蓄電池智能檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、摘 要鉛酸蓄電池組是許多交通工具的動(dòng)力源或應(yīng)急電源，因此電池組的性能將直接關(guān)系到交通工具的正常運(yùn)行。為了提高蓄電池的使用壽命，保證其可靠運(yùn)行，需要經(jīng)常對(duì)蓄電池參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格測量，以確保蓄電池組處于最佳的工作狀況。以往，蓄電池參數(shù)的測量都是人工完成的。人工測量速度慢，測量精度不高，而且有害氣體影響人體健康。為減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保障測量人員身體健康，提高測量速度和測量精度，對(duì)蓄電池參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)測量顯得尤為重要。由于受環(huán)境限制，要求系統(tǒng)簡小而且實(shí)用，方便對(duì)單一電池進(jìn)行維修和日常的維護(hù)，因此本次設(shè)計(jì)的是檢測一路蓄電池端電壓的系統(tǒng)。監(jiān)測系統(tǒng)是以AT89C51單片機(jī)為核心，其工作性能優(yōu)良，使用靈活、功耗低

2、，是一個(gè)性價(jià)比較高的芯片。數(shù)據(jù)采集完成后選用ADC0809進(jìn)行電壓信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，測量數(shù)據(jù)在LCD1602上顯示，通過MAX232電平轉(zhuǎn)換電路將測得的電壓數(shù)據(jù)傳到PC機(jī)上顯示、存儲(chǔ)。關(guān)鍵詞：單片機(jī)；鉛酸蓄電池；智能檢測；顯示；通訊AbstractThe lead-acid storage battery group is the drive power supply or contingency power supply for many traffic toolsSo the performance of the storage battery group is directly relat

3、ed to the normal running of traffic toolsIt is necessary to measure batteries parameters accurately and frequently in order to enhance their lives，run them reliably and ensure the batteries in the optimal working statesIn the past the testing of the storage batteries parameters was completed artific

4、iallyHowever this method has many disadvantagesIts slow to test batteries artificially，the measurement precision is low，and the surroundings of storage battery cabin are very harmful to peoples healthSo its very important to design a device which can test batteries automaticallyBecause suffer enviro

5、nmental restrictions, request system, convenient and practical Jane small on a single battery for repair and routine maintenance of the design, so the battery voltage is the system test all the way. Monitoring system based on AT89C51, its work fine performance, use agile, low power consumption, is a

6、 high cost performance chip. Data collection after the completion of the ADC0809 voltage signal selection in frequency-field on LCD1602, measurement data display, through MAX232 level measured transform circuit will the voltage upload data PC computer display, storage.Key Words：Singlechip computer；L

7、ead-acid battery；Intellectual detection system；Display; communication目 錄摘 要IAbstractII1 緒論11.1鉛酸蓄電池的簡單介紹11.2鉛酸蓄電池檢測系統(tǒng)簡介31.3進(jìn)行鉛酸蓄電池研究的主要意義32 硬件部分主要芯片簡介52.1單片機(jī)AT89C5152.2液晶顯示芯片LCD160282.3模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809102.4鎖存器擴(kuò)展并行輸出口74LS373132.5電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232143 硬件部分設(shè)計(jì)163.1硬件部分原理框圖163.2最小系統(tǒng)電路183.3電壓測量電路203.4顯示電路213.5通訊電路

8、234 軟件部分設(shè)計(jì)254.1系統(tǒng)總程序設(shè)計(jì)254.2電壓測量A/D轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì)264.3顯示程序設(shè)計(jì)294.4通訊程序設(shè)計(jì)32結(jié) 論34致 謝35參考文獻(xiàn)36附錄1 蓄電池智能檢測原理圖設(shè)計(jì)37附錄2 蓄電池智能檢測PCB圖設(shè)計(jì)38附錄3 蓄電池智能檢測程序設(shè)計(jì)391 緒論交通工具用動(dòng)力蓄電池通常由多節(jié)單體電池串聯(lián)或者并聯(lián)構(gòu)成，一般串聯(lián)的單體電池?cái)?shù)可達(dá)到十至幾十個(gè)單體電池電壓一般是12V，總電壓在100V以上，總?cè)萘吭?00Ah以上。本文所闡述的蓄電池性能檢測系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上可以根據(jù)需要增加或減少被檢測電池的數(shù)量，具有較高的靈活性。蓄電池種類很多，有鉛酸蓄電池、鉛酸膠體蓄電池、鎳氫電池、銼離

9、子電池、鋅空氣電池和燃料電池等。目前常用的蓄電池主要是鉛酸蓄電池，它分別為普通蓄電池、干荷蓄電池和免維護(hù)蓄電池。鉛酸蓄電池一般是由正負(fù)極板、隔板、殼體、電解液和接線樁頭等組成，其放電的化學(xué)反應(yīng)是依靠正極板活性物質(zhì)(二氧化鉛)和負(fù)極板活性物質(zhì)(海綿狀純鉛)在電解液(稀硫酸溶液)的作用下進(jìn)行，放電對(duì)，正極板由二氧化鉛變成硫酸鉛，負(fù)極板也由鉛變成硫酸鉛，充電時(shí)，正極板上的硫酸鉛還原成二氧化鉛，負(fù)極板上的硫酸鉛還原成純鉛。 鉛酸蓄電池組是許多交通工具的動(dòng)力源或應(yīng)急電源，例如火車指揮調(diào)度、郵電通信、銀行運(yùn)營、船用等必不可少的應(yīng)急電源。因此電池組的性能將直接關(guān)系到系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，火車調(diào)度、郵電通信、銀行運(yùn)

10、營、船用等。為了正確使用蓄電池，提高蓄電池的使用壽命，保證可靠運(yùn)行，需要經(jīng)常對(duì)蓄電池進(jìn)行維護(hù)和周期治療。但怎樣才能知道蓄電池處于最佳工作狀況，什么時(shí)候需要充電，什么時(shí)候需要添加蒸餾水，電解液的溫度等，這些參數(shù)都需要嚴(yán)格測量。以往，蓄電池參數(shù)的測量都是手工完成的。手工測量速度慢，測量精度不高，而且有害氣體影響人體健康。為了現(xiàn)代化的需要，減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、保護(hù)身體健康，提高測量速度和測量精度，所以對(duì)蓄電池參數(shù)的自動(dòng)測量顯得尤為重要。因此這方面的研究越來越多的為入們所關(guān)注，測量一些相應(yīng)的參數(shù)可以對(duì)系統(tǒng)是否正常工作做出一個(gè)最快的判定，方便進(jìn)行及時(shí)的維修和維護(hù)。1.1鉛酸蓄電池的簡單介紹基本定義：電能

11、可由多種形式的能量變化得來，其中把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的裝置叫化學(xué)電池，一般簡稱為電池，電池有原電池和蓄電池之分。放電后不能用充電的方式使內(nèi)部活性物質(zhì)再生的叫原電池，也稱一次性電池。放電后可以用充電的方式使內(nèi)部活性物質(zhì)再生，把電能儲(chǔ)存為化學(xué)能，需要放電時(shí)再次把化學(xué)能轉(zhuǎn)為電能的電池，叫蓄電池，也稱二次電池。鉛酸蓄電池的定義：是蓄電池的一種，主要特點(diǎn)是采用稀硫酸做電解液，用二氧化鉛和絨狀鉛分別做為電池的正極和負(fù)極的一種酸性蓄電池。關(guān)于電池的一些常用語言，充電；蓄電池從其他直流電源獲得的電能叫充電。放電：蓄電池對(duì)外電路輸出電能時(shí)叫放電。放電。浮充放電：蓄電池和其他直流電源并聯(lián)，對(duì)外電路輸出電能叫浮充放電

12、。有不間斷供電要求的設(shè)備，起備用電源作用的蓄電池都處于該種放電狀態(tài)。電動(dòng)勢：外電路斷開，即沒有電流通過時(shí)在正負(fù)極間量得的電位差，叫電池的電動(dòng)勢。端電壓：電路閉合后電池正負(fù)極問的電位差叫做電池的電壓或端電壓。安時(shí)容量：電池的容量單位為安時(shí)(Ah)。自放電：由于電池的局部作用造成的電池自身容量的消耗。使用壽命：電池在保證輸出一定容量的情況下進(jìn)行充放電的次數(shù)。電解液：是組成鉛酸電池的重要部分，是傳導(dǎo)和參加化學(xué)反應(yīng)，其純度和密度是電池容量和壽命有重要影響。放電率：是以一定的電流放完額定容量所需的時(shí)間。對(duì)于不同的電池有各其規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)放電率。例如120Ah電池的容量為20h率120Ah意味著電池120Ah

13、20h的電流(6A)放電能延續(xù)20小時(shí)，電池容量為100。鉛酸蓄電池的分類，按蓄電池極板結(jié)構(gòu)分為：形成式，涂膏式，管式蓄電池。按蓄電池蓋和結(jié)構(gòu)分為；開口式，排氣式，防酸隔爆式，密封溺控式蓄電池。按蓄電池維護(hù)方式分為：普通式，少維護(hù)式，免維護(hù)式蓄電池。蓄電池的基本結(jié)構(gòu)如下圖1-1所示，圖中1、硬橡膠槽；2、負(fù)極板；3、正極板；4、隔板；5、鞍子；6、匯流排：7、封口膠；8、電池槽蓋；9、連接條g 10、極柱；11、排氣拴。圖1-1 蓄電池的基本結(jié)構(gòu)鉛酸蓄電池的工作原理，主要分充電和放電兩個(gè)狀態(tài)進(jìn)行，充電過程電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能，放電的時(shí)候化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。充電時(shí)應(yīng)在外接一直流電源(充電機(jī)或整流器)，

14、使正、負(fù)極板在放電后生成的物質(zhì)恢復(fù)成原來的活性物質(zhì)，并把外界的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存起來。放電時(shí)，在蓄電池的電位差作用下，負(fù)極板上的電子經(jīng)負(fù)載進(jìn)入正極板形成電流I同時(shí)在電池內(nèi)部進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。1.2鉛酸蓄電池檢測系統(tǒng)簡介電池剩余電量計(jì)算，對(duì)于單節(jié)鉛酸蓄電池來說，它的電動(dòng)勢是一個(gè)定值，是由它本身的制造工藝和特性確定的。當(dāng)電池開路時(shí)，電池的端電壓等于它的電動(dòng)勢；當(dāng)外接負(fù)載后，流過它的電流大小取決于負(fù)載大小，但是電池的端電壓值隨電流增大會(huì)略微減小，這是因?yàn)殡姵赜袃?nèi)阻的緣故，所以電池可以用理想電壓源和內(nèi)阻的串聯(lián)組合來代表，因此我們可以通過檢蓄電池的電壓來間接知道它的電量。鉛酸蓄電池檢測系統(tǒng)是能夠?qū)崟r(shí)在線檢

15、測蓄電池的端電壓。鉛酸蓄電池檢測系統(tǒng)由三個(gè)大部分組成：檢測模塊，用以測量單個(gè)蓄電池的端電壓；顯示模塊，用于實(shí)時(shí)顯示測得的電壓數(shù)據(jù)。通信模塊，將單片機(jī)與計(jì)算機(jī)連接，將測得的數(shù)據(jù)傳到電腦當(dāng)中顯示。測量模塊主要是電壓測量，測量鉛酸蓄電池的端電壓，并通過ADC0809進(jìn)行電壓的模數(shù)轉(zhuǎn)換。LCD顯示模塊，可以把測量模塊測量出來的數(shù)據(jù)直接顯示出來，方便進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)和管理。通信模塊，用MAX232接口將單片機(jī)與計(jì)算機(jī)連接，并將測得的電壓值上傳到計(jì)算機(jī)中顯示。1.3進(jìn)行鉛酸蓄電池研究的主要意義在現(xiàn)今這個(gè)以工業(yè)為主的社會(huì)中，鉛酸蓄電池的應(yīng)用越來越廣泛了，如今交通工具大都裝有蓄電池，諸如各式各樣的飛機(jī)、船用、火車

16、和汽車等，還有通信行業(yè)的后備電源，金融行業(yè)的后備電源等等。這些場合都是要求蓄電池的運(yùn)行絕對(duì)可靠，這樣就對(duì)蓄電的檢測和維護(hù)提出了很高的要求。如果這些領(lǐng)域在蓄電池方面出現(xiàn)了故障，沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解除，那么造成的嚴(yán)重后果是無法估量的，因此蓄電池檢測儀表對(duì)蓄電池的正常運(yùn)行，提高蓄電池的使用壽命，減少應(yīng)用領(lǐng)域事故發(fā)生，降低財(cái)產(chǎn)損失有著重要的意義，應(yīng)用前景廣闊。美國哥倫比亞的一個(gè)著名的預(yù)測中心BATELL機(jī)構(gòu)提出了今后20年最具發(fā)展前景的三項(xiàng)技術(shù)：(1)信息技術(shù)；(2)化學(xué)電源；(3)生物技術(shù)。從中可以看出化學(xué)電源處于第二位，極具廣闊的發(fā)展前景。其中，鉛酸蓄電池是目前世界上廣泛使用的一種化學(xué)電源，也是最早被

17、廣泛使用的二次電池。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，由于大量新技術(shù)，新材料的涌現(xiàn)，再加上信息時(shí)代對(duì)蓄電池的挑戰(zhàn)，人們正力圖使鉛酸蓄電池取得新的突破。鉛酸電池與其它電池比較，鉛酸蓄電池因?yàn)榫哂休^高的性能價(jià)格比，因而很有競爭優(yōu)勢。本文涉及的主要是單個(gè)小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，由于對(duì)電池檢測的時(shí)間比較長，同時(shí)需要檢測的電池的數(shù)量和參數(shù)的數(shù)目相對(duì)比較多，而且每個(gè)模塊都要檢測電壓數(shù)據(jù)，由于受使用的主控制器存儲(chǔ)空間限制，很難將這些數(shù)據(jù)都保存下來，所以希望可以將檢測的數(shù)據(jù)保存在存儲(chǔ)量足夠的PC機(jī)中，方便數(shù)據(jù)的調(diào)用和比較，利用PC機(jī)軟件可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)檢測，數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，實(shí)時(shí)曲線繪制，數(shù)據(jù)打印報(bào)表本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要特點(diǎn)，響

18、應(yīng)速度快，可以和上位機(jī)進(jìn)行很好的通訊。2 硬件部分主要芯片簡介在此次蓄電池電壓智能檢測設(shè)計(jì)中主要用到的芯片有用于主控制器的單片機(jī)AT89C51、用于實(shí)時(shí)顯示電壓測量值的液晶顯示芯片LCD1602、用于測量并進(jìn)行電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換的芯片ADC080、用于鎖存器擴(kuò)展并行輸出口的芯片74LS373、用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)通訊的電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232。2.1單片機(jī)AT89C51單片機(jī)的誕生標(biāo)志著計(jì)算機(jī)正式形成了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩個(gè)分支。通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要用于海量高速數(shù)值運(yùn)算，不必兼顧控制功能，其數(shù)據(jù)總線的寬度不斷更新，從8位、16位迅速過渡到32位、64位，并且不斷提高運(yùn)算速度和完善通用操

19、作系統(tǒng)，以突出其高速海量數(shù)值運(yùn)算的能力，在數(shù)據(jù)處理、模擬仿真、人工智能、圖像處理、多媒體、網(wǎng)絡(luò)通信中得到了廣泛應(yīng)用；單片機(jī)作為最典型的嵌入式系統(tǒng)，由于其微小的體積和極低的成本，廣泛應(yīng)用于家用電器、機(jī)器人、儀器儀表、工業(yè)控制單元、辦公自動(dòng)化設(shè)備以及通信產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。因此，單片機(jī)的出現(xiàn)大大促進(jìn)了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，成為近代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上一個(gè)重要里程碑。由于MCS系列單片機(jī)集成了幾乎完善的中央處理單元，處理功能強(qiáng)，中央處理單元中集成了方便靈活的專用寄存器，這給我們利用單片機(jī)提供了極大的便利。單片機(jī)把微型計(jì)算機(jī)的主要部件都集成在一塊芯片上，使得數(shù)據(jù)傳送距離大大

20、縮短，運(yùn)行速度更快，可靠性更高，抗干擾能力更強(qiáng)。由于屬于芯片化的微型計(jì)算機(jī)，各功能部件在芯片中的布局和結(jié)構(gòu)達(dá)到最優(yōu)化，工作也相對(duì)穩(wěn)定。單片機(jī)屬于典型的嵌入式系統(tǒng)，所以它是低端控制系統(tǒng)最佳器件。單片機(jī)的開發(fā)環(huán)境要求較低，軟件資源十分豐富，開發(fā)工具和語言也大大簡化。單片機(jī)的典型代表是Intel公司在20世紀(jì)80年代初研制出來的MCS-51系列單片機(jī)。MCS-51單片機(jī)很快在我國得到廣泛的推廣應(yīng)用，成為電子系統(tǒng)中最普遍的應(yīng)用手段，并在工業(yè)控制、交通運(yùn)輸、家用電器、儀器儀表等領(lǐng)域取得了大量應(yīng)用成果。MCS-51系列單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)錢便宜,I/O口多,程序空間大。因此在測控系統(tǒng)中，使用此單片機(jī)是最理想的

21、選擇。AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低功耗、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。它采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)8051指令系統(tǒng)及引腳。它集Flash程序存儲(chǔ)器既可在線編程（ISP）也可用傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用 8位微處理器于單片芯片中，具有高性價(jià)比。單片機(jī)的主要工作特性是：內(nèi)含4KB字節(jié)的FLASH存儲(chǔ)器，擦寫次數(shù)1000次；內(nèi)含128字節(jié)的RAM；具有32根可編程I/O線；具有2個(gè)16位可編程定時(shí)器；具有

22、5個(gè)中斷源、5個(gè)中斷矢量、2級(jí)優(yōu)先權(quán)的中斷結(jié)構(gòu)；具有1個(gè)全雙工的可編程串行通信接口；具有1個(gè)數(shù)據(jù)指針DPTR；兩種低功耗工作模式，即空閑模式和掉電模式；具有可編程的3級(jí)程序鎖定位；工作電源電壓為5（10.2）V且典型值為5V；最高工作頻率為24MHZ。AT89C51是一個(gè)有40個(gè)引腳的芯片，引腳配置如圖2-1所示。圖2-1 AT89C51引腳AT89C51芯片的40個(gè)引腳功能為：VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P0口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位

23、。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。P1口部分端口引腳及功能如表2-1所示。表2-1 P1口特殊功能P1口引腳特殊功能P1.5MOSI（用于ISP編程）P1.6MOSI（用于ISP編程）P1.7SCK（用于ISP編程）P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口

24、，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外

25、部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表2-2所示：表2-2 P3口特殊功能P3口引腳特殊功能P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）P3.2（外部中斷0）P3.3（外部中斷1）P3.4T0（定時(shí)器0外部輸入）P3.5T1（定時(shí)器1外部輸入）P3.6 （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7 （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入

26、編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存

27、儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 TAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.2液晶顯示芯片LCD1602液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。 字符型液晶顯示模塊是專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣LCD，這里介紹的字符型液晶模塊是一種用57點(diǎn)陣圖形來顯示字符的液晶顯示器，根據(jù)顯示的內(nèi)

28、容可以分為1行16個(gè)字、2行16個(gè)字、2行20個(gè)字等。1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器 （CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形。這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，我們就能看到字母“A”。1602液晶模塊內(nèi)部的控制器共有11 條控制指令，它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。（說明：1 為高電平、0 為低電平）指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H 位置 指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H

29、 指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效 指令4：顯示開關(guān)控制。D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍 。 指令5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為4 位總線，低電平時(shí)為8 位總線。 指令7：字符發(fā)生器RAM 地址設(shè)置。指令8：DDRAM 地址設(shè)置。指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電

30、平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示。F: 低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10 的點(diǎn)陣字符 （有些模塊是 DL：高電平時(shí)為 8 位總線，低電平時(shí)為 4 位總線。LCD1602的操作控制表如下2-3表所示表2-3 1602操作控制表操作控制表操作讀狀態(tài)寫指令讀數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)輸入RS=0RW=1E=1RS=0RW=0D07=指令碼，E=H脈沖RS=1RW=1E=1RS=1RW=0D07=數(shù)據(jù)，E=H脈沖LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)16腳（帶背光）接口，如下圖2-2所示。圖2-2 LCD16

31、02引腳LCD1602各引腳功能如下：VSS：VSS為電源地。VDD：VDD接5V電源正極。V0：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度）。RS：RS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。RW：RW為讀寫信號(hào)線，高電平(1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平(0)時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS 和RW 共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS 為低電平RW 為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 E(或EN)：E(或EN)端為使能(enable)端,

32、當(dāng)E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。D0D7：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。BLA：BLA為背光正極。BLK：BLK為背光負(fù)極。2.3模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809ADC0809是帶有8位A/D轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，可以和單片機(jī)直接接口。它的主要特點(diǎn)如下：逐次比較型，單電源供電，具有三態(tài)輸出鎖存；輸出TTL兼容，無需外部進(jìn)行0點(diǎn)和滿度調(diào)整；8位分辨率，最大非線性誤差0.4LSB。ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如下圖2-3所示，ADC0809由一個(gè)8路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。

33、多路開關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。圖2-3 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)邏輯ADC0809的工作過程:首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中，此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位，下降沿啟動(dòng) AD轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行，直到AD轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖剑甘続D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請。當(dāng)OE輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸

34、出到數(shù)據(jù)總線上。 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式。 （1）定時(shí)傳送方式 對(duì)于一種A/D轉(zhuǎn)換其來說，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如ADC0809轉(zhuǎn)換時(shí)間為128s，相當(dāng)于6MHz的MCS-51單片機(jī)共64個(gè)機(jī)器周期?？蓳?jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 （2）查詢方式 A/D轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如ADC0809的EOC端。因此可以用查詢方式，測試EOC

35、的狀態(tài)，即可確認(rèn)轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 （3）中斷方式 把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)（EOC）作為中斷請求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。不管使用上述哪種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號(hào)有效時(shí)，OE信號(hào)即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接受。如下圖2-4所示是ADC0809引腳結(jié)構(gòu)圖圖2-4 ADC0809引腳圖ADC0809各腳功能如下：D7-D0：8位數(shù)字量輸出引腳。IN0-IN7：8位模擬量輸入引腳。VCC：+5V工作電壓。GND：地。REF（+）：參考電壓正端。REF（-）：參考電壓負(fù)端。START：A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端。AL

36、E：地址鎖存允許信號(hào)輸入端。（以上兩種信號(hào)用于啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）。EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出引腳，開始轉(zhuǎn)換時(shí)為低電平，當(dāng)轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高電平。OE：輸出允許控制端，用以打開三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端（一般為500KHz）。A、B、C：地址輸入線。2.4鎖存器擴(kuò)展并行輸出口74LS37374LS373為三態(tài)輸出的8D透明鎖存器, 373 的輸出端 O0O7 可直接與總線相連。當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE為低電平時(shí)，O0O7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動(dòng)負(fù)載或總線。當(dāng)OE為高電平時(shí)，O0O7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動(dòng)總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。當(dāng)鎖存允許端LE為高電平時(shí)，O隨

37、數(shù)據(jù)D而變。當(dāng)LE為低電平時(shí)，O被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。當(dāng)LE端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善400mV。下圖2-6所示為74LS373的引腳圖： 圖2-6 74LS373引腳圖74LS373的引腳功能說明如下： VCC：+5V工作電壓。GND：地。1D8D：8位數(shù)據(jù)輸入端。 E：三態(tài)允許控制端（低電平有效）。 LE：鎖存允許端。 1Q8Q:8位數(shù)據(jù)輸出鎖存端。 如下圖2-6所示為74LS373的內(nèi)部邏輯圖。圖2-6 74LS373的內(nèi)部邏輯圖2.5電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232MAX232接收器的輸入為RS232電平，輸出為TTL/CMOS電平。不使用的輸入輸出端可以懸

38、空。其輸入端內(nèi)置5K的下拉電阻，當(dāng)輸入端懸空時(shí)，被下拉至低電平經(jīng)過反相器，輸出端為高電平。MAX232的引腳分布如圖2-7所示。圖2-7 MAX232引腳圖MAX232的引腳功能說明如下：T1IN、T1OUT：發(fā)送器T1輸入、輸出端。T2IN、T2OUT：發(fā)送器T2輸入、輸出端。R1IN、R1OUT：接收器R1輸入、輸出端。R2IN、R2OUT：接收器R2輸入、輸出端。C1+、C1-：MAX232正電壓倍增器0.1f電容正負(fù)連接端。C2+、C2-：MAX232負(fù)電壓倍增器0.1f電容正負(fù)連接端。V+、V-：MAX232電平正負(fù)輸出端口，正端通過0.1f電容接至VCC，負(fù)端通過0.1f電容接地。

39、MAX232含有兩個(gè)RS-232發(fā)送驅(qū)動(dòng)器和接受驅(qū)動(dòng)器，其中發(fā)送器的輸入為TTL/CMOS電平，輸出為RS-232電平。當(dāng)MAX232的工作電壓為+5V,而RS-232接收端負(fù)載為5K時(shí)，發(fā)送器的輸出電壓為8V左右；空載時(shí)在（V+-0.6）V-之間變化。MAX232的兩個(gè)發(fā)送器若只用一個(gè)發(fā)送器，另一個(gè)發(fā)送器輸入輸出端可以懸空。從MAX232的組成原理圖2-8可以看出，發(fā)送器的輸入端內(nèi)置400K的上拉電阻，當(dāng)輸入端懸空時(shí)，被上拉至Vcc，經(jīng)過反相器，輸出端為低電平。上拉電阻耗電僅為15A，所以懸空時(shí)的功耗很低。圖2-8 MAX232的結(jié)構(gòu)組成3 硬件部分設(shè)計(jì)蓄電池作為交通工具的后備電源，在整個(gè)交

40、通工具供電系統(tǒng)中起著非常重要的作用，主要體現(xiàn)為在啟動(dòng)柴油機(jī)時(shí)，供給起動(dòng)馬達(dá)電流，使起動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)來帶動(dòng)柴油機(jī)起動(dòng)；當(dāng)柴油機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)或緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)電機(jī)不能供電給各用電設(shè)備時(shí)，可由蓄電池供電；當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，吸儲(chǔ)發(fā)電機(jī)所發(fā)出的過剩電能，以備后用。鉛酸蓄電池自身特性要求，外部尺寸：高1093mm，長656mm，寬366mm；重量：5kg士688甙塊)；極板：正極46塊，負(fù)極48塊；電解液：采用密度1270士00059cm的稀硫酸溶液；液面位于極板上的高度為601mm，最高為75ram；充好電的蓄電池電勢約為2122V；蓄電池內(nèi)最高工作溫度可達(dá)500度。由以上我們可以看出來，我們設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要滿足交通

41、工具的需要，因?yàn)榻煌üぞ咝铍姵乇旧頂?shù)量多，體積大，并且要求系統(tǒng)要足夠的穩(wěn)定和可靠，可以在交通工具上相對(duì)惡劣的環(huán)境中正常運(yùn)行。因此我們設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，應(yīng)用運(yùn)行穩(wěn)定的配件，數(shù)據(jù)連接上位機(jī)存儲(chǔ)空間大，放棄傳統(tǒng)的檢測密度的方法，進(jìn)行電壓標(biāo)定估算電池剩余電量，極大的簡化了硬件系統(tǒng)。3.1硬件部分原理框圖為了方便安裝調(diào)試和維護(hù)，因此要求檢測系統(tǒng)的體積相對(duì)比較小，結(jié)構(gòu)比較簡單，如圖3-1所示，電池的電壓檢測參數(shù)被檢測后再經(jīng)過A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入到主控制器，由主控制器進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理之后送到LCD顯示電路進(jìn)行電壓數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示，通訊電路連接單片機(jī)與PC機(jī)，實(shí)現(xiàn)它們之間的數(shù)據(jù)通訊。留出的數(shù)據(jù)輸出端口用于連接單片

42、機(jī)和設(shè)計(jì)當(dāng)中所用到的其他功能器件。圖3-1主機(jī)流程數(shù)據(jù)采集流程圖，如圖3-2所示蓄電池作為被控對(duì)象經(jīng)檢測元件采集后將物理量傳給傳感器，由傳感器通過信號(hào)處理將物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳給A/D轉(zhuǎn)換器，再有A/D轉(zhuǎn)換器將模擬的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后直接送到單片機(jī)。因此我們可以看出在電壓數(shù)據(jù)采集的過程中經(jīng)過的兩次信號(hào)的轉(zhuǎn)變，用到了兩種轉(zhuǎn)換器件，傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器。圖3-2數(shù)據(jù)采集流程電源模塊是可以直接貼裝在印刷電路板上的電源供應(yīng)器，其特點(diǎn)是可為專用集成電路（ASIC）、數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP)、微處理器、存儲(chǔ)器、現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA) 及其他數(shù)字或模擬負(fù)載提供供電。一般來說，這類模塊稱為負(fù)載

43、點(diǎn) (POL) 電源供應(yīng)系統(tǒng)或使用點(diǎn)電源供應(yīng)系統(tǒng) (PUPS)。由于模塊式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)甚多，因此模塊電源廣泛用于交換設(shè)備、接入設(shè)備、移動(dòng)通訊、微波通訊以及光傳輸、路由器等通信領(lǐng)域和汽車電子、航空航天等。尤其近幾年由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展和分布式供電系統(tǒng)的不斷推廣,模塊電源的增幅已經(jīng)超出了一次電源。隨著半導(dǎo)體工藝、封裝技術(shù)和高頻軟開關(guān)的大量使用,模塊電源功率密度越來越大,轉(zhuǎn)換效率越來越高,應(yīng)用也越來越簡單。 人們在開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域是邊開發(fā)相關(guān)電力電子器件，邊開發(fā)開關(guān)變頻技術(shù)，兩者相互促進(jìn)推動(dòng)著開關(guān)電源每年以超過兩位數(shù)字的增長率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。開關(guān)電源可分為AC/DC

44、和DC/DC兩大類，DC/DC變換器現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)模塊化，且設(shè)計(jì)技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國內(nèi)外均已成熟和標(biāo)準(zhǔn)化，并已得到用戶的認(rèn)可，但AC/DC的模塊化，因其自身的特性使得在模塊化的進(jìn)程中，遇到較為復(fù)雜的技術(shù)和工藝制造問題。本設(shè)計(jì)中所用到的電源電路如下圖3-3所示，由一個(gè)變壓器T、一個(gè)IN4007型號(hào)的整流橋VD、一個(gè)220/25V的電解電容C2和一個(gè)12V的穩(wěn)壓管DW構(gòu)成。電路功能：220V交流電壓經(jīng)過變壓器T降壓、整流橋VD整流、電解電容C2濾波、穩(wěn)壓管DW穩(wěn)壓后輸出穩(wěn)定的5V直流電壓供控制電路工作。圖3-3 電源電路系統(tǒng)主機(jī)部分蓄電池智能檢測總體電路原理圖設(shè)計(jì)見附錄1所示，電路PCB圖設(shè)計(jì)見附錄2所示

45、。設(shè)計(jì)的主電路圖的核心部分采用的是單片機(jī)AT89C51，檢測出的模擬電壓值經(jīng)過分壓電路后直接送到A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，經(jīng)單片機(jī)數(shù)據(jù)處理后，送到LCD進(jìn)行顯示。檢測出的主要數(shù)據(jù)電壓值，既可以在LCD上顯示，也可以通過和單片機(jī)相連的MAX232接口上傳PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示與存儲(chǔ)。3.2最小系統(tǒng)電路單片機(jī)最小系統(tǒng)是在以MCS-51單片機(jī)為基礎(chǔ)上擴(kuò)展，使其能更方便地運(yùn)用于測試系統(tǒng)中，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高被測試的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。單片機(jī)以其功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、造價(jià)低和開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，稱為在實(shí)時(shí)檢測和自動(dòng)控制領(lǐng)域中

46、廣泛應(yīng)用的器件，在工業(yè)生產(chǎn)中稱為必不可少的器件，尤其是在日常生活中發(fā)揮的作用也越來越大。目前的單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)只能夠仿真單片機(jī)，卻沒有給用戶提供一個(gè)通用的最小系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，需要做很小集成度的最小系統(tǒng)應(yīng)用在一些小的控制單元。其應(yīng)用特點(diǎn)是：全部I/O口線均可供用戶使用；內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限（只有4KB地址空間）；應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。本設(shè)計(jì)中主控機(jī)系統(tǒng)采用了Atmel 公司生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)，芯片本身就是一個(gè)最小系統(tǒng)。在能滿足系統(tǒng)打性能要求的情況下，可優(yōu)先考慮采用此種方案。用這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單、可靠。用AT89C51單片機(jī)構(gòu)成最小系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上復(fù)位電路和晶振電路即可

47、。單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖3-4所示。圖3-4 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖在單片機(jī)的最小系統(tǒng)中有4個(gè)雙向的8位并行I/O端口，分別記作P0、P1、P2、P3，都可以用于數(shù)據(jù)的輸出和輸入，P3口具有第二功能為系統(tǒng)提供一些控制信號(hào)。時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生MCS-51單片機(jī)工作所必須的時(shí)鐘控制信號(hào)，內(nèi)部電路在時(shí)鐘信號(hào)的控制下，嚴(yán)格地按時(shí)序指令工作。MCS-51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該高增益反向放大器的輸入端為芯片的引腳XTAL1，輸出端為XTAL2。這兩個(gè)引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成了一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。電路中的微調(diào)電容通常選擇為30pF左右，該電容的大小會(huì)影響到振蕩器頻率的高低、振

48、蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性。晶體的振蕩頻率為11.0592MHz。AT89C51的復(fù)位端是一個(gè)史密特觸發(fā)輸入，高電平有效。復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)復(fù)位是利用電容充電來完成的。當(dāng)按鍵按下的接電瞬間，RST端得電位與VCC相同，隨著充電電流的減少，RST的電位逐漸下降，只要保證RST端若由低電平上升到高電平并持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期（即24個(gè)晶振周期），系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)一次復(fù)位操作。電路中通常選擇：C3=10F, R1=200,R2=10K.80C51單片機(jī)復(fù)位的目的是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。復(fù)位后將PC初始化為0000H,使CPU從0000H單元開始執(zhí)行程序；復(fù)位操作

49、同時(shí)使SFR寄存器進(jìn)入初始化，但內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)是不變的。EA腳接高電平，單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，但在PC值超過0FFFH（4Kbyte地址范圍）時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。3.3電壓測量電路蓄電池的電壓經(jīng)精密電阻R6R13，R14R21分壓將012V模擬電壓量轉(zhuǎn)換為05V的模擬電壓量送入8位串行AD轉(zhuǎn)換集成電路ADC0809的模擬信號(hào)輸入端IN0IN7進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的電壓的數(shù)字通過ADC0809的DOUT送入單片機(jī)AT89C51的P0.0P0.7腳，并由單片機(jī)的2.6、P3.7控制ADC0809的讀寫，P2.7提供片選信號(hào)，ALE/PROG提供時(shí)鐘信號(hào)，ADC0809的基準(zhǔn)

50、電壓VREF+接+5伏，VREF-接地，通過單片機(jī)AT89C51計(jì)算后得到蓄電池的實(shí)際電壓，送入LCD1602進(jìn)行顯示；本文選擇的檢測方法和常用幾種方法的對(duì)比結(jié)果是如果選用隔離運(yùn)放和繼電器的方法進(jìn)行電壓檢測，繼電器電壓范圍寬，但是價(jià)格比較高，不適合我們的多系統(tǒng)，因?yàn)槲覀儥z測下位機(jī)可能要每節(jié)蓄電池中放置一個(gè)，同理隔離運(yùn)放的價(jià)格相對(duì)更高，并且繼電器檢測不適合高速檢測，因此我們只能采用光耦或者是電阻分壓的方式，因?yàn)槲覀儗?duì)精度要求比較低，單個(gè)檢測裝置不需要太高精度，所以我們采用電阻分壓的方式。分壓電阻原理圖如下圖3-5所示。圖3-5分壓電阻結(jié)構(gòu)圖ADC0809內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與AT89S51單

51、片機(jī)直接相連。本設(shè)計(jì)中加入了鎖存器擴(kuò)展芯片74LS373，用于以后實(shí)現(xiàn)多路采集的擴(kuò)展。在ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換過程中的初始化時(shí)，使ST和OE信號(hào)全為低電平。送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C端口上。在ST端給出一個(gè)至少有100ns寬的正脈沖信號(hào)。 是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC信號(hào)來判斷。當(dāng)EOC變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給OE為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。ADC0809對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是05V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。如下圖3-6所示為電壓A/D轉(zhuǎn)換電路，從ADC0809的通道IN

52、0輸入05V之間的模擬量，通過ADC0809轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入單片機(jī)AT89C51。圖3-6 電壓A/D轉(zhuǎn)換電路3.4顯示電路傳統(tǒng)的七段數(shù)碼LED顯示器雖然價(jià)格便宜，但在現(xiàn)代的許多儀表、各種電子產(chǎn)品中逐漸被LCD所取代。所以采用LCD液晶屏進(jìn)行顯示，LCD液晶顯示器是一種低壓、微功耗的顯示器件，只要23伏就可以工作，工作電流僅為幾微安，是任何顯示器無法比擬的，同時(shí)可以顯示大量信息，除數(shù)字外，還可以顯示文字、曲線，比傳統(tǒng)的數(shù)碼LED顯示器顯示的界面有了質(zhì)的提高。在儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。優(yōu)點(diǎn)為：顯示質(zhì)量高，由于液晶顯示器的每一個(gè)點(diǎn)收到信號(hào)后就一直保持那種色彩和亮度恒定發(fā)光，因此液晶

53、顯示器的畫質(zhì)高而且不會(huì)閃爍；數(shù)字式接口，液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機(jī)的接口簡單操作也很方便；功率消耗小，相比而言液晶顯示器的主要功耗在內(nèi)部電極和驅(qū)動(dòng)IC上，因而耗電量比其他器件要小很多。雖然LCD顯示器的價(jià)格比數(shù)碼管要貴，但它的顯示效果好，是當(dāng)今顯示器的主流，所以采用LCD 作為顯示器。選用的LCD1602模塊,可以方便地顯示漢字和圖形，單片機(jī)AT89C51將收集的電壓的數(shù)字量簡單運(yùn)算后送入LCD，非常直觀的顯示出被測蓄電池的電壓。如下圖3-7所示為LCD1602顯示電路。電壓的數(shù)字信號(hào)通過單片機(jī)AT89C51的P1.0P1.7腳送入LCD1602的D0D7，并由單片機(jī)的2.0控制LCD1

54、602的數(shù)據(jù)/命令選擇，P2.1控制LCD1602的讀寫，P22提供LCD1602的使能信號(hào)。VDD和BLA接+5伏，VSS和BLK接地，VEE接10K的滑動(dòng)變阻器，10K的排阻起分流作用。圖3-7 LCD1602顯示電路3.5通訊電路目前采用PC與單片機(jī)構(gòu)成的分布式系統(tǒng)、工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)等越來越受到廣泛應(yīng)用。在這類應(yīng)用系統(tǒng)中，穩(wěn)定可靠、方便快捷的數(shù)據(jù)通訊是實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)和保障。因此，根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際工作環(huán)境條件，合理設(shè)計(jì)硬件控制電路就顯得十分重要了。由于RS-232C的接口電平與TTL兼容接口電平標(biāo)準(zhǔn)不同，所以該接口與TTL兼容電平連接時(shí)需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。MAX232含有兩個(gè)R

55、S-232發(fā)送驅(qū)動(dòng)器和接受驅(qū)動(dòng)器，其中發(fā)送器的輸入為TTL/CMOS電平，輸出為RS-232電平。MAX232得驅(qū)動(dòng)器和接收器適用于所有EIA/TIA及V.28/V.24規(guī)范，尤其適用于無法適用到12V電源的場合。MAX232的低電壓關(guān)斷模式將功率的耗散減至5w以下，所以特別適用于電池供電系統(tǒng)如下圖3-8所示為單片機(jī)與PC機(jī)通訊電路。圖中MAX232芯片內(nèi)部的電源轉(zhuǎn)換器與外接電容C4，C5，C6，C7將+5V的電壓源轉(zhuǎn)換成8.5V電壓，所以該芯片只需要+5V電源就可以進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。電容C8用于電源去藕，目的是濾去電源噪聲。圖3-8 單片機(jī)與PC機(jī)通訊電路在該電路中我們采用了三線制連接串口，也就是說和電腦的9針串口只連接其中的3根線：第5腳的GND、第2腳的RXD、第3腳的TXD。這是最簡單的連接方法，但是對(duì)我們來說已經(jīng)足夠使用了，電路如上圖所示，MAX232的第10腳和單片機(jī)的11腳連接，第9腳和單片機(jī)的10腳連接，第15腳和單片機(jī)的20腳連接。即51單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)輸出端口TXD連接到MAX232第一組收發(fā)器的輸入端口T1IN，用于向PC發(fā)送數(shù)據(jù)。串行數(shù)據(jù)輸入端口RXD連接到MAX232第二組收發(fā)器的輸出端口R2OUT，用于接收PC串行輸入的數(shù)據(jù)。PC串行數(shù)據(jù)輸入端口RXIN連接到MAX232第一組收發(fā)器的輸出端口T1OUT，用于接收單片機(jī)發(fā)送的串行數(shù)據(jù)，PC的串行數(shù)據(jù)