【正文】 石家莊鐵道學院畢業(yè)設計鉛酸蓄電池容量檢測系統(tǒng)的設計Design of Leadacid Battery Capacity Detection System 畢業(yè)設計成績單學生姓名張義順學號20041667班級電04022班專業(yè)自動化畢業(yè)設計題目鉛酸蓄電池容量檢測系統(tǒng)的設計指導教師姓名鄧曉燕指導教師職稱教授評 定 成 績指導教師得分評閱人得分答辯小組組長得分成績：院長簽字：年 月 日畢業(yè)設計任務書題　目鉛酸蓄電池容量檢測系統(tǒng)的設計學生姓名學號20041667班級電04022班專業(yè)自動化承擔指導任務單位電氣與電子工程分院導師姓名導師職稱教授一、設計內(nèi)容設計以單片機為核心的蓄電池測量系統(tǒng)。設計硬件電路。軟件編程。二、基本要求通過放電方法測試電池容量。 實時顯示電池容量（安時）。 實時顯示電池電壓（V）。 測量結束后有報警提示。三、主要技術指標放電電流為3~。測量放電電流，電流與時間積分為安時。實時測量電壓，顯示閃爍最后數(shù)據(jù)。三位數(shù)碼管顯示，切換顯示電壓/安時。四、應收集的資料及參考文獻51單片機方面的知識及其接口技術。鉛酸蓄電池方面的資料。模電、數(shù)字濾波、數(shù)電控制電路等資料。五、進度計劃第1周~第4周 調研、搜集資料、初步設計。第5周~第8周 繪制原理圖，制作板圖。第9周~第12周 編寫軟件，系統(tǒng)調試。第13周~第14周 完成論文。教研室主任簽字時　間2008年2月26日畢業(yè)設計開題報告題　目鉛酸蓄電池容量測試系統(tǒng)的設計學生姓名張義順學號20041667班級電04022班專業(yè)自動化一、研究背景電池工業(yè)是新能源領域的重要組成部分，是全球經(jīng)濟發(fā)展的一個新熱點，2006年，美國十大科技計劃中有兩項為電池項目，鉛酸蓄電池行業(yè)銷售總額的三分之一，與電力、交通、信息等產(chǎn)業(yè)發(fā)展息息相關，在汽車、叉車等運輸工具和大型不間斷供電電源系統(tǒng)中處于控制地位，是社會生產(chǎn)經(jīng)營活動和人類生活中不可或缺的產(chǎn)品。鉛酸蓄電池產(chǎn)業(yè)是二十一世紀最有發(fā)展前途和應用前景的新型綠色能源體系，同時關系到國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實現(xiàn)。近年來，鉛酸蓄電池技術不斷發(fā)展，產(chǎn)品日臻成熟。起動電池結構逐步優(yōu)化升級，免維護蓄電池廣泛使用、仍然是軍用、民用交通運輸裝備的重要電源裝置，為我國成為世界主要汽車生產(chǎn)國起到重要支撐作用。閥控電池、膠體電池等作為備用電源、大型儲備電源的核心部件，其生產(chǎn)已成為國民經(jīng)濟發(fā)展中重要的基礎性產(chǎn)業(yè)。鉛酸蓄電池行業(yè)大有可為。隨著鉛酸蓄電池的廣泛應用，如何判定蓄電池的容量成為廣大用戶極為關注的問題。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前，蓄電池剩余容量的檢測方法很多，如檢測電解液密度法、高電率放電法、濕度法、利用蓄電池阻抗法等。電解液密度在充電過程中逐漸變高，放電過程中逐漸降低。通過測量電解液的密度可判斷蓄電池的充放電程度。此方法可以實現(xiàn)電池容量的直接顯示，被普遍用在電池監(jiān)測技術中。但由于電解液擴散速度較慢，在充電或放電后較長時間才能達到穩(wěn)定狀態(tài)。高電率放電法是通過測量大負荷下的端電壓來判斷蓄電池的剩余容量。它是模擬啟動機啟動時的負載，測出蓄電池在大電流放電時的端電壓，根據(jù)端電壓變化來判定蓄電池的技術狀態(tài)。此方法能檢測蓄電池有無故障及向啟動機供電的能力，但不能測量正在充電和剛充完電的蓄電池，因其電能消耗大，有一定危險。濕度法是借助固體電化學濕度傳感器，在蓄電池充放電過程中，將電解液相對濕度變化轉化為傳感器阻抗值的變化來確定蓄電池的容量。但濕度傳感器目前尚無應用實例。阻抗法是利用蓄電池充電過程中阻抗值升高，放電過程中阻抗值降低的特性，從被測量電池的頻率響應數(shù)據(jù)預示電池的容量。過程繁瑣，所以這種方法用得較少。三、主要工作和所采用方法通過調研和搜集資料，完成對鉛酸蓄電池的初步認識，之后再通過自我學習，從所借閱的資料以及互聯(lián)網(wǎng)上的知識，獨立完成原理圖的繪制和版圖的制作，隨后進入軟件編寫階段，在老師的指導下完成系統(tǒng)的調試最終完成論文。通過放電方法測試電池容量，測量放電電流，電流與時間積分為安時。四、本次設計預計達到的效果設計出一個以單片機為核心的鉛酸蓄電池容量測試系統(tǒng)，通過放電可測試其容量，并且實時顯示電池電壓與容量，測量結束后有報警提示。指導教師簽字時 間 2008 年3月10日摘 要本設計是以AT89C51單片機為核心的蓄電池容量檢測系統(tǒng)，通過對AT89C51單片機軟件編程可以實現(xiàn)以下基本要求：通過蓄電池放電測量電池容量；測量電壓動態(tài)值；可切換顯示電池容量/電壓；測量結束后有報警提示。為了檢測蓄電池的端電壓，以便顯示電壓，要進行電壓采樣，并且采樣電路為小電流放電，使所測試的電壓值比較準確；為了檢測蓄電池的容量，要進行電流采樣，并且為大電流放電，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算放大器構成，結構簡單，調整方便。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確。實時測量并顯示電壓。實時顯示當前所放出的容量，積分計算出容量，不須人工計算。采用了Atmel公司的AT89C51單片機，該單片機片內(nèi)有4K的ROM，不需外接ROM，由它設計制成的數(shù)字顯示的蓄電池容量檢測系統(tǒng)，其整個系統(tǒng)呈現(xiàn)單片化結構，硬件電路構成簡單，主要功能均由軟件編程實現(xiàn)，因此體積小、可靠性高、測量顯示方便、直觀、價格低廉。關鍵詞：鉛酸蓄電池 容量檢測 恒流放電AbstractThe 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目 錄第1章 緒論 1 課題研究的目的及意義 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 當前蓄電池容量測試技術現(xiàn)狀 1 快速容量測試技術的難點分析 3 容量測試技術解決的方向 4 論文研究內(nèi)容及創(chuàng)新點 4第2章 鉛酸蓄電池 5 工作原理 5 放電中的化學變化 5 充電中的化學變化 5 蓄電池的容量 6 放電中電壓下降 6 蓄電池之容量表示 6 蓄電池溫度與容量 7 放電量與壽命 7 放電量與比重 7 放電狀態(tài)與內(nèi)部阻抗 7 放電中的溫度 8 影響鉛酸蓄電池容量的因素 8 蓄電池生產(chǎn)工藝對電池容量的影響 8 蓄電池使用時的因素對電池容量的影響 10第3章 AT89C51單片機結構及功能簡介 13 AT89C51簡介 13 主要特性 13 管腳說明 13 時鐘振蕩器 15第4章 硬件設計 17 采樣電路的設計 17 設計思路 17 設計方案 17 原理圖 18 恒流放電電路的設計 18 設計思路 18 設計方案 18 原理圖 19 工作原理 19 數(shù)字顯示電路的設計 20 設計思路 20 設計方案 20 原理圖 20 A／D接口電路的設計 21 設計思路 21 ADC0809簡介 21 設計方案 22 原理圖 23第5章 軟件設計 24 主要算法 24 電壓 24 電流 24 容量 24 主程序設計 26 A／D轉換程序的設計 27 數(shù)字顯示程序設計 28第6章 結論與展望 31參考文獻 32致 謝 33附 錄 34石家莊鐵道學院畢業(yè)設計第1章 緒論 課題研究的目的及意義鉛酸蓄電池經(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)及造價低廉等優(yōu)點。主要應用在交通運輸、通訊、電力、鐵路、礦山、港口、國防、計算機、科研等國民經(jīng)濟各個領域，是社會生產(chǎn)經(jīng)營活動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用，如何精確檢測蓄電池容量成為廣大用戶極為關注的問題。“整個試驗期間蓄電池均放置在溫度25177。2℃的水浴中”，由此可見，標準對于試驗溫度的要求25177。2℃范圍較為精確，且規(guī)定電池、水浴之間的距離，使之在反應過程中不會相互影響。因為蓄電池放電容量與溫度的關系密切，標準才規(guī)定177。2℃的要求，第一，只有在相同的環(huán)境條件下的試驗結果才具有可比性，可重復性；第二，在放電過程中，蓄電池將化學能轉換成電能，是放出能量，蓄電池要從環(huán)境中吸熱，蓄電池溫度下降，為避免影響化學反應的進行，需要有恒溫水浴向蓄電池補充熱能使其溫度恒定。質檢部門的監(jiān)督檢驗及仲裁檢驗，工商部門市場監(jiān)測，教學研究等工作，務求對蓄電池容量檢測數(shù)據(jù)準確無誤。務必使試驗溫度保持在標準要求范圍內(nèi)，才能減少系統(tǒng)誤差，得出精確數(shù)據(jù)，真實反映產(chǎn)品的質量水平。研制蓄電池容量檢測系統(tǒng)很有必要。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 當前蓄電池容量測試技術現(xiàn)狀核對放電法即100%C的深度放電，它具有容量測試準確可靠的優(yōu)點，因此，仍然是目前世界上檢測電池性能的最可靠方法。核對放電法即全放電的容量試驗，是檢測電池容量最直接、最可靠的方法，無論是在線還是離線進行檢測，都必須設置備用電源作為防范措施，以保證系統(tǒng)的安全。傳統(tǒng)的核對放電設備普遍采用電阻絲進行核對放電，并且是人工操作，程序繁瑣，存在一定的人身危險，這種傳統(tǒng)的核對放電試驗方式正在逐步被淘汰。目前，國內(nèi)外普遍采用了新型的等效的電子負載，以保證電池組恒流放電。經(jīng)過數(shù)小時后，可以找出最落后的一到幾節(jié)電池，以落后電池到達終止電壓時的放電時間與放電電流來估算其容量，并以此容量作為整組電池的容量。不過它的缺點也很突出，主要表現(xiàn)為：(1)放電時間長，風險大，電池組須脫離系統(tǒng)，蓄電池組