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1、石家庄铁道学院毕业设计铅酸蓄电池容量检测系统的设计Design of Lead-acid Battery Capacity Detection System 毕业设计成绩单学生姓名学号班级电0402-2班专业自动化毕业设计题目铅酸蓄电池容量检测系统的设计指导教师姓名指导教师职称教授评 定 成 绩指导教师得分评阅人得分答辩小组组长得分成绩：院长签字：年 月 日毕业设计任务书题目铅酸蓄电池容量检测系统的设计学生姓名学号班级电0402-2班专业自动化承担指导任务单位电气与电子工程分院导师姓名导师职称教授一、设计内容1、设计以单片机为核心的蓄电池测量系统。2、设计硬件电路。3、软件编程。二、基本要求1
2、、通过放电方法测试电池容量。 2、实时显示电池容量（安时）。 3、实时显示电池电压（V）。 4、测量结束后有报警提示。三、主要技术指标1、放电电流为34.5A。2、测量放电电流，电流与时间积分为安时。3、实时测量电压，放电到10.5V则放电结束，显示闪烁最后数据。4、三位数码管显示，切换显示电压/安时。四、应收集的资料及参考文献1、51单片机方面的知识及其接口技术。2、铅酸蓄电池方面的资料。3、模电、数字滤波、数电控制电路等资料。五、进度计划第1周第4周 调研、搜集资料、初步设计。第5周第8周 绘制原理图，制作板图。第9周第12周 编写软件，系统调试。第13周第14周 完成论文。教研室主任签字
3、时间2008年2月26日毕业设计开题报告题目铅酸蓄电池容量测试系统的设计学生姓名张义顺学号20041667班级电0402-2班专业自动化一、研究背景电池工业是新能源领域的重要组成部分，是全球经济发展的一个新热点，2006年，美国十大科技计划中有两项为电池项目，铅酸蓄电池行业销售总额的三分之一，与电力、交通、信息等产业发展息息相关，在汽车、叉车等运输工具和大型不间断供电电源系统中处于控制地位，是社会生产经营活动和人类生活中不可或缺的产品。铅酸蓄电池产业是二十一世纪最有发展前途和应用前景的新型绿色能源体系，同时关系到国家可持续发展战略的实现。近年来，铅酸蓄电池技术不断发展，产品日臻成熟。起动电池结
4、构逐步优化升级，免维护蓄电池广泛使用、仍然是军用、民用交通运输装备的重要电源装置，为我国成为世界主要汽车生产国起到重要支撑作用。阀控电池、胶体电池等作为备用电源、大型储备电源的核心部件，其生产已成为国民经济发展中重要的基础性产业。铅酸蓄电池行业大有可为。随着铅酸蓄电池的广泛应用，如何判定蓄电池的容量成为广大用户极为关注的问题。二、国内外研究现状目前，蓄电池剩余容量的检测方法很多，如检测电解液密度法、高电率放电法、湿度法、利用蓄电池阻抗法等。电解液密度在充电过程中逐渐变高，放电过程中逐渐降低。通过测量电解液的密度可判断蓄电池的充放电程度。此方法可以实现电池容量的直接显示，被普遍用在电池监测技术中
5、。但由于电解液扩散速度较慢，在充电或放电后较长时间才能达到稳定状态。高电率放电法是通过测量大负荷下的端电压来判断蓄电池的剩余容量。它是模拟启动机启动时的负载，测出蓄电池在大电流放电时的端电压，根据端电压变化来判定蓄电池的技术状态。此方法能检测蓄电池有无故障及向启动机供电的能力，但不能测量正在充电和刚充完电的蓄电池，因其电能消耗大，有一定危险。湿度法是借助固体电化学湿度传感器，在蓄电池充放电过程中，将电解液相对湿度变化转化为传感器阻抗值的变化来确定蓄电池的容量。但湿度传感器目前尚无应用实例。阻抗法是利用蓄电池充电过程中阻抗值升高，放电过程中阻抗值降低的特性，从被测量电池的频率响应数据预示电池的容
6、量。过程繁琐，所以这种方法用得较少。三、主要工作和所采用方法通过调研和搜集资料，完成对铅酸蓄电池的初步认识，之后再通过自我学习，从所借阅的资料以及互联网上的知识，独立完成原理图的绘制和版图的制作，随后进入软件编写阶段，在老师的指导下完成系统的调试最终完成论文。通过放电方法测试电池容量，测量放电电流，电流与时间积分为安时。四、本次设计预计达到的效果设计出一个以单片机为核心的铅酸蓄电池容量测试系统，通过放电可测试其容量，当电压达到10.5V时放电结束，并且实时显示电池电压与容量，测量结束后有报警提示。指导教师签字时 间 2008 年3月10日摘 要本设计是以AT89C51单片机为核心的蓄电池容量检
7、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；4、测量结束后有报警提示。为了检测蓄电池的端电压，以便显示电压，要进行电压采样，并且采样电路为小电流放电，使所测试的电压值比较准确；为了检测蓄电池的容量，要进行电流采样，并且为大电流放电，放电电流为3A-4.5A，还要求放电电流尽可能恒定。系统的恒流放电电路由集成运算放大器构成，结构简单，调整方便。该恒流放电电路，保证了放电电流的基本恒定，从而保证了容量检测的准确。实时测量并显示电压，放电到10.5V则放电结束。实时显示当前所放出的容量，积分计算出容
8、量，不须人工计算。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AbstractThe design is battery measurement system, of which AT89C51 micro controller as the core, through the software programming of AT89C51 SCM
9、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; 4, alarm after the end of a measure.In order to detect the battery voltage, show that voltage, we must samp
10、le voltage, and sampling circuit is small current discharge so that test the voltage more accurate; To test the battery capacity, we must sample current, and discharge current is large. Discharge current is 3A-4.5A, also requires discharge current constant as possible. The constant current discharge
11、 circuit is composed of Integrated Operational amplifier. Structure is simple, and adjustment is easy. The constant discharge circuit ensure that the discharge current fundamental constant, so as to ensure the accurate of capacity detection. Measure and display voltage by real-time, 10.5 V to the di
12、scharge, and the discharge is over. Display capacity by real-time, and calculate the capacity by integration, do not need manual calculations. 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 stru
13、cture, 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目 录第1章 绪论11.1 课题研究的目的及意义11.2 国
14、内外研究现状11.2.1 当前蓄电池容量测试技术现状11.2.2 快速容量测试技术的难点分析31.2.3 容量测试技术解决的方向41.3 论文研究内容及创新点4第2章 铅酸蓄电池52.1 工作原理52.1.1 放电中的化学变化52.1.2 充电中的化学变化52.2 蓄电池的容量62.2.1 放电中电压下降62.2.2 蓄电池之容量表示62.2.3 蓄电池温度与容量72.2.4 放电量与寿命72.2.5 放电量与比重72.2.6 放电状态与内部阻抗72.2.7 放电中的温度82.3 影响铅酸蓄电池容量的因素82.3.l 蓄电池生产工艺对电池容量的影响82.3.2 蓄电池使用时的因素对电池容量的影响10第3章 AT89C51单片机结构及功能简介133.1 AT89C51简介133.2 主要特性133.3 管脚说明133.4 时钟振荡器15第4章 硬件设计174.1 采样电路的设计174.1.1 设计思路174.1.2 设计方案174.1.3 原理图184.2 恒流放电电路的设计184.2.1 设计思路184.2.2 设计方案184.2.3 原理图194.2.4 工作原理194.3 数字显示
