【正文】 測量放電電流，電流與時間積分為安時。鉛酸蓄電池方面的資料。第9周~第12周 編寫軟件，系統(tǒng)調(diào)試。近年來，鉛酸蓄電池技術(shù)不斷發(fā)展，產(chǎn)品日臻成熟。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極為關(guān)注的問題。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(shù)中。此方法能檢測蓄電池有無故障及向啟動機(jī)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。過程繁瑣，所以這種方法用得較少。指導(dǎo)教師簽字時 間 2008 年3月10日摘 要本設(shè)計是以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(jié)束后有報警提示。實時測量并顯示電壓。 2, measuring dynamic value of voltage, 3, may switch display the battery capacity / voltage。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。因為蓄電池放電容量與溫度的關(guān)系密切，標(biāo)準(zhǔn)才規(guī)定177。研制蓄電池容量檢測系統(tǒng)很有必要。目前，國內(nèi)外普遍采用了新型的等效的電子負(fù)載，以保證電池組恒流放電。(3)目前，核對放電只能測試整組電池容量，不能測試每一節(jié)單體電池容量，以容量最低的一節(jié)作為整組容量，而其他部分電池由于放電深度不夠，其劣化或落后程度還不能完全充分暴露出來。但是間隔時間過長，兩次核對之間的蓄電池的狀態(tài)是不確定的。對于電池組采用1%～5%C的淺度放電；機(jī)房可以沒有備用電池組。原因是多方面的，其中有蓄電池的生產(chǎn)制造工藝的原因，有蓄電池電化學(xué)特性的原因，即容量相同的蓄電池的負(fù)載電壓本身具有離散性。同時測試要求較高，測試情況還不是很理想，尤其是容量測試準(zhǔn)確度較低。電導(dǎo)是頻率的函數(shù)，不同的測試頻率下有不同的電導(dǎo)值，電池的容量越小，電池電阻越大，電導(dǎo)值越小。(2)不同型號的儀表測量結(jié)果的差異性較大，由于各種交流法測量儀的測量頻率(15Hz～1000Hz)、測量方法(相位差法、有效值法、調(diào)制解調(diào)法、比較法等等)和測量電流(1A～10A)相差較大，讓使用不同的測量儀對于同一塊電池的測量結(jié)果相差較大，有時相差一倍。對于動力蓄電池，蓄電池需要頻繁的充電、放電。 快速容量測試技術(shù)的難點分析針對目前的實際情況，就蓄電池制造廠家、蓄電池測試技術(shù)研究機(jī)構(gòu)，以及廣大蓄電池維護(hù)人員而言，都在積極探索一種快速、準(zhǔn)確、可靠、安全的蓄電池測試技術(shù)。從電化學(xué)的角度，不能對于使用者提供更多的內(nèi)部的信息。對于蓄電池的設(shè)計和制造者同樣如此?；瘜W(xué)能隨著使用次數(shù)和使用時間、儲存時間而衰減。而且，對于蓄電池組，使用時間越長，蓄電池個體之間的差異性和離散性越大，會出現(xiàn)兩極分化。不能適用于各種規(guī)格的電池以及同一個電池在不同的使用條件[1]。 論文研究內(nèi)容及創(chuàng)新點主要研究利用單片機(jī)AT89C51設(shè)計一個蓄電池容量測量系統(tǒng)。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。 2H2OPbSO4 PbO2 + 2H2SO4 + Pb (充電反應(yīng)) (硫酸鉛) (水) (硫酸鉛) 放電中的化學(xué)變化蓄電池連接外部電路放電時，稀硫酸即會與陰、陽極板上的活性物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，生成新化合物(硫酸鉛)。 蓄電池的容量電動車用蓄電池的容量以下列條件表示之： ◎ 電解液比值　　　　　　℃ ◎ 放電電流　　　　　　　5小時的電流 ◎ 放電終止電壓　　　　　◎ 放電中的電解液溫度　　30177。 蓄電池之容量表示在容量試驗中，放電率與容量的關(guān)系如下： 5HR....3HR....1HR....嚴(yán)禁到達(dá)上述電壓時還繼續(xù)放電，放電愈深，電瓶內(nèi)溫會升高，則活性物質(zhì)劣化愈嚴(yán)重，進(jìn)而縮短蓄電池壽命。 (B)電解液之阻抗增加，電瓶電壓下降，蓄電池的5HR容量會隨蓄電池溫度下降而減少。 放電量與壽命每日反復(fù)充放電以供使用時，則電池壽命將會因放電量的深淺，而受到影響。因此，定期性的測定使用后的比重，以避免過度放電，測比重的同時，亦側(cè)電解液的溫度，以20℃所換算出的比重，切勿使其降到80%放電量的數(shù)值以下。放電時的溫度高，會提高充電完成時溫度，因此，將放電終了時的溫度控制在40℃以下為最理想。通常說影響鉛酸蓄電池容量的因素，都是指對電池實際容量的影響。影響電池容量的因素很多，大致可以分為兩類：一是生產(chǎn)工藝方面的因素，包括活性物質(zhì)量、極板厚度、活性物質(zhì)孔率、活性物質(zhì)的真實表面積、極板的中心距、活性物質(zhì)的組成；二是使用時的因素，包括放電的電流密度、放電的終止電壓、電解液的溫度和電解液的密度。但是對于閥控密封型鉛酸蓄電池，由于氧復(fù)合反應(yīng)的要求，使電池在設(shè)計之初就要求電池的負(fù)極容量大于正極的容量。這兩種方式都相當(dāng)于擴(kuò)大了電解液擴(kuò)散的表面積，如果把極板變薄，則相當(dāng)于減小了擴(kuò)散的厚度。有研究表明：盡管極板越薄，活性物質(zhì)利用率越高，但是當(dāng)極板厚度減薄到2mm以下時，再減薄極板厚度，活性物質(zhì)利用率也變化不大。因此極板孔率應(yīng)在極板生產(chǎn)時合理選擇工藝過程，并且要嚴(yán)格控制過程保障能力，以生產(chǎn)出適合不同使用條件要求的最佳孔率的極板。這是因為活性物質(zhì)放電后，體積要增加，孔太小時很容易被堵塞而使活性物質(zhì)不能被充分利用，孔太大時又會影響活性物質(zhì)之間的連接，在閥控密封鉛酸蓄電池中，還會因影響氣體復(fù)合時的通道而影響氣體的復(fù)合效率。并且鉛酸蓄電池活性物質(zhì)的粒子都很小，因此它們做出的極板的真實表面積要比極板的表觀表面積大幾百到幾千倍。但需要注意的是小孔易被堵塞，造成這一部分表面積不能發(fā)揮作用。大家都知道，極板中活性物質(zhì)孔內(nèi)的酸液量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠活性物質(zhì)電化學(xué)反應(yīng)的需要，據(jù)報道鉛酸電池極板中的酸液量僅夠活性物質(zhì)總量的10%參加電化學(xué)反應(yīng)。反之，放電電流密度小時，放電容量增大。這種鹽層雖然也遮蓋了電極表面，但是硫酸電解液仍然可以通過它的孔隙擴(kuò)散到極板深處與活性物質(zhì)接觸、反應(yīng)，當(dāng)然能夠放出較多的容量。終止電壓是根據(jù)實際需要而定的，一般小電流放電時，終止電壓高些，大電流放電時，終止電壓低些。而大電流放電時，電壓沒有平坦部分，這時主要是擴(kuò)散跟不上，形成的PbSO4較細(xì)，再充電時容易還原成金屬鉛，所以終止電壓可以定得高些。另外，溫度低時，硫酸鉛在電解液中的飽和度降低，這就必然造成鉛離子在極板附近的過飽和度增加，形成致密的硫酸鉛層，阻礙活性物質(zhì)與電解液接觸，同樣也導(dǎo)致電池容量降低。雖然低密度的電解液會對電池容量產(chǎn)生不利的影響，但是電解液密度也不能太高，如果電解液密度超過一定限度時，電解液的固有電阻增加，粘度變大，同時電池的自放電也增大，對電池容量反而不利。第3章 AT89C51單片機(jī)結(jié)構(gòu)及功能簡介 AT89C51簡介AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡版本。4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 三級程序存儲器鎖定5個中斷源 GND：接地。在FIASH編程時，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流(ILL)這是由于上拉的緣故。 RST：復(fù)位輸入。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。注意加密方式1時，將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)端保持高電平時，此間為內(nèi)部程序存儲器。振蕩器特性:XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。對外接電容CC2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30pF177。采用外部時鐘的電路如圖31右圖所示。第4章 硬件設(shè)計 采樣電路的設(shè)計 設(shè)計思路對蓄電池進(jìn)行容量檢測，需要大電流恒流放電，并且要測量出電流值，通過積分和累加計算出蓄電池容量，因此必須有電流取樣電路。而蓄電池容量檢測需要對蓄電池進(jìn)行恒流放電，因此在電流采樣電路中加入了恒流放電裝置，；由繼電器控制放電電路的通斷，繼電器的選取應(yīng)符合大電流的要求。因此要在放電回路中加入恒流放電裝置，補(bǔ)償降低的電壓，使電流基本恒定。電壓隨著放電時間的延長而減小。由于U5A為反相放大器，因此其輸出電壓Ub必然升高，從而使Us升高，保證了放電電流的恒定。，取RL=2Ω。在這種方法中，顯示器件分時工作，每次只能有一個器件顯示。 設(shè)計方案圖43為89C51單片機(jī)和三位共陰極顯示器的接口電路。 ADC0809簡介ADC0809是采樣頻率為8位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。 (3)轉(zhuǎn)換時間為100μs。(7)低功耗，約15mW。21～28：8位數(shù)字量輸出端。 EOC： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平(轉(zhuǎn)換期間一直為低電平)。要求時鐘頻率范圍是101280kHz。 ADC0809的工作過程是：首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。直到A/D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖剑甘続/D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。考慮到本次設(shè)計要求同時進(jìn)行容量計算及電壓和容量顯示，因此選用中斷方式。AT89C51單片機(jī)的時鐘頻率是6MHz，則ALE端輸出信號的頻率為1MHz，符合ADC0809對時鐘頻率的要求。產(chǎn)生啟動信號START和地址鎖存控制信號ALE；。 容量蓄電池作為備用電源廣泛用于電力、通訊、電子設(shè)備等行業(yè)。 (54)開始上電端電壓調(diào)A/D轉(zhuǎn)換子程序讀入電壓和電流啟動主電路顯示出錯調(diào)顯示子程序顯示電壓求和運(yùn)算，結(jié)果轉(zhuǎn)換，送顯示RAM調(diào)顯示子程序顯示容量端電壓10報警閃爍顯示最終容量端電壓1V1V圖51 主程序框圖式中： I為測量的負(fù)載電流；為單片機(jī)采樣周期(即1ms)。當(dāng)=36000時，83H為1，然后82H，83H的數(shù)據(jù)清零。程序流程如圖51所示。(4)啟動A/D轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換啟動子程序：。選通通道0 SETB MOV DPTR,A 。保護(hù)現(xiàn)場 PUSH ACC PUSH DPH PUSH DPL MOV DPTR,0BFFFH MOVX A,DPTR 。數(shù)字顯示子程序：。數(shù)字轉(zhuǎn)換成顯示碼(最高位) MOV 71H,A 。顯示碼填入顯示緩沖72HMOV A,53H MOV DPTR,LEDMAP MOVC A,A+DPTR 。顯示最左邊一位八段管SETB CALL DELAYCLR MOV P1,72H 。延時子程序 MOV R7,0DELAYLOOP: DJNZ R7,DELAYLOOPDJNZ R6,DELAYLOOPRET第6章 結(jié)論與展望本設(shè)計采用AT89C51單片機(jī)為核心，使系統(tǒng)呈現(xiàn)單片化結(jié)構(gòu)。特別對于廣大現(xiàn)場維護(hù)工程師而言，這種需求更顯迫切。對它進(jìn)行快速準(zhǔn)確的容量測試是非常困難的。但鉛酸蓄電池由于其技術(shù)成熟、成本低、安全可靠、跟隨負(fù)荷輸出特性好等優(yōu)點，正成為近期及過渡時期電動車用動力源的理想選擇，它克服了燃油汽車尾氣排放造成的大氣污染而被稱為交通工具的綠色能源，因此，對其容量檢測方法的探討會不斷深化，其具有較強(qiáng)的實際應(yīng)用價值[15]。謝謝你們！附 錄附錄A：英文原文：LEAD ACID BATTERIESHow is it made and how does it work ?The lead acid battery is made up of a series of identical cells each containing sets of positive and negative plates.In semi traction cells flat plate construction is used. Each positive plate is a cast metallic frame which contains the lead dioxide active material. The negative plates contain spongy lead active material. Both plates usually have the same surface areas.In practice a typical cell is constructed with many more plates than just two in order