【正文】 are time and dropping to give or get an electric shock the way. Its integrated degree is high, the speed is quick the power consumed is low specially suitable for the control system of many methods, data collection. This system can measure 10 roads or 20 roads the electric voltage of electric current etc.Key words: singlechip puter。 detection.基于單片機的電池監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計目錄1 緒論 ..............................................................1 概述 ..........................................................1 課題的意義 ....................................................2 蓄電池的發(fā)展現(xiàn)狀 ..............................................3 ............................................5 蓄電池的工作原理 ..............................................5 當前蓄電池的主要檢測方法 ......................................5 鉛酸蓄電池檢測系統(tǒng) ............................................6 系統(tǒng)框圖 ......................................................63 系統(tǒng)硬件設(shè)計 ......................................................8 器件選擇 ......................................................8 主控單片機 AT89S52.............................................8 AD 轉(zhuǎn)換器件 TLC549............................................11 電壓采集部分 .................................................12 電流采集電路設(shè)計 .............................................14 溫度采集電路設(shè)計 .............................................14 顯示電路設(shè)計 .................................................16 系統(tǒng)總體電路設(shè)計 .............................................204 系統(tǒng)通信電路設(shè)計 .................................................22參考文獻 ...........................................................25致謝 ...............................................................26中英文翻譯 .........................................................27基于單片機的電池監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計11 緒論蓄電池組是許多設(shè)備的動力源或應(yīng)急電源，因此電池組的性能將直接關(guān)系到設(shè)備的正常運行。以往，蓄電池參數(shù)的測量都是人工完成的。為減少工人的勞動強度，保障測量人員身體健康，提高測量速度和測量精度，對蓄電池參數(shù)進行自動測量顯得尤為重要。及時找出損壞的和性能顯著降低的電池，可以提高整個電池系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。本文涉及的主要是單個小系統(tǒng)的設(shè)計，由于需要檢測的電池的數(shù)量和參數(shù)的數(shù)目相對比較多，而且每個模塊都要檢測電壓、電流、溫度等數(shù)據(jù)，由于受使用的主控制器存儲空間限制，很難將這些數(shù)據(jù)都保存下來，所以將檢測的數(shù)據(jù)保存在存儲量足夠的上位機中。鉛酸蓄電池一般是由正負極板、隔板、殼體、電解液和接線樁頭等組成。它的優(yōu)點主要是價格便宜，缺點是其自放電率較高，存在記憶效應(yīng)，且會對環(huán)境產(chǎn)生污染，因此也將逐漸地退出市場。 基于單片機的電池監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計2近兩年來，重量更輕容量更大的鎳氫電池得到了更為普遍的使用。鎳氫電池的容量比鎳鎘電池高 －2 倍，且具有不污染環(huán)境、價格便宜、性能好等優(yōu)點。同其他充電電池相比較，鋰電池具有最高的能量/重量、能量/體積比、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點。如果對鋰電池充電不當?shù)脑?，很容易損壞電池，甚至產(chǎn)生電池爆炸。因此它的性能將直接關(guān)系到系統(tǒng)的可靠運行，火車調(diào)度、郵電通信、銀行運營等。 課題的意義蓄電池作為穩(wěn)定電源和主要的直流電源, 歷史悠久 , 使用廣泛, 與我們的社會生活息息相關(guān)。隨著時間的推移, 電池使用年限的增加, 由電池引起的中斷事故將防不勝防。在電源系統(tǒng)的維護中, 蓄電池的維護管理占據(jù)非常重要的地位。這對各個行業(yè)電源及后備電源維護有著非常重要的意義。這些場合都是要求蓄電池的運行絕對可靠，這樣就對蓄電池的檢測和維護提出了很高的要求。因此蓄電池檢測儀表對蓄電池的正常運行，提高蓄電池的使用壽命，減少應(yīng)用領(lǐng)域事故發(fā)生，降低財產(chǎn)損失有著重要的意義，應(yīng)用前景廣闊?！鞍宋濉庇媱澠陂g，鉛酸蓄電池行業(yè)發(fā)展穩(wěn)定，產(chǎn)品檔次和水平有了明顯提高，產(chǎn)量有了進一步發(fā)展。中國鉛酸蓄電池的需求以每年15％～40％的速度增長。電池的種類將會更多、應(yīng)用范圍更廣，價格更低廉且更加“清潔”。電池技術(shù)將是新世紀的第二大關(guān)鍵技術(shù)，有著非常廣闊的前景。隨著中國加入WTO，將會有很多的國外一流企業(yè)加入市場競爭，對中國鉛酸基于單片機的電池監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計4蓄電池企業(yè)構(gòu)成很大的威脅?；趩纹瑱C的電池監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計5 蓄電池的工作原理蓄電池的放電的化學(xué)反應(yīng)是依靠正極板活性物質(zhì)(二氧化鉛)和負極板活性物質(zhì)(海綿狀純鉛)在電解液( 稀硫酸溶液)的作用下進行，放電時，正極板由二氧化鉛變成硫酸鉛，負極板也由鉛變成硫酸鉛，充電時，正極板上的硫酸鉛還原成二氧化鉛，負極板上的硫酸鉛還原成純鉛。但怎樣才能知道蓄電池處于最佳工作狀況，什么時候需要充電，什么時候需要添加蒸餾水，電解液的溫度等，這些參數(shù)都需要嚴格測量。手工測量速度慢，測量精度不高，而且有害氣體影響人體健康。測量一些相應(yīng)的參數(shù)可以對系統(tǒng)是否正常工作做出一個最快的判定，方便進行及時的維修和維護。隨著傳感器技術(shù)和檢測技術(shù)的發(fā)展，對蓄電池檢測的手段也在不斷的發(fā)展。 鉛酸蓄電池檢測系統(tǒng)鉛酸蓄電池檢測系統(tǒng)是能夠?qū)崟r在線檢測蓄電池的端電壓，電解液溫度、電流，并能估算蓄電池的剩余電量。上位機模塊，用于人機交互作用，可以根據(jù)人為的操作來完成某項具體任務(wù)。測量模塊主要有以下幾部分:溫度傳感器，是能夠感知環(huán)境溫度的一種器件，把鉛酸蓄電池的電解液溫度轉(zhuǎn)化為電量，以方便計算機的檢測。LCD顯示模塊，可以把測量模塊測量出來的數(shù)據(jù)直接顯示出來，方便進行系統(tǒng)維護和管理。并且直接把測量所的數(shù)據(jù)輸入上位機。因此我們設(shè)計的系統(tǒng)，應(yīng)用運行穩(wěn)定的配件，數(shù)據(jù)連接上位機存儲空間大，放棄傳統(tǒng)的檢測密度的方法，進行電壓標定估算電池剩余電量。 系統(tǒng)框圖由于電池檢測的特殊性，因此要求檢測系統(tǒng)的體積相對比較小，結(jié)構(gòu)比較簡單，方便安裝調(diào)試和維護，如圖 所示，電池的三個檢測參數(shù)，電池的電基于單片機的電池監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計7壓，電流，以及溫度分別被檢測后輸入到主控制器，由主控制器送到 LCD 進行數(shù)據(jù)顯示留出的數(shù)據(jù)輸出端口用于連接上位機。圖 數(shù)據(jù)采集流程圖基于單片機的電池監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計83 系統(tǒng)硬件設(shè)計 器件選擇系統(tǒng)主控主控選用集成度高、速度快、功耗低，特別適合于多路數(shù)據(jù)采集的 AT89S52,電壓和電流分別通過選擇精密電阻做分壓和通過精密電阻提供參考電壓來采集，并用精密度高的 TLC549 做 A/D 轉(zhuǎn)換，輸入單片機，系統(tǒng)溫度的采集用 LCD12864 顯示系統(tǒng)各個參數(shù)。 主控單片機 AT89S52主控制器選用 AT89S52，AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。AT89S52 具有以下標準功能:8k 字節(jié)Flash，256 字節(jié) RAM，32 個 I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16位定時器/計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。空閑模式下，CPU 停止工作，允許 RAM 定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。由于 AT89S52 單片機功能強大、性能卓越，價格低廉，市場的擁有量很大，容易采購，因而在眾多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在 flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。P1 口：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。對P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲基于單片機的電池監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計10器（例如執(zhí)行MOVX DPTR）時，P2 口送出高八位地址。在使用8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p2 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個TTL 邏輯電平。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。晶振工作時，RST腳持續(xù)2個機器周期高電平將使單片機復(fù)位。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8 位地址的輸出脈沖。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時器或時鐘使用。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。否則，ALE 將被微弱拉高。PSEN:外部程序存儲器選通信號（PSEN）是外部程序存儲器選通信號。EA/VPP:訪問外部程序存儲器控制信號。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。基于單片機的電池監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計11XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。AT89S52 有6個中斷源：兩個外部中斷（INT0 和INT1），三個定時中斷（定時器0、2）和一個串行中斷。IE還包括一個中斷允許總控制位EA，它能一次禁止所有中斷。用戶軟件不應(yīng)給這些位寫1。定時器2可以被寄存器T2CON中的TF2和EXF2的或邏輯觸發(fā)。實際上，中斷服務(wù)程序必須判定是否是TF2 或EXF2激活中斷，標志位也必須由軟件清0。它們的值一直到下一個周期被電路捕捉下來。 AD 轉(zhuǎn)換器件 TLC549TLC549 基本參數(shù) CMOS 技術(shù)，8 位轉(zhuǎn)換結(jié)果，與微處理器或外圍設(shè)備接口，差分基準電壓輸入， 轉(zhuǎn)換時間：最大 17us，每秒訪問和轉(zhuǎn)換次數(shù)：達到40000，片上軟件控制采樣和保持功能，全部非校準誤差，寬電壓供電，3～6V 。TLC549 引腳圖如圖 基于單片機的電池監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計12圖 外部引腳圖TLC549 CS 為高時，數(shù)據(jù)輸出(DATA OUT)端處于高阻狀態(tài)，此時 I/O CLOCK 不起。一組通常的控制時序為:(1)將/CS 置低。(2)前四個 I/O CLOCK 周期的下降沿依次移出第 2，3，4 和第 5 個位(D6，DS，D4，D3)，片上采樣保持電路在第 4 個 I/O CLOCK 下降沿開始采樣模擬輸入。(4)最后一片上采樣保持電路在第 8 個 I/O CLOCK 周期下降沿將移出第6，7，8(D2，D1，D0) 個轉(zhuǎn)換位。第 8 個 I/O CLOCK 后，/CS 必須為高，或 I/O CLOCK 保持一個低電平，這種狀態(tài)需要維持 36 個內(nèi)部系統(tǒng)時鐘周期以等待保持和轉(zhuǎn)換工作的完成。基于單片機的電池監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計13圖 電壓采集電路本文選擇的檢測方法和常用幾種方法的對比如下表 ，如果選用隔離運放和繼電器的方法進行電壓檢測，繼電器電壓范圍寬，但是價格比較高，不適合我們的多系統(tǒng)，因為我們檢測下位機可能要每節(jié)蓄電池中放置一個，同理隔離運放的價格相對更高，并且繼電器檢測不適合高速檢測，因此我們只能采用光藕或者是電阻分壓的方式，因為我們對精度要求比較低，單個檢測裝置不需要太高精度，所以我們采用電阻分壓的方式。不同的是，該電路的基準電壓 REF+通過精密電阻 R2，R3，R14 分壓+5 伏得到 1 伏的基準電壓，電流檢測元件采用康銅分流器，輸入的電流信號經(jīng) C11 濾波后接與 TLC549 的