【導(dǎo)讀】蓄電池作為電力系統(tǒng)的后備電源，其維護(hù)工作對(duì)保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有重要的意義，對(duì)蓄電池實(shí)施在線(xiàn)監(jiān)測(cè)并及時(shí)發(fā)現(xiàn)失效蓄電池，是蓄電池維護(hù)工作的重中之重，本課題的主要任務(wù)就是重新設(shè)計(jì)一種新型蓄電池在線(xiàn)智能監(jiān)測(cè)儀，能實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池?zé)o論在浮充狀態(tài)還是在充放電過(guò)程中的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是以AT89C52單片機(jī)為核心，其芯片是采用CMOS工藝以及面向寄存器結(jié)構(gòu)的單片機(jī)。本系統(tǒng)可以測(cè)量10路或20路蓄電池端電壓、蓄電池端電壓、蓄電池溫度、充放電電流等，數(shù)據(jù)采集電路采用模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)蓄電池個(gè)數(shù)確定模塊數(shù)量，每個(gè)模塊可測(cè)量一組，對(duì)測(cè)量的值采用慣性濾波法和積分、微分等控制理論進(jìn)行濾波和校準(zhǔn)。該系統(tǒng)采用了大連東臺(tái)電子有限公司生產(chǎn)的EDMl2864-09圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，能直觀了解失效的蓄電池信息。新的蓄電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度高、人機(jī)界面友好，又易于操作，并且整體結(jié)構(gòu)可靠性好，精度高，具有很高的推廣使用價(jià)值。

　　

【正文】 ，包括序列號(hào)的讀取、尋址和搜索等。暫存器命令是對(duì)DSl8B20中便箋式存儲(chǔ)器的相關(guān)操作，包括溫度的轉(zhuǎn)換、讀取、上下限值的操作等。DSl8B20若想實(shí)現(xiàn)某一動(dòng)作，需ROM命令和暫存器命令的配合使用。該測(cè)溫程序的流程如圖46所示。開(kāi)始設(shè)置程序入口設(shè)置定時(shí)入口初始化DS18B20N判斷DS18B20是否存在?Y延時(shí)溫度轉(zhuǎn)換初始化DS18B20N判斷DS18B20是否存在?Y延時(shí)溫度讀取將溫度四舍五入后保存將溫度轉(zhuǎn)換成BCD碼返回圖46 測(cè)溫程序流程圖在芯片選擇CS無(wú)效情況下，TLCl549的最初被禁止且DATA OUT處于高阻狀態(tài)。當(dāng)串行接口把CS拉至有效時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)序開(kāi)始允許I/O CLOCK工作，并使DATA OUT脫離高阻狀態(tài)，串行接口然后把I/O CLOCK序列提供給I/O CLOCK，并從DATA OUT接收前次轉(zhuǎn)換的結(jié)果。I/O CLOCK從單片機(jī)接口接收長(zhǎng)度在10和16個(gè)時(shí)鐘之間的輸入序列。開(kāi)始10個(gè)I/O時(shí)鐘提供采樣模擬輸入的控制時(shí)序。在CS下降沿前次轉(zhuǎn)換的MSB出現(xiàn)在DATA OUT端。10位數(shù)據(jù)通過(guò)DATA OUT被發(fā)送到單片機(jī)的接口。為了開(kāi)始轉(zhuǎn)換，最少需要lO個(gè)時(shí)鐘脈沖。如果I/O CLOCK傳送大于10個(gè)時(shí)鐘長(zhǎng)度，那么在10個(gè)時(shí)鐘的下降沿內(nèi)部邏輯把DATA OUT拉至低電平，以確保其余位的值為零。在正常進(jìn)行的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)，規(guī)定時(shí)間內(nèi)CS端高電平至低電平的跳變可終止該周期，器件返回初始狀態(tài)(輸出數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容保持為前次轉(zhuǎn)換結(jié)果。A/D轉(zhuǎn)換的程序流程圖如圖47所示。開(kāi)始選通A/D轉(zhuǎn)換器輸出10個(gè)I/O脈沖，延時(shí)輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果高2位，保存在R6中。輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果低8位，保存在R7中。返回 圖47 A/D轉(zhuǎn)換流程圖 控制程序設(shè)計(jì)當(dāng)測(cè)量程序得到端電壓UiUi2。晶體管導(dǎo)通時(shí)電壓Uc、電流II2經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量后，計(jì)算程序?qū)凑找欢ǖ乃惴ㄍ瓿尚铍姵仉妱?dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的計(jì)算，這也是體現(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理的地方。因根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為雙字節(jié)，所以計(jì)算程序中處理的數(shù)據(jù)基本上都是雙字節(jié)的，雖然雙字節(jié)乘法的結(jié)果應(yīng)為四字節(jié)，但是考慮到實(shí)際量的范圍，在此計(jì)算程序中數(shù)據(jù)不會(huì)超過(guò)雙字節(jié)。在程序中要用到一般的運(yùn)算，像加、減、乘、除。這些程序都很簡(jiǎn)單。計(jì)算程序流程圖如圖48所示。開(kāi)始取出R的值調(diào)用除法程序，計(jì)算I21=Uc/R調(diào)用減法程序，計(jì)算I22=I21I21調(diào)用減法程序，計(jì)算I1I22調(diào)用減法程序，計(jì)算Ui1Ui2調(diào)用除法程序，計(jì)算Ri=(Ui1Ui2)/(I1I22)調(diào)用乘法和減法程序，計(jì)算Ei=Ui1I1*Ri保存計(jì)算的結(jié)果返回圖48 計(jì)算程序流程圖 顯示程序設(shè)計(jì)顯示程序的設(shè)計(jì)主要是對(duì)EDMl286409液晶顯示模塊的編程。首先要對(duì)液晶模塊進(jìn)行初始化，然后才可以顯示。在隨后的顯示中將不再進(jìn)行初始化。系統(tǒng)使用時(shí)若不進(jìn)行任何操作，默認(rèn)顯示第一路的狀態(tài)，要觀察其他路的狀態(tài)通過(guò)鍵盤(pán)操作完成。顯示哪一路狀態(tài)是通過(guò)判斷一個(gè)標(biāo)志位確定的。若是出現(xiàn)不正常情況報(bào)警時(shí)，將顯示不正常的那一路狀態(tài)。并在屏幕右上角顯示報(bào)警。若是系統(tǒng)在通訊狀態(tài)，在屏幕上也將顯示。報(bào)警和通訊顯示都是通過(guò)判斷報(bào)警標(biāo)志位和通訊標(biāo)志位是否置位才進(jìn)行操作的。開(kāi)始該系統(tǒng)的液晶顯示屏上要求顯示蓄電池的路號(hào)，端電壓，電動(dòng)勢(shì)，蓄電池溫度，充放電電流等信息。這些項(xiàng)目是固定顯示的，而所顯示的數(shù)字信息則是按一定周期刷新的。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入設(shè)定狀態(tài)時(shí)，屏幕的下方會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的設(shè)置信息畫(huà)面。系統(tǒng)使用時(shí)若不進(jìn)行任何操作，默認(rèn)顯示第一路的狀態(tài)；要觀察其他路蓄電池的狀態(tài)可通過(guò)鍵盤(pán)操作完成。顯示哪一路狀態(tài)是通過(guò)判斷一個(gè)標(biāo)志位確定的。若是出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，將顯示報(bào)警的那一路蓄電池的狀態(tài)，并在屏幕右上角顯示報(bào)警。若系統(tǒng)處于通訊狀態(tài)，在屏幕上也有所顯示。報(bào)警和通訊顯示是通過(guò)判斷報(bào)警標(biāo)志位和通訊標(biāo)志位來(lái)進(jìn)行操作的。根據(jù)液晶模塊的指令可完成對(duì)它的編程。顯示程序流程圖如圖49所示。開(kāi)始Y顯示初始化標(biāo)志位為1?N液晶模塊初始化設(shè)置置顯示初始化標(biāo)志位狀態(tài)顯示標(biāo)志位為1?NYY顯示標(biāo)志位為1?將靜態(tài)顯示內(nèi)容寫(xiě)到顯示緩沖區(qū)N置顯示標(biāo)志位標(biāo)志位顯示動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)判斷各顯示畫(huà)面標(biāo)志位，進(jìn)行相應(yīng)的顯示返回圖49 顯示程序流程圖 通訊程序設(shè)計(jì)該蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要求可以與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊。單片機(jī)有4種串行通訊方式。在蓄電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中選擇使用方式3，串行口控制器SCON來(lái)設(shè)置。方式3是11位異步收發(fā)，波特率由定時(shí)器l控制，在使用前要設(shè)置波特率，而且方式3適用于多機(jī)通訊。在方式3下，通訊時(shí)的串行幀格式為：l位起始位，8位數(shù)據(jù)位，l位可編程的低9位，1個(gè)停止位。在單片機(jī)與上位機(jī)通訊時(shí)，要遵循一定的通訊協(xié)議。通訊協(xié)議中要規(guī)定幀格式、波特率、數(shù)據(jù)差錯(cuò)檢查、聯(lián)絡(luò)信號(hào)等。當(dāng)通訊協(xié)議選擇好后，通訊雙方都要遵守協(xié)議。蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的通訊主要是由中斷引發(fā)，但是由于系統(tǒng)的重點(diǎn)在于對(duì)蓄電池的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，因而不能在中斷程序中完成所有的事情，通訊程序則設(shè)計(jì)為當(dāng)上位機(jī)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)，單片機(jī)響應(yīng)中斷并在中斷程序中接收數(shù)據(jù)，但不馬上進(jìn)行處理，在主程序中判斷是否接受了數(shù)據(jù)，若接收到數(shù)據(jù)，再進(jìn)行相應(yīng)的處理。通訊程序流程圖及中斷服務(wù)程序如圖410所示。開(kāi)始N是否接受了數(shù)據(jù)?Y判斷命令內(nèi)容，完成相應(yīng)操作清除接受標(biāo)志位(a)主程序流程開(kāi)始保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)接受地址符合本機(jī)地址?接受字符，并放入緩沖區(qū)，置通訊標(biāo)志位內(nèi)回送本機(jī)地址恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)置接受標(biāo)志位，清除通訊標(biāo)志位接受完數(shù)據(jù)？開(kāi)始NYNY (b)中斷服務(wù)程序流程圖 本章小結(jié)本設(shè)計(jì)的軟件設(shè)計(jì)部分也采用了功能模塊化設(shè)計(jì)方法，為硬件電路設(shè)計(jì)了相應(yīng)的子程序。次設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是方便在主程序中進(jìn)行調(diào)用，大大地增強(qiáng)了程序的可讀性，降低了調(diào)試的難度，使程序變得更加易于維護(hù)和擴(kuò)展。由于子電路和子程序是相對(duì)應(yīng)的，所以，很好的實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)軟硬件之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。第5章 系統(tǒng)的安裝與調(diào)試在設(shè)計(jì)完成后，必須進(jìn)行系統(tǒng)的硬件及軟件調(diào)試，修改設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤。調(diào)試應(yīng)針對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的自身特點(diǎn)。 系統(tǒng)調(diào)試 電路集成硬件調(diào)試主要是針對(duì)電路中各元器件的設(shè)計(jì)缺陷、連接錯(cuò)誤和器件故障進(jìn)行排除。本設(shè)計(jì)中主要硬件調(diào)試內(nèi)容如下：(1) 檢查各元件的實(shí)際封裝和設(shè)計(jì)時(shí)PCB板中的封裝是否一致，一致則連接線(xiàn)路，如不一致則需要修改電路或重新選擇器件。(2) 確認(rèn)各電源部分大小和元器件的規(guī)格說(shuō)明相符，如高于元器件額定電壓，則需要加裝穩(wěn)壓管。并且注意電源的正負(fù)極位置，以防電源短路和錯(cuò)接極性。(3) 連接電路時(shí)，核對(duì)元器件型號(hào)、規(guī)格和安裝是否符合。對(duì)照?qǐng)D紙確認(rèn)電路連接正確，對(duì)出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行及時(shí)修正。(4) 檢查各元件的電氣功能是否正常。焊板通電后用萬(wàn)用表電壓檔測(cè)量各元件引腳的電壓數(shù)據(jù)是否正確。然后斷開(kāi)電源，接上單片機(jī)、傳感器和其它各單元器件，再次通電，查看各元件運(yùn)行狀況。對(duì)各芯片輸以電平，查看其輸出電平確認(rèn)邏輯關(guān)系正確性。(5) 設(shè)計(jì)中單片機(jī)使用上電復(fù)位電路。有時(shí)電容值過(guò)小會(huì)造成復(fù)位時(shí)間太短，出現(xiàn)無(wú)法正常復(fù)位的現(xiàn)象，在實(shí)際接線(xiàn)過(guò)程中檢查電容大小是否足夠，出現(xiàn)上述情況則改變電容大小。 軟件調(diào)試軟件調(diào)試并非用實(shí)際調(diào)試，而是在仿真軟件上進(jìn)行模擬調(diào)試。軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境： 。利用該軟件可以對(duì)程序進(jìn)行編譯，改錯(cuò)和調(diào)試，該軟件的模擬調(diào)試器支持單片機(jī)匯編語(yǔ)言源代碼調(diào)試，其匯編程序支持宏匯編及模塊化編程，使用方便。軟件調(diào)試內(nèi)容主要由以下內(nèi)容：(1) 在編寫(xiě)匯編程序的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)不可避免的出現(xiàn)語(yǔ)句拼寫(xiě)錯(cuò)誤、定義重復(fù)等問(wèn)題。光靠人工編程時(shí)的檢查，很難將其全部修正。在輸入程序后，它可以自動(dòng)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，并提供錯(cuò)誤的位置和原因。調(diào)試時(shí)可根據(jù)軟件的提示，修正程序。(2) 在模擬調(diào)試器中調(diào)試各子模塊，設(shè)置單片機(jī)運(yùn)行方式和入口條件，檢查各芯片運(yùn)行狀態(tài)，確定子程序運(yùn)行結(jié)果與設(shè)計(jì)中的預(yù)定目標(biāo)相符。(3) 各子模塊調(diào)試正常后再將各子模塊及主模塊連接起來(lái)進(jìn)行整體程序調(diào)試。確定整體程序能完成預(yù)先設(shè)計(jì)的系統(tǒng)功能。如果程序運(yùn)行錯(cuò)誤，則對(duì)子程序和主程序的兼容性，如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)緩沖單元是否沖突、堆棧是否溢出等進(jìn)行排查。最后全部匯編連接成目標(biāo)文件，最后將目標(biāo)代碼下載到單片機(jī)中并連接智能儀表進(jìn)行統(tǒng)調(diào)。 本章小結(jié)本蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是為了檢測(cè)應(yīng)用在變電站等電力系統(tǒng)中的鉛酸蓄電池的健康狀態(tài)而設(shè)計(jì)的。該系統(tǒng)可同時(shí)測(cè)量10或20個(gè)鉛蓄電池蓄電池的電動(dòng)勢(shì)、端電壓、內(nèi)阻、充放電電流、溫度等多個(gè)參數(shù)，便于現(xiàn)場(chǎng)控制和維護(hù)。同時(shí)，系統(tǒng)具有通訊功能，又適用于遠(yuǎn)距離的控制。結(jié) 論本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，它是最常見(jiàn)的和最典型的單片機(jī)控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)主要針對(duì)51型單片機(jī)在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制方面的應(yīng)用，分析蓄電池的電動(dòng)勢(shì)、端電壓、內(nèi)阻、充放電電流、溫度等參數(shù)測(cè)量監(jiān)測(cè)實(shí)例。設(shè)計(jì)中涉及控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算及控制各個(gè)部分，涵蓋知識(shí)面廣，實(shí)用性強(qiáng)。通過(guò)這次蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使我對(duì)常用芯片、硬件接口電路和軟件規(guī)劃方面的知識(shí)有了更深入的了解。在硬件電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我首先要考慮到使用什么器件才能實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的功能。在完成這個(gè)過(guò)程之后，還要考慮到所使用的芯片是否合適、流行、可擴(kuò)展等問(wèn)題。在軟件編程過(guò)程中，我接觸到了單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，學(xué)到了許多軟件編程的技巧，使我對(duì)大型系統(tǒng)的程序編制流程有了實(shí)際的體驗(yàn)。盡管在此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中還有很多地方不夠完善，但整個(gè)設(shè)計(jì)給了我一個(gè)使用和擴(kuò)展所學(xué)知識(shí)的機(jī)會(huì)，可以說(shuō)受益匪淺。本課題的研究對(duì)象不是一個(gè)很大的系統(tǒng)，由于控制電路原器件少、電路簡(jiǎn)單、低功耗、自動(dòng)化程度高、人機(jī)界面友好，易于安裝和操作，并且整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、可靠性、抗干擾性強(qiáng)，同時(shí)具有良好的性能價(jià)格比，因此具有較高的推廣價(jià)值。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，該系統(tǒng)還應(yīng)向網(wǎng)絡(luò)化和智能化發(fā)展，可以說(shuō)其前景非常廣闊。致 謝本文是在朱樹(shù)先老師的指導(dǎo)下完成的，衷心感謝朱老師在論文寫(xiě)作期間給予的精心指導(dǎo)。朱老師充分運(yùn)用相關(guān)學(xué)科的知識(shí)分析研究，從他那里我不僅學(xué)到了許多專(zhuān)業(yè)知識(shí)技能，而且從朱老師的身上學(xué)到了為人師表、嚴(yán)謹(jǐn)工作的優(yōu)良作風(fēng)，雖然朱老師工作繁忙，但在整個(gè)論文的寫(xiě)作過(guò)程中給予了我認(rèn)真的指導(dǎo)和答疑。在此，我真誠(chéng)地說(shuō)一聲：朱老師，您辛苦了，謝謝您!同時(shí)，我也十分感謝同學(xué)和其他老師的關(guān)心、支持和幫助他們對(duì)我的工作提出了許多寶貴的意見(jiàn)，解決了諸多問(wèn)題，在此，一并向他們表示感謝!參 考 文 獻(xiàn)1 王建、[J].華東地址學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，22(4)：3093132 陳劍、[J].電源技術(shù)，1999，23(6)：3323343 張紅潤(rùn)，[M].4 [M].5 [M].6 [M].7 馬忠梅，籍順心，（第三版）[M].8 徐薇莉， 曹柱中．控制理論與設(shè)計(jì)[M].上海交大出版社，2003：74829 先鋒工作室．單片機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)例[M].清華大學(xué)出版社，2003：104110 10 [M].11 徐薇莉 曹柱中．控制理論與設(shè)計(jì)[M].上海交大出版社，2003：748212 李立偉，[J].電工技術(shù)雜志，2002，11：79 13 [M].北京航空航天大學(xué)出版社，1990 14 [M].北京航空航天大學(xué)出版社，1999 15 周凱，[J].應(yīng)用科技2003，30（3）：272916 張鍔，賈文德，[J]，哈爾濱師范大學(xué)自然不科學(xué)學(xué)報(bào)，2002，18（6）：5458附錄A 譯文基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[前言]蓄電池作為電力系統(tǒng)的后備電源，其維護(hù)工作對(duì)保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有重要的意義，對(duì)蓄電池實(shí)施在線(xiàn)監(jiān)測(cè)并及時(shí)發(fā)現(xiàn)失效蓄電池，是蓄電池維護(hù)工作的重中之重，本課題的主要任務(wù)就是重新設(shè)計(jì)一種新型蓄電池在線(xiàn)智能監(jiān)測(cè)儀，能實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池?zé)o論在浮充狀態(tài)還是在充放電過(guò)程中的狀態(tài)監(jiān)測(cè)。[主題]該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是以AT89C52單片機(jī)為核心，其芯片是采用CMOS工藝以及面向寄存器結(jié)構(gòu)的單片機(jī)。它含有8K字節(jié)快檫寫(xiě)可編程/檫除只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)，具有256字節(jié)的內(nèi)部RAM；3個(gè)16位定時(shí)記數(shù)器；32個(gè)可編成程的I/O口線(xiàn)；6個(gè)中斷源；可編程的串行編口，還具有空閑和掉電方式，它的集成度高、速度快、功耗低，特別適合于多路數(shù)據(jù)采集的控制系統(tǒng)中。本系統(tǒng)可以測(cè)量10路或20路蓄電池端電壓、蓄電池端電壓、蓄電池溫度、充放電電流等，數(shù)據(jù)采集電路采用模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)蓄電池個(gè)數(shù)確定模塊數(shù)量，每個(gè)模塊可測(cè)量一組，對(duì)測(cè)量的值采用慣性濾波法和積分、微分等控制理論進(jìn)行濾波和校準(zhǔn)。該系統(tǒng)采用了大連東臺(tái)電子有限公司生產(chǎn)的EDMl286409圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，能直觀了解失效的蓄電池信息。該系統(tǒng)利用集抗外干擾復(fù)位熱啟動(dòng)的看門(mén)狗、電源監(jiān)測(cè)電路和串行存儲(chǔ)于一身的XICOR公司生產(chǎn)的可編程看門(mén)狗定時(shí)器X25043，為整個(gè)系統(tǒng)提供了安全保障，同時(shí)，通訊電路可進(jìn)行RS485的通訊，通過(guò)單片機(jī)串行通訊接口，可以執(zhí)行與上