基于单片机的锂离子电池电量检测系统设计(本科毕业论文)Word文件下载.doc

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完成日期2013年5月20日

基于单片机的锂离子电池电量检测系统设计

Lithium-ionbatterydetectionsystemdesignbasedonMCU

总计毕业设计（论文）34页

表格7个

插图15幅

摘要

锂离子电池与其他种类的电池相比有着诸多优势，已经成为我们日常生活中必不可少的一部分。

相信在使用锂离子电池的过程中，我们常会考虑还剩多少电量的问题，但是又找不到好的电量检测方法，针对该要求，本文设计了一种基于单片机的锂离子电池电量检测系统，该检测系统可以满足我们日常生活中对锂离子电池电量检测的需求，以全面掌握锂离子电池的电量状态。

本文主要叙述了基于单片机的锂离子电池电量检测系统的研究和设计，该系统主要由模拟量采集、锂离子电池检测模块、单片机模块、以及LED驱动显示电量等相应的部分组成，介绍了锂离子电池的特点、电池电量检测原理、系统的结构及性能，重点介绍了该系统的软硬件设计等。

考虑到检测系统的复杂程度、精确性、可靠性等各个方面，本文介绍的设计方案能够满足我们对锂离子电池电量检测的要求。

关键字：

锂离子电池BQ2040电池检测单片机LED显示

I

Abstract

Comparedwithothertypesofbatteries,thelithium-ionbatteryhavemanyadvantages,becominganindispensablepartofourdailylives.Ibelievethatintheprocessofusinglithium-ionbattery,weoftenconsiderthequestionofhowmuchpowerisleft,buttheycannotfindagoodpowerdetectionmethod.fortherequirements,wedesignalithium-ionbatterydetectionsystembasedonMCU,thedetectionsystemcanmeetthedemandforlithium-ionbatterydetectioninourdailylives,inordertofullygraspthechargestatusofthelithium-ionbattery.

Thispaperdescribestheresearchanddesignoflithium-ionbatterydetectionsystembasedonMCUThesystemconsistsofaAnalogacquisitionmodule,batterydetectionmodule,MCUmoduleandLEDdrivepowerdisplaymodules.thearticledescribesthecharacteristicsofthelithium-ionbattery,thebatterydetectionprinciple,structureandperformanceofthesystem,,focusingonthesystemhardwareandsoftwaredesign.

Takingintoaccountthecomplexityofthedetectionsystem,accuracy,reliability,andotheraspects,thearticledescribesthedesigncanmeettherequirementsofourlithium-ionbatterydetection.

Keywords：

Lithium-ionbatteryBQ2040BatterydetectionMCULEDdisplay

1

目录

摘要 I

Abstract II

第一章绪论 1

1.1本课题研究的目的及意义 1

1.2本课题研究内容 1

1.3锂离子电池的放电及温度特性 2

1.4锂离子电池电量检测系统的发展方向 3

第二章系统总体结构设计 4

2.1系统总体结构框图 4

2.2单片机的选择 5

2.2.1W78E365A40PL引脚说明 5

2.2.2W78E365特性介绍 6

2.3电池电量检测芯片BQ2040 7

2.3.1BQ2040引脚说明 7

2.3.2BQ2040的检测原理 8

2.4LED驱动控制芯片TM1629 9

2.4.1TM1629引脚说明 9

2.4.2TM1629特性介绍 10

2.5数据传输存储芯片24C64 11

2.5.124C64概述 11

2.5.224C64引脚说明 11

2.5.324C64特性介绍 12

2.6时钟芯片DS1302 12

2.6.1DS1302概述 12

2.6.2DS1302引脚说明 12

第三章硬件系统设计 14

3.1单片机与时钟电路部分 14

3.1.1W78E365概述 14

3.1.2电路图设计 14

3.2BQ2040部分 15

3.2.1BQ2040概述 15

3.2.2电路图设计 16

3.3TM1629驱动控制LED显示部分 16

3.3.1TM1629概述 16

3.3.2LED数码管 16

3.3.3电路图设计 17

第四章软件系统设计 18

4.1程序设计流程 18

4.1.1初始化 18

4.1.2主程序流程图 19

4.1.3A/D转换与中断服务 20

4.2BQ2040总线时序 21

第五章系统测试 23

结论 24

参考文献 25

致谢 26

附录 27

南昌工程学院本科毕业设计（论文）

第一章绪论

1.1本课题研究的目的及意义

锂离子电池自问世以来，到现在已经发展成为我们每个人众多生活必需品当中的一部分，是如今人们在日常生活中使用极其广泛的一种电池。

我国通讯、电力电子等相关行业的飞速发展，使人们对锂离子电池的利用率和维护工作的重视程度不断提高，锂离子电池电量检测的市场需求随之越来越大。

然而现在的实际情况却是由于国内目前的一些检测设备的检测方法不精确等原因，使其不能完全满足我们对锂离子电池电量检测的需求，同时国外的同类检测设备虽然性能较好，但是价格太高，不适合我们日常检测使用。

微处理器技术的发展与电池电量检测方法的不断改善，为提高锂离子电池电量检测系统的性能和降低其制造成本提供了可能。

针对该要求，本文设计了一种基于单片机的锂离子电池电量检测系统，该检测系统的设计对全面掌握锂离子电池的电量状态，提高其利用率具有现实意义。

本设计的研究成果如果能够得到大家的一致认同，以致今后被广泛应用于我们的日常生活当中，比如应用于生活中常用的或常见的便携式电子产品领域，这必将提高人们的日常生活质量，并且还能起到提高锂离子电池利用率的作用，从另一方面看，这也是从某种程度上响应了国家“节能减排”政策。

1.2本课题研究内容

该课题是设计一个锂离子电池电量检测系统，研究对象为符合国标GB/T18287-2000的锂离子电池，其主要参数有：

标称电压3.7V，标称容量1050mAH，充电电压4.2V。

在做毕业设计的这段时间里，自己通过互联网查询、图书馆书籍资料搜索等多种途径，对该课题的研究内容进行了充分的理解与学习，使我对锂离子电池的电量检测原理，以及一些基于单片机的C程序编写等内容，都有了进一步的了解与掌握。

本课题研究如何设计一个满足我们日常生活要求的锂离子电池电量检测系统，要求适用于日常使用，必须控制成本，并且需要满足精度的要求。

本文的设计思路是利用单片机及一些市场上常见的功能芯片，经过综合所有应考虑的重要因素后，最终确定了该检测系统里的一些重要器件类型，其中单片机部分就选用W78E系列中的W78E365A40PL，锂离子电池的电量检测部分就选用流行于目前市场上并且较专业的电池电量检测芯片BQ2040，输出部分决定采用TM1629驱动控制LED数码输出显示。

TM1629是一款专业用于驱动控制LED数码输出显示的芯片，已经被广泛应用于目前的市场中，其次，输出采用数码显示，易于用户读取所需要的锂离子电池的电量信息，更加人性化。

综上，最终设计出基于W78E365A40PL，利用电池电量检测芯片BQ2040，并且数码输出显示我们所需数据的锂离子电池电量检测系统，该系统由模拟量参数采集部分、电量检测部分、中央处理控制部分（单片机）以及LED驱动显示等相应模块组成，前两部分可由BQ2040完成。

至此，该基于单片机的锂离子电池电量检测系统的整体框架便已明了。

本文重点介绍了该锂离子电池电量检测系统的硬件设计和软件设计。

硬件设计的主要职责就是将系统分割成的各个功能部分组合成一个合理的可行性方案；

软件设计则负责根据系统相关的功能要求，进行模块的编程等，最后用Protel等相关软件画出原理图，并利用Proteus仿真，对检测结果的准确性进行测试。

1.3锂离子电池的放电及温度特性

（一）放电特性

本文必须先对锂离子电池的放电特性进行简单说明，因为如果要检测锂离子电池的电量，对锂离子电池进行放电检测是检测过程中必须经过的一道程序，大部分我们所需要的参数都是在对锂离子电池进行放电过程中得到的，但是对锂离子电池进行放电测试时，其放电力度必须要得到精确的控制，锂离子电池对过放电相当的敏感，一旦放电电压或放电电流超过了本身的承受范围，将会导致锂离子电池自身快速升温，影响锂离子电池的使用寿命及使用性能。

（二）温度特性

虽然在检测过程中需要控制锂离子电池的温度在一定的范围之内，因为不适合的温度，将导致锂离子电池内部生成许多影响检测结果的无用化合物，这是锂离子电池内部化学反应的结果，而且温度影响着锂离子的迁移速度，但是日常生活中的环境温度不会超过锂离子电池正常使用的温度范围，在进行锂离子电池电量检测的过程中，我们不用对锂离子电池所在环境温度进行严格控制。

不可以将锂离子电池置于温度过高或过低的环境中存储或使用，不然严重影响锂离子电池的使用寿命及使用性能。

另外附带一句，如果我们