【《铅酸蓄电池运行原理及电池内阻在线检测系统设计》5500字（论文）】

铅酸蓄电池运行原理及电池内阻在线检测系统设计摘要：为了能够很好的处理铅酸蓄电池内阻在线检测系统设计，本文首先对于铅酸蓄电池的运行原理进行分析，进而对于铅酸蓄电池的内阻在线监测系统进行设计，同时本文实现了铅酸蓄电池内阻在线检测系统的硬件系统的设计。该系统能够通过上位机完成对于铅酸蓄电池的内阻实时实时在线监控系统以及参数的设计。关键字：铅酸蓄电池；内阻；在线监测；系统目录TOC\o"1-3"\h\u88351.绪论 1251542.蓄电池在线监测系统总体设计 3116832.1监测系统的原理和方法 34092.2系统检测原理 354922.3总体设计原理图 4139702.4系统的主要技术指标特点与性能 532863.电池内阻在线检测系统设计 6118043.1控制器确定 6110783.1.1单片机介绍 6269513.1.2单片机控制器设计 7177853.2显示模块确定 726073.2.1LCD介绍 872543.2.2LCD电路图 8165063.3按键模块确定 945994系统的安装与调试 10150294.1安装步骤 1092264.2硬件调试 11194014.3仿真调试 12158785.结论 1311479参考文献 131.绪论由于传统的电池的性能较差，因此使得铅酸电池因为好的密封性能、运行稳定等等特性，使得其在很多领域中得到广泛的使用，同时该类型的电池也是直流电中最为关键的结构，同时在电源系统中很多的意外事故都和该电池的相关，并且该类型的电池以及运行稳定性受到越来越多的研究者所研究。通过情况下由于电池常常处于待用状态，因此需要把交流电常常通过整流器能够把交流电转换为直流电，这样当交流电出现意外状况，该时刻使得电池能够开始运行。该蓄电池常常作为整个供电系统最为关键的部分，其出现意外情况，能够造成很大的经济损失。因为整个供电系统运行安全性的需求，需要对于整个系统进行不间断的维修以及监测，并且很多不同类型的在线监测系统能够很好的满足该需求。此外伴随着电子技术以及控制原理理论的不断完善，使得对于电池的应用、管理逐渐体现出智能化。因此对于电池的余量以及运行状况监测的越好，因此整个系统的运行稳定越高。所以怎么样才能够很好的实现不过大消耗的电池的电量上同时也不干扰整个机器的运行状况，对于电池的电量进行很好的在线监测，这对于整个电池的稳定运行具有非常好的实际意义。因此本文主要研究内容通过使用单片机对于电池剩余电量进行在线检测，并且使用显示子系统能够对于电池内部的一些参数进行很好的显示，同时对于一些异常的电池进行报警显示，进而能够使得系统进行预测性能实现。同时通过使用上位机在线监测系统对于整个电池进行分析，对于电池内部的关键参数进行检测，同时通过曲线形式进行很好的显示，这样能够在很大程度上方便使用者能够对于电池的实时运行状态进行监测。2.蓄电池在线监测系统总体设计2.1监测系统的原理和方法本文对于电池的内阻进行监测时常常使用如下的方式进行检测，因此通过下文对于常用的方式进行介绍。(1)断路电压由于电池处于断路的状态下其电池的电压常常称之为断路电压，换言之其常常作为电池的电压差，因此该电池的电压数值上常常能够等效为电池的电压。(2)放电参数放电电流蓄电池放电期间的电流。放电电流越大‚蓄电池容量下降越快‚端电压也下降越快‚随着放电负载的变化而变化。放电终止电压为了防止蓄电池过度放电‚影响蓄电池的使用寿命‚一般规定一个终止电压‚放电电压达到终止电压时应该对蓄电池进行充电。(3)电池温度电池常常能够在额定温度进行应用，如果温度低于阈值或者温度高于阈值其能够在一定程度上对于电池的寿命有很大的干扰，在很大程度上对于电池的寿命进行缩短。2.2系统检测原理在对于本文研究的电池内部的参数进行检测常常能够通过使用直流检测方法或者交流检测方法进行实现。因此当设计者通过使用交流检测方式对于电池内部的参数进行监测时，常常需要对于电池内部的电流以及压降进行检测，进而能够对于内阻进行很好的监测。因此交流电的频率常常能够对于系统中电容的干扰进行忽略，进而能够非常精准的对于电池内阻进行监测。该方法的缺陷是在使用过程中常常受到了很多不同类型的噪声所影响，然而选用合适的检测频率需要对于滤波器，因此能够在很大程度上防止影响因素的干扰。但是该优势不使用电池进行的使用，因此能够对于电池内部的参数进行很好的检测。当设计者通过使用直流监测方式对于电池内部的参数进行监测时，需要通过电池的瞬时间放电能够电池需瞬时放电‚然后测量电池端电压在放电过程中的瞬时放电，常常需要对于电池内部的电流以及压降进行检测，进而能够对于内阻进行很好的监测。对于电池的内阻进行监测，其能够非常高精度的对于内阻进行监测，同时不会受到很多的影响因素所干扰。然而使用该监测方式时间比较长。2.3总体设计原理图对于电池的监测系统实际就是对于硬件以及软件进行设计，并且使用下位机对于程序进行设计以及模拟，进而对于软件和硬件进行联合调试，最终使用使用设计系统、上位机以及通信系统对于智能化在线系统进行实现。因此本文设计的在线监测系统硬件原理如下图2-1所示，同时整个在线系统的硬件连接结构图如下图2-2所示。图2-1在线检测结构示意图图2-2在线系统设计图本文对于电池的在线监测使用对于上位机以及下位机的程序进行设计，此外本文主要对于在线监测系统进行主要的研究，因此本文设计的下位机结构如下图2-3所示。图2-3下位机设计框图2.4系统的主要技术指标特点与性能在对于电池的内阻进行在线监测其逐渐成为了电池参数检测范围使用频率非常高的技术之一，同时该技术逐渐对于原先的电压检测以及万用表检测方式对于电池的维护等等很好的解决方式，其能够在很好的对于电池的内部特性进行很好的检测。其能够很好的确保每一节电池具有非常好的性能的基础，同时该系统能够很好的监测电池中性能不好的电池，同时能够很好的向使用者进行预警，因此其常常作为电池的预警装置。通过使用在线监测系统不需要通过对于动力源进行断路处理，就能够对于电池的内阻进行监测。因此该系统具有如下的特性：(1)首先其能够很好的对于电池的特性运行状况进行实时监测。因此该系统能够通过设计者设计的监测周期对于电池进行监测。使用者能够任意时间对于监测系统发出指令，这样能够对于电池内部的参数进行实时监测。(2)使用该监测系统能够进行多方面的预警，其主要涵盖实时预警，例如使用者能够通过使用检测装置以及屏蔽系统进行多种方式进行预警。(3)该系统由于智能化，因此设计的在线系统能够对于电池的内阻进行实时监测，同时给出相应的解决方式，基于该解决方式对于电池的特性进行判定。(4)设计的系统具有庞大的数据库。使用者能够使用电池的数据能够对于控制系统中的数据库进行存留。这样能够通过监测中心对于全部的电池实时数据进行检测，同时还能够对于电池的寿命中全部的运行状态进行检测。3.电池内阻在线检测系统设计3.1控制器确定3.1.1单片机介绍本文对于电池内阻控制系统进行设计使用的单片机类型为STC89C52，该类型单片机是由美国的一家企业进行生产，其应用传统的MCS-51内核，因此该控制器具备了很多51单片机没有的功能。由于本文使用的单片机其能够为很好的对于实际所需进行处理。因此本文选用的单片机如下图3-1所示。其实物图如下图3-2所示图3-1STC89C52引脚图图3-2单片机实物图3.1.2单片机控制器设计本文对于电池内阻的控制中枢使用单片机，其主要通过STC89C52进行构成，因此整个控制中枢主要有单片机、复位电路以及晶振电路所构成。然而设计的晶振电路主要由电容以及振荡器等等电器元件所构成，因此本文使用的控制器单片机如下图3-3所示图3-3单片机最小系统3.2显示模块确定第一种控制方案：显示模块应用数码管来对于设定的参数以及实际输出参数进行显示。因此在本文的设计系统中使用多个数码管来对于参数进行很好的显示。主要是因为选用的数码管其低成本，使用时间长，同时高亮度，但是其只能够对于26个英文字母以及10个数字进行显示，此外能够大量对于内存空间进行占用。第二种控制方案：显示模块使用LCD进行显示，主要是因为其能够对于很多的字符进行显示，同时其低能耗，并且具有较好的界面显示等等特性。综上所述可知，本文对于显示模块选用LCD。3.2.1LCD介绍1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形。LCD1602是指显示的内容为16X2,即可以显示两行，每行16个字符液晶模块，LCD1602已经很普遍了，其引脚图如图3-4所示。VSSVSSVCCV0RSRWEDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7BLADBK12345678910111213141516图3-4LCD1602引脚图3.2.2LCD电路图本系统采用1602字符型液晶显示模块来显示设定的电池内阻的一些重要的参数。LCD1602的控制端口RS、R/W、E分别与单片机的P3.3、P3.6、P3.7相连，LCD的八个数据引脚分别与单片机的P0端口八个引脚相连，由于单片机P0端口内没有内部上拉电阻，所以当其作为输出端口时，必须外加上拉电阻，并且通过把LCD与一个电位器连接来控制LCD1602的显示亮度。其电路图如图3-5所示。其实物图如下图图3-5LCD1602电路图3-6LCD实物图3.3按键模块确定第一种控制方案：按键系统使用独立式，由于该类型的系统中每一个按键都能够对于一个I/O口进行使用，因此使得大量的I/O不能够得到充分使用，然而对于该程序编译较为快捷，同时能够在所需较少的按键中进行使用。第二种控制方案：按键系统使用矩阵式，尽管其电路连接非常繁杂，但是其能够在很大程度对于I/O口进行使用，同时对于该程序的编译较为困难，因此其常常在使用较多的按键下进行应用。因为本文对于电池在线监测的的按键进行设计时其主要使用16个按键，如果使用独立式按键则能够对于很多的I/O接口进行占用，因此本文的使用的按键为矩阵式按键。本设计采用了4*4矩阵式键盘也称行列式键盘，它由行和列组成，在每一个行列的交叉点上设置一个按键，这样一个8位的控制端口就可以实现，比独立式键盘节省了一半端口。其电路原理图如图3-5所示。其在实际使用电路图如下图3-6所示图3-5键盘电路图3-6按键实际电路图4系统的安装与调试4.1安装步骤(1)检查元件的好坏首先我们将买到的元器件拿在桌面上进行一一检查的目的就是看这些元器件是否可以正常的工作有没有损坏。如果发现有损坏，那么就要及时更换。(2)放置、焊接各元件首先按照原理图将各个元器件进行安装和摆放，接下来对这些元器件进行焊接，先焊接较低的元器件在焊接较高的元器件，最后焊接那些比较容易坏的元器件，焊接芯片时要控制时间，以免电焊的温度将芯片所损坏。4.2硬件调试硬件调试顾名思义就是我们所焊接的成品，对他们进行测试。我所采用的方式就是用所需要的仪器进行测试。分为两部分，一部分是静态测试，一部分是动态测试。当成品没有工作的时候，我们通过肉眼首先来观察一下是否有短路的情况产生。其次我们用万用表来对各个零部件进行检测，观察是否有短路的情况产生。动态测试就是在成品正常工作的状态下，我们观察是否有短路的情况产生，是否有异常的状况发生，是否有停止工作的状态。检测的方法有多种多样，我们可以到网上进行查询整理。当发现有故障时，哪一个部分有故障，我们就将这个部分的元器件取出进行修理，更换和调试。4.3仿真调试仿真调试就是将我们所编写的程序导入到电脑软件当中，模拟电池在正常运行的状态下，我们的程序是否也可以正常的运转。在模拟的过程当中，如果发现程序有问题，这时我们要检查元器件和我们所编写的程序是否有问题，并且找到问题及时修改。在软件模拟的过程当中，我们还可以进行犯错，如果是在实际操作中犯错是会产生安全隐患，所以模拟仿真也是一项十分重要的工作。仿真过程如图4-1所示。图4-3仿真调试首先，需要为编程做好准备工作，对本次编程所需要运用到的相关参数完成设置，具体如下：（1）如下图4-4所示，首先打开软件界面，点击左上角的“工程”选项，新建一个工程：图4-4新建工程界面（2）器件选择如图4-5所示：图4-5选择器件界面（3）文件生成如下图4-6所示。此时就可以进入程序编写界面，按照本项目的需求开始编写程序了。图4-6HEX文件生成在本次仿真设计中，将采用KEIL来对系统软件的运行来进行调试。我们会将各个系统都导入到软件当中进行调试。然后通过单片机进行模拟运行，一步一步的进行调试，看是否在实际操作中硬件也可以正常的运行。如果遇到了编写好的程序在仿真的时候不能够正确运行。随后开始检查自己编写的程序，找到程序问题，并且改正。5.结论本文主要介绍了电池内阻检测的原理，在本次设计中模拟了电池内阻在线监测系统正常运行的模式，因为是模拟所以一些显示的器具就用硬件来进行代替。本次设计的系统硬件由单片机、数码管、红外线接收装发射置等硬件设备共同组成。这些硬件设备具有价格低廉，使用可靠的特点，组合以后，可以完美的模拟正常电梯在运行状态中出现的各种各样情况。同时，在软件方面，采用的是C语言编程，C语言编程具有简单、实用、可靠等诸多方面的作用。与此同时，在最后的实物