【正文】 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 參考文獻 31 參考文獻 1 王建、錢敏 .免維護鉛酸電池的狀態(tài)監(jiān)測 [J].華東地址學院學報， 1999， 22(4)： 309313 2 陳劍、徐劍虹 .閥控密封鉛酸蓄電池失效機理及檢 [J].電源技術， 1999， 23(6)： 332334 3 張紅潤，孫悅等著 .單片機原理及應用 [M].清華大學出版社 .2022 4 吳國經(jīng)主編 .單片機應用技術 [M].中國電力出版社 .2022 5 沈紅衛(wèi)著 .基于單片機的智能系統(tǒng)設計與實現(xiàn) [M].電子工業(yè)出版社 .2022 6 馮建華等著 .單片機應用系統(tǒng)設計與產(chǎn)品開發(fā) [M].人民郵電出版社 .2022 7 馬忠梅，籍順心，張凱等編 著 .單片機的 C語言程序設計（第三版） [M].北京航空航天大學出版社 .2022 8 徐薇莉， 曹柱中．控制理論與設計 [M].上海交大出版社， 2022： 7482 9 先鋒工作室．單片機程序設計實例 [M].清華大學出版社， 2022： 104110 10 徐曼珍 .新型蓄電池原理與應用 [M].北京人民郵電出版社 .2022 11 徐薇莉 曹柱中．控制理論與設計 [M].上海交大出版社， 2022： 7482 12 李立偉，鄒。 在設計的過程中，我們還要 考慮到所使用的芯片是 是不是 合適 我們設計的東西，還有就是在進行 軟件 程序的編寫 過程中，我學 習 到了許多 常用的 軟件編程的一些 技巧， 讓 我 得到了許多的社會中的一些需要編程的應用的 實際 動手 體驗。 通過這次 對以單片機為主的 蓄電池自動監(jiān)測 系統(tǒng)的設計， 讓我學習到了許多，也更加鞏固了我在大學里面所學的知識。 這 次的 設計主 要使用的是 AT89C51 這個 型 號的 單片機 ，用它來對蓄電池在線 監(jiān)測 以及 控制方面的 一些 應用， 并且用該單片機來 分析蓄電池的 自身一些常見參數(shù)，比如蓄電池的 端電壓 、蓄電池的 電動勢、 以及蓄電池的 內阻 和 充放電 的時候的 電流 大小，另外還對 溫度等 一些 參數(shù) 進行實時 測量 和 監(jiān)測 以保證社會中的機械運行正常 。最后全部匯編連接成目標文件，最后將目標代碼下載到單片機中并連接智能儀表進行統(tǒng)調。確定整體程序能完成預先設計的系統(tǒng)功能。 (2) 在模擬調試器中調試各子模塊，設置單片機運行方式和入口條件，檢查各芯片運行狀 態(tài)，確定子程序運行結果與設計中的預定目標相符。在輸入程序后，它可以自動發(fā)現(xiàn)錯誤，并提供錯誤的位置和原因。光靠人工編程時的檢查，很難將其全部修正。利用該軟件可以對程序進行編譯，改錯和調試，該軟件的模擬調試器支持單片機匯編語言源代碼調試，其匯編程序支持宏匯編及模塊化編程，使用方便。 . 軟件調試 軟件調試并非用實際調試，而是在仿真軟件上進行模擬調試。 (5) 設計中單片機使用上電復位電路。然后斷開電源，接上單片機、傳感器和其它各單元器件，再次通電，查看各元件運行狀況。 (4) 檢查各元件的電氣功能是否正常。 (3) 連接電路時，核對元器件型號、規(guī)格和安裝是否符合。 (2) 確認各電源部分大小和元器件的規(guī)格說明相符，如高于元器件額定電壓，則需要加裝穩(wěn)壓管。 系統(tǒng)調試 電路集成 硬件調試主要是針對電路中各元器件的設計缺陷、連接錯誤和器件故障進行排除。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 系統(tǒng)的安裝與調試 28 5 系統(tǒng)的安裝與調試 在設計完成后，必須進行系統(tǒng)的硬件及軟件調試，修改設計中的錯誤。次設計的優(yōu)點是方便在主程序中進行調用，大大地增強了程序的可讀性，降低了調試的難度，使程序變得更加易于維護和擴展。顯示程序流程圖如圖所示 。當系統(tǒng)進入 工作 狀態(tài) 的 時 候 ， 我們也要求液晶 屏幕的下方 能夠 出現(xiàn)相應的 我們預先 設置 的一些工作要求 。 該 設計的 系統(tǒng) 上面 的液晶顯示屏上 還 要求顯示電池的 各個 路號， 以及電池的電池溫度 ， 端電壓，電動勢 和 充放電電流等 一些電池的基本 信息。 如果 是系統(tǒng) 處在 通訊 的 狀態(tài) 下 ， 液晶 屏幕上開始 保護現(xiàn)場 接受地址符合本機地址 ? 接受字符，并放入緩沖區(qū)， 置通訊標志位內 回送本機地址 恢復現(xiàn)場 置接受標志位，清除通訊標志位 接受完數(shù)據(jù)？ 開始 N Y N Y 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 系統(tǒng)軟件設計 26 也將 會 顯示。 液晶顯示屏 顯示 的是 哪一路 的 狀態(tài)是通過判斷一個標志位 來具體 確定的。 但是， 在 以后 的顯示中 ，我們就不需要在讓液晶模塊 進行初始化 了 。 開始 設置計數(shù)器 延時 數(shù)據(jù)經(jīng) A/D 轉換器處理 數(shù)據(jù)讀入 返回 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 系統(tǒng)軟件設計 25 程序流程圖 顯示程序設計 的 主要 內容 是對 EDMl286409液晶顯示 這一塊的 的 程序 編寫 。 在 通訊 的 協(xié)議中 我們 要規(guī)定波特率、幀格式、聯(lián)絡信號、數(shù)據(jù)差錯檢查等 一些需要規(guī)定的 。在方式 3前提 下，通訊時的串行幀格式為：l位起始位，可編程的低 9位， 1個停止位 ， 8位數(shù)據(jù)位。在蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)中 我們 選擇 了其中一種通訊方式 。 開始 設置程序入口 設置定時入口 判斷 DS18B20是否存在 ? Y 初始化 DS18B20 延時 溫度轉換 判斷 DS18B20是否存在 ? 初始化 DS18B20 延時 溫度讀取 將溫度轉換成 BCD 碼 N Y N 返回 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 系統(tǒng)軟件設計 24 電流電壓讀入流程圖 我們所設計的 蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng) ，其中 要求 該系統(tǒng)能夠和 上位機 之間達到通訊。 我們所設計的 測溫程序的流程如圖所示 。 但是 DSl8B20若想 要 實現(xiàn)某一 個命令 ， 還必 需 要 ROM命令和暫存器命令 這兩個命令同時使用 的配合使用 ，才能實現(xiàn)該命令的完成 。 DSl8B20的內部命令 我們 分 成了 兩 種 ；暫存器命令 、 ROM命令。由于它采用了 的 通訊的方式，當 在 總線上 面存在了 多于一個DSl8B20的 時 候 ， 就 需要 我們先 指定 出 一個主 DSl8B20了 ， 讓它擁有特殊的權利，即是該主 DS18B20占用總線的 特殊 權力。 這里蓄電池監(jiān)測主要是對蓄電池組進行監(jiān)測， 下 面為 主程序流程圖如 下 圖所示 ： 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 系統(tǒng)軟件設計 22 系統(tǒng)程序流程圖 上述的參數(shù)判斷主要是針對溫度，因為蓄電池的最 高承受溫度是 65 攝氏度。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 系統(tǒng)軟件設計 21 總電路圖 程序流程圖 系統(tǒng)的正常工作是硬件與軟件共同完成的。 總電路圖 通過一系列的要求，我們所設計的系統(tǒng)電路 如 下圖所示，該系統(tǒng)電路圖的核心部分我們使用的是單片機 AT89C51，在該系統(tǒng)運行的時候，所測量到的的電壓和電流的值會直接送到 A/D轉換器中，測量到的溫度的數(shù)據(jù)會被直接送到單片機中，經(jīng)過單片機的一些處理后，然后就會被送到 LCD。 與此 同時 ，我們所設計的 系統(tǒng)還應 該能夠 判斷 出所測量的各 個 參數(shù)值是否 已經(jīng) 超限， 如果 超限 了，就需要控制蜂鳴器自動 報警 ，以達 到讓我們對工作的機械的調整以及維修 。在 我們所設計的 蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng) 要使用 的 時 候 ， 我們還 要對蓄電池的 當時的 狀態(tài)進行 一些必要的 測量， 然后還要 對測量 的 結果進行 一系列的 校準，然后 通過測量，校準得到的數(shù)據(jù)來 計算 出 蓄電池的電動勢的值 以及蓄電池的 內阻，并 通過 液晶顯示屏 顯示出來 。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 系統(tǒng)軟件設計 20 4 系統(tǒng)軟件設計 蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)軟件總體程序設計 在設計軟件 的時候，我們應該 要明確 我們所設計的 系統(tǒng) 要做到哪些 功能。通過 擇是用數(shù)據(jù)寄存器還是指令寄存器， 作為芯片使能端子， 控制芯片是進行讀操作還是寫操作。 1602 的內部顯示地址如圖 13所示。 指令 11：從 CGRAM或 DDRAM讀取數(shù)據(jù)的指令一覽。 指令 9：讀取忙信號或 AC地址指令。 指令 7：設定 CGRAM地址指令。 指令 4：顯示開關控制指令。 指令 2： 光標歸為指令。 第 16腳： K，接地， LCD背光電源負極。 第 7～ 14腳： DB0~DB7,輸入 /輸出，數(shù)據(jù)總線。 第 5腳： R/W，輸入， 0=向 LCD寫入指令或數(shù)據(jù)， 1=從 LED讀取信息。 第 2腳： VDD（ +5V） 第 3腳： Vee,對比調整電壓。 1602可以顯示內部常用字符 (包括阿拉伯數(shù)字，英文字母大小寫，常用符號和日文假名等 )，也可以顯示自定義字符 (單或多個字符組成的簡單漢字，符號，圖案等，最多可以產(chǎn)生 8個自定義字符 )。 液晶顯示 LCD1602 介紹 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式 LCD，目前常用 16*1， 16*2， 20*2和 40*2行等的模塊。 REF（ +）、 REF（ ）：基準電壓。 CLOCK：時鐘脈沖輸入端。 OE：數(shù)據(jù)允許輸出信號，輸入，只有在高電平的時候才有效。 START： A/D轉換啟動信號，輸入，高電平有效。 （ 3）引腳功能 D7～ D0： 8位數(shù)據(jù)輸出線 IN7～ IN0： 8 路模擬量輸入端 ADDC、 ADDB、 ADDA：三位地址輸入線，他們的作用是選擇 8 路模擬輸入中的一路處于通行狀態(tài)。 （ 2） ADC芯片的控制信號 啟動轉換信號（ START）：是由 CPU提供給 ADC芯片的，在正脈沖的 下降沿轉換開始； 轉換結束信號（ EOC）：一旦啟動轉換， EOC 立即變低，直至轉換結束， EOC輸出高電平，通知 CPU轉換已結束； 允許輸出信號（ OE）： ADC轉換結束后，轉換結果存放在輸出鎖存器中，并沒有送入數(shù)據(jù)總線上。 模數(shù)轉換模塊設計 模數(shù)轉換芯片 AD0809 AD0809芯片引腳如圖 9所示 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 硬件電路設計 15 圖 10 AD0809芯片引腳 （ 1） A/D轉換器的功能是將模擬量電信號轉換成數(shù)字量。 R3為 UREF 輸出端的負載。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 硬件電路設計 14 圖 7 差分放大電路 幅相檢測電路 本次設計使用的芯片可以得到兩個輸入信號的幅度之比和兩個輸入信號的相位差。但是 R7 與 R R9 與 R8 必須分別取值相同，才能得到相同的增益。輸出端為引腳 13 和 9。 INA321 芯片簡化圖 該芯片引腳如圖 5所示 圖 6 INA321 芯片引腳 引腳 6分別與 1接上電阻 R1和 R2，電阻阻值的不同可以得到不同的增益，如公式（ 14）所示 )121(5 RRG ?? （ 14） INA2321 電路圖 INA2321芯片有兩個這樣的，接法與之類似，其 INA2321芯片的外圍連接電路如圖 6，引腳 3和 2接蓄電池兩端的信號，引腳 5和 6接已知電阻 Ro兩端的信號。在幾納秒返回到正常工作，關機功能，可以在使 INA321 得到最佳應用，低功耗電池或多路復用。 INA321 系列提供低成本、低噪聲、微功耗的差分信號的放大器 40μ A 的電流消耗。 本設計采用的處理器模塊如圖 4所示 圖 4 主處理器模塊 探測電路 此電路就是連接蓄電池的直接電路，伸出的兩根線，分別如蓄電池的正負極相接 ，即可完成。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文）