)。適用于移動通訊基站蓄電池檢測管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。對移動基站后備電源的監(jiān)測與管理，延長蓄電池使用壽命，節(jié)約維修費(fèi)用起到關(guān)鍵作用。移動通訊基站蓄電池用量較大，每個(gè)基站至少使用一組48V蓄電池組，且移動基站分布分散，工作環(huán)境惡劣，這就造成對移動基站蓄電池維護(hù)量很大，一塊電池出現(xiàn)故障會使整組電池癱瘓。設(shè)計(jì)一套集監(jiān)測與管理為一體的，蓄電池監(jiān)測管理系統(tǒng)非常必要。由于蓄電池充放電過程的復(fù)雜性，該系統(tǒng)應(yīng)能全程監(jiān)測蓄電池的端電壓、電流、溫度和充放電安時(shí)累計(jì)值，確保蓄電池不會因過度充電和過度放電而折壽，還應(yīng)給出比較準(zhǔn)確的蓄電池剩余電量(SOC－State 0f Charge) 估計(jì)。要實(shí)現(xiàn)上述功能，一般方案比較復(fù)雜，成本太高，不適于當(dāng)前競爭激烈的市場。國外推出了用于監(jiān)測蓄電池的智能型專用芯片，如美國的DALLAS 系列芯片，它們具有集成度高、價(jià)格低廉（只十元人民幣一片）和功能很強(qiáng)的優(yōu)勢。依托它能夠開發(fā)出性能價(jià)格比很高的，適用于移動通訊市場需求的新型蓄電池監(jiān)測管理系統(tǒng)。三、原始資料1．蓄電池端電壓42V～54V，對其電壓進(jìn)行監(jiān)測。2．蓄電池放電電流的監(jiān)測3．蓄電池溫度監(jiān)測，測量溫度范圍為 －55℃到＋125℃，溫度分辨能力為 ℃。4．可測量電池Ah數(shù)。四、設(shè)計(jì)說明書應(yīng)包括的內(nèi)容1．設(shè)計(jì)任務(wù)書2．摘要及其英文翻譯3．各單元電路工作原理及參數(shù)計(jì)算4．相關(guān)英文翻譯資料5．相關(guān)程序五、設(shè)計(jì)應(yīng)完成的圖紙1．系統(tǒng)原理框圖2．系統(tǒng)完整電路原理圖3．系統(tǒng)PCB版圖六、主要參考資料1．DS2438編程手冊2．DS18B20溫度檢測程序3．《凌陽單片機(jī)編程手冊》4.《蓄電池監(jiān)控》七、進(jìn)度要求實(shí)習(xí)階段 第 8 周（ 4 月 19 日）至第 10 周（ 5 月 8 日）共 3 周設(shè)計(jì)階段 第 1 周（ 3 月 1 日）至第 7 周（ 4 月 17 日）共 7 周設(shè)計(jì)階段 第 11 周（ 5 月 8 日）至第 18 周（7 月 3 日）共 7 周答辯日期 第 周（ 2010 年 7 月 3 日） 八、其它要求一種高性能的蓄電池檢測管理系統(tǒng)摘 要被人們稱作信息時(shí)代的二十一世紀(jì)，電子信息科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展。作為信息的傳輸，通信就顯得尤為重要。為了保障通信的不間斷，通信基站使用UPS電源就成為了必要。而蓄電池的工作狀態(tài)將直接影響UPS系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以必須對電池組的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。本文將利用DALLAS公司生產(chǎn)的單總線器件DS2438對電池的電壓、電流、溫度、電量等主要參數(shù)進(jìn)行采樣，通過SPCE061A單片機(jī)與在線器件通訊獲得采樣數(shù)據(jù)，并處理采樣數(shù)據(jù)，在lcd1602上顯示電池狀態(tài)。單總線器件的好處是：一條通信線路上可以掛載多個(gè)器件，可以對一組電池的多節(jié)電池分別進(jìn)行監(jiān)測，同時(shí)降低了硬件的復(fù)雜程度，具有成本低、易安裝維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)提高了電池的可靠性、延長了蓄電池的使用壽命、節(jié)約了維修費(fèi)用。關(guān)鍵詞：蓄電池；監(jiān)測系統(tǒng)；DS2438；單總線；移動基站A high Performance Battery Monitoring And Management SystemABSTRACTBeen called the information age, the twentyfirst century, the rapid development of electronic information science and information transmission, munication is particularly order to protect the ongoing munication, munication base station bees the necessary UPS power battery status will directly affect the work of the UPS system stability, so must the working status of the battery pack article will use the pany39。s singleDALLAS DS2438 devices on the battery bus voltage, current, temperature, electricity and other main parameters of sampling, by SPCE061A MCU and online access to sampling data munications devices, and process sample data, lcd1602 display battery benefits of a single bus device is: a munication line can mount multiple devices, can be a multicell battery monitor respectively, while reducing hardware plexity, low cost, ease of installation to system improves the reliability of the battery, extended battery life, save maintenance costs.Key words：Battery。Monitoring system。DS2438。1wire。Mobile base stations目 錄引言 8第1章 概論 9 蓄電池檢測技術(shù) 9 蓄電池的監(jiān)測 9 蓄電池檢測現(xiàn)狀 9 單總線技術(shù) 9 單總線簡介 9 單總線通信過程 10 功能命令集 10 程序編譯環(huán)境 13 研究目的與意義 13第2章 蓄電池監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路 14 14 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 14 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu) 14 采集模塊 15 數(shù)據(jù)處理模塊 15 15第3章 蓄電池檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 16 總論 16 采集部分 16 5V DS2438供電電路 16 A/D轉(zhuǎn)換分壓電路 16 低通濾波器電路 17 光電耦合隔離電路與ID讀取控制部分 17 單片機(jī)系統(tǒng)與報(bào)警電路 17第4章 蓄電池檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 18 ID初始化程序 18 主循環(huán)程序 19 DS2438采集程序 20 LCD顯示效果 21第5章 總結(jié)與展望 21參考文獻(xiàn) 22附錄 23翻譯原文 36翻譯原文譯文 42引 言隨著通信技術(shù)的發(fā)展，如何安全可靠的通信越來越突出。其中移動基站的不間斷供電是安全可靠通信的基礎(chǔ)。承載著這一使命的就是蓄電池。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近八成移動基站掉站事故由蓄電池故障造成，因此有效地對蓄電池進(jìn)行監(jiān)控，及早的發(fā)現(xiàn)蓄電池故障是保障通信安全的關(guān)鍵。同時(shí)可以節(jié)約維修成本，延長電池的使用壽命。本次設(shè)計(jì)采用DALLAS公司的單總線器件DS2438實(shí)現(xiàn)對蓄電池狀態(tài)的采集，然后主機(jī)通過與單總線器件通信獲取狀態(tài)信號，并處理這些數(shù)據(jù)從而實(shí)現(xiàn)了對蓄電池狀態(tài)的檢測。根據(jù)電池狀態(tài)能有效地對基站蓄電池管理。第1章 概論 蓄電池檢測技術(shù) 蓄電池的監(jiān)測蓄電池作為備用電源在通信系統(tǒng)中起著極其重要的作用，在交流電失電或其它事故狀態(tài)下蓄電池組一旦出現(xiàn)問題，供電系統(tǒng)將面臨癱瘓，造成設(shè)備停運(yùn)及其它重大運(yùn)行事故。所以有必要對蓄電池進(jìn)行監(jiān)測，檢測的主要內(nèi)容是檢測蓄電池的溫度、端電壓、電流、容量等主要參數(shù)。目前使用較多的蓄電池監(jiān)測裝置是電池巡檢儀，電池巡檢儀又分為測量蓄電池單體電壓的巡檢儀和智能巡檢儀。前種檢測儀功能單一，只能實(shí)現(xiàn)蓄電池的溫度電壓的監(jiān)測。智能巡檢儀增加了對電池容量的檢測。其中蓄電池的容量指蓄電池目前充電狀況的等級，相當(dāng)于蓄電池實(shí)際能夠放出容量的大小，也就是對蓄電池保有容量(剩余容量)的多少進(jìn)行檢測，主要有密度法(比重法)、安時(shí)計(jì)、內(nèi)阻法(電導(dǎo)法)等。 蓄電池檢測現(xiàn)狀在我國蓄電池的實(shí)際應(yīng)用中，蓄電池的使用壽命是否終結(jié)的主要依據(jù)為電池的剩余容量是否滿足機(jī)房的工作要求，或者滿足有關(guān)維護(hù)規(guī)程的要求。隨著廣大電池維護(hù)工作者對電池構(gòu)造、工藝、工作原理認(rèn)識的逐步深入，早期的那種純靠測試端電壓來了解電池性能的方法已經(jīng)被淘汰，而依據(jù)在線監(jiān)測法對電池進(jìn)行容量測試的手段還不夠成熟。我國現(xiàn)行的蓄電池的檢測，主要是通過放電檢測的手段來進(jìn)行，但由于風(fēng)險(xiǎn)大，時(shí)間過長、工作量大、不宜作為日常檢測的檢測手段，只宜作為電池組以一年一度或者三年一度的核對放電測試。針對目前的實(shí)際情況，包括廣大蓄電池制造廠家、蓄電池檢測技術(shù)研究機(jī)構(gòu)、以及廣大蓄電池維護(hù)人員，都在積極探索一種快速、準(zhǔn)確、可靠、安全的蓄電池檢測技術(shù)。特別對于廣大現(xiàn)場維護(hù)工程師而言，這種需求更顯得迫切。 單總線技術(shù) 單總線簡介1wire 單總線是Maxim 全資子公司Dallas 的一項(xiàng)專有技術(shù)。與目前多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)串行數(shù)據(jù)通信方式，如SPI/I2C/MICROWIRE 不同，它采用單根信號線，既傳輸時(shí)鐘，又傳輸數(shù)據(jù)。而且數(shù)據(jù)傳輸是雙向的它具有節(jié)省I/O 口線資源結(jié)構(gòu)簡單成本低廉便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)。 單總線通信過程每次與單總線器件通信都需要進(jìn)行以下的單總線命令：第一步 初始化；第二步 ROM命令；第三步 功能命令；初始化：其中初始化包括復(fù)位與應(yīng)答。主機(jī)發(fā)送復(fù)位命令，如果有從機(jī)（單總線器件）接收到復(fù)位命令，從機(jī)發(fā)送應(yīng)答命令給主機(jī)，表示連接成功，隨后進(jìn)行ROM命令。ROM命令：單總線器件出廠前被賦予了唯一的ID識別號，ROM命令就是對此ID號進(jìn)行的操作。包括讀ROM、匹配ROM、找尋ROM、跳過ROM操作。讀ROM命令用于讀取單總線器件的ID識別號（僅當(dāng)在線器件為一的時(shí)候使用）；匹配ROM命令用于在線器件不唯一的情況下，主機(jī)發(fā)送ID號與在線器件進(jìn)行匹配，選中與該ID號相同的在線器件，隨后進(jìn)行功能命令；找尋ROM命令用于使用分叉樹的方法讀取器件的ID號（不能與器件的物理位置對應(yīng)，只能通過程序讀取全部在線器件的ID號）；跳過ROM命令用于只有單個(gè)器件在線的情況，直接跳過執(zhí)行功能命令。功能命令：功能命令用于對單總線器件進(jìn)行各種功能操作，使其實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。 功能命令集各功能命令使用流程如下： 各標(biāo)志位讀寫主機(jī)模式數(shù)據(jù)（地位在前）功能介紹TX復(fù)位復(fù)位脈沖RX應(yīng)答應(yīng)答脈沖TXCCh跳過ROM命令TX4Eh00h發(fā)出寫SP 00h命令TX0Fh設(shè)置ICA, CA, EE, AD位狀態(tài)TX復(fù)位復(fù)位脈沖RX應(yīng)答應(yīng)答脈沖TXCCh跳過ROM命令TXBEh00h發(fā)出讀暫存器SP 00h命令RX9 data bytes讀暫存器數(shù)據(jù)和校驗(yàn)位TX復(fù)位復(fù)位脈沖RX應(yīng)答應(yīng)答脈沖TXCCh跳過ROM命令TX48h00h發(fā)出復(fù)制暫存器SP 00h命令RX讀子機(jī)當(dāng)復(fù)制暫存器完成時(shí)，DS2438返回“1”TX復(fù)位復(fù)位脈沖RX應(yīng)答應(yīng)答脈沖，完成、讀取溫度電壓主機(jī)模式數(shù)據(jù)（地位在前）功能介紹TX復(fù)位復(fù)位脈沖RX應(yīng)答應(yīng)答脈沖TXCCh跳過ROM命令TX44h發(fā)出轉(zhuǎn)換溫度命令，讀子機(jī)TX復(fù)位復(fù)位脈沖RX應(yīng)答應(yīng)答脈沖TXCCh跳過ROM命令TXB4h發(fā)出轉(zhuǎn)換溫度命令，讀子機(jī)TX復(fù)位復(fù)位脈沖RX應(yīng)答應(yīng)答脈沖TXCCh跳過ROM命令TXBEh00h發(fā)出重讀存儲頁00h命令TX復(fù)位復(fù)位脈沖RX應(yīng)答應(yīng)答脈沖TXCCh跳過ROM命令TXBEh00h發(fā)出讀暫存器SP 00h命令RX9 data bytes讀取暫存器數(shù)據(jù)和校驗(yàn)位。此網(wǎng)頁包含溫度，電壓和電流測量。TX復(fù)位復(fù)位脈沖RX應(yīng)答應(yīng)答脈沖，完成主機(jī)模式數(shù)據(jù)（地位在前）功能介紹TX復(fù)位復(fù)位脈沖RX應(yīng)答應(yīng)答脈沖TXCCh跳過ROM命令TXB8h01h發(fā)出重讀存儲頁00h命令TX復(fù)位復(fù)位脈沖RX應(yīng)答應(yīng)答脈沖TXCCh跳過ROM命令TXBeh01h發(fā)出讀存儲頁00h命令RX9 data bytes讀取暫存器數(shù)據(jù)和校驗(yàn)位。電流累加器位于字節(jié)04h。TX復(fù)位復(fù)位脈沖RX應(yīng)答應(yīng)答脈沖TXCCh跳過ROM命令TXB8h07h發(fā)出重讀暫存器SP