【正文】 programming of AT89C51 SCM can achieve the following basic requirements: 1, battery capacity measurement by battery discharge。 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。 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。 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(cè)量電池的頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)預(yù)示電池的容量。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)。通過測(cè)量電解液的密度可判斷蓄電池的充放電程度。鉛酸蓄電池行業(yè)大有可為。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)。 第 5 周 ~第 8 周 繪制原理圖，制作板圖 。 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)。 三、主要技術(shù)指標(biāo) 放電電流為 3~。 二、基本要求 通過放電方法測(cè)試電池容量。 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 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 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 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)。 實(shí)時(shí)顯示電池容量 （安時(shí)） 。 測(cè)量放電電流，電流與時(shí)間積分為安時(shí)。 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(lái)，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(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。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)。過程繁瑣，所以這種方法用得較少。 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 。實(shí)時(shí)測(cè)量并顯示電壓，放電到 則放電結(jié)束。 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(cè)蓄電池容量成為廣大用戶極為關(guān)注的問題。因?yàn)樾铍姵胤烹娙萘颗c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(cè)系統(tǒng)很有必要。目前，國(guó)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(duì)放電只能測(cè)試整組電池容量，不能測(cè)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(lái)。但是間隔時(shí)間過長(zhǎng)，兩次核對(duì)之間的蓄電池的狀態(tài)是不 確定的。 對(duì)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(shí)測(cè)試要求較高，測(cè)試情況還不是很理想，尤其是容量測(cè)試準(zhǔn)確度較低。電導(dǎo)是頻率的函數(shù)，不同的測(cè)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(hào)的儀表測(cè)量結(jié)果的差異性較大，由于各種交流法測(cè)量?jī)x的測(cè)量頻率(15Hz～ 1000Hz)、測(cè)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(cè)量電流 (1A～ 10A)相差較大，讓使用不同的測(cè)量?jī)x對(duì)于同一塊電池的測(cè)量結(jié)果相差較大，有時(shí)相差一倍。 Ah容量法 對(duì)于動(dòng)力蓄電池，蓄電池需要頻繁的充電、放電。 快速容量測(cè)試技術(shù)的難點(diǎn)分析 針對(duì)目前的實(shí)際情況，就蓄電池制造廠家、蓄電池測(cè)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(cè)試技術(shù)。從電化學(xué)的角度，不能對(duì)于使用者提供更多的內(nèi)部的信息。石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 對(duì)于蓄電池的設(shè)計(jì)和制造者同樣如此?；瘜W(xué)能隨著使用次數(shù)和使用時(shí)間、儲(chǔ) 存時(shí)間而衰減。而且，對(duì)于蓄 電池組，使用時(shí)間越長(zhǎng)，蓄電池個(gè)體之間的差異性和離散性越大，會(huì)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(gè)電池在不同的使用條件 [1]。 論文研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn) 主要研究利用單片機(jī) AT89C51設(shè)計(jì)一個(gè)蓄電池容量測(cè)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(cè)的準(zhǔn)確。經(jīng)由放電硫酸成分從電解液中釋出，放電愈久，硫酸濃度愈稀薄。2℃ 放電中電壓下降 放電中端子電壓比放電前之無(wú)負(fù)載電壓 (開路電壓 )低，理由如下： (1)V=EIR V端子電壓 (V) I放電電流 (A) E開路電壓 (V) R內(nèi)部阻抗 (Ω ) (2)放電時(shí)，電解液比重下降，電壓也降低。 因此，堆高機(jī)無(wú)負(fù)重?fù)P升時(shí)的電池電壓若已達(dá) (24cell的 42V,12cell的石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 21V)，則應(yīng)停止使用，馬上充電。 因此 : (1)冬季比夏季的使用時(shí)間短。 放電量與比重 蓄電池之電解液比重幾乎與放電量成比例。 放電狀態(tài)與內(nèi)部阻抗 內(nèi)部阻抗會(huì)因放電量增加而加大，尤其放電終點(diǎn)時(shí)，阻抗最大，主 要 因?yàn)榉烹姷倪M(jìn)行使得極板內(nèi)產(chǎn)生電流的不良導(dǎo)體 — 硫酸鉛及電解液比重的下降，都導(dǎo) 致內(nèi)部阻抗增強(qiáng)，故放電后，務(wù)必馬上充電，若任其持續(xù)放電狀態(tài)，則硫酸鉛形成安定的白色結(jié)晶后 (此即文獻(xiàn)上所說(shuō)的硫化現(xiàn)象 )， 即使充電 ， 極板的活性物 質(zhì) 亦無(wú)法恢復(fù)原狀 ， 而將縮短電瓶的使用年限。 影響鉛酸蓄電池容量的因素 鉛酸蓄電池的容量是指在一定的放電條件下，可以從電池中獲得的容量，一般用安時(shí) (Ah)數(shù)表示，符號(hào)為 C。因?yàn)橐坏╇姵鼗钚晕镔|(zhì)的總量確定下來(lái)，電池的理論容量就確定了，并且額定容量也是實(shí)際容量的一種反應(yīng)。 蓄電池生產(chǎn)工藝對(duì)電池容量的影響 活性物質(zhì)量的多少是影響鉛酸蓄電池容量的主要因素，一個(gè)電池活性物質(zhì)的量確定以后，因?yàn)殡娊庖毫蛩岬牧客ǔＪ菈蛴玫?，因此它的理論容量也就確定了，其他因素對(duì)容量的影響，就是對(duì)活性物質(zhì)利用率的影響了。 當(dāng)極板上活性物質(zhì)總量確定以后，實(shí)際反應(yīng)中，活性物質(zhì)參加反應(yīng)量的多少與極板厚度密切相關(guān)。在這種情況下，不僅擴(kuò)散速度加快，濃度極化減小，而且由于反應(yīng)面積的增加，電化學(xué)極化也減小。也就是說(shuō)，在活性物質(zhì)總量相同的前提下，薄極板的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在大電流放電情況下?；钚晕镔|(zhì)的孔率決定于鉛膏的視比重及涂板時(shí)的壓板操作，鉛膏視比重小，壓板時(shí)壓力小，則孔率大，反之則孔率小。 相同活性物質(zhì)總量的極板放電容量不僅與上面提到的因素有關(guān)，而且還與極板的真實(shí)表面積有關(guān)。真實(shí)表面積大，則擴(kuò)散截面積與反應(yīng)面積都增加， 因此放電時(shí)濃度極化和電化學(xué)極化都減小，電池電壓下降減慢，放電容量提高。 極板中心距是指兩個(gè)同極性極板中心之間的距離。而在當(dāng)今比較流行的閥控密封型鉛酸蓄電池的設(shè)計(jì)原則中，不僅不允許有游離態(tài)的電解液存在，還要求電池隔板中的酸液量不能夠飽和，必須留下 5%～ 10%的孔來(lái)作為氧復(fù)合的通道。這是因?yàn)榉烹婋娏髅芏却髸r(shí)，電化學(xué)極化和濃差極化都將加劇，造成放電電壓迅速下降，放電容量減小。這也是針對(duì)同種規(guī)格電池，各種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在大電流放電時(shí)，允許放出較少的容量的主要原因。這是因?yàn)樾‰娏鞣烹姇r(shí)，放電曲線平坦部分很長(zhǎng)，到終止電壓后，如果繼續(xù)放電，則電壓急劇下降。 電解液溫度對(duì)鉛酸蓄電池在一定放電率和終止電壓條件下可供給的容量值有很大的影響，電解液溫度升高，放電容量增加；溫度降低，放電容量減小。這里需要著重說(shuō)明兩點(diǎn)：一是負(fù)極板受溫度的影響比正極板敏感，這也說(shuō)明了電池制造商為了提高電池的低溫或大電流放電性能，通常都只在負(fù)極鉛膏中增加相應(yīng)的添加劑；二是由于電解液溫度降低而引起的放電容量的降低，并不是說(shuō)電池?fù)p失了一部分容量，因?yàn)橹灰o蓄電池加溫，使電 解液溫度升高，鉛蓄電池仍可放出其額定的放電容量。在電解液的相對(duì)密度為 ，但是在電池放電過程中，酸的密度發(fā)生變化，由 于放電率不同以及溫度和對(duì)應(yīng)于電池內(nèi)活性物質(zhì)量的電解液量不同，電解液的最適宜密石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 度也就不同。 AT89C2051是一種帶 2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。 AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案 [5]。壽命： 1000寫 /擦循環(huán) 128 8位內(nèi)部 RAM 可編程串行通道 P0口： P0口為一個(gè) 8位漏級(jí)開 路雙向 I/O口，每腳可吸收 8TTL門電流。 P1口： P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。并因此作為輸入時(shí)， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2口在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口也可作為 AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) 0INT (外部中斷 0) 1INT (外部中斷 1) T0(記時(shí)器 0外部輸入 ) T1(記時(shí)器 1外部輸入 ) WR (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) RD (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 ) P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。在 FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。 EA /VPP：當(dāng) EA 保持低電平時(shí)，則在此期間為外部程序存儲(chǔ)器 (0000HFFFFH)，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2應(yīng)不接。 外接石英晶體 (或陶瓷振蕩器 )及電容 C C2 接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。 用戶也可以采用外部時(shí)鐘。所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。為了提高準(zhǔn)確性，應(yīng)小電流放電，即放電電阻應(yīng)為大電阻，電阻 R R7選用 1K的 小功率電阻，由于電阻阻值存在較大的誤差， R8選用 1K左右的電位器 [6]；電流采樣，應(yīng)進(jìn)行大電流放電，放電電阻 RL為小阻值的大功率電阻。隨著放電的進(jìn)行，蓄電池的電壓必然要降低，如不加入恒流放電裝置而是進(jìn)行定電阻放電，則放電電流也會(huì)隨著電壓的降低而降低?？烧{(diào)電源提供基準(zhǔn)電源，輸入信號(hào) Ei為蓄電池的電壓。 原理圖 圖 42b 恒流放電電 路原理圖 工作原理 若由于輸入電壓 Ei的減小而使負(fù)載電流減小，則取樣電壓必然減小，從而使取樣電壓 Us與基準(zhǔn)電壓 E的差值 (Us— E)減小。 電路元器件的參 數(shù) [9]: RL ： (Emin3)/IL，其中 Emin為蓄電池的 放電終止電壓， IL為放電電流。所謂動(dòng)態(tài)顯示，就是單片機(jī)定時(shí)地對(duì)顯示器件掃描。動(dòng)態(tài)顯示的亮度與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比例有關(guān) [10]。 AT89C51單片機(jī)內(nèi)無(wú) A/D 轉(zhuǎn)換器，要外接 A/D，這里選用 8 位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0809。 (2)具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。 (6)工作溫度范圍為 40～＋ 85℃ 。 IN0～ IN7： 8 路模擬量輸入端。 START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，輸入，高電平有效。 CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。 GND：地。下降沿啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換，之后 EOC 輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。采用中斷方式不浪費(fèi) CPU的等待時(shí)間，但如果 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)間較短，也可以用程序查