智能蓄电池传感器的设计【三维Creo】【4张CAD图纸+PDF图】
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- 内容简介：
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温州大学瓯江学院本科毕业设计 机械工程及自动化专业温州大学瓯江学院WENZHOU UNIVERSITY OUJIANG COLLEGE本科毕业设计（论文）题 目智能蓄电池传感器的设计专业机械工程及其自动化班级08机械自动化本一学生姓名经纬学号 08207013121指导教师储军职 称讲师摘 要随着我国通讯、电力、UPS等行业的迅猛发展，蓄电池的用量也在快速增加。就目前我们的蓄电池使用条件，经常会发生一些意想不到的状况发生，比如看似正常的蓄电池放电时却放不出电来。这种状况的发生主要原因在于蓄电池的运行状态没有得到有效的监测，从而导致蓄电池组中某一块或多块蓄电池发生故障而没有及时的分拣出来，进而导致整个蓄电池组不能正常放电。由于上述原因，LEM公司针对蓄电池的运行机理以及失效模式开发出了世界上体积最小同时各种功能高度集成的智能蓄电池传感器Sentinel，能够准确测量单体蓄电池的内阻、温度以及电压等参数。本文针对该款智能型传感器，对其内部温度检测系统的内部组成及内部电路、电压检测系统的组成和电路和报警检测系统的内部组成和电路进行设计，重点介绍内部温度检测系统的系统构造和系统特点，温度检测系统采用89S51单片机为核心，配合其它辅助模块完成温度的检测，最后利用PRO/E对该款智能型传感器外部特性进行三维建模。关键字：蓄电池传感器，检测系统，PRO/E，三维建模ABSTRACT Along with our country communications, electric power, UPS industry swift and violent development, quantity of accumulator is rapidly increasing. At present our battery condition, often occur in some beat all situations, such as seemingly normal battery discharge when they put out to. This state of affairs is the main reason for battery operation state did not get effective monitoring, thereby causing the battery in one or a plurality of battery failure occurs due to not timely sorting out, resulting in the battery can not be normal discharge.Because of the above reasons, LEM company for battery operation mechanism and failure mode developed the worlds smallest and various functions of highly integrated intelligent battery sensor Sentinel, capable of accurately measuring the monomer battery internal resistance, temperature, voltage and other parameters. In this paper the intelligent sensor, the internal temperature detecting system of internal composition and the internal circuit, voltage detection system and the circuit and the alarm detection system for the internal components and circuit design, focusing on the internal temperature detection system structure and system characteristic, temperature detection system using 89S51 single chip as the core, with the other auxiliary module completes the temperature detection, finally using PRO / E on the intelligent sensor external characteristics for three-dimensional modeling.分享到 翻译结果重试抱歉，系统响应超时，请稍后再试 支持中英、中日在线互译 支持网页翻译，在输入框输入网页地址即可 提供一键清空、复制功能、支持双语对照查看，使您体验更加流畅Keywords: Battery sensor，Detection system，PRO/E, Three dimensional modeling 目 录第一章 绪论- 1 -1.1引言- 1 -1.2目前蓄电池传感器的发展现状- 1 -1.3课题研究内容及意义- 2 -第二章 温度监测系统的模块的设计- 3 -2.1温度检测系统的基本构成- 3 -2.2总体结构方案- 3 -2.3实现方式选择- 3 -第三章 系统模块电路设计- 5 -3.1 温度监测系统模块电路设计- 5 -3.1.1温度采集模块- 5 -3.1.2显示功能模块- 10 -3.1.3键盘输入控制模块- 13 -3.2 电压测量模块设计- 14 -3.2.1 ADC0809简介- 14 -3.2.2电压测量模块的电路图。- 16 -3.3 电流测量电路设计- 16 -3.4 报警电路设计- 18 -第四章 智能蓄电池传感器外形PRO/E建模- 20 -4.1 PRO/E软件简介- 20 -4.2传感器三维建模步骤- 20 -4.3 本章小结- 22 -结论- 23 -致谢- 24 -参考文献- 25 - 27 -第一章 绪论1.1引言蓄电池是通信、信息、金融系统中最重要的后备电源保障。电源系统的好坏将直接影响通信系统的可靠性和稳定性。目前,几乎所有的通信系统电源供电都是由不间断的电池提供的,有的大型通信系统还建立专门的电池室,一般有一主一备两套的电源系统,通常由多个固体电池串并联组成。当电池温度过高时势必影响到电池的工作效率和寿命,因此对电池的工作温度进行实时的温度监控具有实际意义!但是，由于蓄电池的运行状况或真实保障能力很难通过常规方法来掌握，致使作为最后一道保险绳的蓄电池在关键时刻出现问题，给一些重要系统造成巨大损失。1.2目前蓄电池传感器的发展现状蓄电池作为安全不间断供电的最后一道保障措施，同时也是不间断供电系统里面最不安全的因素。从系统理论我们知道，系统的安全程度取决于系统中最不安全的因素，也就是我们经常引用的“木桶理论”。针对蓄电池的运行机理和失效模式，国内已经有相关的标准出台，在直流供电的场合安装对蓄电池监测的必要装置，比如电压巡检仪等。但是根据后备蓄电池的工作条件，有可能长期不放电，在两次定期核对性放电测试期间，同样有可能失效，而电池的端电压是完全正常的。随着科学的发展，集成电路的出现，对蓄电池的检测不单单是对电压的检测，同时的蓄电池的温度进行测量和报警，这样能够更加有效的对蓄电池的工作状态进行检测。随着集成电路的出现，数字技术在测量中获得了成功的应用。20世纪60年代出现了以集成电路芯片为基础的第二代仪器仪表数字式仪器仪表，如数字电压表、数字电流表、数字频率计、记忆示波器等。这类仪器仪表的特点是将模拟信号的测量转变为数字信号的测量，并以数字方式显示和输出测量结果，适用于快速响应和高精度的要求，还可以将数据通过接口输入计算机处理。随着单片机的问世，20世纪70年代出现了内含微处理器的第三代仪器仪表数据采集。数据采集仪表不仅能完成某些测量任务，还能进行各种复杂的数据运算处理，且能适应被测参数的变化，进行自动补偿，自动选择量程、自动校准、自寻故障、自动进行指标判断与分选以及进行逻辑操作、定量控制与程序控制等工作。随着新型单片机和大规模可编程集成器件的出现，新研制生产的数据采集系统不断产生，并且正在逐渐取代传统的仪器仪表。1.3课题研究内容及意义本课题研究一种智能蓄电池传感器，设计考虑使用单片机作为主控核心。设计自动监控系统对蓄电池进行安全监测。单片机以其功能强、体积小、使用方便、性价比高等优点，在实时控制、自动测试、智能仪表、计算机终端、遥测通讯、家用电器等许多方面得到了广泛的应用。本课题研究的内容包括1、蓄电池的温度测量模块的设计。2、电压测量模块的设计。4、电流测量模块的设计。3、报警模块的设计。4、利用PRO/E对智能蓄电池传感器外形进行三维造型第二章 温度监测系统的模块的设计2.1温度检测系统的基本构成 温度监测系统的设计包括以下几个主要功能模块1、 温度采集模块：本系统采用AD7416数字温度传感器，完成温度数据的采集和A/D转换功能。2、 数据处理模块：该模块采用微处理器来实现，微处理器模块是整个系统的核心部分，微处理器选用89S51系列单片机，该处理器具有运用灵活、高速、低功耗的优点。3、 显示功能模块：采用常用的LED显示器。4、 键盘输入控制模块：独立式键盘输入。5、 温度检测系统报警模块。采用扬声器报警。2.2总体结构方案蓄电池温度监控系统的总体设计方案如图2.1所示。 图2.1 温度监测系统总体方案框图。2.3实现方式选择实现以上功能的前提条件是建立一个基本的硬件平台,而用于蓄电池温度的传感一般可采用两种方式：采用传统的温度传感器+放大+A/D转换方式或者直接采用先进的具有和CPU接口的数字温度传感器,如DALLAS公司的DS18B20、ADI公司的AD7416以及NS公司的LM75。第一种方式是经典的单片机系统前向通道的设计模式,温度传感器可根据精度要求和测量范围(有时可达数千摄氏度)选择热电偶或铂电阻。由于传感器一般是微弱的模拟信号输出并且容易受到现场环境的干扰。因此如何提高信号增益和抗干扰是前向通道设计的关键。其基本的通道结构如图2.2所示。 图2.2 前向通道结构当然,当精度要求不高时,也可以采用热敏电阻作为温度传感探头。在室温环境下,热敏电阻的阻值与环境温度基本成线性关系。这样可以通过电阻分压简单地将温度值转化为电压值,并直接送往A/D转换器。当测量精度大于0.5%,测量范围在零下数十摄氏度至一百多摄氏度时,比较简单的办法是采用数字温度传感器。数字温度传感器与CPU接口方便。一般采用串行总线方式,如IC总线的AD7416、单总线的DS18B20等。采用数字温度传感器的好处是可不必过多考虑前向通道中诸如信号放大、零点漂移、传感器供电和干扰等因素,可以在满足系统要求的前提下最大限度地减少系统开发成本和技术难度。本系统采用6片AD7416温度传感器。当整个系统确定了关键的温度传感器后,其他功能的实现可以根据实际情况灵活选择。如温度显示可根据用户要求和成本选择LCD或LED数码管方式。温度门限值设定和保存可以选用EEPROM，如AT24C02。后向通道控制可根据负载功率大小选用继电器或可控硅。第三章 系统模块电路设计3.1 温度监测系统模块电路设计3.1.1温度采集模块温度采集模块采用AD7416数字温度传感器,AD7416数字式温度传感器是美国模拟器件公司（ADI）出品的单片温度监控系统集成电路，其内部包含有带隙温度传感器和10位模数转换器，可将感应温度转换为间隔为0。25量化间隔的数字信号，以便和用户设置的温度点进行比较。AD7416片内寄存器可以进行高低温度门限的设置，当温度超过设置门限时，过温漏极开路指示器（OTI）将输出有效信号。另外，可以AD7416内部寄存器可以进行读写操作，最多可允许8片AD7416挂接在同一总线上。该温度传感器可广泛应用于数据采集系统中的环境温度监测，工业过程控制，电池充电以及个人计算机等系统。1、基本特性与引脚功能AD7416具有如下基本特性：1. 工作电压范围为+2.7V+5.5V；2. 测温范围为-55+125；3. 具有10位数字输出温度值，分辨率为0.25；4. 精度为2(-25+100)和3（-55+125）；5. 转换时间为1530s，更新速率为400s；6. 带有过温漏级开路指示器（OTI）；7. 具有I2C兼容的串行接口和可选的串行总线地址；8. 具有低功耗关闭模式（典型值为0.2A）；AD7416采用8脚表面贴SO和8脚小型SOIC封装形式，图3.1所示为AD7416的引脚排列图，各引脚功能如表3.1所列。图3.1 AD7416管脚图表3.1 引脚功能引脚符号功能描述1SDA串行数据输入、输出端2SCL时钟信号输入端3OTI过温漏级开路输出端4GND接地端5A2串行总线地址输入端6A1串行总线地址输入端7A0串行总线地址输入端8VDD电源端2、工作原理AD7416的内部功能框图如图3.2所示。它的片内带隙温度传感器可按预先设置的工作方式对环境温度进行实时测量，并将结果转化为数字量存入到温度值寄存器中（地址00H），其环境温度与输出数据的关系如表3.2所列。表3.2 环境温度与输出数据的关系环 境 温 度二进制数字输出-5011 0011 1000-2511 1001 1100-0.2511 1111 1111000 0000 0000+0.2500 0000 0001+1000 0010 1000+2500 0110 0100+5000 1100 1000+7501 0010 1100+10001 1001 0000+12501 1111 0100AD7416预先设置的工作方式分两种：1. 自动测温方式。在这种方式下，AD7416每隔400s对环境温度测量一次，每次的量化转换时间为1530s，其余时间芯片则自动转入休眠状态；2. 低功耗方式。这种方式通常应用在测温频率较低的场合。当用户需要对环境温度进行测量时，可通过I2C串行接口总线来写入操作命令，此时，芯片将由休眠状态转入测温状态。当温度量化转换结束后，芯片将重新转入休眠状态。3、 AD7416内部寄存器AD7416内部的配置寄存器（地址01H）为8位读/写寄存器，如表3.3所示，可用于设置操作方式，其格式为：配置寄存器各部分的功能如下：1. D7D5始终设置为000；2. D4和 D3用于设置故障排队长度，以防止测温系统在受到干扰时错误地触发过温指示器（OTI），故障排队长度可分别设置为1、2、4和6次；3. D2用于设置OTI的输出极性。0表示低电平输出，1表示高电平输出；4. D1 用于设置OTI的工作方式。0表示采用比较方式工作，即当环境温度超过TOTI时触发OUT输出，其输出电平一直保持到环境温度降至THYST；1表示采用中断方式工作，即当环境温度超过TOTI的触发OTI输出，其输出电平将一直保持到下一次读操作，而在这期间，即使环境温度降到THYST，输出电平也不翻转；5. D0用于设置工作方式。0表示采用自动测温方式，1表示采用低功耗方式。6. THYST温度点寄存器（地址02H）和TOTI温度点寄存器（地址03H）均是16位读/写寄存器，分别用于设置低端和高端温度点的门限值，所设数值以二进制补码的形式存入高9位，其余位置0。7. HYST温度点寄存器（地址02H）和TOTI温度点寄存器（地址03H）均是16位读/写寄存器，分别用于设置低端和高端温度点的门限值，所设数值以二进制补码的形式存入高9位，其余位置0。 表3.3 AD7416内部配置寄存器格式D7 D6 D5D4 D3D2D1D0通道选择故障排队OTI输出极性比较/中断工作方式图3.2 AD7416 内部功能结构4、 AD7416工作时序AD7416采用I2C串行总线和数据传输协议来实现同外设的数据传输。在数据传输过程中AD7416作为从器件通过数据输入/输出线SDA以及时钟信号线SCL与总线相连。其传输时序如图3。3所示。当SCL保持高电平时，SDA从高电平到低电平的跳变为数据传输的开始信号，随后传送AD7416的地址信息的读/写控制位。其地址信息的格式为：100A2A1A0R/W。 根据A2A1A0的不同编码，最多可允许8片AD7416挂接同一个串行总线上。读/写控制位为1时，表示对AD7416进行读操作，为0时，则表示进行写操作。当每个字节传送结束时，必须在收到接收数据一方的确认信号（ACK）后方可开始下一步的操作。然后在地址信息和读/写控制位之后传送片内寄存器地址和数据。最后，在SCL保持高电平的情况下，当SDA从低电平跳变到高电平时将终止数据的传输操作。图3. 3 AD7416工作时序图5、温度采集模块与51单片机的连接 图3.4 AD7416与89S51的引脚连接如图3.4所示,为AD7416数字温度传感器外围电路的连接图,AT24C01用来存储温度门限设定值以保证掉电数据不丢失。这是温度采集模块的完整电路。51单片机的管脚如图3.5所示。在实际电路中，为防止环境干扰，AD7416的电源同地线之间要并接容值大于0.1F的钽电容；AD7416的感温器件在芯片内部，因此芯片表面要被测物体紧密接触；由于芯片自耗电的存在，AD7416工作时的自身温升约为0.2，所以在精确测温时应采取低功耗的工作方式；OTI输出端的上拉电阻的阻值越大，流入AD7416的电流越小，其温升也越小，但上拉电阻最大不超过30k，通常选10k；与I2C兼容的接口总线在AD7416上电后就一直有效，因此在芯片处于休眠状态下仍可进行片内数据的读出和写入。在实际电路系统运行中，由于AT24C01采用是I2C总线结构，而89S51芯片不具备I2C总线接口。这时可以采用普通I/O口模拟I2C总线的工作方式来实现I2C总线上主控制器对从器件的读写操作。软件编写只要符合I2C总线数据传输的时序要求即可。对于I2C总线器件而言都可以采用通用软件包的形式来实现，只要在应用中注意芯片的器件地址和引脚地址。 3.1.2显示功能模块1、基本结构发光二极管LED显示器是单片机应用系统中常用的廉价输出设备，它由若干个发光二极管组成。当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔画发光。控制相应的二极管导通，就能显示出各种字符，尽管显示的字符形状有些失真，能显示的字符数量也有限，但控制简单，使用方便。发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极显示器，阴极连在一起的称为共阴极显示器。单片机中经常使用7 段LED 来显示数字，也就是用7 个LED 构成字型“8”，并另外用一个圆点LED 来显示小数点，也就是说一共有8 个LED，构成了“8。”的字型。如图3.2.1所示。7 段LED 分共阴级和共阳极两种。实际中，各个型号的7 段LED 的管脚配置可能不会是一样的，在实际应用中要先测试一下各个管脚的配置，再进行电路原理图的设计。 图3.5 7段LED发光二极管共阳极7 段LED 是指发光二极管的阳极连接在一起为公共端的7 段LED，而共阴极7 段LED 是指发光二极管的阴极连接在一起为公共端的7 段LED。一个7段LED 由8 个发光二极管组成，其中7 个发光二极管构成字型“8”的各个笔划（ag），另一个发光二极管为小数点（dp）。当在某一段发光二极管上施加一定的正向电压时，该段LED 即被点亮；不加电压则为暗。以共阳极7 段LED 为例，若是要显示“5.”，则需要在VCC 上加上电压，向dp、g、f、e、a 送出00010010 的信号，就能显示出来。为了保护各段LED 不因电流过大而损坏，需在各个段上外加限流电阻保护。共阳极7 段LED 显示0F 的编码表如表3.4 所示（以dp 为最高位，a 为最低位）。2、显示器工作原理显示器有静态和动态两种方式。1、静态显示器所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应段的发光二极管恒定地导通或截止。例如，七段显示器的a、b、c、d、e、f段导通，g、dp段截止，则显示0。这种显示方法的每一位都需要有一个8位输出口控制。作为MCS51串行口方式0输出的应用，我们可以在串行口上扩展多片串行输入并行输出的移位寄存器74LS164作为静态显示器接口。静态显示器的优点是显示稳定，在发光二极管导通电流一定的情况下显示器的亮度高，控制系统在运行过程中，仅仅在需要更新显示内容时，CPU才执行一次显示更新子程序，这样大大节省了CPU的时间，提高了CPU的工作效率；缺点是位数较多时，所需的I/O口太多，硬件开销太大，因此常采用另外一种显示方式动态显示方式。2、动态显示器所谓动态显示就是一位一位地轮流点亮各位显示器（扫描），对于显示器的每一位而言，每隔一段时间点亮一次。虽然在同一时刻只有一位显示器在工作（点亮），但利用人眼的视觉暂留效应和发光二极管熄灭时的余辉效应，看到的却是多个字符“同时”显示。显示器亮度既与点亮时的导通电流有关，也与点亮时间和间隔时间的比例有关。调整电流和时间参数，可实现亮度较高较稳定的显示。若显示器的位数不大于8位，则控制显示器公共极电位只需一个8位I/O口（称为扫描口或字位口），控制各位LED显示器所显示的字形也需要一个8位口（称为数据口或字形口）。动态显示器的优点是节省硬件资源，成本较低。但在控制系统运行过程中，要保证显示器正常显示，CPU必需每隔一段时间执行一次显示子程序，占用CPU大量时间，降低了CPU的工作效率，同时显示亮度较静态显示器低。LED数码管的ga七个发光二极管因加正电压而发亮，因加零电压而不以发亮，不同亮暗的组合就能形成不同的字形，这种组合称之为字形码，下面给出共阴极的字形码见表3.4。表3.4 共阴极LED数码管字形码“0”3FH“8”7FH“1”06H“9”6FH“2”5BH“A”77H“3”4FH“b”7CH“4”66H“C”39H“5”6DH“d”5EH“6”7DH“E”79H“7”07H“F”71H3 、LED数码管显示电路温度值显示电路如图3.7所示，具体连接方式如下:把“单片机系统”区域中的P0.0/AD0P0.7/AD7用8芯排线连接到“动态数码显示”区域中的ah端口上； 把“单片机系统”区域中的P2.0/A8P2.7/A15用8芯排线连接到“动态数码显示”区域中的S1S8端口上； 把“单片机系统”区域中的P1.7端口用导线连接到“独立式键盘”区域中的SP1端口上。 图3.6 LED数码管电路图3.1.3键盘输入控制模块键盘是由若干个按键组成的开关矩阵，它是最简单的单片机输入设备，操作员可以通过键盘输入数据或命令，实现简单的人机通信。若键盘闭合键的识别是由专用硬件实现的，则称为编码键盘；若用软件实现闭合键识别的，则称为非编码键盘。非编码键盘又分为行列式和独立式两种。本系统由于对输入数据要求单一，所以采用独立式键盘。一个具有4个按键的独立式键盘，每一个按键的一端都接地，另一端接单片机的I/O口。独立式键盘每一按键都需要一根I/O线，占用单片机的硬件资源较多。因此独立式键盘只适合按键较少的场合。一般情况下，键盘采用机械弹性开关来反映一个电压信号的开断。由于机械触点的弹性作用，在闭合和断开的瞬间会有抖动产生。抖动时间扥长短由按键的机械特性决定，一般在510ms之间。为确保按键不产生误动作，在编写按键处理程序中必须有防抖动措施。防抖动措施有硬件和软件两种方法。硬件防抖动措施的典型做法是采用RS触发器，构成双稳态消抖电路，一般用在对按键操作过程比较严格的场合。采用硬件防抖将导致系统硬件电路设计进一步复杂化，故本系统采用软件防抖，它的工作原理是：当软件检测到第一次按键按下时，执行一个1020ms的软件延时程序，之后再检测该键电平是否仍维持在闭合状态，若仍然保持，则确认此键是真正按下，从而消除了抖动的影响。图3.7 独立式键盘接口电路如图3.8所示，有四个按键与单片机相连, 按键的一边接地, 另外一边分别与单片机的P1.6、P1.7、P3.2、P3.5 口相连。3.2 电压测量模块设计本系统同时还要求完成直流、交流电压的测量任务，本系统计划采用模数转换器ADC08093.2.1 ADC0809简介 图3.8 ADC0809的内部逻辑结构ADC0809内部逻辑结构如图4.1所示。由上图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。IN0IN7：8条模拟量输入通道。 ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是05V，若信号太小，必须进行放大。输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。 地址输入和控制线：4条 ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0IN7上的一路模拟量输入。通道选择表如下表4.1所示。表3.5 ADC0809通道选择表CBA选择的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE1，输出转换得到的数据；OE0，输出数据线呈高阻状态。D7D0为数字量输出线。 CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ， VREF（），VREF（）为参考电压输入。 3.2.2电压测量模块的电路图。图3.9 电压测量模块电路图电路连接方法具体如下：把“模数转换模块”区域中的VREF端子用导线连接到“电源模块”区域中的VCC端子上;把“模数转换模块”区域中的A2A1A0端子用导线连接到“单片机系统”区域中的P3.4P3.5P3.6端子上；把“模数转换模块”区域中的ST端子用导线连接到“单片机系统”区域中的P3.0端子上;把“模数转换模块”区域中的OE端子用导线连接到“单片机系统”区域中的P3.1端子上；把“模数转换模块”区域中的EOC端子用导线连接到“单片机系统”区域中的P3.2端子上。3.3 电流测量电路设计系统充放电电流的实时检测选用瑞士LEM公司LA28-NP电流传感器，该传感器是利用霍尔原理的闭环（补偿）电流传感器，原边回路和副边回路之间绝缘，可用于测量直交流脉冲和混合型电流，供电电压15V。系统中采用1000：5的匝比，原边充放电5A电流对应副边额定电流Is有效值为25mA。在应用中，感应电流Is串联精密电阻Rm，取得电压量V1，电阻Rm的取值取决于AD转换器对于V2的要求。电流传感器输出电流为双向，即25mA的电流信号,在实际工况中，放电时输出最大+25mA电流，而充电时，输出为-25mA电流，由此而取得的电压信号V1相对于地电平也为相应的正负电压。STM32F103控制器ADC输入范围为：Vref-VinVref+，应用中Vref-接模拟地，Vref+接2.5V电压基准，故ADC输入范围：02.5V。目前存在的问题是：STM32F103控制器采用单3.3V工作，模拟量输入无法处理方向电压。在传统的方式下，如果电阻Rm基准电平端接入地，当充电工况下，感应电流V1为负电压，控制器无能为力。针对这个问题，本文设计了如图3-10所示的累加升压、跟随方向信号预处理电路，解决了双向电流的AD采样问题。图3.10 电流测量模块电路图3.4 报警电路设计当检测温度超出预先设定的温度限值时，本系统采用扬声器报警。生活中我们常常到各种各样的报警声，例如“嘀、嘀、”就是常见的一种声音报警声，但对于这种报警声，嘀0.2秒钟，然后断0.2秒钟，如此循环下去，假设嘀声的频率为1KHz，则报警声时序图如图5.1所示。 图5.1 报警声时序图上述波形信号如何用单片机来产生呢？ 由于要产生上面的信号，我们把上面的信号分成两部分，一部分为1KHZ方波，占用时间为0.2秒；另一部分为电平，也是占用0.2秒；因此，我们利用单片机的定时/计数器T0作为定时，可以定时0.2秒；同时，也要用单片机产生1KHZ的方波，对于1KHZ的方波信号周期为1ms，高电平占用0.5ms，低电平占用0.5ms，因此也采用定时器T0来完成0.5ms的定时；最后，可以选定定时/计数器T0的定时时间为0.5ms，而要定时0.2秒则是0.5ms的400倍，也就是说以0.5ms定时400次就达到0.2秒的定时时间了。 如图3.11把“单片机系统”区域中的P1.0端口用导线连接到“音频放大模块”区域中的SPK IN端口上， 在“音频放大模块”区域中的SPK OUT端口上接上一个8欧或者是16欧的喇叭。 3.11 报警电路硬件电路图第四章 智能蓄电池传感器外形PRO/E建模4.1 PRO/E软件简介Pro/ENGINEER是由美国PTC公司推出的一套三维CAD/CAM参数化软件系统，它涵盖了产品从概念设计、工艺造型设计、三维模型设计、分析计算、动态模拟与仿真、工程图纸的输出、生产加工产品的全过程，其中还包括了大量的电缆和管道布线、模具设计和分析等实用模块。广泛应用于航空航天、汽车、机械、数控加工、电子等诸多行业。Pro/E是当前三维设计软件中应用比较广泛的软件之一，也是参数化设计的首选。Pro/E第一个提出参数化设计的概念，并且采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。另外，它采用模块化方式，用户可以根据自身的需要进行选择，而不必安装所有模块，一般可有草图绘制、零件制作、装配设计、加工处理、结构分析与运动仿真等。在CAE模块中可以对零部件进行有限元分析和优化，在机构运动模块中，可以对零部件模型进行机构运动仿真，并获得距离、速度等输出曲线。为机构的最优化设计与零件的失效分析提供更简便的操作。我们这次使用Pro/E Wildfire软件来创建三维实体模型，在软件的使用过程中需要注意的有：（1）每次打开Pro/E软件后，首先要在“文件”中进行工作目录的修改，设置零件的保存路径；（2）在创建零件时，模板选用mmns_part_solid；（3）在创建组件时，模板选用mmns_asm_design。4.2传感器三维建模步骤1、打开PRO/E软件，选择新建一个文件的类型。选择文件/新建命令 或单击工具栏上的新建按钮即可新建一个文件。 2、选择视图基准面前视/上视/右视/，要想建立一个草图必须选择一个基准面。此时我们选择上视图来为第一个基准面来建模。3、在此基准面上画出草图。4、建好草图后，要完全定义草图，要有基准，否则草图不完全定义，尺寸会随时变化。5、然后我们选取特征，拉伸，旋转等特征，在此我们选择拉伸特征6、进一步完善特征，例如：倒圆角，倒角，螺纹孔，加强筋等特征。7、看看文件中的草图是否有不完全定义或过定义等不符合要求的问题，然后进行更新保存文件即可。8、按照以上步骤完成所有的零件图，最后装配，得到如图4-1所示4-1 传感器装配图4.3 本章小结本章主要介绍了一下，用Pro/E软件来创建智能蓄电池的三维实体建模过程运用Pro/E软件来创建三维实体模型，非常方便，模块化的运用使工作变得更加方便，在单个的小零件的建模过程中通过拉伸与旋转可以快速准确的创建出三维实体模型。结论一、系统设计中应该注意的几个问题1. 当AD7416直接焊在电路板时，测量的温度值为室温；在测量电池表面的温度时，应将AD7416紧贴电池表面。2. 对于零摄氏度以下的温度值，程序中没有
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