畢業(yè)設(shè)計(論文)(編輯修改稿)
2025-07-21 19:48 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 會導(dǎo)致其容量的變化，所以此次設(shè)計中添加了溫度采集模塊，對蓄電池工作溫度進行實時測量，并對容量值進行老化修正，通過對大量數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)在部分溫度區(qū)間內(nèi)，鋰離子蓄電池容量接近恒定，通過將當前鋰離子蓄電池容量與25℃環(huán)境下蓄電池容量對照并進行百分比轉(zhuǎn)換從而得到溫度補償對照表（），測出的蓄電池溫度與對照表比對即可得到溫度補償因子。容量值進行老化與溫度補償之后獲得的容量值精確度更高。 第2章STC12C5A60S2單片機結(jié)構(gòu)及其功能簡介本次設(shè)計的鋰離子電池電量的實時測量系統(tǒng)，包括STC12C5A60S2單片機最小系統(tǒng)，電壓電流測量模塊，溫度測量模塊，顯示模塊。 STC12C5A60S2單片機簡介STC12C5A60S2是ST（STMicroelectronics 公司，由宏晶公司做大陸代理）生產(chǎn)的單時鐘/機器周期（1T）的單片機，是高速、低功耗、超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快812倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換，針對電機控制，強干擾場合。 STC12C5A60S2單片機主要特性①指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051②增強型8051CPU，1T（1024G），單時鐘/機器周期③工作電壓范圍 ④單片機集成1280字節(jié)RAM⑤通用I/O口，復(fù)位后為：準雙向口/弱上拉可設(shè)置成四種模式：準雙向口/弱上拉，強推挽/強上拉，僅為輸入/高阻，開漏每個I/O口驅(qū)動能力均可達到20mA，但整個芯片最大不要超過120mA⑥有EEPROM（電可擦可編程只讀存儲器）功能⑦內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路⑧外部掉電檢測電路⑨時鐘源：外部高精度晶體/時鐘，內(nèi)部R/C振蕩器常溫下內(nèi)部R/C振蕩器頻率為：：11~17MHz 單片機為：8~12MHz⑩ 擁有4個16位定時器，兩個與傳統(tǒng)8051兼容的定時器/計數(shù)器? PWM(脈沖寬度調(diào)制，2路）/ PCA（可編程計數(shù)器陣列,2路）? A/D轉(zhuǎn)換，10位精度ADC，共8路，轉(zhuǎn)換速度最高可達250K/S?通用全雙工異步串行口（UART）?工作溫度范圍:40至85攝氏度?工作頻率范圍：0～35MHz STC12C5A60S2單片機管腳說明 STC12C5A60S2原理圖~ P0：P0口既可以作為輸入/輸出口，也可以作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線使用。當P0口作為輸入/輸出口時，P0是一個8位準雙向口，內(nèi)部有弱上拉電阻，無需外接上拉電阻。當P0作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線使用時，是低8位地址線A0~A7，數(shù)據(jù)線D0~D7標準IO口、ADC輸入通道0、獨立波特率發(fā)生器的時鐘輸出標準IO口、ADC輸入通道PCA計數(shù)器的外部脈沖輸入腳，第二串口數(shù)據(jù)接收端外部信號捕獲，高速脈沖輸出及脈寬調(diào)制輸出、第二串口數(shù)據(jù)發(fā)送端SPI同步串行接口的從機選擇信號SPI同步串行接口的主出從入(主器件的輸入和從器件的輸出)SPI同步串行接口的主入從出~P2口內(nèi)部有上拉電阻，既可作為輸入輸出口（8位準雙向口），也可作為高8位地址總線使用。標準IO口、串口1數(shù)據(jù)接收端外部中斷0，下降沿中斷或低電平中斷定時器計數(shù)器0外部輸入、定時器0下降沿中斷、定時計數(shù)器0的時鐘輸出 STC12C5A60S2單片機A/D轉(zhuǎn)換器 STC12C5A60S2單片機A/D轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)圖STC12C5A60S2單片機的A/D轉(zhuǎn)換口在P1口，有8路10位高速A/D轉(zhuǎn)換器，速度可達到250KHz（25萬次/秒）。8路電壓輸入型A/D，可做溫度檢測、電池電壓檢測、按鍵掃描、頻譜檢測等。上電復(fù)位后P1口為弱上拉型IO口，用戶可以通過軟件設(shè)置將8路中的任何一路設(shè)置為A/D轉(zhuǎn)換，不須作為A/D使用的口可繼續(xù)作為IO口使用。單片機ADC由多路開關(guān)、比較器、逐次比較寄存器、10位DAC、轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器以及ADC_CONTER構(gòu)成。該單片機的ADC是逐次比較型ADC。主次比較型ADC由一個比較器和D/A轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，通過逐次比較邏輯，從最高位（MSB）開始，順序地對每一輸入電壓與內(nèi)置D/A轉(zhuǎn)換器輸出進行比較，經(jīng)過多次比較，使轉(zhuǎn)換所得的數(shù)字量逐次逼近輸入模擬量對應(yīng)值。逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器具有速度高，功耗低等優(yōu)點。需作為AD使用的口先將P1ASF特殊功能寄存器中的相應(yīng)位置為‘1’，將相應(yīng)的口設(shè)置為模擬功能。 第3章 硬件電路設(shè)計在目前眾多的蓄電池測量方式中，大部分都存在著條件限制或不足，此次設(shè)計沿用主流的容量表示方法SOC（核電狀態(tài)）來顯示鋰離子蓄電池剩余容量。但引入最小二乘法來對蓄電池電動勢和內(nèi)阻進行精確測量，從而為后續(xù)條件的計算獲得更好的條件。同時利用電動勢通過對照表獲得核電狀態(tài)，并引入老化修正和溫度修正。老化修正是通過內(nèi)阻的值通過對照表對鋰離子蓄電池引入老化補償，其中電池內(nèi)阻隨放電是改變的，因此在放電過程中也需實時監(jiān)控以便做出補償。本系統(tǒng)實時監(jiān)測蓄電池環(huán)境溫度，對鋰離子蓄電池容量進行溫度補償。此次設(shè)計包括硬件和軟件部分的設(shè)計，本章介紹硬件電路的具體設(shè)計，其主要包括MCU系統(tǒng)、電壓采集模塊、電流采集模塊、溫度采集模塊、顯示模塊以及鋰離子蓄電池接入等接口。 MCU系統(tǒng) MCU系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 MCU系統(tǒng)集成了STC12C5A60S2單片機（自帶A/D轉(zhuǎn)換器及緩存單元）、復(fù)位電路、電壓轉(zhuǎn)換電路晶振電路以及段式顯示蓄電池池剩余容量的LED發(fā)光二極管等。，SOURCE連接鋰離子蓄電池正極，S1為整個系統(tǒng)供電電源開關(guān)，S2是復(fù)位按鈕，電阻R13~R21是為了寶華LED發(fā)光二極管而設(shè)置的限流電阻，R18是提供復(fù)位電壓的分壓電阻。D1~D8是段式顯示鋰離子蓄電池剩余容量的LED發(fā)光二極管，CCC10是電解電容，CCC11是瓷片電容，Y1是晶振，7850穩(wěn)壓器為單片機供電，輸出電壓為+5v，此電壓同時也為電壓、電流以及溫度三個測量模塊提供基準電壓。 電壓電流采集模塊，U_是輸出電壓跟隨器的信號，在單片機的P1口輸入，然后通過單片機的內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以便對鋰離子蓄電池的端電壓進行實時監(jiān)測，從而進行下一步的計算以及老化修正。I_是輸出正向比例放大器的信號（放大倍數(shù)為1+R2/R3），此信號經(jīng)單片機處理，得到采樣電阻R9//R10（毫歐級）的電壓，最后獲得干路電流值?！ ?，分壓電阻為R2和R5，通過求R5/(R2+R5)的分壓比從而得到鋰離子蓄電池的路端電壓?？辜y波干擾則由RC3構(gòu)成的濾波網(wǎng)絡(luò)完成。RL串聯(lián)接入電流測量模塊作為外界負載。R9，R10為電流采樣電阻，一般為幾毫歐到十幾毫歐。由于電路中電流很小，因此需要二階濾波網(wǎng)絡(luò)，由RCRC5構(gòu)成，
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