【正文】 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。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)。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(wèn)題。第9周~第12周 編寫(xiě)軟件，系統(tǒng)調(diào)試。測(cè)量放電電流，電流與時(shí)間積分為安時(shí)。實(shí)時(shí)顯示電池容量（安時(shí)）。設(shè)計(jì)硬件電路。 實(shí)時(shí)顯示電池電壓（V）。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(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)。通過(guò)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(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。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(guó)防、計(jì)算機(jī)、科研等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域，是社會(huì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)和人類(lèi)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(guó)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(guò)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(guó)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(guò)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(lái)說(shuō)，從外部來(lái)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(wú)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(yáng)極板() 活性物質(zhì)陰極板() 活性物質(zhì)電解液(稀硫酸) + 水 .H2O電池外殼 隔離板 其它()鉛蓄電池內(nèi)的陽(yáng)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(yáng)極及電解液即會(huì)發(fā)生如下的變化： (陽(yáng)極) (電解液) (陰極) PbO2 + 2H2SO4 + Pb 用于起重時(shí)電瓶電壓之所以比用于行走時(shí)的電壓低，乃是由于起重用之油壓馬達(dá)比行走用之驅(qū)動(dòng)馬達(dá)功率大，因此放電流大，則上式的IR亦變大[3]。 若欲延長(zhǎng)使用時(shí)間，則在冬季或是進(jìn)入冷凍庫(kù)前，應(yīng)先提高其溫度。 放電中的溫度當(dāng)電池過(guò)度放電，內(nèi)部阻抗即顯著增加，因此蓄電池溫度也會(huì)上升。而如果談電池的實(shí)際放電容量，則包括的因素最為全面，不僅包含對(duì)理論容量的影響因素，甚至連對(duì)額定容量的影響因素也包含在內(nèi)了，下面著重談一下各種因素對(duì)鉛酸蓄電池實(shí)際容量的影響。這是因?yàn)樵诨钚晕镔|(zhì)總量相同的前提下，要么增加極板片數(shù)，要么增加單極板的表面積?？茁蕦?duì)放電容量的影響具有兩重性，一方面孔率大了，擴(kuò)散容易，容量提高；另一方面，孔率大了，活性物質(zhì)總量就會(huì)減少，容量反而減少，并且孔率過(guò)大，還會(huì)縮短電池的壽命。因?yàn)閷?duì)于含活性物質(zhì)的極板來(lái)說(shuō)，活性物質(zhì)粒子越小，表面積就越大。說(shuō)到電解液量對(duì)電池容量的影響，就需要引入另一個(gè)和極板中心距密切相關(guān)的概念：極板面間距，它指的是一個(gè)電池中不同極性的相鄰極板之間的距離。反之，當(dāng)采用較小電流密度放電時(shí)，不僅電化學(xué)極化和濃差極化減小，而且由于鉛離子的過(guò)飽和度減小，生成的硫酸鉛層將是粗大而疏松的。而且這樣的小電流過(guò)放電，容易形成大的PbSO4結(jié)晶或者在電極深處生成PbSO4，它們?cè)诔潆姇r(shí)不易復(fù)原成金屬鉛，造成極板損傷。密度太低，不僅極板孔內(nèi)電解液密度下降太多，造成內(nèi)阻增加，容量下降，而且還會(huì)造成電極附近電解液擴(kuò)散困難而導(dǎo)致容量減少。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。全靜態(tài)工作：0Hz24Hz片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 管腳說(shuō)明VCC：供電電壓。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。當(dāng)P3口寫(xiě)入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 備選功能 TXD(串行輸出口) (外部中斷1) T1(記時(shí)器1外部輸入)在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。/VPP：當(dāng)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。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。用戶也可以采用外部時(shí)鐘。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RR7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。可調(diào)電源提供基準(zhǔn)電源，輸入信號(hào)Ei為蓄電池的電壓。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。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]。 (2)具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。 IN0～I(xiàn)N7：8路模擬量輸入端。CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。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。ALE端信號(hào)的頻率是單片機(jī)時(shí)鐘頻率的1/6。 電流 (52a) (52b)式中： —A／D轉(zhuǎn)換IN0輸入端的8位輸出； —IN0輸入端的模擬電壓值； I —蓄電池放電的電流值。開(kāi)始初始化啟動(dòng)ADAD轉(zhuǎn)換完數(shù)據(jù)輸出清標(biāo)志位否是開(kāi)中斷中斷入口讀A/D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)程序由于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量問(wèn)題，將累加值的高八位存入82H，低八位存入81H。(3)等待A/D采樣完成(等待1個(gè)tAD時(shí)間)。外中斷1定義為跳變觸發(fā) MOV DPTR,87FFH 。表51 共陰極七段LED顯示字型編碼表顯示字符共陰極段選碼顯示字符共陰極段選碼03FHB7CH106HC39H25BHD5EH34FHE79H466HF71H56DHP73H67DHU3EH707HR31H86FHY6EH96FH8.FFHA77H不顯示00H開(kāi)始查表顯示碼送緩沖輸出段碼數(shù)據(jù)，選通第二位數(shù)碼管，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)，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程序框圖如圖53。顯示小數(shù)點(diǎn) MOV 72H,A 。八段管顯示碼DELAY: MOV R6,1 。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。在老師和同學(xué)們的大力幫助下，我最終完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)以及畢業(yè)論文。對(duì)于蓄電池的設(shè)計(jì)和制造者同樣如此。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)。關(guān)所有數(shù)碼管MOV P1,71H 。,DISPLAYLED:MOV A,51H MOV DPTR,LEDMAP MOVC A,A+DPTR 。開(kāi)外中斷1POP ACCRETA/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(guò)求和運(yùn)算來(lái)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(xún)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(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。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(méi)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CC2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。XTAL2：來(lái)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。 (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)。 T0(記時(shí)器0外部輸入) (外部中斷0) RXD(串行輸入口)P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器與MCS51兼容 這里需要著重說(shuō)明的是：電池電解液密度的提高僅對(duì)正極有利，對(duì)負(fù)極則不然，特別是在大電流低溫放電時(shí)這種差異更為顯著，這時(shí)負(fù)極可能成為限制電池容量的因素[4]。溫度低時(shí)，電解液粘度增大，離子運(yùn)動(dòng)受到較大阻力，電解液擴(kuò)散能力降低，濃差極化急劇增加；同時(shí)溫度低時(shí)，電解液的歐姆電阻也增大，導(dǎo)致電化學(xué)極化和歐姆極化也增加，容量同樣減小。鉛酸蓄電池的放電終止電壓，指的是蓄電池在一定的電流密度下放電時(shí)，放電到不宜再繼續(xù)放電時(shí)的電池電壓值。 蓄電池使用時(shí)的因素對(duì)電池容量的影響對(duì)于同種規(guī)格和數(shù)量的極板制成的蓄電池來(lái)說(shuō)，放電電流密度大時(shí)，放電容量減小。此外，真實(shí)表面積還與孔的大小有關(guān)，把一個(gè)大孔分成幾個(gè)小孔，盡管總孔體積不變，但是真實(shí)表面積卻增大了。需要注意的是，不僅要注意孔率，還要注意孔的大小及其分布。當(dāng)然極板也不能太薄，這樣不僅會(huì)影響電池的循環(huán)壽命，電池容量的增加也不會(huì)太明顯。一般情況下，在常溫及放電電流不太大時(shí)，電池的實(shí)際容量都受正極容量的限制，在低溫及放電電流比較大時(shí)，電池容量通常受負(fù)極容量控制。理論容量是假設(shè)電池中活性物質(zhì)放電時(shí)能夠全部參加反應(yīng)，并結(jié)合電池的反應(yīng)方程式和各成份的電化學(xué)當(dāng)量數(shù)值，按照法拉第定律計(jì)算求得的；實(shí)際容量是指在一定的放電條件下電池實(shí)際放出的電量，它總是低于理論容量；額定容量是設(shè)計(jì)和生產(chǎn)電池時(shí)，規(guī)定或保證電池在規(guī)定的放電條件下應(yīng)該放出的最低限度的電量。 測(cè)定鉛蓄電池之電解液比重為得知放電量的最佳方式。 (A)電解液不易擴(kuò)散，兩極活性物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率變慢。 充電中的化學(xué)變化由于放電時(shí)在陽(yáng)極板，陰極板上所產(chǎn)生的硫酸鉛會(huì)在充電時(shí)被分解還原成硫酸，鉛及過(guò)氧化鉛，因此電池內(nèi)電解液的濃度逐漸增加,亦即電解液之比重上升，并逐漸回復(fù)到放電前的濃度，這種變化顯示出蓄電池中的活性物質(zhì)已還原到可以再度供電的狀態(tài)，當(dāng)兩極的硫酸鉛被還原成原來(lái)的活性物質(zhì)時(shí)，即等于充電結(jié)束，而陰極板就產(chǎn)生氫，陽(yáng)極板則產(chǎn)生氧，充電到最后階段時(shí)，電流幾乎都用在水的電解，因而電解液會(huì)減少，此時(shí)應(yīng)以純水補(bǔ)充之。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是系統(tǒng)采用恒流放電，該電路由集成運(yùn)算放大器構(gòu)成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便。退一步說(shuō)，使用非線性元器件的組合，可以等效蓄電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，也僅適用于特定的電池和特定的條件。由于化學(xué)反應(yīng)不完全可逆。蓄電池的放電過(guò)程是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^(guò)程，蓄電池的充電過(guò)程是電能轉(zhuǎn)化變?yōu)榛瘜W(xué)能的的過(guò)程。電導(dǎo)測(cè)量技術(shù)雖然測(cè)試工作比較簡(jiǎn)單，但是，由于內(nèi)阻與容量是非線性的，所以，測(cè)試結(jié)果不能很好地反映蓄電池的真實(shí)健康狀況。交流法電導(dǎo)測(cè)量是向蓄電池兩端加一個(gè)已知頻率和振幅的交流電壓信號(hào)，測(cè)量出與電壓同相位的交流電流值，其交流電流分量與交流電壓的比值即為電池的電導(dǎo)。以前有廠家根據(jù)客戶的需求特點(diǎn)，推出一系列在線測(cè)試電池容量的設(shè)備與儀器，即在線檢測(cè)儀或在線巡檢儀，但是除了少數(shù)情況外，一般都達(dá)不到一個(gè)很理想的效果。全深度循環(huán)放電的次數(shù)是有限的，所以，不宜對(duì)鉛酸蓄電池頻繁進(jìn)行深放電。傳統(tǒng)的核對(duì)放電設(shè)備普遍采用電阻絲進(jìn)行核對(duì)放電，并且是人工操作，程序繁瑣，存在一定的人身危險(xiǎn)，這種傳統(tǒng)的核對(duì)放電試驗(yàn)方式正在逐步被淘汰。2℃范圍較為精確，且規(guī)定電池、水浴之間的距離，使之在反應(yīng)過(guò)程中不會(huì)相互影響。關(guān)鍵詞：鉛酸蓄電池 容量檢測(cè) 恒流放電AbstractThe 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 me