鋰電池電量檢測的研究論文設(shè)計

1、 第1 頁 鋰離子電池電量檢測的研究摘 要鋰電池作為一種可充電電池，在新能源汽車，手機充電器，充電寶等上有著非常廣泛的應用，傳統(tǒng)的鋰電池并沒有對容量等的檢測，不能實時掌握鋰電池的狀態(tài)，因此設(shè)計一款鋰電池監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對鋰電池的工作狀態(tài)實時檢測意義重大。 本文設(shè)計一款鋰電池監(jiān)控系統(tǒng)，主要對鋰電池的工作電壓，進行實時檢測和監(jiān)控，通過電阻分壓模塊檢測鋰電池工作電壓，采用AD0808轉(zhuǎn)換模塊實現(xiàn)對檢測值的模數(shù)轉(zhuǎn)換后將數(shù)據(jù)傳送給單片機，單片機接受到數(shù)據(jù)后，控制數(shù)碼管和PC機實時顯示檢測值。 本文在對鋰電池功能需求分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計出一套滿足要求的鋰電池檢測硬件系統(tǒng)，采用C語言對算法進行設(shè)計，最后對該鋰電

2、池監(jiān)控系統(tǒng)的實物焊接與調(diào)試，驗證鋰電池監(jiān)控系統(tǒng)的電壓檢測顯示等功能?！娟P(guān)鍵詞】：鋰電池監(jiān)控系統(tǒng)，電壓，單片機Study on the measurement of electric quantity of Li-ion batteryAbstractAs a kind of rechargeable battery, lithium battery has a very wide range of applications in new energy vehicles, mobile phone chargers, rechargers, etc. the traditional lithiu

3、m battery does not detect the capacity, and can not grasp the state of lithium battery in real time. Therefore, it is of great significance to design a lithium battery monitoring system to realize the real-time detection of the working state of lithium battery.In this paper, a monitoring system of l

4、ithium battery is designed, which is mainly used to detect and monitor the working voltage of lithium battery in real time. The working voltage of lithium battery is detected by the resistance voltage division module. The ad0808 conversion module is used to realize the analog-to-digital conversion o

5、f the detection value, and then the data is transmitted to the single chip microcomputer. After the single chip computer receives the data, the digital tube and PC computer are controlled to display the detection value in real time.Based on the analysis of the functional requirements of lithium batt

6、ery, this paper designs a set of lithium battery detection hardware system that meets the requirements. The algorithm is designed by C language. Finally, the physical welding and debugging of the lithium battery monitoring system are carried out to verify the voltage detection and display functions

7、of the lithium battery monitoring system.【Key words】 Lithium Battery Monitoring System, voltage, SCM目 錄1 緒 論11.1 課題研究背景和意義11.2 國內(nèi)外研究動態(tài)21.3 論文的研究內(nèi)容和意義32 系統(tǒng)方案設(shè)計52.1總體方案設(shè)計52.2單片機選擇介紹52.3鋰電池特性63 系統(tǒng)硬件設(shè)計83.1系統(tǒng)總體設(shè)計電路圖83.2 核心電路設(shè)計83.3顯示電路93.4串口電路93.5電壓檢測轉(zhuǎn)換電路設(shè)計104 軟件設(shè)計114.1系統(tǒng)程序設(shè)計流程圖114.2顯示子程序設(shè)計124.3串口子函數(shù)135 仿

8、真與調(diào)試145.1仿真145.2實物調(diào)試165.3本章總結(jié)186 結(jié) 論19參考文獻20致 謝20附 錄21 第22 頁 1 緒 論1.1 課題研究背景和意義近代以來我國工業(yè)的發(fā)展極為迅速，而隨之而來的卻是我國環(huán)境污染日益嚴重，并且有逐漸增加的趨勢，像石油天然氣很多不可再生的資源只會用一點少一點，畢竟其總量是有限的，針對這種情況我國加大了針對不可再生資源的研究性投入。鋰電池是現(xiàn)在一種極為流行的新能源，它具備很多方面的優(yōu)點，所以它在全世界的范圍應用范圍都在不斷的擴大?，F(xiàn)在在我們生活的方方面面，都能見到他英勇的身影，包括汽車領(lǐng)域，航天通信領(lǐng)域。鋰電池，本身也有一些很大的缺陷與不足，當我們在使用鋰電

9、池的時候，非常不注重它的定期保養(yǎng)與維護，因此造成了在使用過程中一定是會出現(xiàn)各種各樣的問題。比較常見的問題就是其電池壽命不斷縮短，而且電壓有可能會下降。針對這種情況，開發(fā)出一種合理規(guī)范的電池管理系統(tǒng)，對于鋰電池的日常管理和維護，有非常重要的意義。尤其是當它應用在一些大規(guī)模的設(shè)備中的時候，它發(fā)揮著無可替代的作用，因此對于其的維護就變得格外重要，就好比當它應用在混合動力汽車以及航天設(shè)施中的時候，對于它的及時以及規(guī)范的維護就不直接影響這些設(shè)備的使用性能。于是，有非常對的國家和公司就開始重視對鋰電池監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)研究，其中有很多高校以及科研單位針對鋰電池也設(shè)立了專門的研究項目，希望開發(fā)出比較適合的鋰電池

10、管理系統(tǒng)，而監(jiān)控系統(tǒng)主要是能夠讓人們實時掌握鋰電池的充放電情況以及其輸出電壓以及電流值是否在正常范圍內(nèi)，而很難解決的問題在于如何精確計算出鋰電池的真實容量以及如何保證其均衡，這里面涉及到的重要原因在于鋰電池內(nèi)部本身就會產(chǎn)生化學反應而放電，所以實時掌握其內(nèi)部動態(tài)特性是十分困難的。而且鋰電池本身真實的電容量大小極其容易受到其它因素的干擾，這些影響因素包含了外部壓力以及溫度，這讓人們精確掌握其電池容量變得十分困難。而所謂保持電池的均衡主要是因為當電池在充放電的時候每一個電池兩端的電壓值大小都不一樣，所以這也會對鋰電池的使用時間以及其正常工作狀態(tài)或多或少都會存在影響。因此，針對電池監(jiān)控系統(tǒng)展開研究與探

11、討其實主要是找到解決上述問題的方法。如何讓鋰電池盡量避免出現(xiàn)上述問題以及當這些問題出現(xiàn)時系統(tǒng)能夠控制其去處理這些問題以確保不會影響其使用時間以及工作狀態(tài)，極大的降低事故發(fā)生的可能性，使其不至于出現(xiàn)本身發(fā)熱導致溫度身高而發(fā)生自燃現(xiàn)象，也不會出現(xiàn)當它應用在混合動力汽車中的時候電池容量不能夠讓汽車行駛甚至啟動的現(xiàn)象。同在一個電池組內(nèi)的每一個單電池有可能都會存在很大的不同，造成這種現(xiàn)象的主要原因在于每一個電池的內(nèi)部電阻值大小有可能不同、而且容量也會有所差異，自放電狀態(tài)也會不同以及SOC荷狀態(tài)的差異性，這些所有內(nèi)部因素的不同到后來都使得其單電池兩端的電壓值大小有所差異，很容易產(chǎn)生過充以及過放的問題。一旦

12、電池的輸出電壓值大小不在2.4伏特到4.2伏特這個范圍內(nèi)而去進行充放電過程，那么就會使得單電池的差異性擴大，讓其使用時間大大縮短，導致每一個單電池兩端的電壓值大小差異更加明顯，如此便會產(chǎn)生惡性循環(huán)。只要針對其工作過程進行深入的研究與探討，當鋰電池在進行充放電的時候，由短板效應可得，一些兩端電壓值相對較低的單電池會比其它鋰電池優(yōu)先增至鋰電池的額定電壓，這時候就不得不停止對其進行充電，造成整個電池組另外一些單電池并沒有完成充滿電的過程，使得電池組總的電能與其最大狀態(tài)有很大差距；而放電過程也和充電過程類似，一些容量較小單電池會比其它單電池優(yōu)先放完電能，這時候就不得不提前結(jié)束放電過程，所以造成還有很多

13、單電池的電能未能夠得到有效充分利用，使得電池組的電能利用率大大降低。因此，針對上述情況，實時掌握鋰電池的充放電情況十分重要，本次課題從這個研究方向出發(fā)開發(fā)出一套鋰電池監(jiān)控系統(tǒng)，能夠幫助人們實時掌握鋰電池在工作時候的輸出電壓值以及電流值大小。 1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)世界上第一個鋰電池監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)明是在1971年由美國一家蓄電池研發(fā)公司完成，它們把它稱之為BDS-256/MPM-100。在那個時代的技術(shù)條件下，所開發(fā)出來的系統(tǒng)主要作用是每當電池有問題發(fā)生時其就會及時發(fā)出警報，這種功能的實現(xiàn)主要依靠檢測其內(nèi)阻值的大小以獲得它的其它有關(guān)參數(shù)的值，從而掌握電池的狀態(tài)。而美國DNSL公司則是一家在這方面擁

14、有極高科學技術(shù)的企業(yè)。他們所開發(fā)出來的此類系統(tǒng)不僅可以做到對電池的各個相關(guān)參數(shù)進行檢測，并且整個檢測過程絕對不會對電池的正常使用有任何負面影響，而且能夠?qū)⑺鶛z測得到的電池狀態(tài)實時顯示出來，以便讓人們知道哪些電池不能夠再使用。而且它們所開發(fā)出來的此類監(jiān)控系統(tǒng)具有非常可觀的檢測精度，在行業(yè)內(nèi)也非常受認可和贊揚。這些監(jiān)控系統(tǒng)的共同特點是不僅可以同時檢測電池組內(nèi)很多個單電池的有關(guān)參數(shù)信息，還能夠把所檢測得出的數(shù)據(jù)記錄存儲下來，擁有目前電池管理系統(tǒng)一些非常常見的傳統(tǒng)功能。通用公司針對蓄電池所設(shè)計出來的監(jiān)控系統(tǒng)具有十分鮮明的特點，其軟件模塊增加了許多保護防護裝置，能夠讓系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠的運行，現(xiàn)在很多國外

15、的研究機構(gòu)以及相關(guān)企業(yè)針對蓄電池的監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)主要是從每一個單電池的監(jiān)控模塊出發(fā)去設(shè)置很多相互獨立的子監(jiān)控系統(tǒng)，而這些子監(jiān)控系統(tǒng)主要涵蓋了微控制器以及支撐起運轉(zhuǎn)的所有電路結(jié)構(gòu)，再通過MCU用來統(tǒng)一收集處理從每個子系統(tǒng)那傳遞過來的監(jiān)控信息，把這些信息進行匯總分析，已完成對很多電池組持續(xù)有效的管理，而且國際上有非常多的芯片開發(fā)企業(yè)也針對這類監(jiān)控系統(tǒng)進行了相關(guān)芯片的研究與開發(fā)。我國在鋰離子電池技術(shù)上投入了大量的研究，并在我國的各個領(lǐng)域得到了廣泛的應用。對于一些大型的基礎(chǔ)建設(shè)和設(shè)備，例如基站蓄電池組、航空航天領(lǐng)域、以及新能源汽車產(chǎn)業(yè)，鋰離子電池發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。隨著我國新能源產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，更加推

16、動了新能源汽車產(chǎn)業(yè)的推廣，人們對于鋰離子電池的需求量急劇增長，總有一天鋰離子電池的使用會成為家常便飯，為了滿足人們的需求，配套的電子設(shè)備也應該增加建設(shè)，大量的電池使用需要完善的管理監(jiān)控設(shè)備以維護其正常運行。我國目前雖然參與到電池監(jiān)控系統(tǒng)研發(fā)的人員較多，但是研發(fā)技術(shù)水平參差不齊，沒有很好的結(jié)合其他研發(fā)成功，實現(xiàn)技術(shù)突破，相比于國外的技術(shù)來說，我國現(xiàn)有掌握的技術(shù)水平層度不高，整體的發(fā)展水平還處于初步階段。經(jīng)過總結(jié)歸納，有以下幾方面原因影響了我國電池監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。我國對電池監(jiān)控系統(tǒng)前期的研究不完善，掌握的技術(shù)不夠成熟，一些公司在實際生產(chǎn)應用中仍需要自行投入研發(fā)設(shè)計。2、電池監(jiān)控系統(tǒng)集成性較差，各個

17、公司自行研發(fā)設(shè)計，僅適用于個體定制，無法實現(xiàn)統(tǒng)一定制。在我國十二五規(guī)劃期間，我國政府尤其重視電動汽車的發(fā)展及其相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，并且針對其研究與發(fā)展設(shè)立了非常多的研究項目，對電動汽車未來的發(fā)展設(shè)立了一個長遠的明確目標也為其發(fā)展指明了方向，在不久的將來，在政府大力倡導以及各個相關(guān)企業(yè)的共同努力下，我國的電池技術(shù)以及其監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)一定會有一個質(zhì)的飛躍進步，并且也會趕超其它發(fā)達國家成為世界前茅。1.3 論文的研究內(nèi)容和意義本文設(shè)計一款鋰電池參數(shù)測試儀，實現(xiàn)對鋰電池電壓參數(shù)，進行檢測，并通過數(shù)碼管實時對外界顯示檢測到的電壓參數(shù)值，本鋰電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)安排如下：第一章：緒論，對鋰電池檢測技術(shù)的最新現(xiàn)狀，國內(nèi)最

18、新技術(shù)進行概述，給出本文結(jié)構(gòu)安排；第二章：總體方案設(shè)計，對該鋰電池監(jiān)控實現(xiàn)的功能需求進行分析，針對實現(xiàn)的檢測參數(shù)，選擇合適的電壓檢測模塊，對系統(tǒng)總體方案進行設(shè)計；第三章：系統(tǒng)硬件設(shè)計，在總體方案基礎(chǔ)上，對所選擇的模塊工作原理分析后，對其工作原理以及與單片機直接的連接原理，對硬件電路進行設(shè)計，包括有單片機控制電路，電壓檢測電路以及顯示電路等；第四章：軟件設(shè)計，針對鋰電池檢測系統(tǒng)的功能需求以及設(shè)計的硬件電路，對鋰電池的算法進行設(shè)計，包括電壓采集算法等進行詳細設(shè)計；第五章：鋰電池功能驗證與調(diào)試，結(jié)合設(shè)計功能，對鋰電池參數(shù)檢測系統(tǒng)的電壓檢測功能以及顯示等功能進行一一驗證調(diào)試。2 系統(tǒng)方案設(shè)計2.1總體

19、方案設(shè)計該鋰電池參數(shù)檢測系統(tǒng)主要對鋰電池工作時兩個主要參數(shù)進行實時檢測，主要是電壓參數(shù)檢測，最后在顯示屏和PC機上將電壓參數(shù)，設(shè)計的系統(tǒng)方案框圖如圖2.1所示。電壓檢測電路圖2.1系統(tǒng)框圖2.2單片機選擇介紹方案一：MCS-51單片機:其比較突出的優(yōu)點在于不需要再得到額外的其它技術(shù)支持就能夠?qū)崿F(xiàn)其功能，這種類型的單片機對使用者來說要求極低便于操作。主要使用者大概清楚其里面的構(gòu)造還有每個引腳的作用就可以利用它以完成相關(guān)系統(tǒng)程序設(shè)計。我們經(jīng)常在市面上可以看見的MCS-51單片機已經(jīng)把RAM以及A/D轉(zhuǎn)換器等安裝在其里面了，另外還給它設(shè)置了兩個串行口，售價不高容易被消費者接受。因為其是大批量生產(chǎn)并且

20、對它的使用壽命期望值比較高，所以一般用戶使用它的時候都考慮再三有所顧慮。除此之外，其還有許多有缺陷的地方。正是因為其結(jié)構(gòu)簡單所以具備的功能并不完善，主要體現(xiàn)在當它工作的過程中會消耗大量的功率，所以一般產(chǎn)品對功耗有嚴格要求的都不會去使用它。因為其連線方式使用的是外置總線式也注定了其容易受到外界環(huán)境的干擾，其運行速度也不是很快；總的來說，它在許多方面都有很大的進步空間。方案二：Motorola的單片機；以下將對8位的單片機作簡要概述。關(guān)于此類單片可查到的信息不多，一般很少有人去使用它，技術(shù)支持能力不強，通常都不會支持較小的客戶，并且售價相對來說比較高。除了上述缺點外，其還具備下面幾個優(yōu)點：它對外界

21、的干擾抵抗能力較大，并且還擁有豐富的資源，不再需要連接其它元件就能夠完成許多功能，能夠?qū)崿F(xiàn)較多的功能。該系統(tǒng)是一款典型的基于微處理器的嵌入式控制系統(tǒng)，微處理器在嵌入式控制系統(tǒng)中起著大腦的作用，經(jīng)過接近30年的發(fā)展，從上世紀八十年代開始，單片機的發(fā)展可以說是相當之快。就拿通用單片機來講，市場上的種類就數(shù)不勝數(shù)。從這些繁多的種類中脫穎而出的還是8051系列單片機，其不僅品種比較齊全而且具有很好的兼容能力，售價低功能強十分實用，便于操作。很多高校在開設(shè)單片機課程時也是以8051單片機為主?；谝陨显虮敬卧O(shè)計也選用了51系列單片機用來完成對本次系統(tǒng)的控制。 這款單片機一共具備40個引腳，并且還擁有3

22、2根輸入輸出端口接線可以被用來編寫程序，同時還具有各兩個外中斷口和讀寫口連線，其通信接口也能夠被用來編程。它不但能夠?qū)崿F(xiàn)常規(guī)編程也能夠完成在線編程。其里面所包含的Flash存儲器可以讓其開發(fā)程序時節(jié)省出不少的時間和精力，也能夠供用戶任意燒寫。其引腳如下圖2.2所示。 圖2.2 單片機引腳圖2.3鋰電池特性當鋰電池的性質(zhì)完全穩(wěn)定時，開路電壓與殘余容量之間的線性關(guān)系是顯而易見的。這種線性關(guān)系在很大程度上取決于周圍環(huán)境的溫度和電池的老化因子。開路電壓與剩余容量關(guān)系可由下式表示： （2-1）SOC 是指電池荷電狀態(tài)是一個重要的電池狀態(tài)參數(shù)。SOC的定義是：在一定的放電倍率下，電池剩余容量與相同放電條件

23、下電池的額定容量的大小比值。Vb0是電池的充電電壓，a為滿充時的開路電壓，b為充分放電時的開路電壓。在這三個數(shù)值中，只確定一個，另外兩個數(shù)值可以確定?？梢酝ㄟ^測量電池用來計算電池的充電狀態(tài)的開路電壓找到的剩余容量的對應的值，曲線可以直接根據(jù)開路電壓和 SOC 建立，計算出電池荷電狀態(tài)。但是，根據(jù)不同的開路電壓和 SOC 的曲線確定的電池放電率所需要的放電速率。然后簡單地測量電池的開路電壓大小，查表找到對應的 SOC 值。下面的圖示顯示了一倍放電速率下開路電壓和荷電狀態(tài)的曲線圖，如圖2.3所示。 圖2.3 SOC曲線圖一般認為將鋰電池的空載電壓放到3.0V以下就認為電用完了。大部分鋰電池放電不能

24、將空載電壓放到3.2V以下的，否則過度放電會損害電池。4.2V是電池充電的最高限制電壓，一般認為將鋰電池的空載電壓充到4.2V就認為電充滿了，電池充電過程中,電池的電壓在3.7V逐漸上升到4.2V，鋰電池充電不能將空載電壓充到4.2V以上的，否則也會損害電池。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1系統(tǒng)總體設(shè)計電路圖本設(shè)計利用AT89C51作為鋰電池電量檢測的核心芯片，其總電路圖分為電壓檢測轉(zhuǎn)換電路、復位電路、串口電路以及液晶顯示電路。其中復位電路由單片機的RST（9號引腳）控制，檢測轉(zhuǎn)換電路由P1控制。其電路系統(tǒng)設(shè)計總體電路圖如圖3.1所示。 圖3.1 系統(tǒng)電路圖3.2 核心電路設(shè)計如圖3.2所示，由C1和R

25、1構(gòu)成的基于高電平原理的上電復位實現(xiàn)復位電路功能，系統(tǒng)上電時，利用容值10uf的電容的蓄電功能，將高電平加RST引腳上的時間大于10ms實現(xiàn)系統(tǒng)復位功能，同時為了持續(xù)拉高的時間，采用阻值為10K的電阻防止電容放電，實現(xiàn)復位功能。 3.2復位電路 3.3晶振電路采用兩個容值為22pf的電容配合一個11.0592MHz的晶振，時鐘電，在三個元器件的作用下，單片機內(nèi)部會產(chǎn)生一個1/11.0592us時基信息，實現(xiàn)時鐘電路功能，如圖3.3所示。3.3顯示電路1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。單片機P0口只輸出低電平，P0口連接10k上拉電阻（R

26、P1）的29數(shù)據(jù)口，即可輸出高電平，同時也連接液晶顯示屏的LCD1602的D0D7數(shù)據(jù)口，顯示屏VSS引腳和VEE引腳接電源，VDD引腳是背光的調(diào)節(jié)，根據(jù)小的電壓變化調(diào)節(jié)背光。在仿真中可有可無，但為了與實物保持一致而添加。LCD顯示電路如圖3.4所示。 圖3.4 LCD顯示電路3.4串口電路USB430串口調(diào)試助手可以稱之為長線傳輸串行接口，可以使200mv的低電平在上千米時也能識別，同時輸入輸出分開，能很好的屏蔽干擾，與232比較其能夠在TTL應用領(lǐng)域兼容，高低電平與當前的常見的嵌入式控制芯片兼容為2到6V，傳送數(shù)據(jù)的速率時232的幾十倍，接口還被分成兩塊，采用平衡模塊和差分模塊組成，實現(xiàn)對

27、噪聲的去除，同時與232一對一相比較，RS485可以實現(xiàn)一對多的信息傳送。圖3.5串口電路如圖3.5所示的串口電路，單片機的串口通信引腳P3.0和P3.1實現(xiàn)ch430模塊進行通信，設(shè)置好比特率和傳送格式數(shù)據(jù)后，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)上傳與PC機通信實現(xiàn)監(jiān)控。3.5電壓檢測轉(zhuǎn)換電路設(shè)計對于電壓檢測值，采用1個500歐姆的電阻R2與TL431串聯(lián)后進行分壓，輸出的電壓值是鋰電池輸出電壓，電壓值需要轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后才能給單片機進行接受，因此需要設(shè)計一個A/D轉(zhuǎn)換模塊，實現(xiàn)模擬電壓的轉(zhuǎn)換，本次采用的是AD0808轉(zhuǎn)換模塊用來實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換；采用的是一款在單片機應用領(lǐng)域被廣泛認可的8位AD0808模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，在高

28、達32us以及256位的分辨率系通過山雙通道異步串行通信模式與單片機的引腳之間直接相連，尤其是工作電壓0到5V也與本次系統(tǒng)相匹配，單片機只需11條引腳線即可實現(xiàn)對該A/D模塊的啟動、數(shù)據(jù)采集進行控制，數(shù)字輸出引腳與單片機的P1的8個引腳連接實現(xiàn)對轉(zhuǎn)換的電壓值數(shù)字化后，傳送給單片機；片選線START本文采用P2.6引腳線控制；時鐘線CLK，本文采用P2.5引腳線控制，后面兩條線的主要功能有二，一方面啟動轉(zhuǎn)換和結(jié)束轉(zhuǎn)換，另一方面，實現(xiàn)對采集通道ADDA進行選擇，因為前面已經(jīng)說的OUT數(shù)據(jù)線時異步傳送數(shù)據(jù)所以可以采用一根單片機引腳線即可實現(xiàn)，對于節(jié)省引腳資源也意義重大。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量通過OUT輸出，

29、模數(shù)之間的關(guān)系式如式（3-1）所示。 （3-1） 圖3.6 檢測電路4 軟件設(shè)計4.1 系統(tǒng)程序設(shè)計流程圖該鋰電池電檢測顯示系統(tǒng)，程序首先需要對系統(tǒng)進行初始化，對顯示模塊初始化，對AD模塊進行初始化，選擇確定轉(zhuǎn)換通道，準備啟動轉(zhuǎn)換，然后進入值檢測讀取循環(huán)，對值電壓值讀取后，實現(xiàn)對檢測值顯示，如圖4.1所示。是shi圖4.1 主程序流程圖主程序代碼：void main()float Ad_Voltage;float tl431;/基準值float battery;/電池電壓測量值float sum;/電壓補償float percent;/百分比lcd_Config();ADC0808_Clock

30、_Init();while(1)Ad_Voltage = read_data(0);battery = Ad_Voltage*5/256;write_1602com(0x80+0x40);printf(Voltage:%0.3fV ,battery);Ad_Voltage = read_data(1);tl431 = Ad_Voltage*5/256;sum=2.49*battery/tl431;/電壓補償if(sum4.20)sum=4.20;percent=(sum-3.0)/1.2)*10000;write_1602com(0X80);printf(percent:%2.2f% ,per

31、cent/100);4.2 顯示子程序設(shè)計數(shù)碼管倒計時顯示子函數(shù)，主要是對單片機的W1、W2、W3和W4引腳控制選擇顯示位之后對8個引腳進行循環(huán)賦值，實現(xiàn)0到9的顯示，具體流程圖如圖4.2所示。 圖4.2 數(shù)碼管顯示子函數(shù)4.3 串口子函數(shù)主要采用串口進行數(shù)據(jù)發(fā)送，串口數(shù)據(jù)主要利用對數(shù)據(jù)發(fā)送位實時檢測，利用串口中斷的形式進行數(shù)據(jù)發(fā)送，如圖4.3所示。否是圖4.3 數(shù)據(jù)通信子函數(shù)5 仿真與調(diào)試5.1 仿真主要系統(tǒng)上電后，可以看到檢測到的電池剩余電量百分比如圖5.1所示。由圖可看到的各個引腳都有閃爍，液晶顯示屏顯示內(nèi)容為2行，第一行顯示“percent：99%”，表示當前鋰電池電量百分比99%，在

32、仿真中精度較大。第二行顯示“Voltage：4.18V”，表示當前測得鋰電池電壓為4.18V，鋰電池電壓不能達到4.2V以上，否則會損害電池。圖5.1系統(tǒng)通電狀態(tài)顯示如圖5.2所示，箭頭所指即為在仿真中調(diào)節(jié)電壓的按鍵，每次調(diào)節(jié)0.05V，鋰電池電壓范圍為3.00V4.20V，調(diào)節(jié)超出范圍在液晶屏上不會顯示百分比。圖5.2調(diào)節(jié)電壓示意圖當調(diào)節(jié)電量為4.0V時電量時，電池剩余電量百分比如圖5.3所示，第一行顯示“percent：88%”，表示當前鋰電池電量百分比為88%，。第二行顯示“Voltage：3.98V”，表示當前測得鋰電池電壓為3.98V。圖5.2當電量為4V時當調(diào)節(jié)電量為3.05V時，

33、電池剩余電量百分比如圖5.3所示，第一行顯示“percent：4%”，表示當前鋰電池電量百分比為4%，。第二行顯示“Voltage：3.05V”，表示當前測得鋰電池電壓為3.05V。圖5.3當電量為3.05V時當調(diào)節(jié)電量為3.0V時，電池剩余電量百分比如圖5.4所示，第一行顯示“percent：0.0%”，表示當前鋰電池電量百分比為0.0%，。第二行顯示“Voltage：2.98V”，表示當前測得鋰電池電壓為2.99V。現(xiàn)實中鋰電池電壓理論上不低于3.0V，但現(xiàn)有技術(shù)只能達到近似值。圖5.4當電量為3.0V時5.2實物調(diào)試實物是需要仿真成功的基礎(chǔ)上才可以去制作的，在制作實物時主要用到C51單片機以及ADC0808,等芯片。硬件實物圖如圖5.5所示，顯示屏顯示檢測到的數(shù)據(jù)，外接一塊鋰電池。 （a） 實物正面圖 （b）實物背面圖圖5.6硬件實物圖當完成實物的制作之后需要隨其進行調(diào)試以驗證仿真方案的可靠性，由于本文驗證鋰電池電量，無法準確調(diào)節(jié)鋰電池的電量，所以在實物上測得鋰電池電壓，在仿真中調(diào)節(jié)觀察顯示百分比是否一致。測得實物電壓如圖5.7所示。 圖5.7 實物測得電壓圖在測得