蓄电池组容量智能放电仪开题报告.doc

毕业设计/论文开 题 报 告课 题 名 称 蓄电池组容量智能放电仪 硬件设计 院 系 机电与自动化学院 专 业 班 级 电气工程及其自动化1004 姓 名 评 分 指 导 教 师 易 先 军 毕业设计开题报告撰写要求1. 开题报告主要内容1）课题设计的目的和意义；2）课题设计的主要内容；3）设计方案；4）实施计划。 5）主要参考文献：不少于5篇，其中外文文献不少于1篇。2撰写开题报告时，所选课题的课题名称也不得多于25个汉字，课题设计份量要适当， 设计中必须是自己的设计内容。3. 开题报告的字数不少于2000字（艺术类专业不少于1000字），格式按华中科技大学武昌分校本科毕业设计/论文撰写规范的要求撰写。4. 指导教师和责任单位必须审查签字。5开题报告单独装订，本附件为封面，后续表格请从网上下载并用A4纸打印后填写。6. 此开题报告适用于全校各专业，部分特殊专业需要变更的，由所在系在基础上提出调整方案，报学校审批后执行。华中科技大学武昌分校学生毕业设计开题报告学 生 姓 名方 鑫 学 号20101131178专业班级电气1004 系 别机电与自动化学院指导教师易先军职 称副教授课题名称蓄电池组容量智能放电仪硬件设计1 课题设计的目的和意义1.1 课程设计的目的蓄电池组容量智能放电仪硬件设计的硬件设计，可以让我们了解基于单片机的电子负载的设计原理和工作原理，掌握以单片机为核心的基本方法和技术，在复习大学期间的专业课程时，进一步掌握单片机内部结构，工作原理及接口技术，掌握恒流源电路的工作原理及特点；以及A/D转换等相关电路设计，以便于计算机管理分析软件可对放电数据进行查询、分析和报表输出。完成硬件设计的元器件选型及电路设计，为今后的学习和工作积累经验。1.2 课程设计的意义 阀控式铅酸蓄电池(“免维护”蓄电池)在电力、通信、金融等行业得到了广泛的应用，大大减少了繁琐复杂的维护工作。目前各类蓄电池广泛运用于生活与生产当中，已经成为当今社会必不可少的一部分。但是，电池本身的质量如材料、结构、工艺的缺陷及使用不当等问题导致一些蓄电池早期失效的现象时有发生。因此如何快捷有效地检测出早期失效电池、预测蓄电池性能变化趋势是蓄电池运行管理的重中之重，蓄电池组容量测试极其重要，在使用蓄电池的过程中常常需要了解蓄电池的实际容量，需要对蓄电池能够进行简单容量测试的仪器。对蓄电池的容量进行测试，目前最可靠的方法是对蓄电池进行一次完整的放电测试。但是这种测试方法准确可靠，却美中不足的是该方法费时费力，并且对于一次性电池无法进行测试。因此，本设计克服了传统测试方法的弊端，设计了一种的蓄电池容量智能检测仪器。该设计运用器件简单，结构清新，操作简单，具有良好的经济性和稳定性，能够简单有效地检测出早期失效电池、预测蓄电池性能变化趋势，从而确实有效的减少了繁琐复杂的维护工作。因此，该方案具有较高的实用性和推广价值。2 课题设计的主要内容 该仪器可连续调控放电电流，实现定电流恒流放电。在放电时，当蓄电池组端电压或单体电池电压跌至设定下限值，或设定的放电时间到，仪器自动停止放电，在放电过程中，显示放电电流、放电电压、放电时间、放电容量及放电曲线并将数据保存在设备中。并通过相关接口上传给PC机，以便于计算机管理分析软件可对放电数据进行查询、分析和报表输出。要求分析系统需要完成的功能及实现过程，完成硬件设计的元器件选型及电路设计。3 设计方案3.1 容量判定的原理 根据蓄电池的原理和实际验证，可以知道，同一蓄电池的容量与蓄电池的当前电压直接相关。根据这一原理，对于不同蓄电池，由于其电压-容量的特性不同，可通过测试得到被测蓄电池的电压-容量特性曲线，然后得到蓄电池的放电曲线来判定蓄电池当前实际容量。对于一次性蓄电池，由于同一批生产的蓄电池特性相似，可通过随机选取测试，得到该批蓄电池的电压容量特性，从而能够快速判定容量。3.2 总体设计 系统总体设计思路采用单片机控制恒流电路对蓄电池进行恒流放电，单片机通过 A/D 转换电路采集实际的放电电流，通过单片机对放电电流和放电时间的积分运算可求得放出的电量。系统以 STC89C52RC 单片机为核心，通过矩阵键盘设置放电电流和选择不同的蓄电池以及工作模式；通过 A/D 转换电路检测实际工作电流和当前被测蓄电池电压；单片机控制 D/A 转换电路的输出电压到恒流模块，从而控制输出电流，完成对输出电流的设置和调节；并且系统可通过液晶实时显示当前电流、电压和工作状态，能够准确显示当前放电量；通过存储器可存储多组被测曲线，实现快速测。系统框图如图 3-1所示。图3-1 系统框图3.3 单片机控制和液晶显示电路设计 系统采用 STC89C52RC 单片机作为控制核心，该单片机是宏晶科技推出的以 8051 为内核的新一代 51 单片机。作为传统 8051 内核的增强型单片机， STC89C52RC 单片机具备超强的抗干扰能力，运用 在电气系统中，满足复杂电磁环境下可靠性的要求。同时该单片机内部 MAX810 复位电路，免去外接复位电路，简化系统设计。单片机上已集成有大容量的 ROM 和 RAM 存储器，为程序设计和数据处理提供充足的空间。液晶显示电路选用并行驱动的 LCD1602 液晶。 LCD1602 采用并行方式与单片机通信，数据传输方式 简单，易于使用，虽然其使用占用较多的 I/O 口，但本系统中采用的单片机能够提供足够的资源与其连接，所以采用此方案是理想的选择。且由于其强大的集成度，与显示相关的功能都集成在模块上，能够直接与单片机连接通信。单片机和液晶显示接口示意图如图 3-2 所示。图3-2. 单片机与液晶显示接口示意图3.4 恒流控制电路 应用电流负反馈控制原理，采用运算放大器和 MOSFET 进行设计。电路如图 3-3 所示。图3-3 恒流源部分电路3.5 模数转换电路设计 系统采用 MAXIM 公司生产的 MAX1241 芯片作为 A/D 转换电路的核心芯片。该芯片为单端输入的 12 位串行模数转换芯片，具有 12 位的分辨率，因此可对电压电流信号进行精确采样。3.6 数模转换电路设计系统设计时为达到较高的电流和电压设置精度，因此选用了 AD5320 这种 12 位高精度数模转换芯片。 AD5320 采用三线 SPI 接口，与单片机通信连接简单，具有较高的转换速率和准确度。AD5320的供电电压是 2.75.5V，它的内部包含一个高精度的2.5 V 电压基准，设计时可以省去外部基准，同时也能达到更高的精度。3.7 数据存储器和键盘电路 为了方便数据输入和系统设置，系统设计了键盘输入电路。电路采用矩阵键盘作为输入控制部分。矩阵键盘具有占用 I/O 口少、连接简单、使用方便的特点。为了进一步简化按键电路的设计，系统还采用 MM74C922 专用矩阵键盘管理芯片来管理键盘，简化程序设计，把复杂的键盘扫描程序交给硬件处理，单片机只需读取扫描结果即可。为了对测试数据进行存储，需设计存储电路，对测试的蓄电池放电曲线进行存储。系统选用AT24C16 作为外部存储器。该芯片具有 16K 的存储空间，通过单片机直接操作内部数据，系统断电后仍能够将数据长时间保存。较大的存储空间可以对组数据存储，满足不同蓄电池快速测试的需求。4 实施计划 （1) 1-4周：查阅相关资料，翻译外文文献，撰写开题报告。 （2） 4周：开题报告答辩。 （3） 5-10周：进一步搜集和学习直流负载相关资料， 初步掌握其原理，开 始分部分逐步完成初步设计。 （4） 11-13周：按毕业设计论文撰写规范，对设计文稿进行修改。 （5） 14-15周：根据指导老师给出的意见，进一步修改论文并最终定稿。 （6） 15周：毕业设计答辩资格审查。 （7） 16周：毕业设计答辩。5主要参考文献（不少于5篇，其中外文文献至少1篇）1 贺乃宝. 对铅酸蓄电池容量测试方法的探讨J. 淮海工学院学报, 2003(9): 28-30.2 桂长清. 关于阀控密封铅酸蓄电池容量与电导的相关性J. 通信电源技术, 2005(4): 51-53.3 Eckhard Karden, Stephan, ed. A method to measurement and interpretation of impedance spectra for industrial battery J. Journal of Power Sources, 2000(85): 72-78.4 吴中明, 吴昊. 密封铅酸