蓄电池电压测量仪表的制作

Guangdong College of Industry & Commerce毕业设计（论文）Graduation Paper题目：汽车蓄电池电压监视器设计Design of automotive battery voltage monitor系别：电气自动化系班级：08汽车电子技术学生姓名：李海成学号：0822115指导老师：赵文龙完成日期：2011年4月27日目录摘要第一章绪论1.1 课题研究的背景1.2课题研究的意义1.3课题研究的内容第二章蓄电池2.1 蓄电池的应用2.2 蓄电池的分类及特点2.3常用的蓄电池分类及特点第三章蓄电池的检测方法与管理思路第四章蓄电池方案设计选择4.1常见的蓄电池电压监测方案第五章系统设计方案5.1单片机控制蓄电池电压监测系统的硬件设计5.2单片机控制蓄电池电压监测系统的软件设计结论参考文献摘要现在的汽车，无论是汽油车还是柴油车，其发动机都是通过蓄电池作电源用启动机来带动发动机转动，使之达到可靠启动的最低转速，从而使得发动机点火、工作。

所不同的是：对汽油机来说，使它可靠地启动要有 3个条件，第 l是汽缸中吸八可靠着火的混合气体第 2是在压缩冲程终了时，混合气体要具有一定的温度和压力，使第 1次爆发燃烧后，发动机能继续工作；第 3是点火装置舷发出可靠的火花。

而柴油机是靠压缩点火．对汽油机来说，如果转蘧过低，活塞与缸壁漏气多、热量损失过多、且进气流速过低，汽油雾化不良，将会导致汽缸内混合气体不易着火，因此发动机也就不易发动起来．根据汽化条件，在周围介质温度为 O～6'C时，汽油机的最小启动转速一般不低于 5~／'mir,。

对柴油机来说，虽靠压缩点火，但也取决于压缩2中程终了时的空气温度。

这也与周围介质温度、汽缸壁的温度和压缩时间的长短有关，而这些也直接与曲轴转速盼大小有关。

若转速低，则压缩时间长,散热、漏气就严重，就会使压缩行程终了时的空气温度和压力降低，使燃料不易着火，发动机便不能发动，一般柴油机的最小启动转建比汽袖机要高，通常为 100~200r／min．因此，蓄电池作为汽车启动机的电源，其电压和容量必须满足启动机将发动机拖动到一定的启动转速的要求。

摘要本设计是以AT89C51单片机为核心的蓄电池容量检测系统，通过对AT89C51单片机软件编程可以实现以下基本要求：1、通过蓄电池放电测量电池容量；2、测量电压动态值；3、可切换显示电池容量/电压；4、测量结束后有报警提示。

为了检测蓄电池的端电压，以便显示电压，要进行电压采样，并且采样电路为小电流放电，使所测试的电压值比较准确；为了检测蓄电池的容量，要进行电流采样，并且为大电流放电，放电电流为3A-4.5A，还要求放电电流尽可能恒定。

系统的恒流放电电路由集成运算放大器构成，结构简单，调整方便。

该恒流放电电路，保证了放电电流的基本恒定，从而保证了容量检测的准确。

实时测量并显示电压，放电到10.5V则放电结束。

实时显示当前所放出的容量，积分计算出容量，不须人工计算。

采用了Atmel公司的AT89C51单片机，该单片机片内有4K的ROM，不需外接ROM，由它设计制成的数字显示的蓄电池容量检测系统，其整个系统呈现单片化结构，硬件电路构成简单，主要功能均由软件编程实现，因此体积小、可靠性高、测量显示方便、直观、价格低廉。

关键词：铅酸蓄电池，容量检测，恒流放电AbstractThe design is battery measurement system, of which AT89C51 micro controller as the core, through the software programming of AT89C51 SCM can achieve the following basic requirements: 1, battery capacity measurement by battery discharge; 2, measuring dynamic value of voltage, 3, may switch display the battery capacity / voltage; 4, alarm after the end of a measure.In order to detect the battery voltage, show that voltage, we must sample voltage, and sampling circuit is small current discharge so that test the voltage more accurate; To test the battery capacity, we must sample current, and discharge current is large. Discharge current is 3A-4.5A, also requires discharge current constant as possible. The constant current discharge circuit is composed of Integrated Operational amplifier. Structure is simple, and adjustment is easy. The constant discharge circuit ensure that the discharge current fundamental constant, so as to ensure the accurate of capacity detection. Measure and display voltage by real-time, 10.5 V to the discharge, and the discharge is over. Display capacity by real-time, and calculate the capacity by integration, do not need manual calculations.Using AT89C51 SCM of Atmel, 4K ROM within the SCM, without external ROM, the battery capacity detection system, design made of it, showed its monolithic structure, hardware circuit is simple, the main function work by the software programming. So size is small, it is highly reliable and measurement and showing is convenient, intuitive, price is low.Key words: Lead-acid batteries , Capacity detection ,Constant current discharge目录摘要（中文） (I)摘要（外文）....................................................... I I 1绪论.. (1)1.1课题研究的目的与意义 (1)1.2 国内外研究状况 (1)1.3 本设计要完成的工作 (3)2全自动蓄电池容量检测仪的原理简述 (5)2.1电池容量检测模块原理简述 (5)2.1.1 蓄电池容量检测方法 (5)2.1.2 蓄电池容量试验条件及要求 (7)2.1.3 恒流放电电路的介绍 (7)2.2 水浴温度检测模块原理简述 (8)2.2.1蓄电池容量与环境温度的关系 (8)2.2.2 水浴温度控制PID算法介绍 (8)3 硬件设计 (11)3.1 AT89C51简介 (11)3.1.1 主要特性 (11)3.1.2 时钟振荡电路和复位电路 (12)3.2 温度检测硬件设计 (13)3.3 温度控制部分硬件设计 (14)3.4电源稳压电路的设计 (16)3.5恒流放电电路的设计 (18)3.6 数字显示及键盘电路的设计 (19)3.7 报警电路及通信模块 (23)3.7.1报警电路的设计 (23)3.7.2 通信模块的设计 (23)3.8 A/D和D/A接口电路的设计 (24)4 软件的设计 (27)4.1主要度量转换 (27)4.2 主程序的流程图 (31)4.3 A/D转换程序的设计 (32)4.4键盘扫描程序的设计 (33)4.5数字显示程序的设计 (37)4.6 温度控制程序设计 (38)5 结论与展望 (40)参考文献 (41)致谢............................................... 错误!未定义书签。

自制电压表制作方法
电压表是用来测量电路中电压大小的一种仪器，通常我们可以从商店购买到不同型号和规格的电压表。

但是，如果您想要自己动手制作一个电压表，那么本文将介绍一些简单的制作方法。

所需材料：
1. 一块小型面包板
2. 一块4.7KΩ电阻
3. 三个连接线
4. 一块LED灯
5. 一枚9V电池
6. 一根2.5mm插头
7. 一块直流电源（可以使用变压器和整流电路）
步骤：
1. 将电阻焊接到面包板上，将三个连接线插在电阻两端和中间的孔中。

2. 将LED灯插入面包板上的两个孔中，并用连接线将其连接到电阻上。

3. 将2.5mm插头插入面包板上的两个孔中，并用连接线将其连接到电阻上。

4. 将9V电池连接到面包板上的两个孔中。

5. 将直流电源连接到面包板上的两个孔中。

当您连接好所有部件后，您的电压表就可以使用了。

当您将电压
表接到电路中时，LED灯将会亮起来，显示电路中的电压大小。

需要注意的是，这样的自制电压表只能够显示直流电路中的电压大小，并且只能够显示一个大概的范围。

如果您需要更精确的电压测量结果，建议购买专业的电压表。

自制简易蓄电池放电仪实修中，蓄电池实际容量的简单估测方法是用电阻丝进行放电实验。

对于容量为10Ah~14Ah的蓄电池常用5A电流放电，容量为17Ah~24Ah的蓄电池常用8A电流进行放电。

48V蓄电池组电放到42V时应停止放电；36V蓄电池组放电到电压为31.5V时应停止放电。

在此期间，要记住开始放电时间和停止放电时间，然后用放电时间乘以放电电流来估算。

由于放电时间相对较长，一般为2~3小时，为了防止蓄电池过放电，需实时监测其电压，很不方便。

能不能自制一种具有欠压保护的蓄电池放电仪呢？为此，笔者用电动车的有刷控制器（48V×8A≈400W），自制了一个蓄电池放电仪，如图所示。

当蓄电池的电压降为42V时，有刷控制器不再输出，并发出报警声。

电动车用48V电子喇叭。

时间计量系统直接采用市场上的电子钟计时。

电子钟得电后开始从"0.00"计时，当扬声器发出报警声时，电子钟所显示的时间就是蓄电池放电的时间，用这个时间乘以放电电流就是该组蓄电池的实际容量。

实际使用时，放电仪正极端焊接一个红色夹子接蓄电池组的正极，负极端焊接一个黑色夹子接蓄电池组的负极，这时电子钟卉始计时，同时扬声器中发出响亮的报警声，迅速按一下ANI（不带自锁的按钮开关），喇叭将不再鸣叫，电流表应有放电电流指示。

当蓄电池组的电压降至42V时，控制器将停止输出，继电器K失电，常开触点K1、K2断开，不再继续放电，常闭触点K1、K3闭合，扬声器中发出响亮的报警声，提示放电完毕。

这时记下电子钟所显示的时间，此时间就是蓄电池组的放电时间，然后用该时间乘以放电电流就可以估算出该蓄电池组的实际容量了。

此法方便实用，有兴趣的同行不妨一试。

自制电池容量测试仪电路本文介绍一种用于1号2号5号或7号等常用电池容量测试的电池容量测试仪电路的制作,供爱好者参考。

电池容量测试仪电路图如下图所示。

整机电路除工作电源由变压器T、桥堆VD1及稳压器IC1等组成9V电压为全机供电之外，主要功能电路由放电电路,时基信号发生器,计数器电路组成: 1．放电器电路由时基电路IC2接成R—S触发器，其⑤脚为参考电压，校正VREF=2V，当②脚触发电平低于1．0V时电路即翻转，③脚输出端推动由BG1、BG2和BG3组成放电电路对电池EC放电，⑦脚内部放电管导通与截止决定后级计数器工作状态，⑥脚复位端接s1，并与后级联动。

2．时基信号发生器由可编程定时器IC3连接成循环工作状态，校正①脚上定时电阻R11使⑧脚输出方波脉冲，其周期为10分钟，作为下面计数器电路的基准信号。

3．计数器电路由10进制计数器IC4接成6进制电路为分钟，由LED2～LED7指示，其中(14)脚为信号输入端，(13)脚低电平计数而高电平则锁定。

另10进制计数器IC5接成10进制为小时显示，由LED8~LED16指示，其中③脚Q端空位由前级分钟取代。

电路中，必须注意(15)脚复位端，因IC5为两重复位，故加入了隔离二极管D1与D2，使其独立复位，以保证互不干扰。

工作过程如下：接通电源，装上需测试的电池EC．并将电流开关S2拨在适当位置上，然后按一下S1，电路全部复位，此时LED1点亮，表示电池进入放电状态，计数器也开始计时．LED2～LED16依次点亮，直至电池放电到端电压略低于1V时，IC2翻转，③脚为高电平，放电终止，与此同时，(7)脚内部放电管截止，IC4与IC5计数器被锁定，LED2~LED16相应点亮的位置即为放电时间。

元器件选择:本机所用集成电路IC1为LM7805,IC2为NE555、IC3为CD4541、IC4与IC5为CP4017，均为通用电路，市场均有供应。

电源变压器T采用1.5～2W已满足要求，校正电位器W1为多圈电位器型号3296，C4为定时电容必须选CBB型薄膜电容。

简易电压表设计方案设计简介：本设计方案旨在制作一个简易的电压表，能够准确测量直流电压，并且具备整洁美观的外观。

此外，我们还将为电压表添加一个提示灯，用于指示电源是否正常开启。

材料清单：1. 直流电压表模块2. 透明塑料外壳3. 灯泡模块4. 电线5. 开关6. 电源适配器7. 线缆连接器搭建步骤：1. 将直流电压表模块安装在透明塑料外壳的正中央位置。

2. 使用线缆连接器将电源适配器与直流电压表模块连接。

确保连接稳固无松动。

3. 在透明塑料外壳的一侧选取一个合适的位置，用电钻钻一个适配灯泡模块尺寸的孔。

4. 将灯泡模块插入孔内，并使用固定螺丝固定灯泡模块。

5. 连接灯泡模块与电源适配器，确保连接正常。

6. 使用开关连接电源适配器与灯泡模块，确保开关能正常控制灯泡的开关状态。

7. 将透明塑料外壳的上下侧打开合适大小的孔，以方便线缆连接器的使用。

8. 将所有电线组织整齐，并将开关和电源适配器的线缆连接器通过打孔处拉出外壳，接近电压表模块。

9. 确保所有组件稳固连接，开关能正常控制电压表以及灯泡的开关状态。

10. 完成搭建后，仔细检查所有连接，确保电压表和灯泡正常工作，并且外壳整洁美观。

操作方法：1. 将电源适配器插入电源插座，并通过开关控制电源的开启和关闭。

2. 开启电源后，电压表显示器将显示当前的直流电压数值。

3. 如果提示灯亮起，表示电源正常开启，否则表示电源未正常开启或存在故障。

4. 关闭电源时，确保电压表和灯泡都处于关闭状态，以节省能源和延长使用寿命。

维护与注意事项：1. 确保电压表和灯泡处于稳定的工作环境，避免受到剧烈震动或高温等影响。

2. 定期检查电线和连接器的连接状态，如果发现松动或损坏，应及时修复或更换。

3. 避免将液体或金属物品接触到电压表或灯泡模块，以防止短路或损坏。

4. 当不使用电压表时，建议关闭电源以节省能源和确保安全。

5. 如遇到电压表显示不准确或异常情况，应停止使用并寻求专业技术支持或维修。

制作监测电池的方法
要制作一个电池监测装置，可以采取以下步骤：
1. 材料准备：准备一个电池监测电路所需的材料，包括电池、电阻、电容、电感、放大器、运算放大器等。

2. 电路设计：设计一个合适的电路来监测电池的状态。

电路的设计取决于您想要监测的参数，例如电压、电流、温度等。

3. 连接电路元件：根据电路设计，连接电池和其他电路元件。

确保正确连接和固定。

4. 电路布局和封装：将电路布置在一个适当的电路板上，并封装以保护电路元件。

5. 测试和校准：进行测试和校准，确保电路能够准确地监测电池的状态。

请注意，制作电池监测装置需要一定的电子知识和技能。

如果您不熟悉电路设计和制作，建议寻求专业人士的帮助。

同时，确保在进行任何电路制作之前，遵循适当的安全措施，以避免电击或其他危险。

基于89C2051的电瓶放电容量检测仪的设计与制作本放电容量检测仪由单片机89C2051组成的时钟电路及电池电压检测和放电控制电路组成。

原理图如下图所示。

一、工作原理电瓶电压经接线端子SP1输入分成三路，一路经7805供电给由89C2051组成的时钟电路，一路经7808供电给由集成块U4 LM358组成的电池电压检测电路，另一路为主放电通路，由Q5，Q6，继电器JDQ1及放电负载组成。

当电池接入电路后，U4 LM358检测电池电压，如果电池电压高于放电下限10.5V，取样电压经RP1，R19与电阻R20分压后加至比较器反相输入端，此时反相输入端电压高于同相输入端电压，LM358输出低电平，单片机89C2051的P3.4端口检测到低电平，等待启动，按下启动按钮Kl，单片机启动，时钟电路开始计时，端口P3.7输出低电平，Q5，Q6导通，继电器JDQ1吸合，放电通路接通，开始放电，当电池放电到放电极限10.5V时，比较器反相端电压低于同相端电压，LM358输出高电平，单片机检测到高电平后，时钟电路停止，并保持时钟数据显示，端口P3.7输出高电平，Q5，Q6截止，继电器JDQ1释放，放电停止，此时可记下放电时间，然后乘以放电电流就是电瓶容量。

只有断开电瓶线或重新按下启动按钮，时钟电路才清零重新计时。

二、制作及调试本电路元件均为普通件，数值见原理图，发光二极管全为红色，LED1，LED2为时钟小时与分钟的分隔指示灯，LED3，LED4为电源指示，取消也可，数码管选用共阳型。

继电器型号为HH52P，12V。

为了防止继电器太高影响安装，继电器安装到印制板背面，两组常开触点并联使用。

放电电阻R23由三只12V/20W灯泡并联组成，三只灯泡在额定电压下放电电流约为5A。

放电通路铜导线要大于1.5平方毫米。

调试点主要是放电下限的调整，当电路制作完毕检查无误后，先不装89C2051与LM358和放电灯泡，找一个稳压电源，用数字万用表监测电压，把输出电压调整到12V，通电试机，检测5V及8V电压正常后断电，把源程序烧到89C2051中，装上集成块开机，时钟应显示00：00，表明电路基本正常，然后把稳压电源输出电压调整到10.5V，调整电位器RP1，使继电器刚好释放，然后稍微调高稳压电源电压，再慢慢调低稳压电源电压，当稳压电源输出为10.5V时正好继电器释放，电路就调试成功。