01 “基于单片机的铅酸电池容量检测管理系统设计”任务书

河南科技大学课程设计说明书课程名称电气控制技术题目基于单片机的蓄电池容量测试系统设计学院农业工程学院＿＿班级＿＿学生姓名指导教师＿＿＿日期 2015年4月3日专业课程设计任务书班级：农电112 姓名：唐聪杰学号： 111403010224 设计题目：基于单片机的蓄电池容量测试系统设计一、设计目的熟悉专业课程设计的相关规程、规定，了解电力系统，电网设计数学模型的基本建立方法和相关算法的计算机模拟，熟悉相关电力计算的内容，巩固已学习的相关专业课程内容，学习撰写工程设计说明书，对电力系统相关状态进行模拟，对电网设计相关参数计算机计算设计有初步的认识。

二、设计要求（1）通过对相应文献的收集、分析以及总结，给出相应项目分析，建立数学模型。

（2）通过课题设计，掌握电力系统计算机算法设计的方法和设计步骤。

（3）学习按要求编写课程设计报告书，能正确阐述设计方法和计算结果。

（4）学生应抱着严谨认真的态度积极投入到课程设计过程中，认真查阅相应文献以及实现，给出个人分析、设计以及实现。

三、设计任务（一）设计内容1．了解蓄电池容量测试原理；2．设计基于单片机的蓄电池容量测试系统，包括软件和硬件；3．利用protues软件对所设计系统进行仿真；4．相关论文在学校图书馆中文数据库“万方数字化期刊”中查找。

（二）设计任务1．建立相关算法、模型。

2．设计说明书，包括全部设计内容，对电力系统相关状态进行模拟。

3．总体方案图，仿真软件模拟波形图，计算相关参数。

四、设计时间安排查找相关资料（2天）、确定总体方案，进行必要的计算。

（1天）、对电力系统相关状态进行模拟，计算相关参数，（2天）、使用（MATLAB）等相关软件进行电路图系统图设计与仿真。

（2天）、撰写设计报告（2天）和答辩（1天）。

五、主要参考文献[1] 电力工程基础[2] 工厂供电，电力系统分析[3] 相关设计仿真软件手册，如（MATLAB）等。

[4] 数学建模算法分析等[5] 电气工程设计手册等[2] 图书馆中文数据库“万方数字化期刊”其他相关网络资料指导教师签字：年月日基于单片机的蓄电池容量测试系统设计摘要蓄电池作为一种供电方便、安全可靠的直流电源广泛应用于电力、石化、通讯等领域，为获得较高的电压，常用多节蓄电池串联工作方式。

基于单片机的电池电压检测方案设计电池电压检测是电池管理系统中的重要一环，可以用来监测电池的电量和健康状况。

本文将介绍一种基于单片机的电池电压检测方案设计。

电池电压检测方案的设计目标是实现对电池电压的精确检测，并能够将检测结果与预设的阈值进行比较，以判断电池的状态。

具体的设计步骤如下：1. 硬件设计：1.1 选择合适的电池电压检测模块：可以选择集成了AD转换器的电压检测模块，如常用的MAX17043芯片。

该芯片具有高精度的电池电压检测功能，并能通过I2C接口与单片机进行通信。

1.2 连接电池电压检测模块和单片机：将电池电压检测模块的输出引脚与单片机的AD输入引脚相连接，以实现模拟电压的转换和采集。

1.3 设计供电电路：为电池电压检测模块和单片机提供稳定的电源，可以使用电源管理芯片来实现。

2. 软件设计：2.1 单片机初始化：在程序开始时，需要对单片机的AD输入引脚进行初始化，以及对电池电压检测模块进行初始化，包括设置采样率、AD转换位数等。

2.2 读取电池电压：通过AD输入引脚采集电池电压的模拟信号，并将其转换为数字信号。

根据电压和AD转换系数的关系，可以得到电池的实际电压值。

2.3 比较电池电压：将当前检测到的电池电压与预设的最低电压阈值进行比较。

如果电池电压低于阈值，则表示电池电量不足或电池老化，需要进行相应的处理。

2.4 输出电池状态：根据电池电压的比较结果，可以通过显示屏、LED灯或蜂鸣器等输出设备来显示电池的状态。

还可以将电池状态信息通过串口或无线通信模块发送给外部设备。

3. 系统调试：在完成硬件和软件设计后，需要对系统进行调试和测试。

可以通过改变电池电压来模拟不同的电池状态，并观察系统的检测结果是否准确。

总结：基于单片机的电池电压检测方案设计涉及到硬件设计和软件设计两个方面。

通过选择合适的电池电压检测模块，实现对电池电压的精确检测，并可以通过单片机进行处理和输出。

该方案可以广泛应用于电池管理系统中，提高电池使用效率和安全性。

毕业设计(论文)题目铅酸蓄电池充电装置的设计学院名称电气工程学院指导教师职称班级学号学生姓名2013年 06 月 03 日南华大学毕业设计（论文）任务书学院：电气工程学院题目：铅酸蓄电池充电装置的设计起止时间：2012年12月20日至2013年06月日学生姓名：专业班级：指导教师：教研室主任：院长：2012年12月20日论文(设计) 内容及要求：一、毕业设计（论文）原始依据牵引式铅酸蓄电池是应用广泛的蓄电池之一，蓄电池放电后的充电问题一直是一有争议的问题，目前很多所配的充电机由于性能技术不完善，常常导致蓄电池提前损坏的现象，比如蓄电池生产厂家标明的蓄电池循环使用次数为750次，其使用年限应该为2～3年左右，但统计表明，目前电池的的平均寿命仅为一年多，这里面除了有蓄电池使用不当的因素外，另一主要原因就是充电机的原因。

针对牵引式铅酸蓄电池的特点，设计一个恒流-恒压-恒流的充电装置，自动完成充电过程，减小对蓄电池的伤害，以延长电池的使用寿命。

二、毕业设计（论文）主要内容利用单片机的软、硬件技术，设计一台具有IUIa特性的牵引式铅酸蓄电池智能充电装置，该装置能够实现对蓄电池的电压进行检测、判别，按IUIa特性曲线进行充电，对充电过程进行自动监控。

学习设计利用计算机控制技术和SCR控制方法，完成对蓄电池的恒流-恒压-恒流的充电过程的自动控制。

设计出系统的总体方案，设计数据采集、放大、转换电路，给出硬件电路和软件流程图。

1、设计单片机接口电路；设计充电控制电路；2、设计蓄电池电压、充电电流、蓄电池温度等参数的测量转换电路；3、设计电压、电流、温度等参数的显示电路；4、设计充电过程的软件流程并调试程序；5、绘制符合标准的设计图纸；编写设计资料、论文。

三、毕业设计（论文）基本要求1、按设计任务、内容的要求完成充电装置的软、硬件设计工作。

2、毕业设计论文字数要求在15000字以上，论文格式规范，应包括目录、摘要、关键词、正文、参考文献等。

毕业设计（论文）--基于单片机蓄电池检测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22～28％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。

AbstractEnergy can be changed in various forms of energy, one of them, the chemical energy into electrical energy conversion device called chemical batteries, the general referred to as batteries, battery cells and batteries are the original division. Discharge can not be used after the manner of charging the internal regeneration of active substances called primary cells, also known as a one-time battery. Can be used after discharge rechargeable internal activity of the establishment of renewable material, the energy stored as chemical energy, the need to discharge the chemical energy to electrical energy is converted to the battery, called the battery, also known as secondary batteries.The lead-acid storage battery group is the drive power supply or contingency power supply for many machines. So the performance of the storage battery group is directly related to the normal running of many device. It is necessary to measure batteries’ parameters accurately and frequently in order to enhance their lives.The monitor system is to take AT89S52 as the core, its chip adopt the craft of CMOS and faces to monolithic machine with memory structure. It implies the quick cleaning of the 8 inside the break source. The programmable string goes to weave, still having the spare time and dropping to give or get an electric shock the way. Its integrated degree is high, the speed is quick the power consumed is low specially suitablefor the control system of many methods, data collection. This system can measure 10 roads or 20 roads the electric voltage of electric current etc.Key words: single-chip computer; battery; detection.目录1 绪论1概述 1课题的意义 235蓄电池的工作原理 5当前蓄电池的主要检测方法 5铅酸蓄电池检测系统 663系统硬件设计888AD转换器件TLC549 1112141416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271 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。

1 引言蓄电池作为一种供电方便、安全可靠的直流电源广泛应用于电力、石化、通讯等领域，为获得较高的电压，常用多节蓄电池串联工作方式。

由于单体蓄电池特性的差异，在运行一段时间后，电池组中个别电池性能变差，进而失效，造成电池组整体性能下降，导致整个系统的可靠性降低，且蓄电池是一种化学反映装置，内部的化学反映不易及时发现，因此有必要对蓄电池的运行状态进行实时在线监测。

1.1 本课题研究的意义铅酸蓄电池(Lead Acid Battery，LAB)作为一种化学电源，自1860年普兰特(Plante)首次发明了实用的蓄电池以来，尤其是近年来随着阀控式铅酸蓄电池(Valve Regulated LAB，VRLAB)的出现，蓄电池以其价格低廉、易于浮充使用、电能效率高、电源独立性好、可移动等优点被广泛应用于发电厂、变电站、邮电通讯系统、汽车、船舶、铁路客车等各个领域。

在UPS系统中，蓄电池组作为储能元件，是系统极其重要的组成部分，它的优劣直接关系到整个UPS系统的可靠性，然而蓄电池却是整个UPS系统中平均无故障时间最短的器件。

现在随着国民经济的迅速发展，电力系统和通信系统发挥着越来越重要的作用，由蓄电池组、充电浮充电装置以及馈电支路开关和熔断器等组成的直流系统是发电厂、变电站和通信基站中的一个重要组成部分，其工作状况的好坏直接影响到电力系统和通信系统的安全、可靠和高效运行。

而蓄电池组作为直流系统向外供电的唯一设备，为电力系统和通信系统中的信号装置、继电保护装置和控制装置等重要负载提供工作电源，其性能的好坏直接关系到电力系统和通信系统的安全可靠性。

因此为了确保用电设备即使在交流电源全部中断的情况下也能正常安全连续运行，必须保证蓄电池组的运行状态性能良好，在发生火电中断时能够有足够的放电容量，所以重视和加强对蓄电池的维护工作，特别是对蓄电池实施实时在线监测意义重大。

[1]1.2 国内外发展状况随着科学技术的发展，特别是单片机和计算机在智能化控制方面的应用，以及在变电站综合自动化系统等方面研究的深入，关于蓄电池的自动化监测问题也提到日程上来。

1 引言蓄电池作为一种供电方便、安全可靠的直流电源广泛应用于电力、石化、通讯等领域，为获得较高的电压，常用多节蓄电池串联工作方式。

由于单体蓄电池特性的差异，在运行一段时间后，电池组中个别电池性能变差，进而失效，造成电池组整体性能下降，导致整个系统的可靠性降低，且蓄电池是一种化学反映装置，内部的化学反映不易及时发现，因此有必要对蓄电池的运行状态进行实时在线监测。

1.1 本课题研究的意义铅酸蓄电池(Lead Acid Battery，LAB)作为一种化学电源，自1860年普兰特(Plante)首次发明了实用的蓄电池以来，尤其是近年来随着阀控式铅酸蓄电池(Valve Regulated LAB，VRLAB)的出现，蓄电池以其价格低廉、易于浮充使用、电能效率高、电源独立性好、可移动等优点被广泛应用于发电厂、变电站、邮电通讯系统、汽车、船舶、铁路客车等各个领域。

在UPS系统中，蓄电池组作为储能元件，是系统极其重要的组成部分，它的优劣直接关系到整个UPS系统的可靠性，然而蓄电池却是整个UPS系统中平均无故障时间最短的器件。

现在随着国民经济的迅速发展，电力系统和通信系统发挥着越来越重要的作用，由蓄电池组、充电浮充电装置以及馈电支路开关和熔断器等组成的直流系统是发电厂、变电站和通信基站中的一个重要组成部分，其工作状况的好坏直接影响到电力系统和通信系统的安全、可靠和高效运行。

而蓄电池组作为直流系统向外供电的唯一设备，为电力系统和通信系统中的信号装置、继电保护装置和控制装置等重要负载提供工作电源，其性能的好坏直接关系到电力系统和通信系统的安全可靠性。

因此为了确保用电设备即使在交流电源全部中断的情况下也能正常安全连续运行，必须保证蓄电池组的运行状态性能良好，在发生火电中断时能够有足够的放电容量，所以重视和加强对蓄电池的维护工作，特别是对蓄电池实施实时在线监测意义重大。

[1]1.2 国内外发展状况随着科学技术的发展，特别是单片机和计算机在智能化控制方面的应用，以及在变电站综合自动化系统等方面研究的深入，关于蓄电池的自动化监测问题也提到日程上来。

收稿日期:2001-06 作者简介:贺乃宝(1967-),男,江苏淮安人,讲师,硕士,主要从事微机测控及智能仪表的教学和研究。

铅酸蓄电池充电容量检测系统设计贺乃宝1,高倩2(11淮海工学院,江苏连云港222005;21连云港市电线电缆总厂,江苏连云港222005) 摘要:介绍一种检测蓄电池充电容量的系统。

该系统由8031单片机、并行I/O 接口和数据输出显示电路组成。

经实验证明,系统具有良好的实时性,检测结果准确性高。

关键词:8031单片机;容量检测;A/D 转换;铅酸蓄电池Design of the Testing System of Lead Acid B attery C apacityHE Nai -bao ,G AO Qian(11Department of E lectrical Engineering ,Huaihai Institute of T echnology ,Lianyungang 222005,China ;21LianyungangMunicipal Wire and Cable G eneral Factory ,Lianyungang 222005,China )Abstract :The paper introduces a designing method of testing the charge capacity of battery.The system em ploys the 8031chip com puter ,the I/O inter face ,and the circuit of displaying the data output.The experiment proves that this system is accurate in testing.K ey w ords :8031single chip com puter ;test the capacity ;A/D converter ;lead acid battery1　硬件电路设计1.1　蓄电池容量OC V 测量原理测量蓄电池容量的方法有比重计法、高率放电法、湿度法和OC V (开路电压)法等。

基于单片机的蓄电池的自动监测系统摘要蓄电池作为稳定电源和主要的直流电源，它的维护工作具有重要的意义，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，本课题的任务就是设计一种蓄电池智能监测仪，能实现对蓄电池在浮充状态或者在充放电过程中的状态监测。

在现如今这个社会中，蓄电池的应用越来越广泛了，在交通工具上大都装有蓄电池，以及通信行业，金融行业，电子类产品等，这些都是需要蓄电池的支持，并且需要的蓄电池的高质量保证。

对此就需要生产出高质量的蓄电池，即是蓄电池能保证参与的工作能正常开展，并且还需要蓄电池能长时间的维持工作运行，当然在蓄电池方面的安全问题是必须考虑的，毕竟现在讲究安全第一嘛。

该监测系统是以AT89C51单片机为核心的单片机。

该系统可以做到测量测量蓄电池的端电压，以及电池的温度，并且还能够测量蓄电池在工作状态时的电流，这些基本的电池性能指标都能够通过该系统测量出来。

并且该系统的设计是模块化，在这些模块中，其中的任何一个都能够测量出一种数据，以达到数据的准确性。

关键词蓄电池，单片机，监测系统ABSTRACTof great importance, as a backup power supply, battery is a final lifeline, to ensure normal operation of equipment to the task of this research is to design an intelligent battery monitor, can realize the battery in a floating state, or in the state monitoring in the process of charging and discharging.In nowadays society, the battery application is becoming more and more widely, in mosStorage battery as a stable power supply and the main dc power supply, its maintenance is t vehicle equipped with batteries, back-up power and communications industry, financial industry backup power supply and so on. These occasions are required is very tall to the requirement of storage battery, require it to run is absolutely reliable, it is for battery testing and maintenance of high demands are put forward. To normal operation of the storage battery, therefore, improve the service life of the battery, reducing application field accidents has important significance.The monitoring system based on AT89C51single-chip microcomputer as the core of single chip microcomputer. 10 or 20 road this system can measure the voltage of the voltage of the battery, battery, battery, charge and discharge current, temperature data acquisition circuit USES modular design, can according to the number of battery to determine the number of modules, each module can measure a set, used to measure the value of the inertia filter filtering method and the theory of integral and differential control and calibration.Keyword Storage battery;Monitor system;Single chip of AT89C51目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录 (1)1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.1.1 蓄电池研究现状 (1)1.1.2 电池的主要性能指标 (1)1.2 蓄电池技术的发展与方向 (2)1.3 本课题所做的主要工作 (3)2 测试方法的研究 (4)2.1 蓄电池的内阻 (4)2.2 蓄电池内阻与容量的关系 (4)2.3 蓄电池等效电路 (5)2.4 设计方案论证 (5)2.5 交流法 (7)第3章硬件电路设计 (8)3.1 总体框架 (8)3.2 主处理器模块 (9)3.3 探测电路 (12)3.4 差分放大电路 (12)3.4.1 INA321芯片简化图 (13)3.4.2 INA2321电路图 (13)3.5 幅相检测电路 (14)3.5.1 AD8302电路图 (14)3.6 模数转换模块设计 (14)3.6.1 模数转换芯片AD0809 (14)3.6.2 ADC0809与单片机的接口电路 (16)3.7 液晶显示 (16)3.7.1 LCD1602介绍 (16)3.7.2 LCD1602与单片机的接口电路 (18)4 系统软件设计 (20)4.1 蓄电池自动监测系统软件总体程序设计 (20)4.2 总电路图 (20)4.3 程序流程图 (21)4.4 本章小结 (27)5 系统的安装与调试 (28)5.1 系统调试 (28)5.1.1 电路集成 (28)5.2. 软件调试 (28)结论 (30)参考文献 (31)附录：源程序 (32)致谢 (36)1 绪论1.1 课题背景科技的发展、人类生活的提高，如今石油资源面临危机、地球的生态环境日益恶化，因此形成了新型二次电池及相关材料领域的科技和产业快速发展的双重社会背景。

班级：07通信学号：0711******* 姓名：周伟摘要:主要是基于单片机的蓄电池电量检测系统，可应用于各种蓄电池组的性能监测，系统可在线监测每节电池的电压，动态放电电流，温度，以使直流屏的电池得以及时的维护，保证直流屏的安全运行，提高供电系统的可靠性和自动化程度。

系统功能按模块划分，分别分为：主机、采集模块、信号调理模块、放电模块，其中采集模块包括模拟量采集模块和开关量采集模块，信号调理模块包括：电池电压调理模块、电流调理模块、温度信号调理模块。

关键词:单片机电量检测 A/D转化1 前言随着21世纪社会的快速发展使人们步入了电子时代，越来越多的机器、电子设备离不开电力驱动。

电源成了机器电子设备等不可或缺的保证，因此持久稳定的电源显得尤为重要，很难想象没有电力社会会是什么样子。

我们知道蓄电池是电源的一种，作为后备电源，为保证电源供电的可靠性，实时监测蓄电池电量的各项参数就显得必不可少了。

我们知道现在的蓄电池电量检测有基于虚拟仪器技术、单片机、数据库等等的蓄电池电量检测系统。

在这里，我主要说说基于单片机的蓄电池电量检测系统。

因为这种方法有对固有系统产生的影响非常小，测量精度比较高，简单方便易于实现等等的特点。

2 蓄电池测量参数设计电压测量蓄电池电压有2V、6V、12V三种类型，由这三种蓄电池类型组成220V。

电压是反映电池性能的重要指标，测量电压可采用充放电路中串一个阻值很小的电阻，其上有压降。

当充电时，电压值为负；放电时，电压值为正。

这个电压值作为后接电路的一个输入电压。

通过监测这个小阻值电阻电压监测蓄电池电压。

对蓄电池端电压的测量必须要有很高的精度, 电压的采样精度需为千分之一。

温度测量蓄电池的内阻值很小，电池内部产生的热量取决于电池的内阻,同样通过监测充放电同路中小阻值电阻来预判蓄电池的温度，温度精度要求需要精确到0.5度。

内阻测量蓄电池内阻很小，一般为uΩ－Ω级，因此测量线的阻抗就变得不可忽略，为此采用四线法测量，即将驱动电流回路和感应电压电路分开。

基于单片机的蓄电池监测系统设计摘要蓄电池是很多系统的关键部件，因此监测其状态十分重要。

本文基于单片机设计了一套蓄电池监测系统，使用温度传感器、电压传感器以及多路模拟转数器进行监测，通过LCD模块显示实时数据，以及通过蜂鸣器和LED指示灯提示警报。

本系统实现了蓄电池的多项实时监测，可以提高系统的可靠性和安全性，具有较高的实用价值。

在实验中，系统表现出了稳定、准确的监测能力，满足了蓄电池监测的需求。

关键词：蓄电池；单片机；监测系统；温度传感器；电压传感器；LCD；警报AbstractBattery is a key component in many systems, so it is very important to monitor its status. Based on single chip microcomputer, a battery monitoring system is designed inthis paper, which uses temperature sensor, voltage sensor and multi-channel analog counter for monitoring, displays real-time data through LCD module, and prompts alarm through buzzer and LED indicator.This system realizes real-time monitoring of battery in multiple aspects, which can improve the reliability and safety of the system, and has high practical value. In the experiment, the system shows stable and accurate monitoring ability, and meets the requirement of battery monitoring.Keywords: battery; single chip microcontroller; monitoring system; temperature sensor; voltage sensor; LCD; alarm导言随着现代科技的不断发展，电子设备已经普及到了各行各业。