【正文】 L L L L L L L L L L L L L H H H H L L H H L L H H L H L H L H L H I0/O0←→ I/O I1/O1←→ I/O I2/O2←→ I/O I3/O3←→ I/O I4/O4←→ I/O I5/O5←→ I/O I6/O6←→ I/O I7/O7←→ I/O 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 12 表 23 通道邏輯表達式 (b) 輸入 導通通道 C A3 A2 A1 A0 L L L L L L L L H H H H H H H H L L L L H H H H L L H H L L H H L H L H L H L H I8/O8←→ I/O I9/O9←→ I/O I10/O10←→ I/O I11/O11←→ I/O I12/O12←→ I/O I13/O13←→ I/O I14/O14←→ I/O I15/O15←→ I/O 由上述邏輯通道可以很容易判斷出所選的通道，及你要檢測的電壓。 DOUT 腳，串行數據輸出端 ,數據由 DIN輸入，經 DOUT 引腳輸出，此引腳用來擴展 MAX7221。 1. MAX7221 的功能特點： (1) 10MHz 的串行接口； (2) BCD 譯碼 /非譯碼模式選擇； (3) 耗電僅 150uA的省電模式（顯示關閉）； (4) 數字和模擬雙重亮度控制； (5) SPI、 QSPI、 Micro wire等多種串行接口； 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 9 (6) 顯示位數可方便地進行擴展； . 2. MAX7221引腳介紹（見圖 23） Din腳，串行數據輸入端，數據存入內部 16位移位寄存器。 LTC1864 是 16 位開關電容逐次逼近 A/D 轉換，每個器件有四個控制輸入端，片選，輸入 /輸出時鐘以及地址輸入端。 下圖所示為 89C51 管腳排列圖 : 1P 1 .02P 1 .13P 1 .24P 1 .35P 1 .46P 1 .57P 1 .68P 1 .79R S T10( R X D ) P 3 .011( T X D ) P 3 .112( I N T 0 ) P 3 .213( I N T 1 ) P 3 .314T 0 P 3 .415T 1 P 3 .516( W R ) P 3 .617( R D ) P 3 .718X T A L 019X T A L 120GND40v c c39P 0 .038P 0 .137P 0 .236P 0 .335P 0 .434P 0 .533P 0 .632P 0 .731EA30A L E29P S E N28P 2 .727P 2 .626P 2 .525P 2 .424P 2 .323P 2 .222P 2 .121P 2 .O 圖 22 AT89C51 引腳排列 模數（ A/D）轉換芯片的選擇 在本設計中，模數（ A/D）轉換模塊是一個重要的模塊，它關系到最后數電壓表電壓值的精確度。 超 級 電 容 模 塊1 6 路 電 壓 采 集 模塊A / D 轉 換 模 塊微 處 理 器 8 9 C 5 1顯 示 模 塊通 信 模 塊 圖 21 系統(tǒng)總體設計圖 各個模塊中心器件的選擇 單片機的選擇 在這一設計中，我們涉及到了一個關鍵系統(tǒng)模塊 —— 單片機系統(tǒng)模塊，而目前單片機的種類是很繁多的，主要有主流的 8 位單片機和高性能的 32位單片機，結合本設計各方面因素， 8 位單片機對于本設計已經是綽綽有洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 7 余了，但將用哪一種類 8 位的單片機呢。 (3) 串行通信 能夠通過串行通信接口與上位機進行通信，將采集到的參數值發(fā)送至上位機處理。另外對超級電容進行時域建模，有利于更好的理解超級電容各物理參數的特性，從而為更有效的應用超級電容提供依據。美國國防部和能源部非常重視超級電容的開發(fā)和應用，其中 Maxwell 公司生產的Power Cache 超級電容器，已由通用汽車公司 Allison Transmission Division組成并聯混合電源系統(tǒng)和串聯電 源系統(tǒng)用在貨車和汽車上 [1]。 (4) 工作溫度范圍寬。從發(fā)展趨勢看，超級電容主要是用來取代或部分取代電池。目前較為合理的觀點是將超級電容容器分為雙電層電容器 (Electric Double Layer Capacitor， EDLC)和電化學電容器 (Electrochemical Capacitor)兩大類。超級電容作為一種理想的新型能源器件，它在眾多的應用領域里彌補了常規(guī)儲能器件的單方面缺陷。 電機作為動力系統(tǒng)必要的組成部分，廣泛應用于各個領域。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 關鍵詞 ：超級電容，電壓檢測， proteus ， Visual C++ 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） II Super capacitor test system ABSTRACT In recent years, with the rapid development of industry and agriculture, world energy consumption rate increased dramatically. Therefore, the development of new energy and energysaving technology has bee a science and technology workers of the world39。洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） I 超級電容測試系統(tǒng) 摘 要 近年來，隨著工農業(yè)的迅速發(fā)展，世界能源消耗速度急劇增加。 論文設計的基于 AT89C51 的超級電容測試系統(tǒng)可對超級電容在各種情況下的電壓變化情況進行測試，并收集數據送至上位機分析處理，這對于超級電容的研究和應用都具有非常重要的作用。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。新能源和節(jié)能技術的開發(fā)已經成為我國科技工作者的當務之急。它是一種電容器件但與常規(guī)電容器不同，其容量可達到法拉級甚至數萬法拉而且能在電極端電壓超過額定電壓的過充電狀態(tài)下不被擊穿。 有些稱謂從某種意義上說有些欠妥。與靜電電容器相比其優(yōu)點是能量密度非常高，容量可達數千法拉，但是它的耐壓較低，受制于電解液的分解電壓；漏電較大，容量隨頻率顯著降低，所以可用作低頻容性元件使用。超級電容器的循環(huán)壽命可達 10 萬次以上，比蓄電池壽命高 100 倍以上。 1996 年俄羅斯洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 4 Elytra 公司研制出了采用純電容器作電源的電動汽車樣品，采用 300 個超級電容串聯，可載 20 人，充電一次可行駛 12km，時速 25km／ h。 本課題的研究理論意義在于對超級電容的單體電壓檢測方案的設計，可以對超級電容電壓進行實時檢測，為后續(xù)的電壓均衡提供依據。 (2) 數據顯示 通過程序控制，可實現自動循環(huán)檢測每一路通道采集到的參數值并通過 LED 數碼管顯示電壓值。最后單片機系統(tǒng)將計算好了的被測電壓值按一定的時序送入顯示電路模塊加以顯示 [3]。在設計中，單片機起著連接硬件電路與程序運行及存儲數據的任務，一方面，它將 A/D 轉換器、顯示器和語音芯片等通過 I/O 口地址線和數據線連接起來；另一方面，它將用戶下載的程序通過控制總線控制數據的輸入輸出，從而實現冊電壓的功能 [4]。它易于和微處理器接口或獨立使用；可滿量程工作；可用地址邏輯多路器選通各輸入通道。 顯示器件的選擇 本次設計中有顯示模塊，設計要求顯示最后電壓的數字值并且要精確到 。 VDD腳， 5V正電壓輸入端。 1. 推薦工作條件： 電源電壓范圍???? 3V～ 15V 輸入電壓范圍???? 0V～ 5V 2. 極限值： 電源電壓? － ～ 18V 輸入電壓?? － ~VDD+ 輸入電流????? .177。 本系統(tǒng)的測試對象最高為 16 個單體超級電容串聯而成的超級電容組，由于單體超級電容電壓較低，一般在 左右，故在測量單體電容的電壓時，設計采用直接測量單體電容的電壓差，但是由于超級電容串聯后，電容兩端電位升高，故在送入 A/D 轉換器前對這個差分信號進行降壓，方案為對每一路信號分別降壓，即將每一路信號都送入降壓網絡，該降壓網絡由 16 組電阻組成，每組電阻由一個 10K 電阻和一個 19K 電阻串聯而成，輸入信號由每組電阻的兩端進入，降壓后的信號由兩個電阻中間輸出，輸入、輸出電壓信號比值為 10。 MAX232 芯片是 MAXIN 公司生產的、包含兩路接收器和驅動器的 IC芯片，適用于各種 EIA232C 和 。 采用模塊化的程序設計方法，有下述優(yōu)點： 單個模塊結構的程序功能單一，易于編寫、調試和修改； 便于分工，從而可使 多人同時進行程序的編寫和調試工作，加快軟件開發(fā)進度； 程序可讀性好，便于功能擴充和升級； 對程序的修改可局部進行，其他部分可保持不變； 對于使用頻繁的子程序可建立子程序庫，便于多個模塊調用； 主程序設計 系統(tǒng)上電復位后，要對系統(tǒng)各部分進行初始化，如 I/O 口、內部定時器、中斷及外部器件的設定，之后調用 A/D 轉換子程序，依次采集各個單體電容的電壓值，送外部 RAM 存儲 [11]。 串行通信子程序流程圖如圖 所示。 開 始結 束設 置 串 口 參 數（ 串 口 號 、 波 特 率 、 數 據 位 等 ）打 開 串 口讀 取 數 據接 收 數 據關 閉 串 口 圖 52 上位機程序流程圖 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 26 結 論 本文首先探討了超級電容的產生，發(fā)展以及特點，對超級電容測試系統(tǒng)進行了研究。在以后的研究工作中，這些方面都有待進一步深入探討。 sbit key2=P3^7。 while(n) { for(i=0。break。P1=0xFc。 case 6:CE=0。break。P1=0xF4。 case 14:CE=0。 sbit CLK = P2^2。i8。 WriteByte(addr)。 _nop_()。 static unsigned char disbuf[8] = {1,2,3,4,5,6,7,8}。P1=0xF0。break。 case 10:CE=0。P1=0xF8。break。 case 2:CE=0。 洛陽理工學院畢業(yè)設計論文 32 if(counter=16)counter=0。 sbit A3=P1^3。四年里，我們沒有紅過臉，沒有吵過嘴，我們是最和睦的模范宿舍！只是今后大家就難得再聚在一起吃每年元旦那頓飯了吧，沒關系，各奔前程，大家珍 重。 (3) 在系統(tǒng)設計中，充分運用了模塊化設計的思想。為了便于測試，設計一可視化界面便于設計人員與下位機進行交互。顯示程序設計分兩步完成，第一步把數據轉換成 BCD 碼，第二步移位傳送數據至 MAX7221，驅動 LED 數碼管顯示[13]。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 17 具體電路實現如下： 圖 33 串行通信電路 電源電路設計 電源電路采用 220V 交流輸入，經變壓器降壓后再由整流橋轉換成直流電壓，經過 LM7805 穩(wěn)壓器變成 +5V 電壓，電源電路設計有發(fā)光二極管指示燈，提示電路工作正常 [10]。為了簡化設計和節(jié)省端口，選擇串行接口靜態(tài)顯示方式。 該器件符合 TIA/EIA232F 標準，每一個接收器將 TIA/EIA232F 電平轉換成 5V TTL/CMOS 電平。另外，在整個輸入信號范圍內，導通電阻保持相對穩(wěn)洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 10 定。 CS 腳，片選輸入端，當 CS=0時，串行數據存入移位寄存器 ,當 CS為上升沿時鎖存最后 16位數據。 綜合上述幾種 A/D 轉換芯片的特點，前 兩種芯片的性能和精度都不如第三種芯片。 AD0809 是