【《某锂离子电池包的温控设计案例》3000字】

某锂离子电池包的温控设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u24469某锂离子电池包的温控设计案例 1117151.1整体的系统设计 1123091.2系统主要的器件介绍 2197751.2.1AT89C52单片机 223861.2.2DS18B20温度传感器 2231851.2.3ULN2803驱动器 3219781.2.4LED数码管 3226901.3各部分电路 4279861.3.1总电路图 4100691.3.2开关复位和晶振电路 4254791.3.3按键电路 5145761.3.4温度检测电路 61641.3.5数显管电路 7245591.3.6水泵电机驱动电路 7133861.4软件设计介绍 8246291.4.1程序设计部分 888161.4.1仿真软件与结果 9在锂离子电池包的温控设计中首先提出整体的设计系统，对系统设计中主要的元器件分别进行介绍。设计的总电路工作情况为采1.1整体的系统设计整体系统设计思路是采用DS18B20温度传感器检测电池包内部的温度并会在LED数码管上显示检测的温度数值，用两个独立按键调节设定电池包的安全温度的大小，设定安全温度的数值与检测的温度相比较后交给AT89C52单片机进行处理，处理后如果检测温度大于设定温度就会输出信号给ULN2830驱动器使水泵电机转动。图5系统组成方框图。图5系统总体方框图设计的整体温控系统可以达到下面要求的功能。即以独立按键电路设定电池包的安全温度为45℃，当温度传感器检测到电池包内部的温度大于45℃时，并在LED数码管上显示设定和检测温度的数值，同时会传给单片机处理，带动水箱的冷却液体流入冷却管给电池包降温。1.2系统主要的器件介绍1.2.1AT89C52单片机AT89C52是51系列单片机的一个型号，它是由国外的一家公司生产的低电压、高性能的微型处理器，这种器件需要用非易失性、高密度存储技术等高超的技术生产，而且与工业标准的MCS-51指令系统兼容。还置有通用8位CPU处理器和8k字节的可反复擦写的只读程序存储器ROM以及256字节的数据存储器RAM，AT89C52单片机有许多个引脚每个引脚有相应的功能。它的灵活性高在许多很复杂的控制系统中AT89C52单片机得到了广泛的运用。1.2.2DS18B20温度传感器DS18B20温度传感器是美国的一家半导体公司生产的可组网数字温度传感器芯片封装而成。可将直接将温度信号转化成串行数字信号由处理器进行处理，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点，这种传感器可以在各种狭小空间设备数字测温，因此在广泛的领域都有应用。1.2.3ULN2803驱动器本系统是用单片机控制水泵电机需要加驱动电路，为直流水泵电机提供足够大的驱动电流。在驱动电路中以选用ULN2803驱动器来驱动电机。它是一个集成芯片，每个独立的芯片可同时驱动多个电机。驱动器在使用过程中接口简单，操作方便，可为电机提供较大的驱动电流。单片机I/O口输出的为5V的TIL信号,每个电机会由单片机的一个I/O口控制。ULN2803驱动器由8个NPN达林顿晶体管组装而成一共有18个引脚，其中引脚9为地线，引脚10为电源输入口，引脚1~8分别是驱动器的输入端，输入信号可直接是TTL或CMOS信号；引脚11~18分别是驱动器的输出端会将传出的信号发送给电机。当输入5V的TIL信号时,输出的最大电压为50V,最大电流为500mA。可用ULN2803来驱动电机为24V直流无刷水泵电机。1.2.4LED数码管本文设计的系统选用LED数码管作为温度显示的器件。LED数码管又称为八段数码管，它主要是由八段发光二极管构成的不同组合。其中的七段二极管a~g为数字或者字符显示段，最后一段dp为小数点的显示段，通过它的七段发光二极管点亮的会显示0到9的数字和A到FDE字母共十六个的显示样式。LED数码管有两种结构分为共阴极和共阳极，共阴极结构把八段发光二极管阴极连在一起,共阳极结构把八段发光二极管阳极连在一起。通过单片机的引脚输出高低电平，在单片机里输入对应的程序可使数码管显示相应的数字或字母，数码管显示字形的数据称字形码或者段选码。1.3各部分电路1.3.1总电路图总电路图主要包括独立按键电路，开关复位电路，晶振电路，温度检测电路，数显管电路，水泵电机驱动电路，电路总图6所示。图6总电路图1.3.2开关复位和晶振电路单片机不仅本身需要复位而且外部扩展I/O接口电路也需要复位，因此要有上电和按钮复位在内的系统同步复位电路。在单片机上的XTAL1和XTAL2的接口处用来外接石英晶体和微调电容。其电容晶振的数值在设计的电路图7所示，当按下按键S1时，系统就会复位。图7开关复位与晶振电路图1.3.3按键电路按键电路中有两个独立按键S2和S3，按键S2与单片机的P1.3接口连接，S3与P1.4口连接，它们的另一端接地。当按下其中任一键后P1.0口读取低电平有效。上电过后进入按键扫描子程序，查询确定各按键以完成温度初始值的设定。按键S2为增加初定温度数值的按键，每当按下一次数值加一。按键S3为减小初定温度数值的按键，每当按下一次数值减一。其连线图8所示。图8独立按键电路图1.3.4温度检测电路温度检测电路是用DS18B20温度传感器。在使用时将传感器的信号线与单片机上的I/O端口连接，用单片机来实现数据采集。此温度检测电路中的温度传感器连接P1.7端口实现温度的检测，温度检测图9所示。图9温度检测电路图1.3.5数显管电路数码显示管电路制作中选用5位共阴极数码管作为显示模块,其电路图10所示。数码管的前三位用于显示温度传感器检测到的实时温度，可精确到小数点后一位的温度数值，后两位数码管用于显示系统设置的初值安全温度，只能显示整数的温度数值。每个数码管的段选a~dp线分别连接单片机的P0.0到P0.7端口，让单片机的P0口输出高低电平。数码管的位选W1~W5分别与单片机的P2.0~P2.4端口连接，在P2.0～P2.4口中只要有输出的低电平则与选中该位连接的数码管接通。图10数显管电路图1.3.6水泵电机驱动电路电机驱动电路中当检测的温度高于45℃时由单片机处理后I/0口输出PWM脉冲传给ULN2803驱动器，驱动水泵电机运行。电路图11所示。水泵电机的一端接24V电源，另一端接驱动器的OUT7引脚，驱动器的IN7引脚与单片机的TXD引脚相连。按键控制设置安全的温度为45℃，通过温度传感器检测到电池包内部温度高于时45℃，输入相应的程序由单片机处理后TXD引脚输出PWM信号来控制水泵电机转动，带动水箱的液体流入冷却管给电池包降温。图11水泵电机驱动电路1.4软件设计介绍1.4.1程序设计部分程序设计部分主要程序包括DS18B20初始化函数和DS18B20温度转换函数，还有温度读取函数、按键扫描函数、数码管显示函数、温度处理函数以及水泵电机控制函数，程序流程图见图12。图12程序流程图1.4.1仿真软件与结果本文使用的仿真元件是Proteus软件，此软件有悠久的历史并且应用的范围很广泛，它是一款来自英国公司的软件，并且和其他EDA工具一样有原理布图PCB，自动或人工布线及电路仿真的功能。更强大的功能是它的电路仿真是相关的元器件会动作表现得更加形象,可以非常清楚的观察到仿真实时现象，验证设计的正确性。它还能及时改变程序代码、元件属性以及元件属性原理图连接等。仿真图的绘制过程是先打开Proteus软件在工具栏中元器件模式，找到AT89C52单片机并在元器件库中依次找到LED数码管，DS18B20温度测试模块，ULN2803驱动器，按键，电机，电阻等元器件放置在绘图区域。然后将这些元件在对应的地方排列好用导线将各个元器件进行连接，并将每个元器件的数值设置完成。把原理图绘制完整后用KeilC51软件进编写程序，将编写好的程序导入单片机里，点击仿真运行按钮观察其仿真结果。仿真图见下图13，得到仿真结果。图13仿真图手动点击S2按钮设置