【正文】 轉(zhuǎn)換結(jié)果 置讀數(shù)標(biāo)志位 中斷返回 返回 圖 52 A/D 轉(zhuǎn)換子程序和中斷服務(wù)程序 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 A／ D 轉(zhuǎn)換程序的設(shè)計(jì) A/D功能模塊分 6步驟完成 [13]： (1)設(shè)置 A/D功能模塊： 選擇模擬輸入口、參考電壓源、 數(shù)字輸出； 選擇 A/D輸入通道； 選擇 A/D轉(zhuǎn)換時(shí)鐘，選用外部時(shí)鐘。轉(zhuǎn)換結(jié)果存入 60H,61H ADST: PUSH ACC SETB EA 。讀 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果 JB ,IN0 MOV 61H,A SJMP AA IN0: MOV 60H,A MOV DPTR,0A7FFH 。顯示碼填入顯示緩沖 71H MOV A,52H MOV DPTR,LEDMAP 開始 查表顯示碼送緩沖 輸出段碼數(shù)據(jù) 置 為高，選通第二位數(shù)碼管 置 為高，選通一位數(shù)碼管 關(guān)所有數(shù)碼管 延時(shí) 關(guān)數(shù)碼管 輸出段碼數(shù)據(jù) 延時(shí) 置 為高，選通第三位數(shù)碼管 關(guān)數(shù)碼管 輸出段碼數(shù)據(jù) 延時(shí) 返回 圖 53 3 位數(shù)碼管顯示子程序框圖 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 MOVC A,A+DPTR 。關(guān)所有數(shù)碼管 MOV P1,7。, 為三位數(shù)碼管的控制位 DISPLAYLED: MOV A,51H MOV DPTR,LEDMAP MOVC A,A+DPTR 。開外中斷 1 POP ACC RET A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷處理程序： ADINT1: PUSH PSW 。 程序框圖如圖 52 所示 [14]。 主程序設(shè)計(jì) 首先將程序所需用的 A／ D轉(zhuǎn)換、 Ah計(jì)算、 Ah累加及十進(jìn) 制 (BCD)碼轉(zhuǎn)換、顯示制成模塊，確定其出口條件和入口條件，以方便調(diào)用。 積分運(yùn)算是通過求和運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)的。 ADC0809 作為單片機(jī)的一個(gè)外部擴(kuò)展并行 I/O 口，口地址為 BFFFH。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，也可以用程序查詢方式和等待延時(shí)方式。 GND：地。 START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，輸入，高電平有效。 (6)工作溫度范圍為 40～＋ 85℃ 。 AT89C51單片機(jī)內(nèi)無 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。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。 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。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。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。 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。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。如想禁止 ALE的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。 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)。并因此作為輸入時(shí)， P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 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。 128 8位內(nèi)部 RAM 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]。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。 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。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%的孔來作為氧復(fù)合的通道。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?；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。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。 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。 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。 放電量與比重 蓄電池之電解液比重幾乎與放電量成比例。 因此，堆高機(jī)無負(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。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。 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)。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。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。 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)。 (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。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。 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。 (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。研制蓄電池容量檢測(cè)系統(tǒng)很有必要。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。實(shí)時(shí)測(cè)量并顯示電壓，放電到 則放電結(jié)束。過程繁瑣，所以這種方法用得較少。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。 近年來，鉛酸蓄電池技術(shù)不斷發(fā)展，產(chǎn)品日臻成熟。 鉛酸蓄電池方面的資料。 實(shí)時(shí)顯示電池容量 （安時(shí)） 。 二、基本要求 通過放電方法測(cè)試電池容量。 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)系到國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)。通過測(cè)量電解液的密度可判斷蓄電池的充放電程度。 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。 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。主要應(yīng)用在交通運(yùn)輸、通訊、電力、鐵路、礦山、港口、國防、計(jì)算機(jī)、科研等國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，是社會(huì) 生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)和人類生活中不可缺少的產(chǎn)品。務(wù)必使試驗(yàn)溫度保持在標(biāo)準(zhǔn)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(shí)反映產(chǎn)品的質(zhì)量水平。 (2)進(jìn)行核對(duì)性放電試驗(yàn)，必須具備一定條件，首先，盡可能在市電基本保障的條件下進(jìn)行；其次，必須 有備用電池組。國家有關(guān)電源維護(hù)規(guī)程中的核對(duì)放電試驗(yàn)?zāi)壳叭允俏ㄒ槐还J(rèn)的測(cè)試剩余容量的最有效方法，它是衡量蓄電池在關(guān)鍵時(shí)刻能否發(fā)揮作用，確保通信暢通與生產(chǎn)正常的重要手段。不過最大的缺點(diǎn)還是測(cè)試精度低，只能作為電池落后狀態(tài)判定依據(jù)，不能準(zhǔn)確測(cè)算電池的好壞程度及電池容量指標(biāo)。根據(jù)國家有關(guān)電源維護(hù)規(guī)程以及蓄電池維護(hù)效果要求，電池組荷電容量達(dá)不到 80%便應(yīng)整組淘汰。所以安時(shí) Ah容 量法僅能紀(jì)錄已經(jīng)使用或通過電量計(jì)的電量，而不能較為準(zhǔn)確 地預(yù)測(cè)終點(diǎn) SOC。對(duì)于使用者來說，從外部來看，密封蓄電池是一個(gè)“黑箱”，至少是一個(gè)“灰箱”。即使對(duì)于同一個(gè)廠、同期生產(chǎn)的、同型號(hào)的蓄電池也是如此，無法避免。采用恒流放電技術(shù)，使放電電流基本恒定，對(duì)電流和時(shí)間進(jìn)行積分，也就是對(duì)放電電流進(jìn)行求和運(yùn)算，最終得到放出的容量值。構(gòu)成鉛蓄電池之主要成份如下 [2]： 陽極板 (過氧化鉛 .PbO2) 活性物質(zhì) 陰極板 (海綿狀鉛 .Pb) 活性物質(zhì) 電解液 (稀硫酸 ) 硫酸 .H2SO4 + 水 .H2O 電池外殼 隔離板 其它 (液口栓 .蓋子等 ) 鉛蓄電池內(nèi)的陽極 (PbO2)及陰極 (Pb)浸到電解液 (稀硫酸 )中，兩極間會(huì)產(chǎn)生 2V的電力，這是根據(jù)鉛蓄電池原理，經(jīng)由充放電，則陰陽極及電解液即會(huì)發(fā)生如下的變化： (陽極 ) (電解液 ) (陰極 ) PbO2 + 2H2SO4 + Pb PbSO4 + 2H2O + PbSO4 (放電反應(yīng) ) (過氧化鉛 ) (硫酸 ) (海綿狀鉛 ) (陽極 ) (電解液 ) (陰極 ) PbSO4 + 2H2O + PbSO4 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(shí)，稀硫酸即會(huì)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 )。 蓄電池之容量表示 在容量試驗(yàn)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(shí)還繼續(xù)放電，放電愈深，電瓶?jī)?nèi)溫會(huì)升高 ， 則活性物質(zhì)劣化愈嚴(yán)重，進(jìn)而縮短蓄電池壽命。 放電量與壽命 每日反復(fù)充放電以供使用時(shí)，則電池壽命將會(huì)因放電量的深淺，而受到影響。放電時(shí)的溫度高，會(huì)提高充電完成時(shí)溫度，因此，將放電終了時(shí)的溫度控制在 40℃ 以下為最理想。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(shí)表面積、極板的中心距、活性物質(zhì)的組成；二是使用時(shí)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。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。因此極板孔率應(yīng)在極板生產(chǎn)時(shí)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。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(shí)表面積要比極板的表觀表面積大幾百到幾千倍。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(bào)道鉛酸電池極板中的酸液量?jī)H夠活性物質(zhì)總量的 10%參加電化學(xué)反應(yīng)。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)然能石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 夠放出較多的容量。而大電流放電時(shí)，電壓沒有平坦部分，這時(shí)主要是擴(kuò)散跟不上，形成的 PbSO4較細(xì)，再充電時(shí)容易還原成金屬鉛，所以終止電壓可以定得高些。雖然低密度的電解液會(huì)對(duì)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(shí)，電解液的固有電阻增加，粘度變大，同時(shí)電池的自放電 也增大，對(duì)電池容量反而不利。由于將多功能 8位 CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL的 AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 石家莊鐵道學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 GND：接地。 P2口： P2口為一個(gè)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(gè)TTL門電流，當(dāng) P2口被寫“ 1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。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。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷振蕩器一