鉛酸蓄電池運行原理及電池內(nèi)阻在線檢測系統(tǒng)設計摘要：為了能夠很好的處理鉛酸蓄電池內(nèi)阻在線檢測系統(tǒng)設計，本文首先對于鉛酸蓄電池的運行原理進行分析，進而對于鉛酸蓄電池的內(nèi)阻在線監(jiān)測系統(tǒng)進行設計，同時本文實現(xiàn)了鉛酸蓄電池內(nèi)阻在線檢測系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)的設計。該系統(tǒng)能夠通過上位機完成對于鉛酸蓄電池的內(nèi)阻實時實時在線監(jiān)控系統(tǒng)以及參數(shù)的設計。關(guān)鍵字：鉛酸蓄電池；內(nèi)阻；在線監(jiān)測；系統(tǒng)目錄TOC\o"1-3"\h\u88351.緒論 1251542.蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)總體設計 3116832.1監(jiān)測系統(tǒng)的原理和方法 34092.2系統(tǒng)檢測原理 354922.3總體設計原理圖 4139702.4系統(tǒng)的主要技術(shù)指標特點與性能 532863.電池內(nèi)阻在線檢測系統(tǒng)設計 6118043.1控制器確定 6110783.1.1單片機介紹 6269513.1.2單片機控制器設計 7177853.2顯示模塊確定 726073.2.1LCD介紹 872543.2.2LCD電路圖 8165063.3按鍵模塊確定 945994系統(tǒng)的安裝與調(diào)試 10150294.1安裝步驟 1092264.2硬件調(diào)試 11194014.3仿真調(diào)試 12158785.結(jié)論 1311479參考文獻 131.緒論由于傳統(tǒng)的電池的性能較差，因此使得鉛酸電池因為好的密封性能、運行穩(wěn)定等等特性，使得其在很多領(lǐng)域中得到廣泛的使用，同時該類型的電池也是直流電中最為關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)，同時在電源系統(tǒng)中很多的意外事故都和該電池的相關(guān)，并且該類型的電池以及運行穩(wěn)定性受到越來越多的研究者所研究。通過情況下由于電池常常處于待用狀態(tài)，因此需要把交流電常常通過整流器能夠把交流電轉(zhuǎn)換為直流電，這樣當交流電出現(xiàn)意外狀況，該時刻使得電池能夠開始運行。該蓄電池常常作為整個供電系統(tǒng)最為關(guān)鍵的部分，其出現(xiàn)意外情況，能夠造成很大的經(jīng)濟損失。因為整個供電系統(tǒng)運行安全性的需求，需要對于整個系統(tǒng)進行不間斷的維修以及監(jiān)測，并且很多不同類型的在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠很好的滿足該需求。此外伴隨著電子技術(shù)以及控制原理理論的不斷完善，使得對于電池的應用、管理逐漸體現(xiàn)出智能化。因此對于電池的余量以及運行狀況監(jiān)測的越好，因此整個系統(tǒng)的運行穩(wěn)定越高。所以怎么樣才能夠很好的實現(xiàn)不過大消耗的電池的電量上同時也不干擾整個機器的運行狀況，對于電池的電量進行很好的在線監(jiān)測，這對于整個電池的穩(wěn)定運行具有非常好的實際意義。因此本文主要研究內(nèi)容通過使用單片機對于電池剩余電量進行在線檢測，并且使用顯示子系統(tǒng)能夠?qū)τ陔姵貎?nèi)部的一些參數(shù)進行很好的顯示，同時對于一些異常的電池進行報警顯示，進而能夠使得系統(tǒng)進行預測性能實現(xiàn)。同時通過使用上位機在線監(jiān)測系統(tǒng)對于整個電池進行分析，對于電池內(nèi)部的關(guān)鍵參數(shù)進行檢測，同時通過曲線形式進行很好的顯示，這樣能夠在很大程度上方便使用者能夠?qū)τ陔姵氐膶崟r運行狀態(tài)進行監(jiān)測。2.蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)總體設計2.1監(jiān)測系統(tǒng)的原理和方法本文對于電池的內(nèi)阻進行監(jiān)測時常常使用如下的方式進行檢測，因此通過下文對于常用的方式進行介紹。(1)斷路電壓由于電池處于斷路的狀態(tài)下其電池的電壓常常稱之為斷路電壓，換言之其常常作為電池的電壓差，因此該電池的電壓數(shù)值上常常能夠等效為電池的電壓。(2)放電參數(shù)放電電流蓄電池放電期間的電流。放電電流越大?蓄電池容量下降越快?端電壓也下降越快?隨著放電負載的變化而變化。放電終止電壓為了防止蓄電池過度放電?影響蓄電池的使用壽命?一般規(guī)定一個終止電壓?放電電壓達到終止電壓時應該對蓄電池進行充電。(3)電池溫度電池常常能夠在額定溫度進行應用，如果溫度低于閾值或者溫度高于閾值其能夠在一定程度上對于電池的壽命有很大的干擾，在很大程度上對于電池的壽命進行縮短。2.2系統(tǒng)檢測原理在對于本文研究的電池內(nèi)部的參數(shù)進行檢測常常能夠通過使用直流檢測方法或者交流檢測方法進行實現(xiàn)。因此當設計者通過使用交流檢測方式對于電池內(nèi)部的參數(shù)進行監(jiān)測時，常常需要對于電池內(nèi)部的電流以及壓降進行檢測，進而能夠?qū)τ趦?nèi)阻進行很好的監(jiān)測。因此交流電的頻率常常能夠?qū)τ谙到y(tǒng)中電容的干擾進行忽略，進而能夠非常精準的對于電池內(nèi)阻進行監(jiān)測。該方法的缺陷是在使用過程中常常受到了很多不同類型的噪聲所影響，然而選用合適的檢測頻率需要對于濾波器，因此能夠在很大程度上防止影響因素的干擾。但是該優(yōu)勢不使用電池進行的使用，因此能夠?qū)τ陔姵貎?nèi)部的參數(shù)進行很好的檢測。當設計者通過使用直流監(jiān)測方式對于電池內(nèi)部的參數(shù)進行監(jiān)測時，需要通過電池的瞬時間放電能夠電池需瞬時放電?然后測量電池端電壓在放電過程中的瞬時放電，常常需要對于電池內(nèi)部的電流以及壓降進行檢測，進而能夠?qū)τ趦?nèi)阻進行很好的監(jiān)測。對于電池的內(nèi)阻進行監(jiān)測，其能夠非常高精度的對于內(nèi)阻進行監(jiān)測，同時不會受到很多的影響因素所干擾。然而使用該監(jiān)測方式時間比較長。2.3總體設計原理圖對于電池的監(jiān)測系統(tǒng)實際就是對于硬件以及軟件進行設計，并且使用下位機對于程序進行設計以及模擬，進而對于軟件和硬件進行聯(lián)合調(diào)試，最終使用使用設計系統(tǒng)、上位機以及通信系統(tǒng)對于智能化在線系統(tǒng)進行實現(xiàn)。因此本文設計的在線監(jiān)測系統(tǒng)硬件原理如下圖2-1所示，同時整個在線系統(tǒng)的硬件連接結(jié)構(gòu)圖如下圖2-2所示。圖2-1在線檢測結(jié)構(gòu)示意圖圖2-2在線系統(tǒng)設計圖本文對于電池的在線監(jiān)測使用對于上位機以及下位機的程序進行設計，此外本文主要對于在線監(jiān)測系統(tǒng)進行主要的研究，因此本文設計的下位機結(jié)構(gòu)如下圖2-3所示。圖2-3下位機設計框圖2.4系統(tǒng)的主要技術(shù)指標特點與性能在對于電池的內(nèi)阻進行在線監(jiān)測其逐漸成為了電池參數(shù)檢測范圍使用頻率非常高的技術(shù)之一，同時該技術(shù)逐漸對于原先的電壓檢測以及萬用表檢測方式對于電池的維護等等很好的解決方式，其能夠在很好的對于電池的內(nèi)部特性進行很好的檢測。其能夠很好的確保每一節(jié)電池具有非常好的性能的基礎，同時該系統(tǒng)能夠很好的監(jiān)測電池中性能不好的電池，同時能夠很好的向使用者進行預警，因此其常常作為電池的預警裝置。通過使用在線監(jiān)測系統(tǒng)不需要通過對于動力源進行斷路處理，就能夠?qū)τ陔姵氐膬?nèi)阻進行監(jiān)測。因此該系統(tǒng)具有如下的特性：(1)首先其能夠很好的對于電池的特性運行狀況進行實時監(jiān)測。因此該系統(tǒng)能夠通過設計者設計的監(jiān)測周期對于電池進行監(jiān)測。使用者能夠任意時間對于監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)出指令，這樣能夠?qū)τ陔姵貎?nèi)部的參數(shù)進行實時監(jiān)測。(2)使用該監(jiān)測系統(tǒng)能夠進行多方面的預警，其主要涵蓋實時預警，例如使用者能夠通過使用檢測裝置以及屏蔽系統(tǒng)進行多種方式進行預警。(3)該系統(tǒng)由于智能化，因此設計的在線系統(tǒng)能夠?qū)τ陔姵氐膬?nèi)阻進行實時監(jiān)測，同時給出相應的解決方式，基于該解決方式對于電池的特性進行判定。(4)設計的系統(tǒng)具有龐大的數(shù)據(jù)庫。使用者能夠使用電池的數(shù)據(jù)能夠?qū)τ诳刂葡到y(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫進行存留。這樣能夠通過監(jiān)測中心對于全部的電池實時數(shù)據(jù)進行檢測，同時還能夠?qū)τ陔姵氐膲勖腥康倪\行狀態(tài)進行檢測。3.電池內(nèi)阻在線檢測系統(tǒng)設計3.1控制器確定3.1.1單片機介紹本文對于電池內(nèi)阻控制系統(tǒng)進行設計使用的單片機類型為STC89C52，該類型單片機是由美國的一家企業(yè)進行生產(chǎn)，其應用傳統(tǒng)的MCS-51內(nèi)核，因此該控制器具備了很多51單片機沒有的功能。由于本文使用的單片機其能夠為很好的對于實際所需進行處理。因此本文選用的單片機如下圖3-1所示。其實物圖如下圖3-2所示圖3-1STC89C52引腳圖圖3-2單片機實物圖3.1.2單片機控制器設計本文對于電池內(nèi)阻的控制中樞使用單片機，其主要通過STC89C52進行構(gòu)成，因此整個控制中樞主要有單片機、復位電路以及晶振電路所構(gòu)成。然而設計的晶振電路主要由電容以及振蕩器等等電器元件所構(gòu)成，因此本文使用的控制器單片機如下圖3-3所示圖3-3單片機最小系統(tǒng)3.2顯示模塊確定第一種控制方案：顯示模塊應用數(shù)碼管來對于設定的參數(shù)以及實際輸出參數(shù)進行顯示。因此在本文的設計系統(tǒng)中使用多個數(shù)碼管來對于參數(shù)進行很好的顯示。主要是因為選用的數(shù)碼管其低成本，使用時間長，同時高亮度，但是其只能夠?qū)τ?6個英文字母以及10個數(shù)字進行顯示，此外能夠大量對于內(nèi)存空間進行占用。第二種控制方案：顯示模塊使用LCD進行顯示，主要是因為其能夠?qū)τ诤芏嗟淖址M行顯示，同時其低能耗，并且具有較好的界面顯示等等特性。綜上所述可知，本文對于顯示模塊選用LCD。3.2.1LCD介紹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。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形。LCD1602是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊，LCD1602已經(jīng)很普遍了，其引腳圖如圖3-4所示。VSSVSSVCCV0RSRWEDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7BLADBK12345678910111213141516圖3-4LCD1602引腳圖3.2.2LCD電路圖本系統(tǒng)采用1602字符型液晶顯示模塊來顯示設定的電池內(nèi)阻的一些重要的參數(shù)。LCD1602的控制端口RS、R/W、E分別與單片機的P3.3、P3.6、P3.7相連，LCD的八個數(shù)據(jù)引腳分別與單片機的P0端口八個引腳相連，由于單片機P0端口內(nèi)沒有內(nèi)部上拉電阻，所以當其作為輸出端口時，必須外加上拉電阻，并且通過把LCD與一個電位器連接來控制LCD1602的顯示亮度。其電路圖如圖3-5所示。其實物圖如下圖圖3-5LCD1602電路圖3-6LCD實物圖3.3按鍵模塊確定第一種控制方案：按鍵系統(tǒng)使用獨立式，由于該類型的系統(tǒng)中每一個按鍵都能夠?qū)τ谝粋€I/O口進行使用，因此使得大量的I/O不能夠得到充分使用，然而對于該程序編譯較為快捷，同時能夠在所需較少的按鍵中進行使用。第二種控制方案：按鍵系統(tǒng)使用矩陣式，盡管其電路連接非常繁雜，但是其能夠在很大程度對于I/O口進行使用，同時對于該程序的編譯較為困難，因此其常常在使用較多的按鍵下進行應用。因為本文對于電池在線監(jiān)測的的按鍵進行設計時其主要使用16個按鍵，如果使用獨立式按鍵則能夠?qū)τ诤芏嗟腎/O接口進行占用，因此本文的使用的按鍵為矩陣式按鍵。本設計采用了4*4矩陣式鍵盤也稱行列式鍵盤，它由行和列組成，在每一個行列的交叉點上設置一個按鍵，這樣一個8位的控制端口就可以實現(xiàn)，比獨立式鍵盤節(jié)省了一半端口。其電路原理圖如圖3-5所示。其在實際使用電路圖如下圖3-6所示圖3-5鍵盤電路圖3-6按鍵實際電路圖4系統(tǒng)的安裝與調(diào)試4.1安裝步驟(1)檢查元件的好壞首先我們將買到的元器件拿在桌面上進行一一檢查的目的就是看這些元器件是否可以正常的工作有沒有損壞。如果發(fā)現(xiàn)有損壞，那么就要及時更換。(2)放置、焊接各元件首先按照原理圖將各個元器件進行安裝和擺放，接下來對這些元器件進行焊接，先焊接較低的元器件在焊接較高的元器件，最后焊接那些比較容易壞的元器件，焊接芯片時要控制時間，以免電焊的溫度將芯片所損壞。4.2硬件調(diào)試硬件調(diào)試顧名思義就是我們所焊接的成品，對他們進行測試。我所采用的方式就是用所需要的儀器進行測試。分為兩部分，一部分是靜態(tài)測試，一部分是動態(tài)測試。當成品沒有工作的時候，我們通過肉眼首先來觀察一下是否有短路的情況產(chǎn)生。其次我們用萬用表來對各個零部件進行檢測，觀察是否有短路的情況產(chǎn)生。動態(tài)測試就是在成品正常工作的狀態(tài)下，我們觀察是否有短路的情況產(chǎn)生，是否有異常的狀況發(fā)生，是否有停止工作的狀態(tài)。檢測的方法有多種多樣，我們可以到網(wǎng)上進行查詢整理。當發(fā)現(xiàn)有故障時，哪一個部分有故障，我們就將這個部分的元器件取出進行修理，更換和調(diào)試。4.3仿真調(diào)試仿真調(diào)試就是將我們所編寫的程序?qū)氲诫娔X軟件當中，模擬電池在正常運行的狀態(tài)下，我們的程序是否也可以正常的運轉(zhuǎn)。在模擬的過程當中，如果發(fā)現(xiàn)程序有問題，這時我們要檢查元器件和我們所編寫的程序是否有問題，并且找到問題及時修改。在軟件模擬的過程當中，我們還可以進行犯錯，如果是在實際操作中犯錯是會產(chǎn)生安全隱患，所以模擬仿真也是一項十分重要的工作。仿真過程如圖4-1所示。圖4-3仿真調(diào)試首先，需要為編程做好準備工作，對本次編程所需要運用到的相關(guān)參數(shù)完成設置，具體如下：（1）如下圖4-4所示，首先打開軟件界面，點擊左上角的“工程”選項，新建一個工程：圖4-4新建工程界面（2）器件選擇如圖4-5所示：圖4-5選擇器件界面（3）文件生成如下圖4-6所示。此時就可以進入程序編寫界面，按照本項目的需求開始編寫程序了。圖4-6HEX文件生成在本次仿真設計中，將采用KEIL來對系統(tǒng)軟件的運行來進行調(diào)試。我們會將各個系統(tǒng)都導入到軟件當中進行調(diào)試。然后通過單片機進行模擬運行，一步一步的進行調(diào)試，看是否在實際操作中硬件也可以正常的運行。如果遇到了編寫好的程序在仿真的時候不能夠正確運行。隨后開始檢查自己編寫的程序，找到程序問題，并且改正。5.結(jié)論本文主要介紹了電池內(nèi)阻檢測的原理，在本次設計中模擬了電池內(nèi)阻在線監(jiān)測系統(tǒng)正常運行的模式，因為是模擬所以一些顯示的器具就用硬件來進行代替。本次設計的系統(tǒng)硬件由單片機、數(shù)碼管、紅外線接收裝發(fā)射置等硬件設備共同組成。這些硬件設備具有價格低廉，使用可靠的特點，組合以后，可以完美的模擬正常電梯在運行狀態(tài)中出現(xiàn)的各種各樣情況。同時，在軟件方面，采用的是C語言編程，C語言編程具有簡單、實用、可靠等諸多方面的作用。與此同時，在最后的實物