【正文】 公司開(kāi)發(fā)的編譯系統(tǒng)進(jìn)行編寫(xiě)，采用各個(gè)子模塊組成整個(gè)程序。它的特點(diǎn)是使開(kāi)發(fā)人員能夠充分的對(duì)單片機(jī)硬件資源進(jìn)行管理和操作。 4) 準(zhǔn)確性。如果沒(méi)有軟件來(lái)控制硬件電路和外圍設(shè)備，系統(tǒng)仍然是不完善的。 圖 為芯片引腳圖。當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí)，在可選的超時(shí)周期之后， X25045看門(mén)狗將從 RESET信號(hào)做出響應(yīng)。 由于動(dòng)態(tài)顯示比靜態(tài)顯示更能吸引人的視線(xiàn)，所以本設(shè)計(jì)發(fā)光二極管采用動(dòng)態(tài)閃爍方式，紅色二極管閃爍代表電壓檢測(cè)超限，綠色二極管閃爍表示電流檢測(cè)超限，黃色二極管閃爍表示溫度檢測(cè)超限，藍(lán)色二極管閃爍表示剩余容量超限。用同樣的方法檢查 這一行上有沒(méi)有閉合鍵，以此類(lèi)推，最后使 為低電平，其余行線(xiàn)為高電平，檢查 這一行上有無(wú)鍵閉合。其主要功能是把機(jī)械上的通斷轉(zhuǎn)換為電氣上的邏輯關(guān)系（ 0和 1）。目前，通信方式主要分為兩種：串行通信 (RS232C、 RS422A、 RS48USB)和并行通信。 1602液晶顯示 液晶顯示器 LCD(Liquid Crystal Display)是一種被動(dòng)發(fā)光型的顯示器，即液晶本身并不發(fā)光，而是利用液晶經(jīng)過(guò)處理后能改變光線(xiàn)通過(guò)方向的特性，而達(dá)到白底黑字或黑底白字或者藍(lán)底白字顯示的目的。DS2438的數(shù)據(jù)輸出端 DQ為漏極開(kāi)路 ， 所以 需 增加上拉電阻 R7。 (K*電流寄存器的絕對(duì)值 )/R7*4096 ,K為互感器變比 ,177。當(dāng)單片機(jī)發(fā)出讀取數(shù)據(jù)的指令時(shí) ,測(cè)量的數(shù)據(jù)即從 DS2438的 DQ端傳送出去?？稍?55～ +125℃范圍內(nèi)以 ℃的分辨率測(cè)量溫度值，溫度值為 補(bǔ) 碼形式通過(guò) 2字節(jié)溫度寄存器輸出。 b) 電流寄存器 DS2438內(nèi)含一個(gè)可有效測(cè)量流入、流出電池塊電流的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，電流的測(cè)量是通過(guò)測(cè)量電流取樣電阻 RSENS兩端的電壓來(lái)間接測(cè)量流過(guò)電池的電流。 IAD=I，啟用電流 A/D和 ICA，且以 32Hz速率測(cè)量電流；IAD=0，禁用電流 A/D和 ICA； ⅱ )CA為電流累加器配置位。高速 暫存 RAM用于確保單總線(xiàn)通訊時(shí)的數(shù)據(jù)一致性：數(shù)據(jù)首先寫(xiě)入 DS2438的高速暫存 RAM，當(dāng)數(shù)據(jù)被確認(rèn)后，通過(guò) ROM復(fù)制命令將暫存頁(yè)的數(shù)據(jù)寫(xiě)入 到 相應(yīng)的 SRAM/EEPROM保護(hù)空間中。 DS2438芯片能夠自動(dòng)采集這些 信號(hào) 參數(shù)，并將其放在 SRAM／ EEPROM中 ， 51單片機(jī)根據(jù)需要發(fā)出命令讀取這些參數(shù)，然后處理這些參數(shù) ，軟件編程比較困難，硬件電路的簡(jiǎn)單是以復(fù)雜 的軟件編程為代價(jià)的。 P1 口、 P2口、 P3 口各 I/O 口線(xiàn)片內(nèi)均有固定的上拉電阻，故稱(chēng)為準(zhǔn)雙向 I/O 口。但在此期間，每當(dāng)訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)（即從程序存儲(chǔ)器取來(lái)的指令是 MOVX 類(lèi)指令 ），這兩次有效的 PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。在單片機(jī)正常工作時(shí)，此引腳為≤ 的低電平。在 89C51 片 內(nèi) 它是振蕩電路反向放大器的輸出端，振蕩電路的頻率就是晶體的固有頻率。 單片機(jī) 最小系統(tǒng) AT89C51 單片機(jī)芯片內(nèi)集成了計(jì)算機(jī)的基本功能部件，已具備了很強(qiáng)的功能。蓄電池的電壓、電流及溫度等數(shù)據(jù)參數(shù)經(jīng)采樣電路得到后送單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)運(yùn)算處理，進(jìn)行 LCD顯示、與上位機(jī)通訊等操作。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 5 頁(yè) 共 48 頁(yè) 2 設(shè)計(jì)要求 及系統(tǒng)框圖 控制要求 UPS 電源是電力、通信、銀行等行業(yè)的必備電源，要求其穩(wěn)定可靠。系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的內(nèi)容包括：?jiǎn)坞姵仉妷?、電池?nèi)部溫度、放電電流及放電過(guò)程中測(cè)量電池組總電壓。這個(gè)系統(tǒng)中有一個(gè)20個(gè)通道的掃描器、一個(gè)數(shù)字多路選擇器及一個(gè)筆記本電腦。此 BMS的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括 16路單電壓通道、測(cè)量一個(gè)顯 示電池溫度及環(huán)境溫度的 4路溫度通道、電池組電壓和電流通道。此項(xiàng)研究成果應(yīng)用于電廠、變電站、通信、電動(dòng)車(chē)輛及醫(yī)療等領(lǐng)域。控制中心 PC機(jī)能定期查詢(xún)所有運(yùn)行組的監(jiān)測(cè)器，下載并處理儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)和顯示電池狀態(tài)及其趨勢(shì)的信息，能獲得每一節(jié)電池的參數(shù)。國(guó)內(nèi)研制并投產(chǎn)的 ZXJ24/21型蓄電池組智能監(jiān)測(cè)儀，采用浮動(dòng)地技術(shù)測(cè)量蓄電池組中各單體電池電壓，測(cè)量結(jié)果比較準(zhǔn)確，但也存在模擬開(kāi)關(guān)切換以及各器件的不一致性問(wèn)題對(duì)浮動(dòng)地的電位的影響，從而使測(cè)量結(jié)果偏差加大 [2]。其中，最關(guān)鍵的是如何測(cè)量電池組中串聯(lián)在一起的單體電池電壓。 現(xiàn)在隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)和通信系統(tǒng)發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，由蓄電池組、充電浮 充電裝置以及饋電支路開(kāi)關(guān)和熔斷器等組成的直流系統(tǒng)是發(fā)電廠、變電站和通信基站中的一個(gè)重要組成部分，其工作狀況的好壞直接影響到電力系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的安全、可靠和高效運(yùn)行。在 UPS 系統(tǒng)中，蓄電池組作為儲(chǔ)能元件，是系統(tǒng)極其重要的組成部分，它的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè) UPS系統(tǒng)的可靠性，然而蓄電池卻是整個(gè) UPS 系統(tǒng)中平均無(wú)故障時(shí)間最短的器件。在電壓的測(cè)量方法上，對(duì)單個(gè)電壓量的測(cè)量方法非常簡(jiǎn)單。此電路的缺點(diǎn)是：在 A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程中，電容上的電壓能發(fā)生變化，使其精度趨低，而且電容充放電時(shí)間及晶體管和隔離芯片等器件動(dòng)作延遲等因素，決定采樣時(shí)間長(zhǎng) 等缺點(diǎn)。遠(yuǎn)程控制中心通過(guò) MODEMS和公用電話(huà)線(xiàn)對(duì)電池組監(jiān)測(cè)器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可監(jiān)測(cè)的電池組監(jiān)測(cè)器的數(shù)量不受限制。為了描述電池組周?chē)諝獾钠骄鶞囟?，傳感器一般位于電池組支架上。這里使用的電池單電壓是 12V。每一個(gè)被選擇的單電池電壓使用一個(gè)便攜式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)監(jiān)測(cè)。因?yàn)楹銐撼潆姷姆椒ú荒軡M(mǎn)足不同蓄電池所需的不同充電電流。 3)剩余電量的估計(jì)和故障診斷 電池組監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)具有對(duì)剩余電量的估計(jì)和故障診斷的功能，能夠有效地反應(yīng)和顯示剩余電量，可以早期預(yù)報(bào)動(dòng)力電池組的故障和隱患。 根據(jù)系統(tǒng)的需求分析， 設(shè)計(jì)主要分為兩部分：數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，這兩部分都需要硬件和軟件的相互配合才能完成。 下面對(duì)硬件電路作具體的設(shè)計(jì)。 XTAL2（ 18腳）：接外部晶體 和微調(diào)電容的 一端。此引腳與 VSS 引腳之間連接一個(gè)約 10KΩ的下拉電阻，與引腳之間連接一個(gè)約10μ F的電容，以保證可靠的復(fù)位。在由外部存儲(chǔ)器取指令（或常數(shù)）期間，每個(gè)機(jī)器周期 PSEN 兩次有效。 P3 口： 8位準(zhǔn)雙向 I/O 口，雙工能復(fù)用口。 信號(hào)采集 單元 本單元采用 DS2438單總線(xiàn) 智能電池監(jiān)測(cè)芯片完成對(duì)電池當(dāng)前各種 信號(hào) 狀態(tài)的監(jiān)測(cè) ， 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 10 頁(yè) 共 48 頁(yè) 包括當(dāng)前電池的電壓、電流、溫度、剩余電量等參數(shù) 。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 12 頁(yè) 共 48 頁(yè) DS2438存儲(chǔ)空間 1） DS2438存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) DS2438上 的 64字節(jié)的存儲(chǔ)空間分成 8頁(yè)，每頁(yè) 8個(gè) 字節(jié)，該內(nèi)存空間從數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)方式上可以分成 RAM(高速暫存 )和 SRAMIEEPROM(非易失 ROM)兩部分。狀態(tài)寄存器位于存儲(chǔ)器 00頁(yè)的第 0字節(jié)，該寄存器用于 DS2438的功能控制，其中各位的默認(rèn)值為 1，含義如下： ⅰ )IAD為電流 A/D控制位。一次 A/D轉(zhuǎn)換占用約 10ms； ⅷ )X為不定位。 e) 溫度寄存器 存放采集的 電池溫度值。轉(zhuǎn)換的結(jié)果將被保存在兩字節(jié)的電壓寄存器中。實(shí)際電流 =177。 由于各監(jiān)測(cè)板不共地 ， 所以發(fā)送和接收的信號(hào)都需經(jīng) 中速 光 電耦合器 6N135進(jìn)行隔離 ,由于 DS2438輸出電流較小 ， 不能驅(qū)動(dòng)光電耦合器 ， 故 增加了驅(qū)動(dòng) /緩沖器 74LS07。 下面對(duì)兩種顯示方式分別進(jìn)行介紹。 1602與單片機(jī) 接線(xiàn)圖 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 18 頁(yè) 共 48 頁(yè) 上位機(jī)顯示 本 系統(tǒng) 測(cè)量數(shù)據(jù)可通過(guò)串口線(xiàn)將數(shù)據(jù)送到上位機(jī)進(jìn)行顯示，所以需要接口讓 單片機(jī)和上位機(jī)進(jìn)行通信。 一般情況下，鍵盤(pán)是由一組規(guī)則排列的按鍵組成，一個(gè)按鍵實(shí)際上是一個(gè)開(kāi)關(guān)元件。如果把列線(xiàn)接到微機(jī)的輸入口，行線(xiàn)接到微機(jī)的輸出口，那么 在微機(jī)的控制下，使行線(xiàn) 的輸出為低電平，其余三根 行線(xiàn) 、 、 都為高電平 ， 然后微機(jī)通 過(guò)輸入口讀列線(xiàn)的狀態(tài)，如果 、 、 都為高電平， 則 這一行上沒(méi)有閉合鍵，如果讀出的行線(xiàn)狀態(tài)不全為高電平，則 為低電平的列線(xiàn)和 行線(xiàn) 的相交的鍵處于閉合狀態(tài)； 如果 的這一行上沒(méi)有鍵閉合，接著使行線(xiàn) 為低電平，其余行線(xiàn)為高電平。三極管基極的電 路保證了只有在單片機(jī)輸出低電平時(shí)，蜂鳴器才會(huì)發(fā)聲，避免了誤報(bào)警的發(fā)生。因而 X25045具有以下功能： 1)看門(mén)狗定時(shí)器：看門(mén)狗定時(shí)器對(duì)微控制器提供了獨(dú)立的保護(hù)系統(tǒng)。 X25045的特點(diǎn)是具有簡(jiǎn)單的三總線(xiàn)工作的串行外接口 (SPI)和軟件協(xié)議。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 23 頁(yè) 共 48 頁(yè) 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)完成之后，就要進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)試。檢測(cè)控制系統(tǒng)軟件的可測(cè)試性具有兩方面的含義：其一是指比較容易地制定出測(cè)試準(zhǔn)則，并根據(jù)這些準(zhǔn)則對(duì)軟件進(jìn)行測(cè)定；其二是指軟件設(shè)計(jì)完成后，首先在模擬環(huán)境下運(yùn)行，經(jīng)過(guò)靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)仿真運(yùn)行，證明準(zhǔn)確無(wú)誤后才可以投入實(shí)際運(yùn)行。 匯編語(yǔ)言是單片機(jī)設(shè)計(jì)的 基礎(chǔ)語(yǔ)言。這些步驟在軟件設(shè)計(jì)中將一一體現(xiàn)。然后單片機(jī)運(yùn)行其它程序，等待定時(shí)中斷的到來(lái)。 2）單總線(xiàn)命令時(shí)序 當(dāng)需要通過(guò)單總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)單總線(xiàn)器件時(shí)，必須嚴(yán)格遵守單總線(xiàn)命令序列 ，如果出現(xiàn)序列混亂，則單總線(xiàn)器件不會(huì)響應(yīng)。從機(jī)設(shè)備可能支持 5種ROM(實(shí)際情況與具體型號(hào)相關(guān)，這里通常以 DS2438為例進(jìn)行說(shuō)明 )，每種命令的長(zhǎng)度均為 8位。主機(jī)通過(guò)重復(fù)執(zhí)行搜索 ROM循環(huán) (搜索 ROM命令跟隨著位數(shù)據(jù)交換 )，以找出總線(xiàn)上所有的從機(jī)設(shè)備。等同搜索 ROM命令一樣，在完成報(bào)警搜索循環(huán)后，主機(jī)必須返回至命令序列的第一步。單總線(xiàn)通信協(xié)議中不同類(lèi)型的信號(hào)都采用一種類(lèi)似于脈寬調(diào)制的波形表示，邏輯“ 0”用較長(zhǎng)的低電平持續(xù)周期表示，邏輯“ 1”用較長(zhǎng)的高電平持續(xù)周期表示。無(wú)論是讀時(shí)隙還是寫(xiě)時(shí)隙，它們都以主機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)線(xiàn)為低電平開(kāi)始，數(shù)據(jù)線(xiàn)的下降沿使從機(jī)觸發(fā)其內(nèi)部的延遲電路，使之與主機(jī)同步。如果在此 期間采樣為高電平，則邏輯 1被寫(xiě)入該器件；如果為 0則寫(xiě)入邏輯 0。 DS2438與單片機(jī)通訊 通常主機(jī)與單總線(xiàn)器件的通信都是通過(guò)初始化、寫(xiě) 0、寫(xiě) 讀 0、讀 1時(shí)序來(lái)的完成的。 系統(tǒng)對(duì)蓄電池各 參數(shù)的檢測(cè) 1）電壓、電流、溫度參數(shù)測(cè)量 Y N Y N 子程序開(kāi)始 返回 讀 DS2438 標(biāo)識(shí)碼 寫(xiě) ROM 命令 主機(jī)發(fā)送復(fù)位脈沖 標(biāo)識(shí)碼的 CRC校驗(yàn)正確否 檢測(cè) DS2438返回應(yīng)答脈沖 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 30 頁(yè) 共 48 頁(yè) DS2438采集到的數(shù)據(jù)參數(shù)均存放在蓄電池寄存器中， 單片機(jī)通過(guò)單總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)該參數(shù)寄存器讀取操作即能實(shí)現(xiàn)參數(shù)采集 。 1602 指令說(shuō)明 1602 液晶 模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，見(jiàn)表 。若是出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，在屏幕右上角顯示報(bào)警。當(dāng)通訊協(xié)議選擇好后，通訊雙方都要遵守協(xié)議。軟件編程比較簡(jiǎn)單，只需將與蜂鳴器連接的 I/O 口置為高電平，即可產(chǎn)生警報(bào)聲音；至于二極管的閃 爍效果，只需經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，使 對(duì)應(yīng)的 I/O 端口電平取反即可。用單片機(jī)作為控制器 , 通過(guò)軟件的編程和硬件電路的相互配合 ， 完成蓄電池電壓、電流、溫度、剩余電量參數(shù)的測(cè)量，并且通過(guò) LCD 液晶顯示電路和上位機(jī)接口電路 實(shí)現(xiàn) 參數(shù)雙重顯示輸出，當(dāng)參數(shù) 超限時(shí)，可產(chǎn)生 聲光報(bào)警。同時(shí)，在我大學(xué) 的學(xué)習(xí)和生活 中，得到了同班很多同學(xué)的熱心關(guān)懷和無(wú)私幫助，也向他們表示深深的感謝！ 我還要感謝 我的 父母， 他 們一直是我堅(jiān)強(qiáng)的后盾和信心的源泉，正是有了他們的理解、關(guān)心和大力支持，才使我得以順利完成學(xué)業(yè) ；是 他們給予了我克服一切困難、不斷開(kāi)拓進(jìn)取的決心和動(dòng)力 ！ 最后衷心地感謝在百忙之中來(lái)參與評(píng)閱我的論文和參加答辯的各位 老師！ 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 38 頁(yè) 共 48 頁(yè) 參 考 文 獻(xiàn) 1 李樹(shù)靖 .蓄電池在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì) :[學(xué)位論文 ],天津大學(xué)， 2020 2 華丹 .蓄電池充放電監(jiān)測(cè)集成系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn) :[學(xué)位論文 ],南京理工 大學(xué)，2020 3 Thomas James S,Edmonds Craig Noninvasive Battery Monitoring of Leadacid Storage Cells In Unattended Locations[A].IEEE International Communications and Energy Conference[C], IEEE,Piscataway 94Ch 34694:NJ, ,594601. 4 Mills,John of a battery monitoring system to VRLA batteries for Santa Barbarabus[A].Proceedings of the Annual Battery Conference on Applications and Advances[C].USA. 1998. IEEE, Piscataway, 98CH8299. NJ187190