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基于单片机的蓄电池温度监控系统设计李建海;杨帆;孙艳丽【摘要】The temperature is an important parameter of the battery , in order to make the battery in the best working condition ,it is necessary to monitor the temperature of the battery. The battery temperature monitoring system is designed based on STC89C52 microcontroller、1-wire digital temperature sensor DS18B20、LED and USB-RS232 converter.The constitution of the system、hardware design、control program design and PC monitoring are introduced in detail. The experiment results prove that this system has the advantages of accurate temperature measurement、easier expansibility、convenient upgrade and monitor.%温度是蓄电池的一个重要参数,为使电池处在最佳工作状态,需对电池温度进行实时监控.设计了一种基于STC89C52单片机、单总线数字温度传感器DS18B20、LED显示器和USB-RS232转换器的电池温度监控系统.介绍了系统的结构组成、硬件电路设计、控制程序设计和上位机监控等.试验表明,系统具有测温速度快、精度高,易于扩展,系统升级方便,监控良好等特点.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2017(025)014【总页数】4页(P140-142,147)【关键词】蓄电池;温度控制;单片机;DS18B20【作者】李建海;杨帆;孙艳丽【作者单位】海军航空工程学院基础实验部,山东烟台 264001;海军航空工程学院基础实验部,山东烟台 264001;海军航空工程学院基础实验部,山东烟台 264001【正文语种】中文【中图分类】TN99蓄电池是将化学能直接转化成电能的一种直流供电装置，在电力、通信、航空等领域的直流供电系统中起着重要的作用。
基于单片机的电池电压检测方案设计电池电压检测方案设计是一种用于监测电池电压的方法，可以帮助我们了解电池的电量情况，从而合理使用电池。
基于单片机的电池电压检测方案设计主要包括电压传感器的选择和电压检测电路的设计。
我们需要选择一个适合的电压传感器。
电压传感器可以将电池的电压转换成单片机可以读取的电压信号。
常用的电压传感器有模拟电压传感器和数字电压传感器。
模拟电压传感器输出的是一个模拟电压值，需要通过ADC模块将其转换成数字信号。
数字电压传感器输出的是数字信号，可以直接连接到单片机的IO口。
在选择电压传感器时，我们需要考虑其输入电压范围、精度和功耗等因素。
一般而言，电池的电压范围在3V到4.2V之间，因此我们需要选择一个输入电压范围包括这个范围的传感器。
精度也是一个重要的参数，通常我们会选择精度在0.1V以内的传感器。
功耗也是需要考虑的因素，低功耗的传感器可以减少系统的能量消耗。
在电压检测电路的设计中，我们需要将电压传感器和单片机连接起来。
对于模拟电压传感器，我们可以通过一个电阻分压电路将电池的电压缩小到合适的范围，然后连接到单片机的ADC引脚。
对于数字电压传感器，我们只需要将其输出引脚连接到单片机的IO口即可。
在单片机中，我们可以使用ADC模块对模拟电压进行转换，然后通过计算得到电池的电压值。
对于数字电压传感器，我们可以直接读取IO口的电平，然后通过计算转换成电池的电压值。
在设计中，我们还可以根据实际需要添加一些功能，比如低电压报警、过压保护等。
低电压报警可以在电池电压低于一定值时触发警报，提醒用户充电。
过压保护可以在电池电压超过一定值时断开电源，以防止电池损坏。
基于单片机的电池电压检测方案设计电池电压检测在很多电子设备中都是非常重要的一环，它可以帮助设备监测电池的剩余电量，从而及时提醒用户进行充电或更换电池。
本文将介绍一种基于单片机的电池电压检测方案设计，通过单片机对电池电压进行实时监测，并将监测结果通过显示屏或其他方式反馈给用户，以实现对电池电压状态的实时监测和提醒。
一、设计原理该方案的设计原理是通过单片机对电池端电压进行采集和处理，然后根据采集到的电压数值进行状态判断，最终通过显示屏或其他通知方式将电池的状态反馈给用户。
具体的实现流程如下：1. 电池端电压采集：通过单片机内置的模数转换器模块，连接至电池端，将电池输出的模拟电压信号转换为数字信号，以供单片机进行处理。
2. 电压数值处理：单片机通过模数转换器模块采集到电池端的电压数值后，需要对这些数值进行处理，例如进行滤波处理去除噪声、进行电压值的转换等操作。
3. 电池状态判断：经过电压数值处理后，单片机将根据处理后的电压数值来判断电池的状态，例如根据电压值的高低来判断电池是否需要充电或更换。
4. 状态反馈：单片机将根据电池的状态通过显示屏或其他方式将结果反馈给用户，以实现对电池状态的实时监测和提醒。
二、实现方案基于以上设计原理，可以采用以下硬件和软件组件来实现该电池电压检测方案的设计：1. 硬件组件：- 单片机：选择一款具有模数转换器功能的单片机，例如STC89C52或者ATmega328P 等。
- 电压采集模块：可以选择一款电压转换模块，例如AD采集模块或者电压检测模块等，用于将电池输出的模拟电压信号转换为数字信号。
- 显示屏：可以选择一款合适的数码管显示屏或者液晶显示屏，用于显示电池的状态信息。
2. 软件组件：- 编程软件：选择一款适合单片机的编程软件，例如Keil C51或者Arduino IDE等。
- 编程语言：使用C语言或者Arduino语言等，根据单片机的类型和编程环境选择合适的编程语言进行程序设计。
基于单片机的电动车蓄电池智能管理系统设计
引言
在传统充电技术中，常用的恒压充电、恒压限流充电、恒流充电等模式，都是由人工控制充电过程,大多存在着严重的过充电现象。
充电质量的好坏，直接影响蓄电池的使用寿命。
而新型蓄电池智能管理系统的设计，就是为了在线检测动力电池状态，提高充电质量和效率，使操作人员只担任辅助性工作。
管理系统的组成及硬件设计
本文设计的智能化管理系统是一种分布式、模块化的车载电池监控系统，它主要由主控模块、可控充电系统模块、电压采集子模块、温度采集子模块、电流测量子模块及显示模块构成，通过LIN总线实现相互通信。
该管理系统原理框LIN总线通信电路
LIN总线的通信简单，方便，使智能电源管理系统与汽车的各系统之间
既相互联系又相对独立，从而克服了目前电池管理的漏洞，能使汽车和汽车蓄电池的安全性和可控性得到大大的提高。
电压检测电路设计
对多个蓄电池串联的电压测量方法主要有变阻分压，继电器开关切换，分布式电压测量3种方案。
本设计的检测对象是4组并联、每组为40节串联
的末端电压为48V的电池组，其单节电池标称电压为1.2V，主要用来检测电
池状态，避免其中的单节坏电池影响使用，要求的精确度不是很高。
所以，每个测压模块测量一组电池，即以每8节电池为一单元进行测量。
考虑到工艺及成本，测压电路采用变阻分压与继电器开关相结合的电路结构。
如温度检测设计
在温度测量模块中主要使用了DS18B20数字温度传感器，该器件的主
要特点为：独特的单线接口只需一个接口引脚即可通信;多点能力使分布式温度。
• 198•ELECTRONICS WORLD ・技术交流针对城市共享型电动汽车蓄电池电压、电流、温度、电量等参数采集计算，并实现远程实时监控的问题，设计开发出了一种由AVR 单片机ATmega64为控制核心的蓄电池监测系统，该系统可靠性高，使用方便，成本较低，经过实际工作环境的测试，蓄电池参数测算较为准确，同时可以实现蓄电池电量不足预警、故障报警等功能。
电动汽车是一种应用新能源技术出现的新型交通工具，由于其运行过程中，不以传统化石燃料作为动力来源，有节能环保等诸多优点，因此电动汽车将是未来交通领域的一项重要的应用方式。
随着人们日常出行过程中汽车代步需求日益增大，共享型电动汽车也在许多城市推广使用，而电动汽车蓄电池监测水平是衡量其性能优越的一项重要指标，蓄电池监测系统需要实时监测蓄电池在工作过程中电压、电流、电量、温度等各项参数指标，通过系统显示屏向驾驶人员提供可靠的信息支持，同时通过无线技术，将电动汽车的蓄电池状态及时上传到监测中心，供调度人员实时监控。
1 系统总体结构电动汽车动力蓄电池主要以锂离子电池为主，电量监测系统以模块化设计为主要思路，通过SPI 总线的形式进行内部数据传输，将各单体电池采集模块测量到的参数发送给微控制器进行处理，监测系统主要包括微处理器电路、电压电流采集模块、温度采集模块、预警电路以及无线通信模块等主要几个部分构成，图1为系统总体结构图。
图1 蓄电池监测系统结构图2 微控制器电路蓄电池监测系统控制器部分采用A Tmega64高性能单片机，具有丰富的内部资源：包括53个可编程的I ／O 口、7个外部中断、2个16位定时器、2个8位定时器、4 KB 的片内SRAM 和64 KB 系统内可编程Flash 存储器；主要实现对蓄电池电压、电流采集模块的控制，蓄电池电量数据的实时存储与计算处理，蓄电池温度采集及温度数据处理，控制无线通信模块，将蓄电池状态参数发送到调度中心计算机中，进行实时监控。
基于单片机的电池电压检测方案设计电池电压检测是电子设计中非常常见的一项任务，对于电池电压的准确监测可以有效地保护电子设备的电源系统，并为用户提供准确的剩余电量信息。
本文将介绍一种基于单片机的电池电压检测方案设计。
具体包括硬件设计和软件设计两个方面。
硬件设计方面，我们需要使用一块单片机开发板作为系统的核心部件。
选择合适的单片机开发板，可以根据实际需求和预算来确定。
常见的单片机开发板有Arduino，STM32，Raspberry Pi等。
除了开发板外，我们还需要一块电池电压检测模块，该模块可以使用模拟电压比较器加一个分压电阻网络来实现。
在这个电压比较器中，将预设的一个标准电压与电池电压进行比较，从而确定电池电压的大小。
在电池电压检测模块的输入端接入电池正极，而模块的输出端则连接到单片机开发板的一个模拟输入引脚。
由于单片机的模拟输入引脚的范围通常在0-5V之间，所以需要通过电阻分压来确保电压不会超过这个范围。
具体的电压分压计算可以根据实际需要来确定。
假设我们希望电池电压的最大值为5V，那么可以选择合适的电阻比例来确定电压分压比例。
如果我们选择两个电阻值为10kΩ和20kΩ，那么电压分压比例就为1：3。
即当电池电压为15V时，分压后的电压为5V。
在软件设计方面，我们需要编写一段代码来读取模拟输入引脚的电压值，并根据这个电压值来确定电池电压的大小。
具体的代码可以根据单片机的型号和编程语言来确定。
以下是一个基于Arduino开发板的示例代码：```cppint batteryVoltagePin = A0; // 模拟输入引脚void setup() {Serial.begin(9600); // 初始化串口通信}void loop() {int sensorValue = analogRead(batteryVoltagePin); // 读取模拟输入引脚的电压值float voltage = sensorValue * (5.0 / 1023.0); // 将电压值转换为实际电压Serial.print("Battery voltage: ");Serial.print(voltage);Serial.println(" V");delay(1000); // 延时1s}```以上代码中，我们首先定义一个模拟输入引脚的变量`batteryVoltagePin`，然后在`setup()`函数中初始化串口通信。
基于单片机的电动车蓄电池智能管理系统设计的无(低)污染优点,使其成为当代汽车进展的主要方向。
电动汽车的进展需要解决两大难题，即能量存储和动力驱动。
因为短期内动力电池储能不足的问题难以解决，使能量管理技术成为电动汽车进展的关键。
在传统充电技术中，常用的恒压充电、恒压限流充电、恒流充电等模式，都是由人工控制充电过程,大多存在着严峻的过充电现象。
充电质量的好坏，挺直影响蓄电池的用法寿命。
而新型蓄电池智能管理系统的设计，就是为了在线检测动力电池状态，提高充电质量和效率，使操作人员只担任辅助性工作。
图1系统原理框图
管理系统的组成及硬件设计
本文设计的智能化管理系统是一种分布式、模块化的车载电池监控系统，它主要由主控模块、可控充电系统模块、采集子模块、温度采集子模块、测量子模块及显示模块构成，通过LIN实现互相通信。
该管理系统原理框图1所示。
图2 LIN总线通信
LIN总线通信
LIN总线的通信容易，便利，使智能系统与汽车的各系统之间既互相联系又相对自立，从而克服了目前电池管理的漏洞，能使汽车和汽车蓄电池的平安性和可控性得到大大的提高。
图2为其详细电路，本设计中各个模块均包含该电路，以此实现信息分享和传输，本设计中实际通信波特率为1200bps。
其中，pc817起到隔离作用，max1487保证收发信号在时光上错开。
电压检测电路设计
对多个蓄电池串联的电压测量办法主要有变阻分压，开关切换，分布式电压测量3种计划。
本设计的检测对象是4组并联、每组为40节串
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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。
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 农业工程学院课程设计说明书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 日农业工程学院课程设计说明书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。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。
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。
蓄电池监测系统中，主要内容是对单电池电压的监测。其中，关于温度和电流的测量都属常规测量，而且在这些方面的测量技术都已成熟。在电压的测量方法上，对单个电压量的测量方法非常简单。其中，最关键的是如何测量电池组中串联在一起的单体电池电压。在解决如何测量单体电池电压问题上，人们进行了大量的研究工作。
关键词：蓄电池，检测系统，电压农业工程学院课程设计说明书目 录第一章 引言...........................................................1
1.1 本课题研究的意义.................................................11.2 国内外发展状况...................................................11.3 蓄电池组管理系统的功能...........................................2第二章 设计要求及系统框图...........................................3
2.1 控制要求.........................................................32.2 系统框图.........................................................3第三章 系统软件设计..................................................4
3.1 开发语言和开发环境...............................................43.2 主程序模块.......................................................53.3 数据测量程序模块.................................................63.3.1 单总线的工作原理............................................73.3.2 DS2438与单片机通讯.........................................103.3.3 系统对蓄电池各参数的检测...................................113.4 显示电路子程序模块..............................................123.4.1 1602液晶显示基本操作时序...................................123.4.2 1602指令说明..............................................133.4.3 1602标准字库..............................................143.4.4 显示子程序功能及流程.......................................143.5 串行通讯程序模块................................................143.6 键盘输入子程序模块..............................................153.7 报警电路子程序模块..............................................15第四章 结论...........................................................16
参考文献...............................................................17农业工程学院课程设计说明书0第一章 引言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。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。
1.2 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。近几年以来，很多人开始研究蓄电池的自动化监测。蓄电池监测系统中，主要内容是对单电池电压的监测。其中，关于温度和电流的测量都属常规测量，而且在这些方面的测量技术都已成熟。在电压的测量方法上，对单个电压量的测量方法非常简单。其中，最关键的是如何测量电池组中串联在一起的单体电池电压。在解决如何测量单体电池电压问题上，人们进行了大量的研究工作。有人提出用继电器来切换电池组中的每只电池。用触点式继电器切换的缺点是：体积大、成本高、寿命短、速度慢，且其电压值计算比较麻烦；有人提出另外一种方法：在多路输入信号的选择上采用模拟开关进行选通，在模拟信号的转换上采用可编程定时器的V/F转换器。其中，在解决输入信号电压高于芯片的最大工作电压的问题上存在技术难点，且采用V/F 转换作为A/D转换器。其缺点是响应速度慢、在小信号范围内线性度差、精度低。关于在线农业工程学院课程设计说明书1测量单只电池电压的方法，还有人提出用光电隔离器件和大电解电容器构成采样，保持电路来测量蓄电池组中单只电池电压。此电路的缺点是：在A/D转换过程中，电容上的电压能发生变化，使其精度趋低，而且电容充放电时间及晶体管和隔离芯片等器件动作延迟等因素，决定采样时间长等缺点。国内研制并投产的ZXJ24/2-1型蓄电池组智能监测仪，采用浮动地技术测量蓄电池组中各单体电池电压，测量结果比较准确，但也存在模拟开关切换以及各器件的不一致性问题对浮动地的电位的影响，从而使测量结果偏差加大。国外有人研究VMS（VRLA Battery Management System）阀控密封铅酸蓄电池管理系统。因为恒压充电的方法不能满足不同蓄电池所需的不同充电电流。系统监测的内容包括：单电池电压、电池内部温度、放电电流及放电过程中测量电池组总电压。VMS中包含了BMS，它是在监测的基础上对蓄电池进行分析，并进行管理和控制。这样更有利于对蓄电池的维护，延长蓄电池使用寿命。
1.3 蓄电池组管理系统的功能蓄电池电池组监测系统要承担电池组的系统管理，一方面保证电池组的正常运做，显示电池的动态响应并及时报警，使操作人员随时都能掌握蓄电池的情况。另一方面要避免出现意想不到的各种事故。蓄电池电池组监测系统通过标准通讯接口和控制模块对电池组进行管理，它的基本功能包括以下几个方面的内容：
1)蓄电池电池组管理监视电池组的双向的总电压和电流、电池组的温升，并通过液晶或其他显示装置，动态显示总电压、电流、温升的变化，避免电池组过放，使电池组不会受到人为的损坏。
