【正文】 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) Design of Leadacid Battery Capacity Detection System 鉛酸蓄電池容量檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)單 學(xué)生姓名 張義順 學(xué)號(hào) 20211667 班級(jí) 電 04022班 專(zhuān)業(yè) 自動(dòng)化 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 鉛酸蓄電池容量檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師姓名 鄧曉燕 指導(dǎo)教師職稱(chēng) 教授 評(píng) 定 成 績(jī) 指導(dǎo)教師 得分 評(píng)閱人 得分 答辯小組組長(zhǎng) 得分 成績(jī)： 院長(zhǎng)簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 題 目 鉛酸蓄電池容量檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 20211667 班級(jí) 電 04022 班 專(zhuān)業(yè) 自動(dòng)化 承擔(dān)指導(dǎo)任務(wù)單位 電氣與電子工程分院 導(dǎo)師 姓名 導(dǎo)師 職稱(chēng) 教授 一、設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心的蓄電池測(cè)量系統(tǒng)。 設(shè)計(jì)硬件電路。 軟件編程。 二、基本要求 通過(guò)放電方法測(cè)試電池容量。 實(shí)時(shí)顯示電池容量 （安時(shí)） 。 實(shí)時(shí)顯示電池電壓 （ V） 。 測(cè)量結(jié)束后有報(bào)警提示 。 三、主要技術(shù)指標(biāo) 放電電流為 3~。 測(cè)量放電電流，電流與時(shí)間積分為安時(shí)。 實(shí)時(shí)測(cè)量電壓，放電到 ，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(shí)。 四、應(yīng)收集的資料及參考文獻(xiàn) 51 單片機(jī)方面的知識(shí)及其接口技術(shù)。 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(jìn)度計(jì)劃 第 1 周 ~第 4 周 調(diào)研、搜集資料、初步設(shè)計(jì) 。 第 5 周 ~第 8 周 繪制原理圖，制作板圖 。 第 9 周 ~第 12 周 編寫(xiě)軟件，系統(tǒng)調(diào)試 。 第 13 周 ~第 14 周 完成論文。 教研室主任簽字 時(shí) 間 2021年 2月 26日 畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 題 目 鉛酸蓄電池容量測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 張義順 學(xué)號(hào) 20211667 班級(jí) 電 04022班 專(zhuān)業(yè) 自動(dòng)化 一、研究背景 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)， 2021年，美國(guó)十大科技計(jì)劃中有兩項(xiàng)為電池項(xiàng)目，鉛酸蓄電池行業(yè)銷(xiāo)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(guān)，在汽車(chē)、叉車(chē)等運(yùn)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(huì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)和人類(lèi)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(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)。 近年來(lái)，鉛酸蓄電池技術(shù)不斷發(fā)展，產(chǎn)品日臻成熟。起動(dòng)電池結(jié)構(gòu)逐步優(yōu)化升級(jí)，免維護(hù)蓄電池廣泛使用、仍然是軍用、民用交通運(yùn)輸裝備的重要電源裝置，為我國(guó)成為世界主要汽車(chē)生產(chǎn)國(guó)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(chǔ)備電源的核心部件，其生產(chǎn)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中重要的基礎(chǔ)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(yīng)用，如何判定蓄電池的容量成為廣大用戶(hù)極為關(guān)注的問(wèn)題。 二、國(guó)內(nèi)外研究 現(xiàn)狀 目前，蓄電池剩余容量的檢測(cè)方法很多，如檢測(cè)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(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。此方法可以實(shí)現(xiàn)電池容量的直接顯示，被普遍用在電池監(jiān)測(cè)技術(shù)中。但由于電解液擴(kuò)散速度較慢，在充電或放電后較長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。 高電率放電法是通過(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)供電的能力，但不能測(cè)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(xiǎn)。 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。但濕度傳感器目前尚無(wú)應(yīng)用實(shí)例。 阻抗法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。過(guò)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(guò)調(diào)研和搜集資料，完成對(duì)鉛酸蓄電池的初步認(rèn)識(shí)，之后再通過(guò)自我學(xué)習(xí)，從所借閱的資料以及互聯(lián)網(wǎng) 上的知識(shí)，獨(dú)立完成原理圖的繪制和版圖的制作，隨后進(jìn)入軟件編寫(xiě)階段，在老師的指導(dǎo)下完成系統(tǒng)的調(diào)試最終完成論文。 通過(guò)放電方法測(cè)試電池容量 ， 測(cè)量放電電流，電流與時(shí)間積分為安時(shí)。 四、本次設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)達(dá)到的效果 設(shè)計(jì)出一個(gè)以單片機(jī)為核心的鉛酸蓄電池容量測(cè)試系統(tǒng)，通過(guò)放電可測(cè)試其容量，當(dāng)電壓達(dá)到 ，并且實(shí)時(shí)顯示電池電壓與容量，測(cè)量結(jié)束后有報(bào)警提示。 指導(dǎo)教師簽字 時(shí) 間 2021 年 3月 10日 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(cè)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì) AT89C51單片機(jī)軟 件編程可以實(shí)現(xiàn)以下基本要求 ： 通過(guò)蓄電池放電測(cè)量電池容量； 測(cè)量電壓動(dòng)態(tài)值； 可切換顯示電池容量 /電壓； 測(cè)量結(jié)束后有報(bào)警提示 。 為了檢測(cè)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(cè)試的電壓值比較準(zhǔn)確；為了檢測(cè)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(jiǎn)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(cè)的準(zhǔn)確。實(shí)時(shí)測(cè)量并顯示電壓，放電到 則放電結(jié)束。 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(cè)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(jiǎn)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(cè)量顯示方便、直觀(guān)、價(jià)格低廉。 關(guān)鍵詞： 鉛酸蓄電池 容量檢測(cè) 恒流放電 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 目 錄 第 1 章 緒論 ........................................................... 1 課題研究的目的及意義 ........................................... 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ................................................. 1 當(dāng)前蓄電池容量測(cè)試技術(shù)現(xiàn)狀 ............................... 1 快速容量測(cè)試技術(shù)的難點(diǎn)分析 ............................... 3 容量測(cè)試技術(shù)解決的方向 ................................... 4 論文研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn) ........................................... 4 第 2 章 鉛酸蓄電池 ..................................................... 5 工作原理 ....................................................... 5 放電中的化學(xué)變化 ......................................... 5 充電中的化學(xué)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(duì)電池容量的影響 ........................... 8 蓄電池使用時(shí)的因素對(duì)電 池容量的影響 ...................... 10 第 3 章 AT89C51 單片機(jī)結(jié)構(gòu)及功能簡(jiǎn)介 ...