基于单片机的电池监控系统设计

摘要蓄电池是电池中的一种，它的作用是能把有限的电能储存起来，在合适的地方使用。它的工作原理就是把化学能转化为电能。它用填满海绵状的铅板作负极，填满二氧化铅的铅板作正极，并用2228的稀硫酸作电解质。在充电时，电能转化为化学能，放电时化学能又转化为电能。其充放电都有严格的电压、电流、温度的要求，所以必须设计它的检测系统。蓄电池种类很多，有铅酸蓄电池、铅酸胶体蓄电池、镍氢电池、锂离子电池、锌空气电池和燃料电池等目前常用的蓄电池主要是铅酸蓄电池分别为普通蓄电池、干电荷蓄电池和免维护蓄电池。铅酸蓄电池一般是由正负极板、隔板、壳体、电解液和接线桩头等组成。蓄电池组是许多设备的动力源或应急电源，因此电池组的性能将直接关系到设备的正常运行。为了提高蓄电池的使用寿命，保证其可靠运行，需要经常对蓄电池参数进行严格测量，以确保蓄电池组处于最佳的工作状况。以往蓄电池参数的测量都是人工完成的。人工测量速度慢，测量精度不高，而且有害气体影响人体健康。为减少工人的劳动强度，保障测量人员身体健康，提高测量速度和测量精度，对蓄电池参数进行自动测量显得尤为重要。本监测系统是以AT89S52单片机为核心，它含有8K字节快擦写可编程/擦除只读存储器EEPROM，具有8K的内部RAM3个16位定时记数器32个可编成程的1/0口线6个中断源可编程的串行编口，还具有空闲和掉电方式，它的集成度高、速度快、功耗低，特别适合于多路数据采集的控制系统中。本系统可以测量蓄电池端电压、电池温度、蓄电池充放电电流等，数据采集电路采用模块化设计。测量数据在LCD上的显示、存储、上传PC机等功能。关键词单片机蓄电池智能检测硬件设计。毕业设计（论文）IIABSTRACTENERGYCANBECHANGEDINVARIOUSFORMSOFENERGY,ONEOFTHEM,THECHEMICALENERGYINTOELECTRICALENERGYCONVERSIONDEVICECALLEDCHEMICALBATTERIES,THEGENERALREFERREDTOASBATTERIES,BATTERYCELLSANDBATTERIESARETHEORIGINALDIVISIONDISCHARGECANNOTBEUSEDAFTERTHEMANNEROFCHARGINGTHEINTERNALREGENERATIONOFACTIVESUBSTANCESCALLEDPRIMARYCELLS,ALSOKNOWNASAONETIMEBATTERYCANBEUSEDAFTERDISCHARGERECHARGEABLEINTERNALACTIVITYOFTHEESTABLISHMENTOFRENEWABLEMATERIAL,THEENERGYSTOREDASCHEMICALENERGY,THENEEDTODISCHARGETHECHEMICALENERGYTOELECTRICALENERGYISCONVERTEDTOTHEBATTERY,CALLEDTHEBATTERY,ALSOKNOWNASSECONDARYBATTERIESTHELEADACIDSTORAGEBATTERYGROUPISTHEDRIVEPOWERSUPPLYORCONTINGENCYPOWERSUPPLYFORMANYMACHINESSOTHEPERFORMANCEOFTHESTORAGEBATTERYGROUPISDIRECTLYRELATEDTOTHENORMALRUNNINGOFMANYDEVICEITISNECESSARYTOMEASUREBATTERIESPARAMETERSACCURATELYANDFREQUENTLYINORDERTOENHANCETHEIRLIVESTHEMONITORSYSTEMISTOTAKEAT89S52ASTHECORE,ITSCHIPADOPTTHECRAFTOFCMOSANDFACESTOMONOLITHICMACHINEWITHMEMORYSTRUCTUREITIMPLIESTHEQUICKCLEANINGOFTHE8INSIDETHEBREAKSOURCETHEPROGRAMMABLESTRINGGOESTOWEAVE,STILLHAVINGTHESPARETIMEANDDROPPINGTOGIVEORGETANELECTRICSHOCKTHEWAYITSINTEGRATEDDEGREEISHIGH,THESPEEDISQUICKTHEPOWERCONSUMEDISLOWSPECIALLYSUITABLEFORTHECONTROLSYSTEMOFMANYMETHODS,DATACOLLECTIONTHISSYSTEMCANMEASURE10ROADSOR20ROADSTHEELECTRICVOLTAGEOFELECTRICCURRENTETCKEYWORDSSINGLECHIPCOMPUTERBATTERYDETECTION目录1绪论111概述112课题的意义213蓄电池的发展现状32蓄电池检测系统总体设计521蓄电池的工作原理522当前蓄电池的主要检测方法523铅酸蓄电池检测系统624系统框图63系统硬件设计831器件选择832主控单片机AT89S52833AD转换器件TLC5491134电压采集部分1235电流采集电路设计1436温度采集电路设计1437显示电路设计1638系统总体电路设计204系统通信电路设计22参考文献25致谢26中英文翻译27毕业设计（论文）11绪论蓄电池组是许多设备的动力源或应急电源，因此电池组的性能将直接关系到设备的正常运行。为了提高蓄电池的使用寿命，保证其可靠运行，需要经常对蓄电池参数进行严格测量，以确保蓄电池组处于最佳的工作状况。以往，蓄电池参数的测量都是人工完成的。人工测量速度慢，测量精度不高，而且有害气体影响人体健康。为减少工人的劳动强度，保障测量人员身体健康，提高测量速度和测量精度，对蓄电池参数进行自动测量显得尤为重要。在多个单体电池串联组成的系统中，单个电池故障就会影响到整个系统，因此要对电池的充电和放电过程进行系统的检测，在线实时检测蓄电池冲放电的每个阶段的电池的电压，电流，电池体的温度等。及时找出损坏的和性能显著降低的电池，可以提高整个电池系统的安全性和稳定性。由于受环境限制，要求系统简小、实用，可以每个电池配备一个单独的系统，通过LCD显示单独的电压和电流的变化，方便对单一电池进行维修和日常的维护。本文涉及的主要是单个小系统的设计，由于需要检测的电池的数量和参数的数目相对比较多，而且每个模块都要检测电压、电流、温度等数据，由于受使用的主控制器存储空间限制，很难将这些数据都保存下来，所以将检测的数据保存在存储量足够的上位机中。11概述蓄电池种类很多，有铅酸蓄电池、铅酸胶体蓄电池、镍氢电池、锂离子电池、锌空气电池和燃料电池等目前常用的蓄电池主要是铅酸蓄电池分别为普通蓄电池、干电荷蓄电池和免维护蓄电池。铅酸蓄电池一般是由正负极板、隔板、壳体、电解液和接线桩头等组成。镍镉电池是前几年使用最为普遍的充电电池。它的优点主要是价格便宜，缺点是其自放电率较高，存在记忆效应，且会对环境产生污染，因此也将逐渐地退出市场。通常可以充放电1000次左右。毕业设计（论文）2近两年来，重量更轻容量更大的镍氢电池得到了更为普遍的使用。在手机、数码相机、数码摄像机等便携式设备中都能见到镍氢电池的身影。镍氢电池的容量比镍镉电池高152倍，且具有不污染环境、价格便宜、性能好等优点。镍氢电池的自放电率大概为20左右。同其他充电电池相比较，锂电池具有最高的能量/重量、能量/体积比、无记忆效应等优点。但是锂电池成本高而且充电器要求也是最高的。如果对锂电池充电不当的话，很容易损坏电池，甚至产生电池爆炸。最具代表的蓄电池是铅酸蓄电池，它是许多船用的动力源或应急电源，也是火车指挥调度、邮电通信、银行运营等必不可少的应急电源。因此它的性能将直接关系到系统的可靠运行，火车调度、邮电通信、银行运营等。我们平时见到的大的蓄电池多为铅蓄电池。12课题的意义蓄电池作为稳定电源和主要的直流电源,历史悠久,使用广泛,与我们的社会生活息息相关。作为后备电源,蓄电池是确保设备正常运行的最后一道生命线,如果听任其长期处于状态不明的情况下运行,那么将存在严重隐患。随着时间的推移,电池使用年限的增加,由电池引起的中断事故将防不胜防。因此,合理可靠地对电池进行管理和维护,能够保证电池有较长的使用寿命,从而达到保证设备拥有不间断电源。在电源系统的维护中,蓄电池的维护管理占据非常重要的地位。怎样才能延长蓄电池的使用寿命,保证蓄电池有足够的容量,充分发挥蓄电池作为后备电源的作用,确保通信、电力、应急等系统的正常运行。这对各个行业电源及后备电源维护有着非常重要的意义。在现今这个以工业为主的社会中，铅酸蓄电池的应用越来越广泛了，如今交通工具大都装有蓄电池，诸如各式各样的飞机、船用、火车和汽车等，还有通信行业的后备电源，金融行业的后备电源等等。这些场合都是要求蓄电池的运行绝对可靠，这样就对蓄电池的检测和维护提出了很高的要求。如果这些领域在蓄电池方面出现了故障，没有及时发现和解除，那么造成的严重后果是无毕业设计（论文）3法估量的。因此蓄电池检测仪表对蓄电池的正常运行，提高蓄电池的使用寿命，减少应用领域事故发生，降低财产损失有着重要的意义，应用前景广阔。13蓄电池的发展现状铅酸蓄电池是目前世界上广泛使用的一种化学电源，具有电压平稳、安全可靠、价格低廉、适用范围广、原材料丰富等优点，中国铅酸蓄电池行业经过50年的建设与发展，已基本形成了大中小企业相结合、具有一定规模的铅酸蓄电池制造体系。“八五”计划期间，铅酸蓄电池行业发展稳定，产品档次和水平有了明显提高，产量有了进一步发展。进入“九五”计划时期之后，随着我国改革开放进一步向纵深发展，各行业结构作了适当的调整，能源、交通和通讯等支柱产业飞速发展，给铅酸蓄电池行业带来了巨大的发展机遇。中国铅酸蓄电池的需求以每年1540的速度增长。高能电池、廉价的燃料电池以及微电池的发展将会使愈来愈多的电子产品“动”起来。电池的种类将会更多、应用范围更广，价格更低廉且更加“清洁”。和太阳能联系在一起的电池以及以大气为活性物质的燃料电池将会在现代经济中飞速发展。电池技术将是新世纪的第二大关键技术，有着非常广阔的前景。铅酸电池在重量比能量、体积比能量等方面比锂离子电池低得多，几乎是镍基电池的二分之一；在循环寿命、再生率、自放电和安全性方面铅酸电池比镍基电池和锂电池好，作为应用范围最广、用量最大的化学电源，铅酸蓄电池行业的机遇与挑战并存，随着能源、交通、通信等基础产业的迅速崛起铅酸蓄电池的市场前景非常广阔，特别是适应环保与免维护需求的阈控式密封铅酸蓄电池已经被人们接受，并且在很多领域已逐渐取代传统的开口式铅酸蓄电池但也应该看到，目前铅酸蓄电池行业整体技术水平、管理水平、人员素质、产品质量等参差不齐，急需进一步完善和提高，技术上应不断创新，使产品本身增强与其他化学电源品种的竞争力。随着中国加入WTO，将会有很多的国外一流企业加入市场竞争，对中国铅酸毕业设计（论文）4蓄电池企业构成很大的威胁。因此，中国的铅酸蓄电池企业应尽快完善、更新和发展产品技术，提高产品的档次和质量并且降低或本，使产品更具有竞争力，并要不断控制和限制创建低水平的蓄电池厂家，生产高质量的免维护汽车蓄电池、大中小阀控式密封铅酸蓄电池和作为动力源的牵引用蓄电池，增强与世界著名品牌蓄电池厂家的抗衡能力，使蓄电池行业走上健康良好发展轨道。毕业设计（论文）52蓄电池检测系统总体设计21蓄电池的工作原理蓄电池的放电的化学反应是依靠正极板活性物质二氧化铅和负极板活性物质海绵状纯铅在电解液稀硫酸溶液的作用下进行，放电时，正极板由二氧化铅变成硫酸铅，负极板也由铅变成硫酸铅，充电时，正极板上的硫酸铅还原成二氧化铅，负极板上的硫酸铅还原成纯铅。（图21）图21蓄电池工作示意图22当前蓄电池的主要检测方法为了正确使用蓄电池，提高蓄电池的使用寿命，保证可靠运行，需要经常对蓄电池进行维护和周期治疗。但怎样才能知道蓄电池处于最佳工作状况，什么时候需要充电，什么时候需要添加蒸馏水，电解液的温度等，这些参数都需要严格测量。以往蓄电池参数的测量都是手工完成的。手工测量速度慢，测量精度不高，而且有害气体影响人体健康。为了现代化的需要，减少工人的劳动强度、保护身体健康，提高测量速度和测量精度，所以对蓄电池参数的自动测量显得尤为重要。因此这方面的研究越来越多的为人们所关注，测量一些相应的参数可以对系统是否正常工作做出一个最快的判定，方便进行及时的维修和维护。毕业设计（论文）6目前国际上在蓄电池检测/监测技术领域的研究主要集中在、以检测浮充数据为主的被动方法、传统的深度放电测试、新的部分放电测试技术、放电状态剩余电量的估计、蓄电池阻抗检测和分析、智能电池技术。随着传感器技术和检测技术的发展，对蓄电池检测的手段也在不断的发展。所有的发展都是围绕着怎样才能更好的检测蓄电池的容量，更及时准确的了解蓄电池的工作状况。23铅酸蓄电池检测系统铅酸蓄电池检测系统是能够实时在线检测蓄电池的端电压，电解液温度、电流，并能估算蓄电池的剩余电量。铅酸蓄电池检测系统由三个大部分组成检测模块，用以测量单个蓄电池的端电压，电解液温度，电流等参数上位机模块，用于人机交互作用，可以根据人为的操作来完成某项具体任务。通信模块，由于电池所处环境恶劣的特殊性，从机和主机常常是分离的，它们之间的数据交换靠通信来完成。测量模块主要有以下几部分温度传感器，是能够感知环境温度的一种器件，把铅酸蓄电池的电解液温度转化为电量，以方便计算机的检测电流测量，测量铅酸蓄电池的电流，电压测量，测量铅酸蓄电池的端电压。LCD显示模块，可以把测量模块测量出来的数据直接显示出来，方便进行系统维护和管理。同时LCD显示模块所显示的数据可以通过按键进行切换。并且直接把测量所的数据输入上位机。我们设计的系统要满足系统的需要，要求系统要足够的稳定和可靠，可以在相对恶劣的环境中正常运行。因此我们设计的系统，应用运行稳定的配件，数据连接上位机存储空间大，放弃传统的检测密度的方法，进行电压标定估算电池剩余电量。极大的简化了下位机硬件系统。24系统框图由于电池检测的特殊性，因此要求检测系统的体积相对比较小，结构比较简单，方便安装调试和维护，如图22所示，电池的三个检测参数，电池的电毕业设计（论文）7压，电流，以及温度分别被检测后输入到主控制器，由主控制器送到LCD进行数据显示留出的数据输出端口用于连接上位机。图22系统框图数据采集流程（图23），如图23所示温度以及电压电流等信号经检测元件采集后通过信号处理，然后经A/D转换后直接送到单片机。图23数据采集流程图毕业设计（论文）83系统硬件设计31器件选择系统主控主控选用集成度高、速度快、功耗低，特别适合于多路数据采集的AT89S52,电压和电流分别通过选择精密电阻做分压和通过精密电阻提供参考电压来采集，并用精密度高的TLC549做A/D转换，输入单片机，系统温度的采集用DS18B20显示用带字库的LCD12864显示系统各个参数。系统与上位机通讯用MAX485来进行。32主控单片机AT89S52主控制器选用AT89S52，AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K系统可编程FLASH存储器。片上FLASH允许程序存储器在系统可编程，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程FLASH，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能8K字节FLASH，256字节RAM，32个I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外AT89S52可降至0HZ静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。由于AT89S52单片机功能强大、性能卓越，价格低廉，市场的拥有量很大，容易采购，因而在众多领域得到了广泛的应用。毕业设计（论文）9图31单片机引脚图引脚描述VCC电源VSS地P0口P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在FLASH编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。P1口P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。此外，P10和P12分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P10/T2）和时器/计数器2的触发输入（P11/T2EX），具体如下表所示。在FLASH编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。P2口P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储毕业设计（论文）10器（例如执行MOVXDPTR）时，P2口送出高八位地址。在这种应用中，P2口使用很强的内部上拉发送1。在使用8位地址（如MOVXRI）访问外部数据存储器时，P2口输出P2锁存器的内容。在FLASH编程和校验时，P2口也接收高8位地址字节和一些控制信号。P3口P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平。对P3端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。P3口亦作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。在FLASH编程和校验时，P3口也接收一些控制信号。RST复位输入。晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST脚输出96个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR地址8EH上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。ALE/PROG地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲。在FLASH编程时，此引脚（PROG）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。这一位置“1”，ALE仅在执行MOVX或MOVC指令时有效。否则，ALE将被微弱拉高。这个ALE使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。PSEN外部程序存储器选通信号（PSEN）是外部程序存储器选通信号。当AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活。EA/VPP访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC。在FLASH编程期间，EA也接收12伏VPP电压。毕业设计（论文）11XTAL1振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。XTAL2振荡器反相放大器的输出端。AT89S52有6个中断源两个外部中断（INT0和INT1），三个定时中断（定时器0、1、2）和一个串行中断。每个中断源都可以通过置位或清除特殊寄存器IE中的相关中断允许控制位分别使得中断源有效或无效。IE还包括一个中断允许总控制位EA，它能一次禁止所有中断。IE6位是不可用的。对于AT89S52，IE5位也是不能用的。用户软件不应给这些位写1。它们为AT89系列新产品预留。定时器2可以被寄存器T2CON中的TF2和EXF2的或逻辑触发。程序进入中断服务后，这些标志位都可以由硬件清0。实际上，中断服务程序必须判定是否是TF2或EXF2激活中断，标志位也必须由软件清0。定时器0和定时器1标志位TF0和TF1在计数溢出的那个周期的S5P2被置位。它们的值一直到下一个周期被电路捕捉下来。然而，定时器2的标志位TF2在计数溢出的那个周期的S2P2被置位，在同一个周期被电路捕捉下来。33AD转换器件TLC549TLC549基本参数CMOS技术，8位转换结果，与微处理器或外围设备接口，差分基准电压输入，转换时间最大17US，每秒访问和转换次数达到40000，片上软件控制采样和保持功能，全部非校准误差，宽电压供电，36V。封装及引脚简单，低功耗最大15MW，5V供电时输入范围05V，输入输出完全兼容TTL和CMOS电路，全部非校准误差，工作温度范围070（TLC549）、4085（TLC549I）。TLC549引脚图如图32毕业设计（论文）12图32TLC外部引脚图TLC549内部含有系统时钟当CS为高时，数据输出DATAOUT端处于高阻状态，此时I/OCLOCK不起。这种控制作用允许用多片TLC549时，共用I/OCLOCK，以减少多路片A/D并用是的I/O控制端口。一组通常的控制时序为1将/CS置低。内部电路在测得/CS下降沿后，再等待两个内部时钟上升沿和一个下降沿后，然后确认这一变化，最后自动将前一次的转换结果的最高位D7输出到DATAOUT端上。2前四个I/OCLOCK周期的下降沿依次移出第2，3，4和第5个位D6，DS，D4，D3，片上采样保持电路在第4个I/OCLOCK下降沿开始采样模拟输入。3接下来的3个I/OCLOCK周期的下降沿将移出第6，7，8D2，DL，D9个转移位。4最后一片上采样保持电路在第8个I/OCLOCK周期下降沿将移出第6，7，8D2，D1，D0个转换位。保持功能将持续4个内部时钟周期，然后开始进行32个内部始终周期的A/D转换。第8个I/OCLOCK后，/CS必须为高，或I/OCLOCK保持一个低电平，这种状态需要维持36个内部系统时钟周期以等待保持和转换工作的完成。34电压采集部分蓄电池的电压采集电路如下图经精密电阻R6，R7分压后由电容C12滤波，然后送入8位串行AD转换集成电路TLC549的模拟信号输入端AIN进行转换，转换后的电压的数字量通过TLC549的DOUT送入单片机AT89552的P24脚，并由单片机的P23、P25控制TLC549的读写，P23提供片选信号，P25提供时钟信号，TLC549的基准电压VREF接5伏，REF接地，通过单片机AT89S52计算后得到蓄电池的实际电压，送入LCD12864进行显示毕业设计（论文）13图33电压采集电路本文选择的检测方法和常用几种方法的对比如下表31，如果选用隔离运放和继电器的方法进行电压检测，继电器电压范围宽，但是价格比较高，不适合我们的多系统，因为我们检测下位机可能要每节蓄电池中放置一个，同理隔离运放的价格相对更高，并且继电器检测不适合高速检测，因此我们只能采用光藕或者是电阻分压的方式，因为我们对精度要求比较低，单个检测装置不需要太高精度，所以我们采用电阻分压的方式。表31电压采集比较类别电压范围精度抗干扰能力高速检测体积温度影响价格继电器宽高强不适合大小较高电阻分压宽一般差适合大大低毕业设计（论文）14光耦宽高强适合小小高隔离运放窄很高很强适合小很小很高35电流采集电路设计电流采集采用TLC549如下图，数据线DOUT接于单片机AT89S52的P21，由P20、P22控制TLC549的读写。不同的是，该电路的基准电压REF通过精密电阻R2，R3，R14分压5伏得到1伏的基准电压，电流检测元件采用康铜分流器，输入的电流信号经C11滤波后接与TLC549的AIN端，选择不同的分流器阻值，可以变换不同的量程，而且可以直接与TLC459相接，经AD变换后送入单片机AT89S52计算处理，得到电流的实际值，并送LCD12864进行显示。图34电流检测电路毕业设计（论文）1536温度采集电路设计本文选择的温度检测器件是DS18B20，如图35所示。DS18B20123图35DS18B20引脚图1脚地线GND；2脚信号线DQ；3脚电源VDD。温度传感器选用DS18B20，DS18B2O温度传感器是美国DALLAS半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现812位的数字值读数方式。DS18B20的性能特点如下独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，能实现多点组网功能；无须外部器件；可通过数据线供电，电压范围为3055V；零待机功耗；用户可定义报警设置；报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度温度报警条件的器件；负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。64位ROM的结构开始8位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48位，最后8位是前面56位的CRC检验码，这也是多个DS18B20可以采用一线进行通信的原因。温度报警触发器TH和TL，可通过软件写入用户报警上下限。报警电路有一个运放做开关来控制蜂鸣器，具体电路如下图。毕业设计（论文）16图36报警电路图DS18B2O温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EERAM。高速暂存RAM的结构为8字节的存储器，头2个字节包含测得的温度信息，第3和第4字节TH和TL的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。第5个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。DS18B20工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。由于DS18B20接线少只有三根线，分别为电源、数据、电源负，占用1/0资源少，使用方便，功能强大，而且以任意个并联使用，极大的简化了电路设计，所以在温度检测方面大显身手。37显示电路设计LCD液晶显示器是LIQUIDCRYSTALDISPLAY的简称，LCD的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。比CRT要好的多，但是价钱较其贵。其主要技术参数有对比度、亮度、信号响应时间、可视角度。（1）对比度毕业设计（论文）17LCD制造时选用的控制IC、滤光片和定向膜等配件，与面板的对比度有关，对一般用户而言，对比度能够达到3501就足够了，但在专业领域这样的对比度平还不能满足用户的需求。相对CRT显示器轻易达到5001甚至更高的对比度而言。只有高档液晶显示器才能达到这样如此程度，由于对比度很难通过仪器准确测量，所以挑的时候还是要自己亲自去看才行。提示对比度很重要，可以说是选取液晶的一个比亮点更重要的指标，当你了解到你的客户买的液晶是用来娱乐看影碟，你们就可以强调对比度比无坏点更重要，我们在看流媒体时，一般片源亮度不大，但要看出人物场景的明暗对比，头发丝灰到黑的质感变化，就要靠对比度的高低来显现了优派的VG和VX一直强调对比度的指标，VG910S是10001的对比度，我们当时拿这款和三星的一款用双头显卡对比测试，三星液晶就明显比不过，大家有兴趣可以试试测试软件中的256级灰度测试中在平视时能看清楚更多的小灰格即是对比度好（2）亮度LCD是一种介于固态与液态之间的物质，本身是不能发光的，需借助要额外的光源才行。因此，灯管数目关系着液晶显示器亮度。最早的液晶显示器只有上下两个灯管，发展到现在，普及型的最低也是四灯，高端的是六灯。四灯管设计分为三种摆放形式一种是四个边各有一个灯管，但缺点是中间会出现黑影，解决的方法就是由上到下四个灯管平排列的方式，最后一种是“U”型的摆放形式，其实是两灯变相产生的两根灯管。六灯管设计实际使用的是三根灯管，厂商将三根灯管都弯成“U”型，然后平行放置，以达到六根灯管的效果。提示亮度也是一个比较重要的指标，越亮的液晶给人很远一看，就从一排液晶墙中脱颖而出，我们在CRT中经常见到的高亮技术（优派叫高亮，飞利浦叫显亮，明基叫锐彩）都是通过加大阴罩管的电流，轰击荧光粉，产生更亮的效果，这样的技术，一般是以牺牲画质，和显示器的寿命来换取的，所有采用此类技术的产品在缺省状态下都是普亮的，总要按个钮才能实行，按一下3X亮玩游戏再按一下变成5X亮看影碟，细一看都变糊了，要看文本还得老实的毕业设计（论文）18回到普通的文本模式，这样的设计其实就是让大家不要常用高亮LCD显示亮度的原理和CRT不一样，他们是靠面板后面的背光灯管的亮度来实现的所以灯管要设计的多，发光才会均匀早期卖液晶时和别人说液晶是三根以是很牛的事了，但当时奇美CRV，就搞出了一个六灯管技术，其实也就是把三管弯成了“U”型，变成了所谓的六根；这样的六灯管设计，加上灯管发光本身就很强，面板就看到很亮，这样的代表作在优派中以VA712为代表；但所有高亮的面板都会有一个致命伤，屏会漏光，这个术语一般人很少提及，编者个人认为他很重要，漏光是指在全黑的屏幕下，液晶不是黑的，而是发白发灰所以好的液晶不要一味的强调亮度，而是要多强调对比度，优派的VP和VG系列就是不讲亮度，讲对比度的产品（3）信号响应时间响应时间指的是液晶显示器对于输入信号的反应速度，也就是液晶由暗转亮或由亮转暗的反应时间,通常是以毫秒（MS）为单位。要说清这一点我们还要从人眼对动态图像的感知谈起。人眼存在“视觉残留”的现象，高速运动的画面在人脑中会形成短暂的印象。动画片、电影等一直到现在最新的游戏正是应用了视觉残留的原理，让一系列渐变的图像在人眼前快速连续显示，便形成动态的影像。人能够接受的画面显示速度一般为每秒24张，这也是电影每秒24帧播放速度的由来，如果显示速度低于这一标准，人就会明显感到画面的停顿和不适。按照这一指标计算，每张画面显示的时间需要小于40MS。这样，对于液晶显示器来说，响应时间40MS就成了一道坎，低于40MS的显示器便会出现明显的画面闪烁现象，让人感觉眼花。要是想让图像画面达到不闪的程度，则就最好要达到每秒60帧的速度。（4）可视角度LCD的可视角度是一个让人头疼的问题，当背光源通过偏极片、液晶和取向层之后，输出的光线便具有了方向性。也就是说大多数光都是从屏幕中垂直射出来的，所以从某一个较大的角度观看液晶显示器时，便不能看到原本的颜色，甚至只能看到全白或全黑。为了解决这个问题，制造厂商们也着手开发广毕业设计（论文）19角技术，到目前为止有三种比较流行的技术，分别是TNFILM、IPSINPLANESWITCHING和MVAMULTIDOMAINVERTICALALIGNMENT。带中文字库的12864是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块其显示分辨率为128X64，内置8192个1616点汉字，和128个168点ACII字符集利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8X4行16X16点阵的汉字。也可完成图形显示。低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。基本特性低电源电压VDD3055V；显示分辨率12864点内置汉字字库，提供8192个16X16点阵汉字简繁体可选；内置128个16X8点阵字符；2MHZ时钟频率；显示方式STN、半透、正显驱动方式1/32DUTY，1/32BIAS；视角方向6点；背光方式侧部高亮白色LED，功耗仅为普通LED的1/51/10；通讯方式串行、并口可选；工作温度055，存储温度2060。如表32为LCD的引脚介绍。毕业设计（论文）20图37LCD接线图表32LCD接口引脚图管脚号名称LEVEL功能1VSS0V电源地2VDD5V电源正3VO对比度调整4CSH/L模组片选端，高电平有效5SIDH/L窜行输入端6CLKH/L同步时钟，上升沿读取SID数据15PSBL串口方式17/RESETH/L复位端，低电平有效19AVDD背光源电压5V20KVSS背光源负端0V如在实际应用中仅使用并口通讯模式，可将PSB接固定高电平，也可以将模块上的J8和VCC，用焊锡短接。模块内部接有上电复位电路，因此在不需要经常复位的场合可将该端悬空。如背光和模块共用一个电源，可以将模块上的JA、JK用焊锡短接。表33主要介绍了，LCD显示的主要功能说明。表33LCD的功能介绍SR/W功能说明LLMPU写指令到指令暂存器（IR）LH读出忙标志（BF）及地址计数器（AC）的状态HLMPU写入数据到数据暂存器（DR）HHMPU从数据暂存器（DR）中读出数据E状态执行动作结果高低I/O缓冲DR配合/W进行写数据或指令高DRI/O缓冲配合R进行读数据或指令低/低高无动作毕业设计（论文）2138系统总体电路设计系统主机部分设计电路图如下图38所示，设计的主电路图的核心部分是单片机AT89552，检测出的电压和电流直接送到A/D转换器TLC549，温度检测出的数据直接送单片机，经单片机处理后，送到LCD图34是LCD和单片机的接口连接图，通过连接LCD，单独的检测装置既可以通过和单片机相连接的5个按键进行设置，包括可以设置报警范围。以及显示数据之间的切换。检测出的主要数据电压和电流以及温度，既可以在LCD上显示，并且通过和单片机相连的五个按键对LCD显示的数据进行切换，并且可以设定一个报警范围，当超出报警范围的时候自动报警。图38检测系统总电路图毕业设计（论文）224系统通信电路设计目前采用PC与多台单片机构成的分布式系统、工业控制系统、数据传输系统等越来越受到广泛应用。在这类应用系统中，稳定可靠、方便快捷的数据通讯是实现应用系统功能的基础和保障。因此，根据系统的实际工作环境条件，合理设计硬件控制电路就显得十分重要了。RS485是工业界使用最为广泛的双向、平衡传输线标准接口，它以支持多点连接，允许创建多达32个节点的网络某些驱动器模块可增加至128个，具有传输距离远最大传输距离1200M，传输速率快等优点，用于多站互连时，便于组建成本低廉、可靠性高及分布范围较大的总线网络。目前常用的通讯标准是RS232和RS485。这两个标准都是美国电子工业协会EIA制定的数据通信标准。RS232标准是单端信号传输，接收器和发送器之间有公共信号地，共模噪声会祸合到系统中，不适于长距离传输。另外，RS485最大的优点在于它的多点总线互连功能，它可以连接1台主机和多台终端同时通信，由于它是半双工的方式，只能有一方发送，一方接收，而且它采用差动电平接收的方法提高抗干扰能力，适合在比较恶劣的环境下工作。RS485标准是利用平衡双绞线作传输线，采用差分信号进行传输最大传输距离可达12KM，最大可连接犯个接收器和收发器，接收器最小灵敏度可达土200MA，最大传输速率可达25MBS，RS485标准还允许双绞线上一个发送器驱动32个负载设备，负载设备可以是被动发送器、接收器或收发器。RS485电路允许公用电话线通信，电路结构是在平衡连接电缆两端加有终端电阻，在平衡电缆上挂发送器、接收器、组合收发器，RS485标准没有规定在何时控制发送器发送或接收机接收数据的规则。在开发一般的单片应用系统时，人们都希望能用简单的电路和通讯协议完成数据交换。所以常利用单片机本身所提供的简单串行接口，加上总线驱动器如MAX485等组合成简单的RS485通讯网络。本系统就是利用MAX485和单片机AT89S52组合成的一个RS485通讯电路。MAX485是用于RS485通信的低功率收发器。芯片采用单一电源5V毕业设计（论文）23工作，额定电流为300MA，采用半双工通讯方式，它完成将TTL电平转换成RS485电平的功能。芯片中包含有一个驱动器和一个接收器。如图41所示，MAX485芯片各引脚含义如下RO接收器输出端；RE接收器输出使能端；DE驱动器输出使能端；DL驱动器输入；B反相接收器输入和反相驱动器输出A同相接收器输入和同相接收器输出VCC电源正极GND电源地。图41MAX485引脚图在我们的设计中，我们采用RS485来连接上位机和下位机，这是因为RS485支持多点通讯，而RS232支持的只是点对点通讯，不满足我们的通讯要求。单片机8952可以工作在三种工作状态。不与PC通信，只完成数据存储状态数据存储并将实时数据通信至PC的状态；将存储器的全部数据一次性传送至PC的状态。单片机在三种状态之间的转换由PC机发出控制指令来实行。上电复位后，单片机工作在不与PC通信，只进行数据存储的，PC机首先发出握手信号40H，单片机接收到握手信号后发送41H回应，握手成功。只有在握手成功的情况下才能进行进一步的操作。连续发送实时数据指令42H。单片机接收后发送43H进行回应。具体单片机与MAX485的连接见下图42。出来的信号接到PC的串口就完成了单片机和PC的通讯。毕业设计（论文）2442通讯电路的连接毕业设计（论文）25参考文献1胡菊芳基于89S52的大功率智能充电器的设计2朱松然铅蓄电池技术第2版M机械工业出版社，20023孙涵芳8位单片机M北京航空航天大学出版社4PROTEL99SE软件设计网站5胡信国，童一波，毛贤仙阀控式密封铅酸蓄电池的最新进展6闰智刚，胡信国提高铅酸蓄电池活性物质利用率蓄电池20017麻有良，陈全世，济占宁电动汽车用电池SOC定义与检测方法清华大学学报自然科学版20018阎新华，史鹏飞铅酸蓄电池固化条件的研究蓄电池，20019柴树松铅酸蓄电池正极添加剂的研究蓄电池，200210肖建电池在线检测系统研究与设计硕士学位论文天津大学200411宋浩，田丰单片机原理及应用北京二清华大学出版社200512赵负图，现代传感器集成电路北京人民邮电出版社，200113王幸之，单片机应用系统抗干扰技术，北京航空航天大学出版社，2001毕业设计（论文）26致谢在本次毕业设计短暂的几个月里，我学到了很多关于电池和数据采集方面的知识，为在今后的学习和工作中奠定了良好的基础。在完成毕业设计的过程中，每一处都凝聚了老师和同学对我的帮助，所有的成果都是老师和同学的汗水和心血换来的。毕业设计至始至终都始在老师的精心指导下完成的，在此，向老师表示最真挚的谢意此外，朱老师渊博的知识、严谨的治学态度、兢兢业业的工作精神和一丝不苟的作风给我留下了十分深刻的印象，这些精神和态度是我在今后的学习和工作中应该秉持的。此外，在毕业设计的试验过程中，还得到了赵汝海、姬敬和朱卫国等几位老师宝贵的建议和帮助。从他们身上，我学到了积极的学习及工作态度，这些难得的收获对我今后的学习和工作是十分有帮助的，衷心感谢他们。同时，同学在平时学习和讨论中给予了莫大的帮助，使我解决了很多课题中的难题，在此也向他们表示衷心感谢。毕业设计（论文）27中英文翻译英文资料ABASICKNOWLEDGEOFLEADACIDBATTERIESA,THEBASICCONCEPTSOF1,THEBASICDEFINITIONOFENERGYCANBECHANGEDINVARIOUSFORMSOFENERGY,ONEOFTHEM,THECHEMICALENERGYINTOELECTRICALENERGYCONVERSIONDEVICECALLEDCHEMICALBATTERIES,THEGENERALREFERREDTOASBATTERIES,BATTERYCELLSANDBATTERIESARETHEORIGINALDIVISIONDISCHARGECANNOTBEUSEDAFTERTHEMANNEROFCHARGINGTHEINTERNALREGENERATIONOFACTIVESUBSTANCESCALLEDPRIMARYCELLS,ALSOKNOWNASAONETIMEBATTERYCANBEUSEDAFTERDISCHARGERECHARGEABLEINTERNALACTIVITYOFTHEESTABLISHMENTOFRENEWABLEMATERIAL,THEENERGYSTOREDASCHEMICALENERGY,THENEEDTODISCHARGETHECHEMICALENERGYTOELECTRICALENERGYISCONVERTEDTOTHEBATTERY,CALLEDTHEBATTERY,ALSOKNOWNASSECONDARYBATTERIESB,LEADACIDBATTERIES1,THEDEFINITIONOFLEADACIDBATTERYISABATTERY,THEMAINFEATUREISTHEUSEOFDILUTESULFURICACIDELECTROLYTETODOWITHLEADDIOXIDEANDLEAD,RESPECTIVELY,VELVETLIKECELLSASAPOSITIVEANDNEGATIVEBATTERYACID2,CLASSIFICATIONBATTERYPLATEACCORDINGTOTHETYPESOFSTRUCTURETHEREISTHEFORMATIONOFSTYLE,PAINTEDCREAMANDTUBULARBATTERIESBYTHEBATTERYCOVERANDTHETYPESOFSTRUCTURETHEREAREOPENTYPE,EXHAUSTTYPE,ANTIACIDTYPEEXPLOSIONPROOFANDSEALEDVALVEREGULATEDBATTERIESBATTERYMAINTENANCEMODEBYCATEGORYAGENERALTYPE,LOWMAINTENANCETYPE,MAINTENANCEFREEBATTERY毕业设计（论文）28INACCORDANCEWITHTHEPROVISIONSOFTHERELEVANTSTANDARDOFCHINASBATTERYPRODUCTSMAINLYINCLUDESTARTINGBATTERIESMAINLYUSEDINAUTOMOBILES,TRACTORS,SHIPS,SUCHASDIESELENGINESTARTUPANDLIGHTINGFIXEDTYPEBATTERIESMAINLYUSEDINTELECOMMUNICATIONS,POWERPLANTS,COMPUTERSYSTEMSASAMEANSOFPROTECTION,AUTOMATICCONTROLOFTHESTANDBYPOWERTRACTIONTYPEBATTERIESBATTERIESMAINLYUSEDINAVARIETYOFVEHICLES,FORKLIFTS,LIFTTRUCKS,SUCHASDYNAMICPOWERRAILWAYBATTERYMAINLYUSEDINR