基于单片机的蓄电池监测系统设计

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

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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 ................................................. 1 1.2 国内外发展状况 ................................................... 1 1.3 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 ......................................................... 3 2.2 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 ............................................... 4 3.2 主程序模块 ....................................................... 5 3.3 数据测量程序模块 ................................................. 6 3.3.1 单总线的工作原理 ............................................ 7 3.3.2 DS2438与单片机通讯 ........................................ 10 3.3.3 系统对蓄电池各参数的检测 ................................... 11 3.4 显示电路子程序模块 .............................................. 12 3.4.1 1602液晶显示基本操作时序 .................................. 12 3.4.2 1602指令说明 ............................................. 13 3.4.3 1602标准字库 ............................................. 14 3.4.4 显示子程序功能及流程 ....................................... 14 3.5 串行通讯程序模块 ................................................ 14 3.6 键盘输入子程序模块 .............................................. 15 3.7 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 1 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。关于在线测量单只电池电压的方法，