最新单片机在干电池放电性能检测中的应用

单片机在干电池放电性能检测中的应用贺力克湖南工业职业技术学院电气工程系摘要：本系统为单片机控制，对于电池实施自动加载、自动检测、循环采样、自动分析处理采样结果，记录电池的各项参数指标，记录电池达到特定电压值所经历的时间，并根据这些参数绘制出放电曲线，当放电回路出现异常时，系统立即发出故障示警讯号，加强系统的可靠性。关键词：干电池单片机控制数据采集放电性能中图分类号：0概述干电池放电性能检测是分析电池内在质量的重要手段。以前往往采用人工操作，从电池引线焊接，加负载，定时测试数据记录到汇总计算，最后绘制成各种报表及放电曲线，工作繁杂琐碎，由于人工读数误差大，测试精度难以保证。随着单片机技术应用的发展，可大大提高干电池检测中的自动化程度，为质量分析提供准确可靠的数据。本文着重介绍单片机控制的数据采集系统的硬件结构、程序流程的设计。1技术要求单片机采用8951系列，A/D转换芯片采用AD574，由断电器控制电池的放电回路，采样通道由多个CD4051构成模拟开关组合，可同时对40个电池样品进行循环采样。记录每个电池的开路电压，负荷电压，每天的开始电压，结束电压。记录每个电池的特定电压的时间，即达到1.5V、1.4V、1.3V、1.2V、1.1V、1.0V、0.9V时的时间。电压达到0.9V，放电即告结束,记录达到0.9V时的时间。2系统原理放电试验中所测量的基本参数是电池加载后电池两端的负荷电压和放电时间，跟踪记录电池达到终止电压0.9V时的时间，并描绘出整个放电过程中负荷电压随时间变化的关系，从而准确反映出电池的容量特性。系统工作时，首先由CPU发出指令，经过外部接口8255控制电池放电回路中的继电器吸合，使被测电池加上负载，同时，由外部接口8255控制电池电压，采样通道中的模拟开关组合逐个选通被测电池样品，使该电池两端的负荷电压送入A/D转换电路的输入端，A/D转换芯片将电池电压模拟信号转换图一为数字信号后，再经CPU处理保存并记录采样时间。CPU每隔一段时间发出采样指令，跟踪记录电池电压随时间变化的关系，直到电压达到设定的终止电压或设定的终止时间，CPU发出指令，控制放电回路中的继电器释放，此次放电周期结束。3硬件结构3.1放电回路图二放电回路继电器触点闭合，电池经过负载电阻构成回路，开始放电，负载电压送入模拟开关组合电路。3.2继电器控制电路图三采样系统共分五个组，每组八个放电回路。8255输出高电平，经反相器使光电隔离管工作，三极管导通，继电器被吸合，+24V电压经吸合后的继电器使放电回路中的继电器工作，电池加载开始放电。3.3采样通道模拟开关组图四模拟开关组由6片CD4051组成，1-5片接5个电池组，每组8个放电回路。8255输出信号PB0-PB5控制4051每次从40个模拟输入信号中选通1个信号输出给A/D转换电路。4051为8选1的模拟开关，由PB0-PB4或PB5控制每次只能有一路开关导通。采样时，由CPU发出指令，8255输出控制信号于PB0-PB4，控制上一级4051的输出作为下一级4051的输入，再由PB5控制信号选通一个模拟电压送入A/D转换电路。3.4A/D转换电路在单片机数据系统中，使用了高精度A/D转换芯片AD574，其主要特性如下：分辨率为12位，转换时间为25us，转换精度为0.05%。AD574芯片中的CS、A0、及R/C的状态，由地址锁存器74LS373锁存，以确定AD574的转换方式及输出格式，并保证在转换过程和读出过程中，A0的状态不变。CPU的WR、RD经与非门后送入AD574的CE端，确保AD574在被启动转换和读出结果的操作时，CE有效，12/8直接接地，使输出转换结果的数据格式采用高8位和低4位两次读取的方式。图五完成一次A/D转换的程序如下：MOVR0，#1FH；选中AD574，并令A0=0MOVX@R0,A；启动AD574转换MOVR7,#10H；延时等待转换结果LOOP:DJNZR7,LOOPMOVR1,#7FH；读取转换结果低4位MOVXA,@R1；低4位送R2MOVR2,AMOVR1,#3FH；读取转换结果高8位MOVXA,@R1；高8位送R3MOVR3,A.4程序流程图4.1初始化初始化的执行是进行放电状态的过程中自动完成的，它包括放电回路检查，关闭空载电池组，数据区刷新，设置必要的标志等功能。图六4.2采样这部分包括测量开始电压、负荷电压、开始电压、当前电压及故障检查。其中开路电压、负荷电压是原始数据，开始电压每天更新，当前电压是指每分钟采样时的电压。故障检查分三次进行，第一次是在系统准确状态下进行，利用继电器吸合前后的电压差来判断放电回路的好坏。第二次是在每个采样周期中比较前后两次当前电压值应在正常的下降势范围内，否则认为有故障。第三次是在退出放电状态时，利用释放继电器前后两次的电压差来判断故障。图七4.3数据处理跟踪记录电池电压达到终止电压所经历的时间，跟踪记录电池电压达到特定电压值(1.5V、1.4V、1.3V、1.2V、1.1V、1.0V、0.9V)所经历的时间。图八参考文献1穆兰.单片微型计算机原理及接口技术2张振荣等MCS-51单片机原理及应用技术3林言端等WJX-1型微机控制干电池检测系统THEAPPLICATIONOFTHESINGLESHIPCOMPUTERINTHEDISCHARGECAPABILITYCHERKOFDRYBATTERYHELI-ke(ElectricityEngineeringDsp.OfHunanIndustryPolytechnic,Changsha410007)Abstract:Thesystemiscontrolledbythesinglechipcomputer,forthebattery,automaticloading,automaticmeasuring,cyclesampling,automaticanalyzinganddealingwithsamplingresult,notingakindofthebatteryparametersandguidelines,notingtimesthatthebatteryreachedspecialvoltage,andprotractingthedischargecurvesbasedontheseparameters.Whenthedischargeloopappearsabnormally,thesystemhasascrewlooseandsendswarningmarkatoncetoreinforce,securityofthesystem.Keywords:Drybattery,Thesinglechipcomputercontroll,Datagarther,Dischargefunction.作者简介：贺力克，女，1966年出生，高级工程师，讲师，主要研究对象自动控制技术E-mail:[e-mail]