基于单片机的电池监控系统设计毕业设计论文(编辑修改稿)

基于单片机的电池监控系统设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

I/O CLOCK 下降沿开始采样模拟输入。 (3)接下来的 3 个 I/O CLOCK 周期的下降沿将移出第 6， 7， 8(D2， Dl， D9)个转移位。 (4)最后一片上采样保持电路在第 8 个 I/O CLOCK 周期下降沿将移出第 6， 7，8(D2， D1， D0) 个转换位。 保持功能将持续 4 个内部时钟周期，然后开始进行32个内部始终周期的 A/D转换。 第 8个 I/O CLOCK后， /CS必须为高，或 I/O CLOCK保持一个低电平，这种状态需要维持 36 个内部系统时钟周期以等待保持和转换工作的完成。 蓄电池的电压采集电路如下图经精密电阻 R6， R7 分压后由电容 C12 滤波，然后送入 8 位串行 AD 转换集成电路 TLC549 的模拟信号输入端 AIN 进行转换，转换后的电压的数字量通过 TLC549 的 DOUT 送入单片机 AT89552 的 脚，并由单片机的 、 控制 TLC549 的读写， 提供片选信号， 提供时钟信号， TLC549 的基准电压 VREF+接 +5 伏 ， REF接地，通过单片机 AT89S52 计算后得到蓄电池的实际电压，送入 LCD12864 进行显示。 基于单片机的电池监控系统设计 13 图 本文选择的检测方法和常用几种方法的对比如下表 ，如果选用隔离运放和继电器的方法进行电压检测，继电器电压范围宽，但是价格比较高，不适合我们的多系统，因为我们检测下位机可能要每节蓄电池中放置一个，同理隔离运放的价格相对更高，并且继电器检测不适合高速检测，因此我们只能采用光藕或者是电阻分压的方式，因为我们对精度要求比较低，单个检测装置不需要太高精度，所以我们采用电阻分压 的方式。 表 电压采集比较 类别 电压范围 精度 抗干扰能力 高速检测 体积 温度影响 价格 继电器 宽 高 强 不适合 大 小 较高 电阻分压 宽 一般 差 适合 大 大 低 光耦 宽 高 强 适合 小 小 高 隔离运放 窄 很高 很强 适合 小 很小 很高 基于单片机的电池监控系统设计 14 电流采集采用 TLC549 如下图，数据线 DOUT 接于单片机 AT89S52 的 ，由 、 控制 TLC549 的读写。 不同的是，该电路的基准电压 REF+通过精密电阻 R2， R3， R14 分压 +5 伏得到 1 伏的基准电压，电流检测元件采用康铜分流器，输入的电流信号经 C11 滤波后接与 TLC549 的 AIN 端，选择不同的分流器阻值，可以变换不同的量程，而且可以直接与 TLC459 相接，经 AD 变换后送入单片机 AT89S52 计算处理，得到电流的实际值，并送 LCD12864 进行显示。 图 本文选择的温度检测器件是 DS18B20，如图 所示。 基于单片机的电池监控系统设计 15 DS18B20123 图 DS18B20 引脚图 1 脚 :地 线 GND； 2 脚 :信号线 DQ； 3 脚 :电源 VDD。 温度传感器 :选用 DS18B20， DS18B2O 温度传感器是美国 DALLAS 半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现 812 位的数字值读数方式。 DS18B20 的性能特点如下 :独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；多个 DS18B20 可以并联在惟一的三线上，能实现多点组网功能；无须外部器件；可通过数据线供电，电压范围为 ；零待机功耗；用户可定义报警设置； 报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度 (温度报警条件 )的器件；负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。 64位 ROM 的结构开始 8 位是产品类型的编号，接着是每个器件的惟一的序号，共有48 位，最后 8 位是前面 56 位的 CRC 检验码，这也是多个 DS18B20 可以采用一线进行通信的原因。 温度报警触发器 TH 和 TL，可通过软件写入用户报警上下限。 报警电路有一个运放做开关来控制蜂鸣器，具体电路如下图。 基于单片机的电池监控系统设计 16 图 报警电路图 DS18B2O温度传感器的内部存储器还包括一个高速暂存 RAM和一个非易失性的可电擦除的 EERAM。 高速暂存 RAM 的结构为 8 字节的存储器，头 2 个字节包含测得的温度信息，第 3 和第 4 字节 TH 和 TL 的拷贝，是易失的，每次上电复位时被刷新。 第 5 个字节，为配置寄存器，它的内容用于确定温度值的数字转换分辨率。 DS18B20 工作时寄存器中的分辨率转换为相应精度的温度数值。 由于 DS18B20接线少 (只有三根线，分别为电源、数据、电源负 )，占用 1/0 资源少，使用方便，功能强大，而且以任意个并联使用，极大的简化了电路设计，所以在温度检测方面大显身手。 LCD 液晶 显示器 是 Liquid Crystal Display 的简称， LCD 的构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。 比CRT 要好的多，但是价钱较其贵。 其主要技术参 数有： 对比度 、亮度、 信号响应时间 、可视角度。 （ 1） 对比度 基于单片机的电池监控系统设计 17 LCD 制造时选用的控制 IC、滤光片和定向膜等配件，与面板的对比度有关，对一般用户而言，对比度能够达到 350:1 就足够了，但在专业领域这样的对比度平还不能满足用户的需求。 相对 CRT 显示器轻易达到 500： 1 甚至更高的对比度而言。 只有高档液晶显示器才能达到这样如此程度，由于对比度很难通过仪器准确测量，所以挑的时候还是要自己亲自去看才行。 提示：对比度很重要，可以说是选取液晶的一个比亮点更重要的指标，当你了解到你的客户买的液晶是用来娱乐看影碟， 你们就可以强调对比度比无坏点更重要，我们在看流媒体时，一般片源亮度不大，但要看出人物场景的明暗对比，头发丝灰到黑的质感变化，就要靠对比度的高低来显现了．优派的 VG 和 VX 一直强调对比度的指标， VG910S 是 1000： 1 的对比度，我们当时拿这款和三星的一款用双头显卡对比测试，三星液晶就明显比不过，大家有兴趣可以试试．测试软件中的 256 级灰度测试中在平视时能看清楚更多的小灰格即是对比度好 ! （ 2） 亮度 LCD 是一种介于固态与液态之间的物质，本身是不能发光的，需借助要额外的光源才行。 因此，灯管数目关系着液晶 显示器亮度。 最早的液晶显示器只有上下两个灯管，发展到现在，普及型的最低也是四灯，高端的是六灯。 四灯管设计分为三种摆放形式：一种是四个边各有一个灯管，但缺点是中间会出现黑影，解决的方法就是由上到下四个灯管平排列的方式，最后一种是 “U” 型的摆放形式，其实是两灯变相产生的两根灯管。 六灯管设计实际使用的是三根灯管，厂商将三根灯管都弯成 “U” 型，然后平行放置，以达到六根灯管的效果。 提示：亮度也是一个比较重要的指标，越亮的液晶给人很远一看，就从一排液晶墙中脱颖而出，我们在 CRT 中经常见到的高亮技术（优派叫高亮， 飞利浦叫显亮，明基叫锐彩）都是通过加大阴罩管的电流，轰击荧光粉，产生更亮的效果，这样的技术，一般是以牺牲画质，和显示器的寿命来换取的，所有采用此类技术的产品在缺省状态下都是普亮的，总要按个钮才能实行，按一下 3X 亮玩游戏。 再按一 下 变成 5X 亮看影碟，细一看都变糊了，要看文本还得老实的回到普通的文本模式，这样的设计其实就是让大家不要常用高亮． LCD 显示亮度的原理和 CRT基于单片机的电池监控系统设计 18 不一样，他们是靠面板后面的背光灯管的亮度来实现的．所以灯管要设计的多，发光才会均匀．早期卖液晶时和别人说液晶是三根以是很牛的事了，但当时奇美CRV，就搞出了一个六灯管技术，其实也就是把三管弯成了 “ U” 型，变成了所谓的六根；这样的六灯管设计，加上灯管发光本身就很强，面板就看到很亮，这样的代表作在优派中以 VA712 为代表；但所有高亮的面板都会有一个致命伤，屏会漏光，这个术语一般人很少提及，编者个人认为他很重要，漏光是指在全黑的屏幕下，液晶不是黑的，而是发白发灰．所以好的液晶不要一味的强调亮度，而是要多强调对比度，优派的 VP 和 VG 系列就是不讲亮度，讲对比度的产品。 （ 3） 信号响应时间 响应时间指的是液晶显示器对于输入信号的反应速度，也就是液晶由暗转亮或由亮转暗的反应时间 ,通常是以毫秒（ ms）为单位。 要说清这一点我们还要从人眼对动态图像的感知谈起。 人眼存在 “ 视觉残留 ” 的现象，高速运动的画面在人脑中会形成短暂的印象。 动画片、电影等一直到现在最新的游戏正是应用了视觉残留的原理，让一系列渐变的图像在人眼前快速连续显示，便形成动态的影像。 人能够接受的画面显示速度一般为每秒 24 张，这也是电影每秒 24 帧播放速度的由来，如果显示速度低于这一标准，人就会明显感到画面的停顿和不适。 按照这一指标计算，每张画面显示的时间需要小于 40ms。 这样，对于液晶显示器来说，响应时间 40ms 就成了一道坎，低于 40ms 的显示器便会出现明显的画面闪烁现象，让人感觉眼花。 要是想让图像画面达到不闪的程度，则就最好要达到每秒 60 帧的速度。 （ 4） 可视角度 LCD 的可视角度是一个让人头疼的问题，当背光源通过偏极片、液晶和取向层之后，输出的光线便具有了方向性。 也就是说大多数光都是从屏幕中垂直射出来的，所以从某一个较大的角度观看液晶显示器时，便不能看到原本的颜色，甚至只能看到全白或全黑。 为了解决这个问题，制造厂商们也着手开发广角技术，到目前为止有三种比较流行的技术，分别是： TN+FILM、 IPS(INPLANE SWITCHING)和 MVA(MULTIDOMAIN VERTICAL ALIGNMENT)。 基于单片机的电池监控系统设计 19 带中文字库的 12864 是一种具有 4 位 /8 位并行、 2 线或 3 线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块。 其显示分辨率为 128x64，内置 8192 个 16*16 点汉字，和 128 个 16*8 点 ACII 字符集 .利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。 可以显示 8x4 行 16x16 点阵的汉字。 也可完成图形显示。 低电压低功耗是其又一显著 特点。 由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。 基本特性 :低电源电压 (VDD:+ +)；显示分辨率 :12864 点。 内置汉字字库，提供 8192 个 16x16 点阵汉字 (简繁体可选 )；内置128 个 16x8 点阵字符； 2MHZ 时钟频率；显示方式 :STN、半透、正显。 驱动方式 :1/32DUTY， 1/32BIAS；视角方向 :6 点；背光方式 :侧部高亮白色 LED，功耗仅为普通 LED 的 1/51/10；通讯方 式 :串行、并口可选；工作温度 :0℃ 55℃，存储温度 :20℃ 60℃。 如表 为 LCD 的引脚介绍。 图 接线图 表 LCD 接口引脚图 管脚号 名称 LEVEL 功能 基于单片机的电池监控系统设计 20 1 VSS 0V 电源地 2 VDD +5V 电源正 3 VO 对比度调整 4 CS H/L 模组片选端，高电平有效 5 SID H/L 窜行输入端 6 CLK H/L 同步时钟，上升沿读取 SID 数据 15 PSB L 串口方式 17 /RESET H/L 复位端， 低电平有效 19 A VDD 背光源电压 +5V 20 K VSS 背光源负端 0V 如在实际应用中仅使用并口通讯模式，可将 PSB 接固定高电平，也可以将模块上的 J8 和 VCC，用焊锡短接。 模块内部接有上电复位电路，因此在不需要经常复位的场合可将该端悬空。 如背光和模块共用一个电源，可以将模块上的 JA、 JK用焊锡短接。 表 主要介绍了， LCD 显示的主要功能说明。 表 LCD 的功能介绍 S R/W 功能说明 L L MPU 写指令到指令暂存器（ IR） L H 读出忙标志（ BF）及地址计数器（ AC）的状态 H L MPU 写入数据到数据暂存器（ DR） H H MPU 从数据暂存器（ DR）中读出数据 E 状态 执行动作 结果 高 低 I/O 缓冲 DR 配合 /W 进行写数据或指令 高 DRI/O 缓冲 配合 R 进行读数据或指令 低 /低 高 无动作 系统总体电路设计 系统主机部分设计电路图如下图 所示，设计的主电路图的核心部分是单片机 AT89552，检测出的电压和电流直接送到 A/D 转换器 TLC549，温度检测。