【正文】 板受溫度的影響比正極板敏感，這也說明了電池制造商為了提高電池的低溫或大電流放電性能，通常都只在負極鉛膏中增加相應(yīng)的添加劑；二是由于電解液溫度降低而引起的放電容量的降低，并不是說電池損失了一部分容量，因為只要給蓄電池加溫，使電解液溫度升高，鉛蓄電池仍可放出其額定的放電容量。密度太低，不僅極板孔內(nèi)電解液密度下降太多，造成內(nèi)阻增加，容量下降，而且還會造成電極附近電解液擴散困難而導致容量減少。但是在電池放電過程中，酸的密度發(fā)生變化，由于放電率不同以及溫度和對應(yīng)于電池內(nèi)活性物質(zhì)量的電解液量不同，電解液的最適宜密度也就不同。這里需要著重說明的是：電池電解液密度的提高僅對正極有利，對負極則不然，特別是在大電流低溫放電時這種差異更為顯著，這時負極可能成為限制電池容量的因素[4]。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案[5]。與MCS51兼容 壽命：1000寫/擦循環(huán)全靜態(tài)工作：0Hz24Hz1288位內(nèi)部RAM兩個16位定時器/計數(shù)器可編程串行通道片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 管腳說明VCC：供電電壓。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能 RXD(串行輸入口) TXD(串行輸出口) (外部中斷0) (外部中斷1) T0(記時器0外部輸入) T1(記時器1外部輸入) (外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) (外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通)P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。另外，該引腳被略微拉高。/VPP：當保持低電平時，則在此期間為外部程序存儲器(0000HFFFFH)，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。 時鐘振蕩器AT89C51中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。外接石英晶體(或陶瓷振蕩器)及電容CC2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。10pF，而如使用陶瓷振蕩器建議選擇40pF177。用戶也可以采用外部時鐘。這種情況下，外部時鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。電流采樣電路為大電流放電電路，因此放電回路上的電阻應(yīng)為大功率電阻，其他器件也要符合大功率和大電流的要求；需要對電池放電進行自動控制，顯示閃爍最后數(shù)據(jù)，因此要有放電控制電路；系統(tǒng)要求實時電壓顯示，因此必須有電壓取樣電路。為了提高準確性，應(yīng)小電流放電，即放電電阻應(yīng)為大電阻，電阻RR7選用1K的小功率電阻，由于電阻阻值存在較大的誤差，R8選用1K左右的電位器[6]；電流采樣，應(yīng)進行大電流放電，放電電阻RL為小阻值的大功率電阻。通過軟件設(shè)計，則三極管基極為高電平，三極管導通，進而控制繼電器閉合；，則三極管基極為低電平，三極管截止，繼電器失電，切斷電路停止放電，并報警[7]。隨著放電的進行，蓄電池的電壓必然要降低，如不加入恒流放電裝置而是進行定電阻放電，則放電電流也會隨著電壓的降低而降低。 設(shè)計方案負載電阻RL比較放大調(diào)整環(huán)節(jié)取樣電阻RS基準環(huán)節(jié)EEi+電路由集成運算放大器構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，其方框圖為：一圖42a 恒流放電電路方框圖電路原理圖如圖42b，比較放大環(huán)節(jié)由兩個運算放大器構(gòu)成(1片324)，采用+12V，單電源供電，RL為負載電阻，Rs為取樣電阻?？烧{(diào)電源提供基準電源，輸入信號Ei為蓄電池的電壓。它經(jīng)過負載電阻、調(diào)整環(huán)節(jié)后在取樣電阻上形成取樣電壓。 原理圖圖42b 恒流放電電路原理圖 工作原理若由于輸入電壓Ei的減小而使負載電流減小，則取樣電壓必然減小，從而使取樣電壓Us與基準電壓E的差值(Us—E)減小。恒流過程表示為：Ei↓→IL↓→US↓→(Us—E)↓→Ub=K(US—E)↑→Us↑。電路元器件的參數(shù)[9]:RL ：(Emin3)/IL，其中Emin為蓄電池的放電終止電壓，IL為放電電流。RS：；R1：；R2：1K；R3：16K；R4：1K；R5：100K；R6：1K。所謂動態(tài)顯示，就是單片機定時地對顯示器件掃描。但由于人的視覺暫留現(xiàn)象，所以，仍感覺到所有的器件都在“同時”顯示。動態(tài)顯示的亮度與導通電流有關(guān)，也與點亮時間和間隔時間的比例有關(guān)[10]。、經(jīng)反相驅(qū)動器7406接顯示器公共陰極；P1口作為段數(shù)據(jù)口，接顯示器的各個陽極。AT89C51單片機內(nèi)無A/D轉(zhuǎn)換器，要外接A/D，這里選用8位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809。其內(nèi)部有一個8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號，只選通8個單段模擬輸入信號中的一個進行A/D轉(zhuǎn)換。 (2)具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。(4)單個＋5V電源供電。 (6)工作溫度范圍為40～＋85℃。：ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，它由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型D/A轉(zhuǎn)換器、逐次逼近 (引腳功能)：ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝。 IN0～IN7：8路模擬量輸入端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。 START： A/D轉(zhuǎn)換啟動信號，輸入，高電平有效。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。CLK：時鐘脈沖輸入端。 REF(+)、REF()：基準電壓。 GND：地。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。下降沿啟動 A/D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。當OE輸入高電平時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上[11]。采用中斷方式不浪費CPU的等待時間，但如果A/D轉(zhuǎn)換時間較短，也可以用程序查詢方式和等待延時方式。ADC0809與單片機AT89C51的接口電路，如圖44所示。ALE端信號的頻率是單片機時鐘頻率的1/6。由于ADC0809具有三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器，其8位數(shù)據(jù)輸出端可直接與數(shù)據(jù)總線相連。ADC0809作為單片機的一個外部擴展并行I/O口，口地址為BFFFH。OE為高電平時，打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)量輸送到數(shù)據(jù)總線上，同時啟動下一次轉(zhuǎn)換[12]。 電流 (52a) (52b)式中： —A／D轉(zhuǎn)換IN0輸入端的8位輸出； —IN0輸入端的模擬電壓值； I —蓄電池放電的電流值。在使用過程中人們需要了解蓄電池的實際容量，蓄電池的容量Q是以“Ah”為單位來計量的。積分運算是通過求和運算來實現(xiàn)的。，=1ms=1/3600000h；當=360000A時，Q=。開始初始化啟動ADAD轉(zhuǎn)換完數(shù)據(jù)輸出清標志位否是開中斷中斷入口讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果置讀數(shù)標志位中斷返回返回圖52 A/D轉(zhuǎn)換子程序和中斷服務(wù)程序由于數(shù)據(jù)存儲器的容量問題，將累加值的高八位存入82H，低八位存入81H。當再次累加到36000時，83H的數(shù)據(jù)加1，當83H的數(shù)據(jù)為10時，即證明已經(jīng)加了10次，的值已經(jīng)為360000A。 主程序設(shè)計首先將程序所需用的A／D轉(zhuǎn)換、Ah計算、Ah累加及十進制(BCD)碼轉(zhuǎn)換、顯示制成模塊，確定其出口條件和入口條件，以方便調(diào)用。 A／D轉(zhuǎn)換程序的設(shè)計A/D功能模塊分6步驟完成[13]：(1)設(shè)置A/D功能模塊：選擇模擬輸入口、參考電壓源、數(shù)字輸出；選擇A/D輸入通道；選擇A/D轉(zhuǎn)換時鐘，選用外部時鐘。(3)等待A/D采樣完成(等待1個tAD時間)。(5)等待A/D轉(zhuǎn)換完成。程序框圖如圖52所示[14]。轉(zhuǎn)換結(jié)果存入60H,61HADST: PUSH ACC SETB EA 。外中斷1定義為跳變觸發(fā) MOV DPTR,87FFH 。啟動A/D轉(zhuǎn)換 NOP NOPNOPNOPNOP 。開外中斷1POP ACCRETA/D轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷處理程序：ADINT1: PUSH PSW 。讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果 JB ,IN0 MOV 61H,A SJMP AAIN0: MOV 60H,A MOV DPTR,0A7FFH 。表51 共陰極七段LED顯示字型編碼表顯示字符共陰極段選碼顯示字符共陰極段選碼03FHB7CH106HC39H25BHD5EH34FHE79H466HF71H56DHP73H67DHU3EH707HR31H86FHY6EH96FH8.FFHA77H不顯示00H開始查表顯示碼送緩沖輸出段碼數(shù)據(jù)，選通第二位數(shù)碼管，選通一位數(shù)碼管關(guān)所有數(shù)碼管延時關(guān)數(shù)碼管輸出段碼數(shù)據(jù)延時，選通第三位數(shù)碼管關(guān)數(shù)碼管輸出段碼數(shù)據(jù)延時返回圖53 3位數(shù)碼管顯示子程序框圖程序框圖如圖53。51H,52H,53H中為待顯示的十進制數(shù)。,DISPLAYLED:MOV A,51H MOV DPTR,LEDMAP MOVC A,A+DPTR 。顯示碼填入顯示緩沖71H MOV A,52H MOV DPTR,LEDMAP MOVC A,A+DPTR 。顯示小數(shù)點 MOV 72H,A 。數(shù)字轉(zhuǎn)換成顯示碼(最低位) MOV 73H,A 。關(guān)所有數(shù)碼管MOV P1,71H 。顯示中間一位SETB CALL DELAY CLR MOV P1,73H 。八段管顯示碼DELAY: MOV R6,1 。尤其是采用了直觀的數(shù)字顯示，可直接顯示放電容量，避免了人工計算。針對目前的實際情況，就蓄電池制造廠家、蓄電池測試技術(shù)研究機構(gòu)，以及廣大蓄電池維護人員而言，都在積極探索一種快速、準確、可靠、安全的蓄電池測試技術(shù)。遺憾的是，蓄電池是實現(xiàn)化學與電能之間轉(zhuǎn)換的一種非常復雜的裝置。從電化學的角度，不能對于使用者提供更多的內(nèi)部的信息。由于目前多是密封蓄電池，型號和規(guī)格千變?nèi)f化，性能也不盡相同，外部只有兩個電極接頭。對于蓄電池的設(shè)計和制造者同樣如此。參考文獻[1] 吳中明，[J]．通信電源技術(shù)，2006,23(1)．[2] 朱松然．鉛酸蓄電池技術(shù)[M]．北京：機械工業(yè)出版社．2002．[3] 周志敏，周紀海．閥控式密封鉛酸蓄電池實用技術(shù)[M]．北京：中國電力出版社，2004．[4] [J]．UPS應(yīng)用，2004，1(33)．[5] 瞿生輝，馮毛官．單片機原理與應(yīng)用．西安：西安電子科技大學出版社，1989．[6] 王港元．電子技能基礎(chǔ)．成都：四川大學出版社，2001． [7] 張端等．實用電子電路手冊．北京：高等教育出版社，1992．[8] 傅豐林．模擬電子線路基礎(chǔ)．天津：天津科學技術(shù)出版社，1993．[9] 尉廣軍，朱宇虹．采用集成運算放大器構(gòu)成的蓄電池恒流放電電路[J]．2004．[10] 胡乾斌，李光斌，李玲，喻紅. 單片微型計算機原理與應(yīng)用[M]. 武漢：華中科技大學出版社，2006．[11] 李華．MCS51系列單片機實用接口技術(shù)[M]．北京：北京航空航天大學出版社，1993．[12] 潘新民，王燕芳．微型計算機控制技術(shù)．北京：高等教育出版社，2001．[13] 王福瑞．單片微機測控系統(tǒng)設(shè)計大全[M]．北京：北京航空航天大學出版社．1990．[14] CMOS 16一bit monolithic muhiplying DAC AD7541A(PDF)．Analog Devices，1997．[15] Aylor J H，Thieme A．Johnson B W．A 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