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设计思路
设计思路
2当前蓄电池的主要检测方法
为了正确使用蓄电池，提高蓄电池的使用寿命，保证可靠运行，需要经常对蓄电池进行维护和周期治疗。
但怎样才能知道蓄电池处于最佳工作状况，什么时候需要充电，什么时候需要添加蒸馏水，电解液的温度等，这些参数都需要严格测量。
以往蓄电池参数的测量都是手工完成的。
手工测量速度慢，测量精度不高，而且有害气体影响人体健康。
为了现代化的需要，减少工人的劳动强度、保护身体健康，提高测量速度和测量精度，所以对蓄电池参数的自动测量显得尤为重要。
因.此这方面的研究越来越多的为人们所关注，测量一些相应的参数可以对系统是否正常工作做出一个最快的判定，方便进行及时的维修和维护。
目前国际上在蓄电池检测/监测技术领域的研究主要集中在、以检测浮充数
据为主的被动方法、传统的深度放电测试、新的部分放电测试技术、放电状态剩
余电量的估计、蓄电池阻抗检测和分析、智能电池技术。
随着传感器技术和检测技术的发展，对蓄电池检测的手段也在不断的发展。
所有的发展都是围绕着怎样才能更好的检测蓄电池的容量，更及时准确的了解蓄电池的工作状况。
2.3铅酸蓄电池检测系统
铅酸蓄电池检测系统是能够实时在线检测蓄电池的端电压，电解液温度、电流，并能估算蓄电池的剩余电量。
铅酸蓄电池检测系统由三个大部分组成:
检测模块，用以测量单个蓄电池的端电压，电解液温度，电流等参数;上位机模块，用于人机交互作用，可以根据人为的操作来完成某项具体任务。
通信模块，由于电池所处环境恶劣的特殊性，从机和主机常常是分离的，它们之间的数据交换靠通信来完成。
测量模块主要有以下几部分:
温度传感器，是能够感知环境温度的一种器件，把铅酸蓄电池的电解液温度转化为电量，以方便计算机的检测;电流测量，测量铅酸蓄电池的电流，电压测量，测量铅酸蓄电池的端电压。
LCD显示模块，可以把测量模块测量出来的数据直接显示出来，方便进行系统维护和管理。
同时LED显示模块所显示的数据可以通过按键进行切换。
并且直接把测量所的数据输入上位机。
我们设计的系统要满足系统的需要，要求系统要足够的稳定和可靠，可以在相对恶劣的环境中正常运行。
因此我们设计的系统，应用运行稳定的配件，数据连接上位机存储空间大，放弃传统的检测密度的方法，进行电压标定估算电池剩余电量。
极大的简化了下位机硬件系统。
2.4系统框图
由于电池检测的特殊性，因此要求检测系统的体积相对比较小，结构比较简单，方便安装调试和维护，如图2.2所示，电池的三个检测参数，电池的电压，电流，以及温度分别被检测后输入到主控制器，由主控制器送到LCD进行数据显示留出的数据输出端口用于连接上位机。
图2.2系统框图
数据采集流程（图2.3），如图2.3所示温度以及电压电流等信号经检测元件采集后通过信号处理，然后经A/D转换后直接送到单片机。
图2.3数据采集流程图
A/D转换器TLC549
AD转换器件TLC549
TLC549基本参数CMOS技术，8位转换结果，与微处理器或外围设备接口，差分基准电压输入，转换时间：
最大17us，每秒访问和转换次数：
达到40000，片上软件控制采样和保持功能，全部非校准误差，宽电压供电，3～6V。
封装及引脚简单，低功耗：
最大15mW，5V供电时输入范围：
0～5V，输入输出完全兼容TTL和CMOS电路，全部非校准误差，工作温度范围：
0℃～70℃（TLC549）、-40℃～85℃（TLC549I）。
TLC549引脚图如图3.2
图3.2TLC外部引脚图
TLC549内部含有系统时钟.当CS为高时，数据输出（DATAOUT）端处于高阻状态，此时I/OCLOCK不起。
这种控制作用允许用多片TLC549时，共用I/OCLOCK，以减少多路（片）A/D并用是的I/O控制端口。
一组通常的控制时序为:
（1）将/CS置低。
内部电路在测得/CS下降沿后，再等待两个内部时钟上升沿和一个下降沿后，然后确认这一变化，最后自动将前一次的转换结果的最高位（D7）输出到DATAOUT端上。
（2）前四个I/OCLOCK周期的下降沿依次移出第2，3，4和第5个位（D6，DS，D4，D3），片上采样保持电路在第4个I/OCLOCK下降沿开始采样模拟输入。
（3）接下来的3个I/OCLOCK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/OCLOCK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/OCLOCK后，/CS必须为高，或I/OCLOCK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。
单片机89C51
选用AT89C51单片机作为电路控制的核心。
AT89C51是一种低功耗/低电压、功能强、灵活性高且价格合理的8位单片机。
片内有128B的RAM数据存储器,4KB的ROM程序存储器,4个I/O口,1个串口,2个定时/计数器,5个中断源,无内置看门狗,也无A/D转换。
根据在片外扩展A/D转换接口。
引脚说明：
VCC：
供电电压。
GND：
接地。
P0口：
P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。
P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。
P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。
在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：
P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。
在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：
P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。
并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
这是由于内部上拉的缘故。
P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。
在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。
P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：
P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：
口管脚备选功能
P3.0RXD（串行输入口）
P3.1TXD（串行输出口）
P3.2/INT0（外部中断0）
P3.3/INT1（外部中断1）
P3.4T0（记时器0外部输入）
P3.5T1（记时器1外部输入）
P3.6/WR（外部数据存储器写选通）
P3.7/RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：
复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG：
当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。
因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。
然而要注意的是：
每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。
如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。
此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。
另外，该引脚被略微拉高。
如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：
外部程序存储器的选通信号。
在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。
但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
/EA/VPP：
当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。
注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：
反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：
来自反向振荡器的输出。
XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。
该反向放大器可以配置为片内振荡器。
石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。
如采用外部时钟源驱器件，XTAL2应不接。
由于输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
温度采集部分
AD590电路介绍
AD590是AD公司生产的一种精度和线性度较好的双端集成温度传感器，其输出电流与绝对温度有关，对于电源电压从5-10V变化只引起1A最大电流的变化或1摄氏度等效误差。
上图给出了用于获得正比于绝对温度的输出电流的基本温度敏感电路，当温度有了10℃的变化时输出电压变化为20mV，即该电路运放6脚电压随温度变化为2Mv/℃。
AD590将温度变化量转换成电压值变化量，经过OP07一级跟随后输入到电压放大电路，放大后的信号输入到A/D转换器将模拟信号转换成数字信号，利用CPU采集并存储采集到的数据。
将温度传感器输出的小信号跟随放大45倍左右后，送至8位A/D转换器换成数字量。
电压采集部分
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A/D转换集成电路TLC549的模拟信号输入端A-IN进行转换，转换后的电压的数字量通过TLC549的D-OUT送入单片机AT89552的P2.4脚，并由单片机的P2.3、P2.5控制TLC549的读写，P2.3提供片选信号，P2.5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LCD进行显示。
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。
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
电流采集部分
电流采集采用TLC549如下图，数据线D-OUT接于单片机AT89C51的P2.1，由P2.0、P2.2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A-IN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AT89C51计算处理，得到电流的实际值，并送LCD进行显示。
显示部分
LCD液晶显示器是LiquidCrystalDisplay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
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（IN-PLANE-SWITCHING）和MVA（MULTI-DOMAINVERTICALALIGNMENT）。
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:
+3.0-+5.5V）；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1/5-1/10；通讯方式:
串行、并口可选；工作温度:
0℃-55℃，存储温度:
-20℃-60℃。
如表3.2为LCD的引脚介绍。
图3.7LCD接线图
表3.2LCD接口引脚图
管脚号
名称
LEVEL
功能
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3.3主要介绍了，LCD显示的主要功能说明。
表3.3LCD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
程序流程图部分
系统的正常工作是硬件与软件共同完成的。
本系统下位机软件采用C语言编写,采用模块化的程序设计方法,主要包括初始化模块、主程序模块、电压/电流采/温度集模块、放电控制模块、通讯模块、显示模块、数据记录模块。
下位机主程序流程图如图5所示
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