【某蓄电池性能检测方案的选择与论证分析案例4900字】

PAGE4某蓄电池性能检测方案的选择与论证分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u5078某蓄电池性能检测方案的选择与论证分析案例 1311471.1单片机的选择 289281.2电流检测芯片的选择 3163441.3电压检测芯片的选择 4258771.4温度传感器的选择 5284451.5显示模块的选择 5此次设计的系统总体结构最开始的时候是根据一个整体系统的设计概念，一方面对待系统本身进行逐步的分析，制定出一套完整的设计思路方案，并且对其指定的方案进行摘选。该设计设定的总体最初设想由中央处理器单片机进行都对数据的分析，其检测系统的硬件电路设计框图如下图1.1所示。主要有以下几部分组成：电压检测电路设计、电流检测电路设计、温度检测电路设计、单片机、报警电路设计、液晶显示电路设计等结合而成，通过各个部分的共同作用来实现本次的系统所要求的基本功能。另一方面在关于系统的软件部分，在系统基本要求的功能完成下，在对程序方面的难易度要进行一个小的调整。这样系统的整个电路来以一个总体框图进行展现出来这样显的其相得益彰，更加的突出明确方案的设计思路，这样才会减少在设计过程不该出现的错误。整个系统设计方案主要是对各个部分的主控芯片选择进行方案的选择与说明，在整个选择的过程当中从各个方面进行考虑，从而选择出最佳的芯片设计方案并通过一个好的芯片来实现系统所要达到的目的。单单片机电压检测电路设计电流检测电路设计温度检测电路设计液晶显示电路设计报警电路设计图1.1电路设计框图1.1单片机的选择系统主控芯片作为一个系统装置最重要的一部分，就是要选择一个好的控制芯片，其作为整个系统的核心控制开关，所以对于芯片的选取尤为重要，在此次的设计当中，对于主控芯片的选择，就是要在所有不同的芯片型号当中选择一个在系统运行当中所消耗的电源最小来作为控制中心即可。但是在不同类型的单片机当中选择一个最合适的芯片尤为复杂。每个芯片都有着自身相关的性能参数说明，而这些在设计当中不知道哪个型号比较适合此次设计。总而言之，就是要先把不同类型的芯片做出调查，调查处其相关性能参数以及在系统当中运行的情况如何，就比方说芯片在系统当中的运行速率如何以及自身的功能状况等，对其进行比较。最后就是每个芯片在系统当中以及相同的运行环境之下，最终选择一款最具有性价比的以及最适合系统的芯片。（1）方案一采用STC89C51芯片单片机STC89C51芯片在计算机当中是单芯片的且本身有着8051内核以及8位的微处理器。基本上囊括了市场上其它芯片的功能器件。在经常设计的看门狗的电路设计当中，其80Hz为最大的工作频率以及单单只具有重复的写保护闪存程序储存器，其能够达到1000次的可擦出和写入。下载方式比较方便可以直接从其串行端口下载，并且下载速度快。通常就是在电脑上对其进行编译并转载到单片机当中，实现对电路的一个控制运行。它的程序相对易于编译和下载，而且功耗其本身就较低，但与其它系列进行一个对比，功耗还是较高。针对此次的系统设计的方案来说是以低功耗来以进行开展的，其固然能够满足系统自身的检测功能，但是在系统的功耗问题方面可能有些欠缺。（2）方案二采用AT89S52芯片AT89S52是Atmel公司开发的一款芯片，其是一款高性能，低功耗的8位CMOS8微处理器，具有着8K的闪存程序存储器。不仅AT89S52具有诸如支持支持ISP下载，易用性以及良好的稳定性和在线编程等优势，但是其在系统设计当中对编译的程序运行不太稳定[5]，对电路的控制可能达不到设计的要求，而且对于一些新型51单片机来说都比AT89S52强的不是一星半点以及封装是DIP40太大了，在焊接方面不太理想，从成本的角度来说，其性价比不高，同样选用的STC系列的其实现的功能都差不多，而且STC系列的价格比它还要低，所以在此系列当中不是最好的。（3）方案三采用STC89C52芯片在各个不同型号的芯片当中，STC89C52是功能极其强大的一种8位的芯片微控制器，其系统具有可编程的闪存8K字节。其内部的核心也改了以往的陈旧改用了MCS-51内核[6]，不仅仅在这上面做了许多的创新使其兼备了现有的51单片机缺少的功能等功能特点。其自身可以以较低的成本且来独立完成对它的在线编译等优势。由于此次设计要为系统程序设计编译的代码程序比较多，在这里选取自身带有8K字节的只读储存器STC89C52，它具有可以在编译的过程当中对于一些错误进行清除的优势，以及它的系统操作要求性不高，也具有不错的处理性能。以上所述在这里对三种方案进行比较，而且也有通过对资料的查看可知，在方案一当中的STC89C51单片机在系统设计当中也是比较常使用的，对程序进行编译及下载也比较方便，而且在系统运行当中自身的功耗问题也不太大，但是结合着其他型号的单片机来说其自身的功耗问题相比较而言是比其他型号比较大的，而且在此次的设计当中是从低功耗出发的，虽然其能够实现此次所要求的功能，但是在系统功耗方面没有达到设计的要求，所以不选择这个方案。对于在方案二当中的AT89S52单片机在性能方面以及程序编译方面有着较高的表现，但是在对系统进行程序编译运行的时候不太稳定，达不到电路的控制要求，而且在成本方面比其他型号的单片机可能贵一些，并且在系统的的设计范围内。虽然其有着较低的功耗，但是考虑的现有的因素，不是简简单单的采用这个芯片，乱使用可能会对后面的设计造成影响，在这里放弃了次方案。方案三当中的STC89C52芯片由于自身有着极其高的性能以及较低的功耗，在程序编译方面较为方面和在系统当中的运行非常流畅，达到了此次设计的要求，所以选用方案三。1.2电流检测芯片的选择（1）方案一采用ACS710芯片ACS710是Allegro公司开发的一款芯片，其是一种经济效率高且测量精准的检测电流的方法，它主要用于工业方面以及在商业方面和电信系统当中对电流的检测。具有内部过流保护功能以及其内置路径的电阻非常的低和其响应的时间小，带宽为120HZ。在电源的选择方面有5V与3.3V两种，其在电路的设计当中对其的检测速度非常好且准确，能够胜任此次设计的电流检测的任务，ACS710的封装SOIC-16过于大以及虽然其有三倍的过载能力，但是蓄电池检测要进行长时间的放电，会引起温度的升高且电流过大，其不适合长时间的工作。（2）方案二采用ACS712芯片ACS712同样还是Allegro公司研发的芯片，ACS712的输出误差主要被控制在1.5%左右，说明其检测的误差极小且该芯片的带宽大小要比ACS710小，为80千赫以及它测量的精确度更加的准确，芯片的磁滞性几乎没有趋近于零，电流检测上升输出的时间很小可以忽略不计，灵敏度一般输出在66~185mV/A之间，其封装SOIC-16的体积要比ACS710的封装小，在系统的设计当中更加运用起来方便且功耗低以及处理速度更快、稳定。由于此次的系统设计主要走低功耗，对功耗方面有着自身的要求，对于方案一所选取的ACS710芯片虽然可以满足系统的设计要求，能够达到最初所设想的结果，但是自身由于不能够进行长时间的工作，长时间的工作会引起自身的温度升高而对系统造成影响，对于这一点，放弃对该方案的选取。方案二当中所采用的ACS712芯片，在系统检测的过程当中有着极高的精确度，而且没有滞后性方便快捷以及自身的灵敏度极高和有着较低的功耗，满足此次的系统设计。经过论证在这里选择了ACS712芯片作为电流检测的主控芯片。1.3电压检测芯片的选择（1）方案一采用ADC0809芯片ADC0809是美国半导体公司开发的一款CMOS工艺8通道的A/D转换器。并行输出模式具有一个8通道多通道开关，该开关可以根据地址码缓冲解码信号，并且只能够选择8个模拟输入信号之一进行模数转换[7]。当前，这仅在新手微控制器的开发中普遍。在对系统的设计该芯片在数据转换的速度上跟不上单片机的处理速度且和系统的兼容性不匹配，其在考虑到对设计本身的要求，以及只是对这个芯片有着简单的了解，在焊接方面和电路设计方面以及对芯片检测的精度来说，在本次设计当中不占优势，可能会对后面的设计，制作等过程当中导致不必要的问题，所以不采用此芯片。（2）方案二采用PCF8591其可以单独进行供电，串行输出的方式，低功耗8位CMOS数据采集器件,在待机状态下损耗的电流非常小和测量数据的时候可以自动增量频道选择以及4个模拟输入可编程为单端型或差分输入，在连接的时候允许将最多8个器件至12C总线而不需要额外硬件，PCF8591由于其使用的简单方便和集成度高等优良特点，虽然在输出方式上没有优势，但是在本次设计当中能够准确快速的检测出数据，成本低，可以完成系统的逻辑控制要求，完全符合其要求。综合对以上两种方案的选择以及对两种方案在系统设计当中的优缺点分析，方案一当中的ADC0809芯片，虽然有着多通道开关方面其在系统当中的传输以及有着较高的检测速度和精确度，但是该芯片在系统运行当中对系统的匹配性不兼容，造成系统检测的错误率升高以及容易对检测的数据造成丢失，所以此次放弃该方案。反观第二种方案当中的PCF8591芯片，其自身在系统工作的过程当中有着较低的功耗，器件连接方便以及检测速度与精确度非常高，而且从成本方面的角度考虑，其成本极低，虽然在系统检测过程当中，对数据的输出对比着方案一有着一定的差距，但是在系统中优越的性能能够满足其设计要求，经过论证决定选取PCF8591芯片作为电压检测的主控芯片。1.4温度传感器的选择（1）方案一采用DHT11数字温湿度传感器DHT11数字温湿度传感器自身具有着对数字的校正功能以及温度和湿度一体的传感器，其性能能够在实践当中的带保障和对你以后的长期稳定性运用。它具有着质量好品质卓越和对温湿度的检测的速度非常快以及它的对抗干扰能力及其强大且性价比非常到的特性，但是考虑到此次的设计主要是对蓄电池的温度进行检测，不需要对其湿度进行检测，在对系统程序方面的编写上有着困扰，在此次设计当中不占优势反而会成为麻烦。（2）方案二采用DS18B20温度传感器DS18B20温度传感器本身所占用的空间小，在抗干扰方面的能力极其强，检测范围广，内部有温度上、下限的告警设置，可以设置温度的范围，测量精度高的优点，DS18B20芯片的接线少，占用的资源极其少、使用方法简单和其强大的性能以及可以进行多个并联使用，而且电路的设计得到了很大的简化，而且在本次设计当中只要求检测电池的温度以及设置温度报警的报警范围值，这就是其在检测温度时的优势所在。经过对这两种方案的分析及论证以及其在系统当中运行过程当中的优缺点，对于方案一当中的DHT11数字温湿度传感器，虽然在显示方面满足系统设计的要求，有着较强的抗干扰能力以及成本也比较低，但是其自身是对温湿度的检测显示，属于一体化，在编译程序方面存着一定的困难，对于此次系统设计而言，只要求对电池的温度进行显示，不需要对湿度的显示，所以放弃了对该方案的选取。再看方案二的DS18B20温度传感器，自身有着极强的抗干扰能力以及极小的体积和其内部可以对温度的上下限进行设定，占用的系统资源也非常少，而且对系统的要求都能够满足，所以经过这两种方案的论证，选取第二种方案来作为此次设计的温度测量模块的检测芯片。1.5显示模块的选择（1）方案一采用LCD12232液晶显示器LCD12232液晶显示器是可以选用5V的移动电源对其进行提供电源并启动，它有着122列以及32行这两种排列方式组合而成，在显示内容方面不仅可以显示ASCII码字符，而且还能够对一些图形以及汉字进行显示出来。虽它的性能极好。但是它只能显示7.5*2个汉字以及就是其的色彩不够艳丽，虽然可以胜任此次的系统要求，在成本上的投入和显示效果上的综合考虑下，这个显示器有些欠缺。（2）方案二采用LCD12232液晶显示器该显示器大多数是使用并行操作工作方法，主体较薄且占具的空间很小，对人体的几乎没有辐射作用，在其上可以显示出16个字符，划为两行进行排列且一样可以把ASCII码字符进行显示出来[8]，例如一些阿拉伯数字和字母以及一些特殊的符号。唯一的不好就是在汉字方面不能够对其进行显示，但在其系统设计当中，其显示要求显示数字和字母对汉字没有要求以及连接的方式和成本考虑，满足此次系统设计的要求。经过对两种的方案对比，方案一当中的LCD12232液晶显示器在显示功能方面有着极高的表现，能够实现出此次系统所要求的功能数据以及自身的排列方式比较优越，但是在显示的色彩方面不够好以及在成本上对比其他产品，有着较高的定价而不实惠，所以放弃对该方案的选取。在对比方案二的LCD12232液晶显示器，其自身在操作方式上比较快捷采用并行的