基于单片机的蓄电池电量检测

2018-07-12崔越梅斌靳明欢史津鸿湖北师范大学教技学院

数码世界 2018年6期

崔越梅斌靳明欢史津鸿湖北师范大学教技学院

目前，我国为了实行可持续发展战略，大力发展电瓶车。在电瓶车的应用中，蓄电池的充放电不当等问题,如果设计了一种基于单片机的电池电量检测系统,将对电池进行实时监测。通过电压值更准确地估计电池剩余电量，从而避免电池过充放电造成的损坏，从而提高电池的使用寿命。

1.铅酸蓄电池电量检测设计方案

通过功能需求分析,我们需要设计单片机主控电路，A/D转换模块，LCD1602液晶显示器，蜂鸣器等来实现对蓄电池的电压实时监控。用户在骑行电瓶车时，电压检测电路将检测到的电压通过A/D转换，再通过单片机让液晶器显示电压值，用户通过该电压值可以大致判断出该蓄电池是否需要充电以及充电完成大概在什么时候从而避免过冲导致蓄电池损坏。

2.硬件电路设计

2.1 单片机控制设计

本设计选用52系列单片机，是集CPU、存储器、定时器/计数器、看门狗等为一体的微型计算机。这款单片机性价比高，拥8k可重复闪存只读程序存储器和256 b随机存储数据存储器与mcs 51指令系统兼容。我们需要时钟电路、复位电源和电源系统组成的最小的单片机系统，将最小系统与LCD1602和PCF8591模块相连接，通过PCF8591A/D转换来实现蓄电池电量的检测。

2.2 PCF8591模块A/D转换电路设计

本系统最核心的部分是A/D转换，它需要将所测到的模拟数据转换为数字数据。通过对功能分析，我们需要具有4个模拟输入,1个模拟输出和1个串行I2C总线接口以及8位数模转换等功能的元器件，通过各方面的分析，我们采用了PCF8591芯片。它的工作原理将SDA和SCL连接到单片机的I/O口。电压检测电路将检测到的电量通过PCF8591芯片里的8-bit模数转换获得的电压值，在单片机的控制下将测得的电压值在1602并显示出来。

2.3 LCD1602液晶显示

本设计采用LCD1602显示,它可以显示图像和数字功能。它由多个显示字符块组成,这些字符块由多个点阵块组成。每个点阵块相当于一个字符位。每个字符与字符之间存在着间隙导致它显示的图像效果不是很好。单片机通过向1602发送指令以完成对1602的控制，这些指令包括检查其是否忙碌，清屏，复位等操作指令。

单片机一个并行口与1602的8位并行数据端口相连，然后使用该单片机的任何三个I/O引脚来控制该1602的使能端和读写功能。同时，在单片机和V0引脚之间连接一个滑动电阻.我们可以通过改变滑动变阻器R的阻值大小来调节显示器的对比度。这里LCD1602主要是显示测量结果供用户进行参考。

2.4 报警装置

报警装置主要采用蜂鸣器，当检测到的电压值低于预设电压时，蜂鸣器会接收到单片机发出的信号后发出警报声，提醒用户该对蓄电池进行充电保护。

3 软件程序设计以及调试

由于AT89C52单片机是一种可编程可擦除的高效微型控制器，程序主要使用的是C语言，该编程序是在用Keil 的环境下编写完成的，该程序主要包括启动总线函数，结束总线函数，字节数据发送函数，字节数据接收函数，PCF8591转换读取函数，实时电压显示函数，蜂鸣器报警函数以及1602显示函数等，通过该程序实现对蓄电池的电量检测以及报警。在调试的过程中，本次设计主要使用Proteus等仿真软件，通过仿真结果在程序编译软件keil 中进行程序设计，两者结合起来进行系统调试。

4 系统设计的实现

本次设计完全按照上述硬件电路、软件程序要求模拟出的蓄电池电量检测系统，基本实现了用户对电池电量的检测。单片机控制部分使用单片机开发板电路(包括蜂鸣器),然后通过杜邦线分别连接LCD1602，PCF8591模块，蜂鸣器，给单片机上电后，通过检测电路与蓄电池连接，实现用户对蓄电池的实时监控，通过1602上的电压值估算出蓄电池剩余电量，判断其是否需要充电。