【正文】 新的蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)自動化程度高、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。該系統(tǒng)采用了大連東臺電子有限公司生產(chǎn)的EDMl286409圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊，能直觀了解失效的電池信息。它含有8K字節(jié)快檫寫可編程/檫除只讀存儲器(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；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。在此，我真誠地說一聲：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、支持和幫助他們對我的工作提出了許多寶貴的意見，解決了諸多問題，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，[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)的蓄電池自動監(jiān)測系統(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)工作對保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有重要的意義，對蓄電池實(shí)施在線監(jiān)測并及時(shí)發(fā)現(xiàn)失效電池，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智能監(jiān)測儀，能實(shí)現(xiàn)對蓄電池?zé)o論在浮充狀態(tài)還是在充放電過程中的狀態(tài)監(jiān)測。致 謝本文是在朱樹先老師的指導(dǎo)下完成的，衷心感謝朱老師在論文寫作期間給予的精心指導(dǎo)。本課題的研究對象不是一個(gè)很大的系統(tǒng)，由于控制電路原器件少、電路簡單、低功耗、自動化程度高、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。在軟件編程過程中，我接觸到了單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)，學(xué)到了許多軟件編程的技巧，使我對大型系統(tǒng)的程序編制流程有了實(shí)際的體驗(yàn)。在硬件電路的設(shè)計(jì)過程中，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。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，涵蓋知識面廣，實(shí)用性強(qiáng)。結(jié) 論本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，它是最常見的和最典型的單片機(jī)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可同時(shí)測量10或20個(gè)鉛蓄電池蓄電池的電動勢、端電壓、內(nèi)阻、充放電電流、溫度等多個(gè)參數(shù)，便于現(xiàn)場控制和維護(hù)。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)。確定整體程序能完成預(yù)先設(shè)計(jì)的系統(tǒng)功能。(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。在輸入程序后，它可以自動發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，并提供錯(cuò)誤的位置和原因。軟件調(diào)試內(nèi)容主要由以下內(nèi)容：(1) 在編寫匯編程序的時(shí)候，經(jīng)常會不可避免的出現(xiàn)語句拼寫錯(cuò)誤、定義重復(fù)等問題。軟件開發(fā)環(huán)境： 。有時(shí)電容值過小會造成復(fù)位時(shí)間太短，出現(xiàn)無法正常復(fù)位的現(xiàn)象，在實(shí)際接線過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。對各芯片輸以電平，查看其輸出電平確認(rèn)邏輯關(guān)系正確性。焊板通電后用萬用表電壓檔測量各元件引腳的電壓數(shù)據(jù)是否正確。對照圖紙確認(rèn)電路連接正確，對出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行及時(shí)修正。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。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，一致則連接線路，如不一致則需要修改電路或重新選擇器件。調(diào)試應(yīng)針對所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的自身特點(diǎn)。由于子電路和子程序是相對應(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。開始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)主程序流程開始保護(hù)現(xiàn)場接受地址符合本機(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)場置接受標(biāo)志位，清除通訊標(biāo)志位接受完數(shù)據(jù)？開始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。蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)的通訊主要是由中斷引發(fā)，但是由于系統(tǒng)的重點(diǎn)在于對蓄電池的狀態(tài)監(jiān)測，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)信號等。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。在蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)中選擇使用方式3，串行口控制器SCON來設(shè)置。開始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)容寫到顯示緩沖區(qū)N置顯示標(biāo)志位標(biāo)志位顯示動態(tài)數(shù)據(jù)判斷各顯示畫面標(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)該蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)要求可以與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊。根據(jù)液晶模塊的指令可完成對它的編程。若系統(tǒng)處于通訊狀態(tài)，在屏幕上也有所顯示。顯示哪一路狀態(tài)是通過判斷一個(gè)標(biāo)志位確定的。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入設(shè)定狀態(tài)時(shí)，屏幕的下方會出現(xiàn)相應(yīng)的設(shè)置信息畫面。開始該系統(tǒng)的液晶顯示屏上要求顯示電池的路號，端電壓，電動勢，電池溫度，充放電電流等信息。若是系統(tǒng)在通訊狀態(tài)，在屏幕上也將顯示。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)。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)通過鍵盤操作完成。首先要對液晶模塊進(jìn)行初始化，然后才可以顯示。計(jì)算程序流程圖如圖48所示。在程序中要用到一般的運(yùn)算，像加、減、乘、除。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瓿尚铍姵仉妱觿莺蛢?nèi)阻的計(jì)算，這也是體現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)的原理的地方。輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果低8位，保存在R7中。A/D轉(zhuǎn)換的程序流程圖如圖47所示。如果I/O CLOCK傳送大于10個(gè)時(shí)鐘長度，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。10位數(shù)據(jù)通過DATA OUT被發(fā)送到單片機(jī)的接口。開始10個(gè)I/O時(shí)鐘提供采樣模擬輸入的控制時(shí)序。當(dāng)串行接口把CS拉至有效時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)序開始允許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。該測溫程序的流程如圖46所示。暫存器命令是對DSl8B20中便箋式存儲器的相關(guān)操作，包括溫度的轉(zhuǎn)換、讀取、上下限值的操作等。DSl8820的內(nèi)部命令共分兩類；ROM命令和暫存器命令。由于它采用了單～總線串行通訊的方式，當(dāng)總線上有多于一個(gè)DSl8B20時(shí)，需要首先指定一個(gè)主DSl8B20，以使其取得占用總線的權(quán)力。A/D轉(zhuǎn)換器TLCl549的編程在后面將在后面進(jìn)行介紹。程序中要依次測量10路或20路的值，每路要測量晶體管導(dǎo)通和截止時(shí)的電壓、基準(zhǔn)電壓、電流、溫度等。在測量程序中就是要實(shí)現(xiàn)4個(gè)控制信號的輸出。 開始YKey1=1?SET鍵處理，并清除標(biāo)志位NYKey2=1?鍵處理，并清除標(biāo)志位NYKey3=1?鍵處理，并清除標(biāo)志位NYKey4=1?鍵處理，并清除標(biāo)志位NYKey5=5?ENTER鍵處理，并清除標(biāo)志位N返回圖44 鍵處理程序流程圖各按鍵標(biāo)志位分別為：SET鍵：key1 鍵：key2 鍵：key3鍵：key4 ENTER鍵：key5 測量程序設(shè)計(jì) 對測量程序的說明測量程序要完成對蓄電池狀態(tài)的測量它實(shí)際上包含兩個(gè)部分：模擬量測量程序和測溫程序。鍵處理完成后要清除按鍵標(biāo)志位，以便于下一次操作。進(jìn)行鍵處理時(shí)，首先要判斷按鍵標(biāo)志位，確定是哪個(gè)按鍵按下；然后再根據(jù)系統(tǒng)處于什么狀態(tài)以進(jìn)行相應(yīng)的操作。開始初始化讀鍵予程序YA=0?N延時(shí)，去抖讀P2口的值低五位賦給A并取反YA=0?N顯示予程序開始圖43 讀鍵程序流程圖 鍵處理程序設(shè)計(jì)在鍵處理程序中實(shí)現(xiàn)各按鍵的功能，也就是完成鍵盤的各項(xiàng)操作。在讀鍵程序中，當(dāng)有鍵按下時(shí)，口線為低電平，經(jīng)過去抖，仍有鍵按下，則置相應(yīng)標(biāo)志位為1。開始上電標(biāo)志10H，11H中值為AAH各緩沖區(qū)清零按鍵標(biāo)志位設(shè)置初始化定時(shí)器，設(shè)置初置設(shè)置中斷及中斷優(yōu)先級看門狗初始化置上電標(biāo)志10H，11H中值為AAH開始圖42 初始化程序流程圖 讀鍵程序設(shè)計(jì)由于鍵盤操作是隨機(jī)的，而單片機(jī)的主要操作不是對鍵盤進(jìn)行處理，因而單片機(jī)不能總是等待按鍵按下。這個(gè)操作通過判斷內(nèi)部R碰中相鄰的兩個(gè)字節(jié)里是否還是存放著上電時(shí)寫入的值來實(shí)現(xiàn)。在以下各章節(jié)將對流程圖中各部分功能的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)介紹。根據(jù)以上的分析，將軟件系統(tǒng)分為七個(gè)部分，他們依次為：初始化子程序，讀鍵予程序，鍵處理子程序，測量子程序，計(jì)算子程序，顯示予程序和通訊子程序。明確了系統(tǒng)應(yīng)完成的功能，編制程序前還要確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。同時(shí)系統(tǒng)還應(yīng)判斷各參數(shù)值是否超限，超限要報(bào)警。在蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)使用時(shí)，要對蓄電池的狀態(tài)進(jìn)行測量，對測量結(jié)果進(jìn)行校準(zhǔn)、濾波，然后計(jì)算得到蓄電池的內(nèi)阻和電動勢的值，并顯示到液晶顯示屏上。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)在使用之前要進(jìn)行校準(zhǔn)，包括基準(zhǔn)電壓輸入、電流量程輸入；對報(bào)警上下限進(jìn)行設(shè)置，包括電壓上下限、溫度上限、內(nèi)阻上限；還要設(shè)置通訊波特率、本機(jī)地址，讀取溫度序列號等操作。因而只有設(shè)計(jì)好系統(tǒng)的軟件程序，才能使系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的硬件電路基礎(chǔ)上穩(wěn)定的工作，體現(xiàn)系統(tǒng)良好的性能。單片機(jī)要驅(qū)動芯片工作，完成對蓄電池的測量、運(yùn)算、處理、顯示、通訊等功能。第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 引言在本文的第3章中介紹了該蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。圖312 通訊電路圖 本章小結(jié)本章闡述了所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)總電路的組成和各部分單元電路的構(gòu)成及連接，對系統(tǒng)中所用的各芯片的選用原因、功能、工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的說明。VCC：電源正極。B：反相接收器輸入和反相驅(qū)動器輸出。DE：驅(qū)動器輸出使能端。圖311為芯片引腳圖，圖311 MAX485芯片引腳圖MAX485芯片各引腳含義如下：R0：接收器輸出端。MAX485是用于RS485通信的低功率收發(fā)器?。所以常利用單片機(jī)本身所提供的簡單串行接口，加上總線驅(qū)動器如MAX485等組合成簡單的RS485通訊網(wǎng)絡(luò)。RS485電路允許公用電話線通信，電路結(jié)構(gòu)是在平衡連接電纜兩端加有終端電阻，在平衡電纜上掛發(fā)送器、接收器、組合收發(fā)器，RS485標(biāo)準(zhǔn)沒有規(guī)定在何時(shí)控制發(fā)送器發(fā)送或接收機(jī)接收數(shù)據(jù)的規(guī)則。RS485標(biāo)準(zhǔn)是利用平衡雙絞線作傳輸線，采用差分信號進(jìn)行傳輸，最大傳輸距離可達(dá)12km，最大可連接32個(gè)接收器和收發(fā)器，接收器最小靈敏度可達(dá)177。RS232標(biāo)準(zhǔn)是單端信號傳輸，接收器和發(fā)送器之間有公共信號地，共模噪聲會耦合到系統(tǒng)中，不適于長距離傳輸。采用標(biāo)準(zhǔn)接口后，能很方便地把各種計(jì)算機(jī)、外部設(shè)備、測量儀器有機(jī)地連接起來，構(gòu)成測量、控制系統(tǒng)，目前常用的通訊標(biāo)準(zhǔn)是RS232和RS485。而串行通訊較并行通訊用到的信號線少，其硬件成本較低，故一般單片機(jī)與上位機(jī)的通訊均采用串行通訊。計(jì)算機(jī)通訊有串行與并行之分。這就涉及了單片機(jī)與上位機(jī)的通訊問題。液晶模塊上的RS、R/W、實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對液晶模塊的讀寫操作，并根據(jù)具體情況顯示相應(yīng)的內(nèi)容。其連接電路圖如圖310所示。顯示資料RAM(DDRAM)提供64*2個(gè)字節(jié)的空間，最多可以控制4行16字(64個(gè)字)的中文字型顯示，當(dāng)寫入顯示資料RAM時(shí)，可以分別顯示CGROM，HGROM與CGROM的字型；EMDl2864—09可以顯示三種字，分別是半寬的HCGROM字型、CGRAM字型及中文CGROM，三種字型的選擇由在DDRAM中寫入的編碼選擇。蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)中為8位接口方式。它的輸入數(shù)據(jù)來自