【正文】 個(gè)發(fā)送器輸入輸出端可以懸空。當(dāng) MAX232 的工作電 壓為 +5V,而 RS232 接收端負(fù)載為 5KΩ時(shí)，發(fā)送器的輸出電壓為 177。 V+、 V： MAX232 電平正負(fù)輸出端口，正端通過(guò) 電容接至 VCC，負(fù)端通過(guò) 電容接地。 C1+、 C1： MAX232 正電壓倍增器 。 R1IN、 R1OUT：接收器 R1 輸入、輸出端。 圖 27 MAX232引腳圖 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 15 MAX232 的引腳功能說(shuō)明如下： T1IN、 T1OUT：發(fā)送器 T1 輸入、輸出端。其輸入端內(nèi)置 5KΩ 的下拉電阻，當(dāng)輸入端懸空時(shí)，被下拉至低電平經(jīng)過(guò)反相器，輸出端為高電平。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 圖 26 74LS373 的內(nèi)部邏輯圖 電平轉(zhuǎn)換芯片 MAX232 MAX232 接收器的輸入為 RS232 電平，輸出為 TTL/CMOS 電平。 1Q～ 8Q:8 位數(shù)據(jù) 輸出 鎖存 端 。 E： 三態(tài)允許控制端（低電平有效） 。 GND：地。當(dāng) LE端施密特觸河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mV。 當(dāng)鎖存允許端 LE 為高電平時(shí)， O 隨數(shù)據(jù) D而變。 當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時(shí) ， O0～ O7 為正常邏輯狀態(tài) ， 可用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載或總線。 A、 B、 C：地址輸入線。 OE：輸出允許控制端，用以打開(kāi)三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。（以上兩種信號(hào)用于啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換） 。 START： A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入 端。 REF（ +）：參考電壓正端。 VCC： +5V 工作電壓。 如下圖 24所示是 ADC0809 引腳結(jié)構(gòu) 圖 圖 24 ADC0809 引腳圖 ADC0809 各腳功能如下： D7D0： 8 位數(shù)字量輸出引腳。 不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過(guò)指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。因此可以用查詢方式，測(cè)試 EOC的狀態(tài)，即可確認(rèn)轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送?？蓳?jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序， A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 （ 1）定時(shí)傳送方式 對(duì)于一種 A/D 轉(zhuǎn)換其來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問(wèn)題是如何確認(rèn) A/D 轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。當(dāng) OE 輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 圖 23 ADC0809 內(nèi)部結(jié)構(gòu)邏輯 ADC0809 的工作過(guò)程 :首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中 ，此地址 經(jīng)譯碼選通 8路模擬輸入之一到比較器。多路開(kāi)關(guān)可選通 8個(gè)模擬通道，允許 8路模擬量分時(shí)輸入，共用 A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 ％ LSB。它是逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。 BLK： BLK 為 背光負(fù)極。 D0～ D7： D0～ D7 為 8位雙向數(shù)據(jù)端。 當(dāng) RS 和RW 共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 RS： RS為寄存器選擇，高電平 1 時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0時(shí)選擇指令寄存器。 VDD： VDD 接 5V 電源正極 。 LCD1602 的操作控制表如下 23 表所示 表 23 1602 操作控制表 操作控制表 操作 讀狀態(tài) 寫指令 讀數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入 RS=0 RW=1 E=1 RS=0 RW=0 D0~7=指令碼， E=H脈沖 RS=1 RW=1 E=1 RS=1 RW=0 D0~7=數(shù)據(jù)，E=H脈沖 LCD1602 采用標(biāo)準(zhǔn) 16 腳（帶背光） 接口，如下圖 22所示。 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 。 指令 10：寫數(shù)據(jù) 。 指令 8： DDRAM 地址設(shè) 置 。 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為 4 位總線，低電平時(shí)為 8 位總線 。 D：控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo) B：控制光標(biāo)河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍 。（說(shuō)明： 1 為高電平、 0 為低電平） 指令 1：清顯示，指令碼 01H,光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H 指令 3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方 向，高電平右移，低電 平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。 這些字符有：阿拉伯 數(shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“ A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“ A” 。 字符型液晶顯示模塊是專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣 LCD，這里介紹的字符型液晶模塊是一種用 5 7 點(diǎn)陣圖形來(lái)顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的內(nèi)容可以分為 1行 16個(gè)字、 2行 16個(gè)字、 2行 20個(gè)字等。 TAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無(wú)效。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE才起作用。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 節(jié)。 P3 口也可作為 AT89C51的一些特殊功能口，如下表 22所示： 表 22 P3口特殊功能 P3口引腳 特殊功能 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） （外部中斷 0） （外部中斷 1） T0（定時(shí)器 0外部輸入） T1（定時(shí)器 1外部輸入） （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） RST：復(fù)位輸入。當(dāng) P3 口寫入 “1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P1 口部分端口引腳及功能如表 21所示。 P1口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由 于內(nèi)部上拉的緣故。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。當(dāng) P0 口的管腳第一次寫 1時(shí)，被定義 為 高阻 輸入。 GND：接地。 AT89C51是一個(gè)有 40 個(gè)引腳的芯片，引腳配置如圖 21所示。 單片機(jī)的 主要工作特性是：內(nèi)含 4KB 字節(jié) 的 FLASH 存儲(chǔ)器 ，擦寫次數(shù) 1000 次；內(nèi)含 128 字節(jié)的 RAM；具有 32 根可編程 I/O 線；具有 2個(gè) 16位可編程定時(shí)器；具有 5 個(gè)中斷源、 5 個(gè)中斷矢量、 2 級(jí)優(yōu) 先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)； 具有 1 個(gè)全雙工的可編程串行通信接口；具有 1個(gè)數(shù)據(jù)指針 DPTR；兩種低功耗工作模式， 即 空閑模式和 掉電模式；具有可編程的 3級(jí)程序鎖定位；工作電源電壓為 5（ 1177。 它 采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 指令系統(tǒng)及引腳。因此在測(cè)控系統(tǒng)中，使用此單片機(jī)是最理想的選擇。MCS51單片機(jī)很快在我國(guó)得到廣泛的推廣應(yīng)用，成為電子系統(tǒng)中最普遍的應(yīng)用手段，并在工業(yè)控制、交通運(yùn)輸、家用電器、儀器儀表等領(lǐng)域取得了大量應(yīng)用成果。 單片機(jī)的開(kāi)發(fā)環(huán)境要求較低，軟件資源十分豐富，開(kāi)發(fā)工具和語(yǔ)言也大大簡(jiǎn)化。由于屬于芯片化的微型計(jì)算機(jī)，各功能部件在芯片中的布 局和結(jié)構(gòu)達(dá)到最優(yōu)化，工作也相對(duì)穩(wěn)定。 由于 MCS系列單片機(jī)集成了幾乎完善的中央處理單元，處理功能強(qiáng)，中央處理單元中集成了方便靈活的專用寄存器，這給我們利用單片機(jī)提供了極大的便利。通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要用于海量高速數(shù)值運(yùn)算，不必兼顧控制功能，其數(shù)據(jù)總線的寬度不斷更新，從 8位、 16 位迅速過(guò)渡到 32位、 64 位，并且不斷提高運(yùn)算速度和完善通用操作系統(tǒng)，以突出其高速海量數(shù)值運(yùn)算的能力，在數(shù)據(jù)處理、模擬仿真、人工智能、圖像處理、多媒體、網(wǎng)絡(luò)通信中得到了廣泛應(yīng)用；單片機(jī)作為最典型的嵌入式系統(tǒng)，由于其微小的體積和極低的成本，廣泛應(yīng)用于家 用電器、機(jī)器人、儀器儀表、工業(yè)控制單元、辦公自動(dòng)化設(shè)備以及通信產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 2 硬件部分 主要芯片簡(jiǎn)介 在此次蓄電池電壓智能檢測(cè)設(shè)計(jì)中主要用到的芯片有 用于主控制器的 單片機(jī)AT89C5 用于實(shí)時(shí)顯示電壓測(cè)量值的 液晶顯示芯片 LCD160 用于測(cè)量并進(jìn)行電壓 模數(shù)轉(zhuǎn)換 的 芯片 ADC080、 用于 鎖存器擴(kuò)展并行輸出口 的芯片 74LS37 用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 PC機(jī)通訊的 電平轉(zhuǎn)換芯片 MAX232。鉛酸電池 與其它電池比較，鉛酸蓄電池因?yàn)榫哂休^高的性能價(jià)格比，因而很有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。 其中，鉛酸蓄電池是目前世界上廣泛使用的一種化學(xué)電源，也是最早被廣泛使用的二次電池。 美國(guó)哥倫比亞的一個(gè)著名的預(yù)測(cè)中心 BATELL機(jī)構(gòu)提出了今后 20年最具發(fā)展前景的三項(xiàng)技術(shù)： (1)信息技術(shù)； (2)化學(xué)電源； (3)生物技術(shù)。這些場(chǎng)合都是要求蓄電池的運(yùn)行絕對(duì)可靠，這樣就對(duì)蓄電 的檢測(cè)和維護(hù)提出了很高的要求。 通信模塊， 用 MAX232 接口將單片機(jī)與計(jì)算機(jī)連接，并將測(cè)得的電壓值上傳到計(jì)算機(jī)中顯示 。測(cè)量模塊主要 是 電壓測(cè)量，測(cè)量鉛酸蓄電池的端電壓 ，并通過(guò) ADC0809 進(jìn)行電壓的模數(shù)轉(zhuǎn)換 。鉛酸蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)由三個(gè)大部分組成：檢測(cè)模塊，用以測(cè)量單個(gè)蓄電池的端電壓； 顯示 模塊， 用于 實(shí)時(shí)顯示測(cè)得的電壓數(shù)據(jù) 。當(dāng)電池開(kāi)路時(shí)，電池的端電壓等于它的電動(dòng)勢(shì)；當(dāng)外接負(fù)載后，流過(guò)它的電流大小取決于負(fù)載大小，但是電池的端電壓值隨電流增大會(huì)略微減小，這是因?yàn)殡?池有內(nèi)阻的緣故，所以電池可以用理想電壓源和內(nèi)阻的串聯(lián)組合來(lái)代表，因此我們可以通過(guò)檢蓄電池的電壓來(lái)間接知道它的電量。 放電時(shí)，在蓄電池的電位差作用下，負(fù)極板上的電子經(jīng)負(fù)載進(jìn)入正極板形成電流 I 同 時(shí)在電池內(nèi)部進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。 圖 11 蓄電池的基本結(jié)構(gòu) 鉛酸蓄電池的工作原理，主要分充電和放電兩個(gè)狀態(tài)進(jìn)行，充電過(guò)程電能轉(zhuǎn)換成化河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 學(xué)能，放電的時(shí)候化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能 。按蓄電池維護(hù)方式分為：普通式，少維護(hù)式，免維護(hù)式蓄電池。 鉛酸蓄電池的分類，按蓄電池極板結(jié)構(gòu)分為：形成式，涂膏式，管式蓄電池。對(duì)于不同的電池有各其規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)放電率。電解液：是組成鉛酸電池的重要部分，是傳導(dǎo)和參加化學(xué)反應(yīng)，其純度和密度是電池容量和壽命有重要影響。 自放電：由于電池的局部作用造成的電池自身容量的消耗。端電 壓：電路閉合后電池正負(fù)極問(wèn)的電位差叫做電池的電壓或端電壓。有不間斷供電要求的設(shè)備，起備用電源作用的蓄電池都處于該種放電狀態(tài)。 放電。 關(guān)于電池的一些常用語(yǔ)言，充電；蓄電池從其他直流電源獲得的電能叫充電。放電后可以用充電的方式使內(nèi)部活性物質(zhì)再生，把電能儲(chǔ)存為化學(xué)能， 需要放電時(shí)再次把化學(xué)能轉(zhuǎn)為電能的電池，叫蓄電池，也稱二次電池。 鉛酸蓄電池 的簡(jiǎn)單介紹 基本定義：電能可由多種形式的能量變化得來(lái)，其中把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置叫化學(xué)電池，一般簡(jiǎn)稱為電池，電池有原電池和蓄電池之分。為了現(xiàn)代化的需 要，減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、保護(hù)身體健康，提高測(cè)量速度和測(cè)量精度，所以對(duì)蓄電池參數(shù)的自動(dòng)測(cè)量顯得尤為重要。以往，蓄電池參數(shù)的測(cè)量都是手工完成的。為了正確使用蓄電池，提高蓄電池的使用壽命，保證可靠運(yùn)行，需要經(jīng)常對(duì)蓄電池進(jìn)行維護(hù)和周期治療。 鉛酸蓄電池組是許多 交通工具 的動(dòng)力源或應(yīng)急電源， 例如 火車指揮調(diào)度、郵電通信、銀行運(yùn)營(yíng) 、船用 等必不可少的應(yīng)急電源。 目前常用的蓄電池主要是鉛酸蓄電池 ，它 分別為普通蓄電池、干荷蓄電池和免維護(hù)蓄電池。本文所闡述的蓄電池性能檢測(cè)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上可以根據(jù)需要增加或減少被檢測(cè)電 池的數(shù)量，具有較高的靈活性 。 關(guān)鍵詞 ：?jiǎn)纹瑱C(jī)；鉛酸蓄電池；智能檢測(cè)； 顯示；通訊