【正文】 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 學(xué)院（系）： 電子與電氣工程系 專(zhuān) 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué) 生： 王志賓 指導(dǎo)教師： 唐曉燕 完成日期 2011 年 5 月本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于單片機(jī)的蓄電池性能測(cè)試電路的設(shè)計(jì)Test Circuit of Accumulator’s Function Based on MCU總計(jì)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 頁(yè)表 格： 0 個(gè)插 圖 ： 18 幅本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）基于單片機(jī)的蓄電池性能測(cè)試電路的設(shè)計(jì)Test Circuit of Accumulator’s Function Based on MCU 學(xué) 院（系）： 電子與電氣工程系 專(zhuān) 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 王志賓 學(xué) 號(hào)： 097409028 指 導(dǎo) 教 師（職稱(chēng)）：唐曉燕（講師） 評(píng) 閱 教 師： 完 成 日 期： 基于單片機(jī)的蓄電池性能測(cè)試電路的設(shè)計(jì)電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè) 王志賓[摘 要] 閥控鉛酸蓄電池作為后備電源已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，交通、通信和軍事領(lǐng)域。如何高效率管理這些蓄電池，提高后備電源系統(tǒng)的可靠性是一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的重要課題。因此，本課題設(shè)計(jì)一基于單片機(jī)的蓄電池性能檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用精密電阻和電池構(gòu)成串聯(lián)電路，用交流注入法對(duì)蓄電池注入微弱正弦波信號(hào)，通過(guò)對(duì)輸出響應(yīng)進(jìn)行一系列的放大、幅相檢測(cè)、AD轉(zhuǎn)換和采集，然后根據(jù)測(cè)量到的電壓比來(lái)推算電池內(nèi)阻。試驗(yàn)結(jié)果表明：該方法能夠被有效地用于鉛酸電池內(nèi)阻測(cè)量，測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定有效。[關(guān)鍵詞] 幅相檢測(cè)；AD轉(zhuǎn)換；單片機(jī)；電池內(nèi)阻 Test Circuit of Accumulator’s Function Based on MCUElectrical Engineering and Automation Specialty WANG Zhi—binAbstract: Valve control of leadacid batteries as a backup power supply has been widely used in industrial production, transportation, munications and military areas. How to efficient management these batteries, improve the reliability of backup power system is a very realistic important topic. Therefore, the subject is based on single chip design a battery performance testing system. The system adopts the precise resistance and battery constitute a series circuit, using ac injection method to inject weak battery sine wave signal, a series of output response by the amplification, amplitude and phase detection, AD transform and acquisition, and then based on the measured resistance calculation battery voltage board. Test results show that the method can be used effectively as leadacid battery resistance measurement, the measured results stable and effective. Key words: Amplitude and phase detection。 AD transform。 SCM。 battery resistance 目 錄1引言 1 1 1 2 32測(cè)試方法研究 4 4 5 5 6 73硬件電路的設(shè)計(jì) 8 8 10 12 13 INA321芯片簡(jiǎn)化圖 13 INA2321電路圖 14 14 AD8302介紹 14 AD8302電路圖 15 16 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片AD0809 16 ADC0809與單片機(jī)的接口電路 17 18 LCD1602介紹 18 LCD1602與單片機(jī)的接口電路 204軟件部分 21 主程序 21 A/D轉(zhuǎn)換子程序 22 LCD1602初始化部分 23結(jié)束語(yǔ) 25參考文獻(xiàn) 26致謝 271 引言 研究背景閥控鉛酸蓄電池(Valve Regulated Lead Acid Battery——VRLAB)作為后備電源已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，交通、通信和軍事領(lǐng)域。如何高效率管理這些蓄電池，提高后備電源系統(tǒng)的可靠性是一個(gè)很現(xiàn)實(shí)的重要課題?，F(xiàn)代社會(huì)在能源日益緊張的情況下，太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源的開(kāi)發(fā)，電動(dòng)汽車(chē)或混合動(dòng)力汽車(chē)的出現(xiàn)，能有效緩解能源緊張的局面，這就進(jìn)一步引發(fā)了對(duì)具有高能量?jī)?chǔ)備性能的VRLAB的巨大需求。對(duì)動(dòng)力型VRLAB電池組進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的監(jiān)測(cè)管理是提高系統(tǒng)可靠性必不可少的重要方法。本課題的研究設(shè)計(jì)具有非常廣闊的發(fā)展前景和巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 蓄電池研究現(xiàn)狀目前測(cè)量蓄電池性能方法很多，常見(jiàn)的有以下幾種：第一種方法是通過(guò)檢測(cè)電解液密度確定蓄電池剩余容量，這也是鉛酸蓄電池檢測(cè)普遍采用的方法。電解液密度在充電過(guò)程中逐漸變高，放電過(guò)程中逐漸降低。通過(guò)測(cè)量電解液的密度可判斷蓄電池的充放電程度。第二種方法是高電率放電法判斷蓄電池剩余容量，它是通過(guò)測(cè)量大負(fù)荷下的端電壓來(lái)判斷蓄電池的剩余容量。它是模擬啟動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的負(fù)載，測(cè)出蓄電池在大電流放電時(shí)的端電壓，根據(jù)端電壓變化來(lái)判定蓄電池的技術(shù)狀態(tài)。此方法能檢測(cè)蓄電池有無(wú)故障及向啟動(dòng)機(jī)基與單片機(jī)的船用蓄電池智能檢測(cè)系統(tǒng)供電的能力，但不能測(cè)量正在充電和剛充完電的蓄電池。第三種方法是濕度法檢側(cè)蓄電池的容量，濕度法是借助固體電化學(xué)濕度傳感器，在蓄電池充放電過(guò)程中，將電解液相對(duì)濕度變化轉(zhuǎn)化為傳感器阻抗值的變化來(lái)確定蓄電池的容量。相對(duì)濕度小時(shí)，阻抗較大，反之阻抗較小。這種方法只是剛剛提出，還沒(méi)有看到真正的應(yīng)用。第四種方法是利用蓄電池的阻抗求算蓄電池的剩余容量，這種方法多用來(lái)測(cè)量密封的蓄電池。它是利用蓄電池充電過(guò)程中阻抗值升高，放電過(guò)程中阻抗值降低的特性，從被測(cè)量電池的頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)預(yù)示電池的容量。交流電橋法測(cè)量是在忽略濃差極化因素下進(jìn)行的，因?yàn)殡姵貙?duì)交流信號(hào)既有電阻特性又有電容特性，使得所測(cè)電池內(nèi)阻隨頻率變化而變化。目前電池內(nèi)阻的測(cè)量方式主要有兩種：直流放電法和交流阻抗法．直流放電法以理想直流電路為基礎(chǔ)，對(duì)蓄電池進(jìn)行瞬間大電流放電(一般為幾十到上百安培)，然后測(cè)量電池兩端的瞬問(wèn)壓降，再通過(guò)歐姆定律計(jì)算出電池內(nèi)阻。該方法簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，在實(shí)踐中得到了一定的應(yīng)用。但該方法必須在靜態(tài)或脫機(jī)的情況下進(jìn)行，無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量，且蓄電池組放出的瞬間電流較大，對(duì)蓄電池組和負(fù)載均會(huì)造成較大沖擊，影響電池使用。此外，測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定性不佳，一般適用于對(duì)測(cè)量精度和安全性要求不高的場(chǎng)合。交流阻抗法是一種以小幅值的正弦波電流或者電壓信號(hào)作為激勵(lì)源，注入蓄電池，通過(guò)測(cè)定其響應(yīng)信號(hào)來(lái)推算電池內(nèi)阻。交流阻抗法既不是穩(wěn)態(tài)法，也不是暫態(tài)法，而是在一個(gè)穩(wěn)態(tài)下施加一個(gè)小的擾動(dòng)，是一種準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)方法。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于在線測(cè)量可避免小擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，擾動(dòng)與系統(tǒng)的響應(yīng)之間保持近似線性關(guān)系。然而，目前這種方法在實(shí)現(xiàn)上較為困難，仍有值得改進(jìn)之處。本文中基于交流阻抗法，給出一種易于實(shí)現(xiàn)的內(nèi)阻測(cè)量方法，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)征了方法的有效性。 蓄電池的性能指標(biāo)（1）安全性能安全性能指標(biāo)不合格的蓄電池是不可接受的，其中影響最大的是爆炸和漏液。爆炸和漏液的發(fā)生主要與蓄電池的內(nèi)壓、結(jié)構(gòu)、工藝設(shè)計(jì)（比如安全閥失效）及應(yīng)當(dāng)禁止的不正確操作有關(guān)。（2）額定容量為了蓄