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毕业设计-基于单片机的蓄电池容量测试系统设计，共51页，21319字
前 言

铅酸蓄电池经过百余年的发展与完善已成为世界上广泛使用的一种化学电源，具有良好的可逆性、电压特性平稳、使用寿命长、适用范围广、原材料丰富(且可再生使用)及造价低廉等优点。主要应用在交通运输、通讯、电力、铁路、矿山、港口、国防、计算机、科研等国民经济各个领域，是社会生产经营活动和人类生活中不可缺少的产品。随着铅酸蓄电池的广泛应用，如何精确检测蓄电池容量成为广大用户极为关注的问题。GB5008.1标准规定“整个试验期间蓄电池均放置在温度25±2℃的水浴中”，由此可见，标准对于试验温度的要求25±2℃范围较为精确，且规定电池、水浴之间的距离，使之在反应过程中不会相互影响。因为蓄电池放电容量与温度的关系密切，标准才规定±2℃的要求，第一，只有在相同的环境条件下的试验结果才具有可比性，可重复性；第二，在放电过程中，蓄电池将化学能转换成电能，是放出能量，蓄电池要从环境中吸热，蓄电池温度下降，为避免影响化学反应的进行，需要有恒温水浴向蓄电池补充热能使其温度恒定。质检部门的监督检验及仲裁检验，工商部门市场监测，教学研究等工作，务求对蓄电池容量检测数据准确无误。务必使试验温度保持在标准要求范围内，才能减少系统误差，得出精确数据，真实反映产品的质量水平。研制蓄电池容量检测系统很有必要。
针对目前的实际情况，就蓄电池制造厂家、蓄电池测试技术研究机构，以及广大蓄电池维护人员而言，都在积极探索一种快速、准确、可靠、安全的蓄电池测试技术。特别对于广大现场维护工程师而言，这种需求更显迫切。
蓄电池的放电过程是化学能转变为电能的过程，蓄电池的充电过程是电能转化变为化学能的的过程。从电化学的角度，不能对于使用者提供更多的内部的信息。对它进行快速准确的容量测试是非常困难的。由于目前多是密封蓄电池，型号和规格千变万化，性能也不尽相同，外部只有两个电极接头。对于使用者来说，从外部来看，密封蓄电池是一个“黑箱”，至少是一个“灰箱”。对于蓄电池的设计和制造者同样如此。但铅酸蓄电池由于其技术成熟、成本低、安全可靠、跟随负荷输出特性好等优点，正成为近期及过渡时期电动车用动力源的理想选择，它克服了燃油汽车尾气排放造成的大气污染而被称为交通工具的绿色能源，因此，对其容量检测方法的探讨会不断深化，其具有较强的实际应用价值。


目 录
摘 要 1
Abstract 2
前 言 3
第1章 绪论 4
1.1 课题研究的目的及意义 4
1.2 国内外研究现状 4
1.2.1 当前蓄电池容量测试技术现状 4
1.2.2 快速容量测试技术的难点分析 6
1.2.3 容量测试技术解决的方向 7
1.3 论文研究内容及创新点 8
第2章 铅酸蓄电池 9
2.1 工作原理 9
2.1.1 放电中的化学变化 9
2.1.2 充电中的化学变化 10
2.2 蓄电池的容量 10
2.2.1 放电中电压下降 10
2.2.2 蓄电池之容量表示 10
2.2.3 蓄电池温度与容量 11
2.2.4 放电量与寿命 11
2.2.5 放电量与比重 11
2.2.6 放电状态与内部阻抗 11
2.2.7 放电中的温度 12
2.3 影响铅酸蓄电池容量的因素 12
2.3.l 蓄电池生产工艺对电池容量的影响 12
2.3.2 蓄电池使用时的因素对电池容量的影响 14
第3章 硬件设计 17
3.1 蓄电池内阻检测原理 17
3.2 交流恒流源 18
3.3 标准正弦波的产生原理 20
3.3.1 基本文氏振荡器 20
3.3.2 振荡条件 21
3.3.3 频率条件 22
3.3.4 参数计算 23
3.4模拟乘法器 25
3.4.1.模拟乘法器的基本特性 25
3.4.2.集成模拟乘法器BG314 26
3.5低通滤波 28
3.6直流放大器 31
3.7 A／D 接口电路的设计 31
3.7.1 设计思路 31
3.7.2 ADC0809简介 31
3.7.3 设计方案 34
3.8 LED显示部分 34
3.9 AT89C51单片机功能简介 36
3.9.1 主要特性 36
3.9.2 管脚说明 36
3.9.3 时钟振荡器 38
第四章 软件设计 40
4.1 主要算法 40
4.2 容量 40
4.3 主程序设计 42
4.4 A／D转换程序的设计 43
4.5 数字显示程序设计 44
第5章 结论与展望 45
参考文献 46
致 谢 47
附录 48

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。
为了检测蓄电池的容量，本设计采用四线法测量蓄电池内阻。测量时两个端子施加一频率为 的恒定交流激励电流信号, 另两个端子用于测量。恒流源电路由集成运算放大器构成，结构简单，调整方便。该方法可以满足蓄电池检测的要求,取得了较好的实用效果,适用范围广, 测量精度高,对蓄电池的损害小,从而保证了容量检测的准确。
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


Abstract
The 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.
In order to detect the battery ’s capacity , this design uses a four - line measurement of battery internal resistance.Measurement of the two terminals to impose a frequency of 1kHz 0.1kHz constant exchange excitation current signal , the other two terminals are used for measurement .The constant current source circuit consists of the integrated operational amplifier , simple structure, easy to adjust. The method can satisfy the requirements of the battery testing and achieved good practical effect , for a wide range , high accuracy, small damage to the battery , thus ensuring the accuracy of the capacity test .
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


第1章 绪论
1.1 课题研究的目的及意义
铅酸蓄电池经过百余年的发展与完善已成为世界上广泛使用的一种化学电源，具有良好的可逆性、电压特性平稳、使用寿命长、适用范围广、原材料丰富(且可再生使用)及造价低廉等优点。主要应用在交通运输、通讯、电力、铁路、矿山、港口、国防、计算机、科研等国民经济各个领域，是社会生产经营活动和人类生活中不可缺少的产品。随着铅酸蓄电池的广泛应用，如何精确检测蓄电池容量成为广大用户极为关注的问题。GB5008.1标准规定“整个试验期间蓄电池均放置在温度25±2℃的水浴中”，由此可见，标准对于试验温度的要求25±2℃范围较为精确，且规定电池、水浴之间的距离，使之在反应过程中不会相互影响。因为蓄电池放电容量与温度的关系密切，标准才规定±2℃的要求，第一，只有在相同的环境条件下的试验结果才具有可比性，可重复性；第二，在放电过程中，蓄电池将化学能转换成电能，是放出能量，蓄电池要从环境中吸热，蓄电池温度下降，为避免影响化学反应的进行，需要有恒温水浴向蓄电池补充热能使其温度恒定。质检部门的监督检验及仲裁检验，工商部门市场监测，教学研究等工作，务求对蓄电池容量检测数据准确无误。务必使试验温度保持在标准要求范围内，才能减少系统误差，得出精确数据，真实反映产品的质量水平。研制蓄电池容量检测系统很有必要。