电动汽车锂电池内阻检测系统设计
目 录
一、 引言 1
（一） 电动汽车锂电池内阻检测发展背景 1
（二） 课题的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控微处理器的选择 3
（二） AT89C51型单片机概述 3
（三） 锂电池选择 5
（四） AD转换概述 6
（五） ADC0832采样芯片介绍 7
（六） LCD1602液晶显示屏幕介绍 8
三、 硬件系统设计 10
（一） 检测系统方案设计 10
（二） AT89C51单片机最小系统电路设计 10
（三） 精密电阻及AD采样点路设计 12
（四） LCD1602液晶屏外围电路设计 12
四、 软件系统设计 14
（一） 软件系统流程图设计 14
（二） ADC0832转换流程设计 15
（三） LCD1602液晶显示器显示流程设计 16
五、 仿真调试 17
总结 20
致谢 21
附录一 原理图 23
附录二 元件列表 24
附录三 程序 25
引言
电动汽车锂电池内阻检测发展背景
目前国内外电动汽车所面临的现状是：技术上不成熟，无论是动力还是驾驶习惯上，都取代不了传统汽车的地位，另外一个关键问题是电池的选择，由于蓄电池开发较早，因此造价非常低廉，然而他的单位体积畜电量远不如锂电池，但是锂电池的造价却是蓄电池的十几倍，因此各厂家必须根据电动汽车的市场定位做好选择。由于电池是电动汽车的动力来源（包括发动机、车灯以及印象设备等），因此对于电池工作状态的监管则是一项重要的工作，本课题主要以锂电池电动车为研究对象，探究通过检测锂电池的内阻来测量锂电池的工作状况，究竟是良好工作还是已经报废，另外通过锂电池的内阻大小，也是测量锂电池剩余电量的重要途径。我们经常听到的锂电池分为两种，第一种是由锂金属作为负极材料的锂电池，由于锂元素在元素周期表中出于活跃元素区域，因此如果没有适当的保存或者制取过程，
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
（包括发动机、车灯以及印象设备等），因此对于电池工作状态的监管则是一项重要的工作，本课题主要以锂电池电动车为研究对象，探究通过检测锂电池的内阻来测量锂电池的工作状况，究竟是良好工作还是已经报废，另外通过锂电池的内阻大小，也是测量锂电池剩余电量的重要途径。我们经常听到的锂电池分为两种，第一种是由锂金属作为负极材料的锂电池，由于锂元素在元素周期表中出于活跃元素区域，因此如果没有适当的保存或者制取过程，极易容易氧化，因此锂金属电池造价非常昂贵，然而活跃的锂金属却能带来更大的发电量；而另一种锂电池则是锂金属化合物电池，这种锂电池由锂金属化合物作为负极材料，化合物相对于锂金属较容易制作，因此造价较低，但发电量比不上锂金属电池，而较长使用的锂电池都是值锂金属化合物电池。由于锂电池在使用过程中，其内阻是反应其工作状态的一个重要参数，并且遵循这一个重要的规律：锂电池的电量越大，其内阻越小，当在使用过程中电量减少时，内阻会不断变大，另外当锂电池的内阻突然变得非常大时，说明它已经没有了供电能力，处于报废状态。因此，很多厂家都会根据这一规律来将检测到的锂电池内阻作为监测锂电池工作状态的重要依据。
课题的国内外发展现状
由于电动汽车在全球范围内还处于开发研制阶段，技术上不成熟在动力方面究竟是以哪种电池作为动力来源，各厂家也没有形成一个统一的定论，往往是各个厂家都根据自己的市场定位做出自己的选择。而目前国内外大多数电动汽车生产厂家在监管电动汽车锂电池的运行状态时，都采用通过检测内阻的方法来观察和判断锂电池的工作状态，不仅如此，目前个别厂家尝试给他们生产的电动汽车植入一个射频无线收发模块，将测量到的锂电池工作信息数据发送给厂家，从而为他们生产出更高质量的电动汽车做准备，当然这一功能需要取得车主的同意。
本文主要研究内容
研究学习电动汽车的发展起源背景，提出电动汽车锂电池的测量方法，并且选取一个型号的锂电池，查找其电量和内阻之间的关系曲线。在硬件系统设计上，查找c51单片机最小系统的组成以及电路构建方法，另外学会AD转换器的工作原理以及使用方法。在软件上，学习Keil和Proteus两个软件的联合仿真，最后通过硬件原理图和软件流程图的形式阐述控制系统的设计原理和过程，这个就是本文的主要内容。
方案选择及元器件介绍
主控微处理器的选择
方案一：采用美国ATMEL公司研发出的8位单片机AT89C51作为主控核心，根据ATMEL公司公布的资料显示：在存储器方面，AT89C51内部集成了一个加密型的4k字节容量大小的Flash以及一个128字节的RAM；在外围模块方面，ATMEL设计人员给AT89C51配置了一个性能优秀的UART（通用串口）模块，两个16位的高精度定时器，两个具有外部中断功能的管脚，这些资源使得AT89C51能够被应用于大多数场合，在本本所设计的系统中更能发挥出色的性能。在过往的大学学习中，由于单片机课程主要教授了C51单片机内容，因此根据这些掌握的知识能够轻松的设计51单片机应用系统。另外由于AT89C51单片机采用串口下载程序，无需配置造价昂贵的仿真器或者JTAG口，只需要一根USB转串口的下载线即可烧写程序，大大降低了系统的开发成本。
方案二：选择ATMEL公司生产的AVR系列单片机，AVR单片机是一种经典的单片机，使用人群很广泛。AVR单片机是ATMEL公司为了改进C51单片机速度慢而开发出的，这种单片机在推出后迅速的赢得了市场，因为很多应用已经无法忍受51单片机的处理速度了。由于51单片机在进入市场时还没有一套完善的稳定措施，为了得到较为稳定的性能，因此51单片机采用了机器周期概念，将主频降地非常的低，只有当主频较低时才能保证稳定性。随着电子技术的发展，ATMEL公司的设计人员已经迅速的掌握了一套完善的稳定措施，抛弃了机器周期的概念，能够让单片机在高速运行时也能取得很好的稳定性能，这就是AVR单片机。在片内集成度方面，AVR单片机的多数型号都集成了看门狗模块、AD以及DA转换模块、EEPROM储存器模块以及IIC接口等模块，这对于开发复杂的系统起到很大的帮助，推动了片上系统（SOC）概念的普及，也就是说通过一个AVR单片机芯片就可以完成信号的采集、处理以及控制等主要操作，外部只需要极简单的硬件电路即可实现。
根据上面两段对系统主控核心选择的详细对比，综合了成本、使用熟悉度以及资料丰富度等方面因素，最终选择C51单片机作为本文的主控核心，另外由于DIP-40封装能够直插直拔，因此选用这种双列直插封装的C51单片机芯片。
AT89C51型单片机概述
AT89C51单片机是目前高校单片机课程的主要教学芯片，它是一种内部已经集成了一个具有4K字节大小Flash的8位单片机，并且还片内还配置了一块128字节大小的随机存取存储器（RAM），这使得它在投入市场之后收到了广大单片机爱好者的青睐，因为当时很多厂家还不能够将CPU、Flash以及RAM集成在同一个芯片中，因此人们将这种微处理器称之为单片机。AT89C51单片机的Flash具有高达一千次的擦写次数，这个指标使得它在投入市场之后迅速被各大
一、 引言 1
（一） 电动汽车锂电池内阻检测发展背景 1
（二） 课题的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控微处理器的选择 3
（二） AT89C51型单片机概述 3
（三） 锂电池选择 5
（四） AD转换概述 6
（五） ADC0832采样芯片介绍 7
（六） LCD1602液晶显示屏幕介绍 8
三、 硬件系统设计 10
（一） 检测系统方案设计 10
（二） AT89C51单片机最小系统电路设计 10
（三） 精密电阻及AD采样点路设计 12
（四） LCD1602液晶屏外围电路设计 12
四、 软件系统设计 14
（一） 软件系统流程图设计 14
（二） ADC0832转换流程设计 15
（三） LCD1602液晶显示器显示流程设计 16
五、 仿真调试 17
总结 20
致谢 21
附录一 原理图 23
附录二 元件列表 24
附录三 程序 25
引言
电动汽车锂电池内阻检测发展背景
目前国内外电动汽车所面临的现状是：技术上不成熟，无论是动力还是驾驶习惯上，都取代不了传统汽车的地位，另外一个关键问题是电池的选择，由于蓄电池开发较早，因此造价非常低廉，然而他的单位体积畜电量远不如锂电池，但是锂电池的造价却是蓄电池的十几倍，因此各厂家必须根据电动汽车的市场定位做好选择。由于电池是电动汽车的动力来源（包括发动机、车灯以及印象设备等），因此对于电池工作状态的监管则是一项重要的工作，本课题主要以锂电池电动车为研究对象，探究通过检测锂电池的内阻来测量锂电池的工作状况，究竟是良好工作还是已经报废，另外通过锂电池的内阻大小，也是测量锂电池剩余电量的重要途径。我们经常听到的锂电池分为两种，第一种是由锂金属作为负极材料的锂电池，由于锂元素在元素周期表中出于活跃元素区域，因此如果没有适当的保存或者制取过程，
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
（包括发动机、车灯以及印象设备等），因此对于电池工作状态的监管则是一项重要的工作，本课题主要以锂电池电动车为研究对象，探究通过检测锂电池的内阻来测量锂电池的工作状况，究竟是良好工作还是已经报废，另外通过锂电池的内阻大小，也是测量锂电池剩余电量的重要途径。我们经常听到的锂电池分为两种，第一种是由锂金属作为负极材料的锂电池，由于锂元素在元素周期表中出于活跃元素区域，因此如果没有适当的保存或者制取过程，极易容易氧化，因此锂金属电池造价非常昂贵，然而活跃的锂金属却能带来更大的发电量；而另一种锂电池则是锂金属化合物电池，这种锂电池由锂金属化合物作为负极材料，化合物相对于锂金属较容易制作，因此造价较低，但发电量比不上锂金属电池，而较长使用的锂电池都是值锂金属化合物电池。由于锂电池在使用过程中，其内阻是反应其工作状态的一个重要参数，并且遵循这一个重要的规律：锂电池的电量越大，其内阻越小，当在使用过程中电量减少时，内阻会不断变大，另外当锂电池的内阻突然变得非常大时，说明它已经没有了供电能力，处于报废状态。因此，很多厂家都会根据这一规律来将检测到的锂电池内阻作为监测锂电池工作状态的重要依据。
课题的国内外发展现状
由于电动汽车在全球范围内还处于开发研制阶段，技术上不成熟在动力方面究竟是以哪种电池作为动力来源，各厂家也没有形成一个统一的定论，往往是各个厂家都根据自己的市场定位做出自己的选择。而目前国内外大多数电动汽车生产厂家在监管电动汽车锂电池的运行状态时，都采用通过检测内阻的方法来观察和判断锂电池的工作状态，不仅如此，目前个别厂家尝试给他们生产的电动汽车植入一个射频无线收发模块，将测量到的锂电池工作信息数据发送给厂家，从而为他们生产出更高质量的电动汽车做准备，当然这一功能需要取得车主的同意。
本文主要研究内容
研究学习电动汽车的发展起源背景，提出电动汽车锂电池的测量方法，并且选取一个型号的锂电池，查找其电量和内阻之间的关系曲线。在硬件系统设计上，查找c51单片机最小系统的组成以及电路构建方法，另外学会AD转换器的工作原理以及使用方法。在软件上，学习Keil和Proteus两个软件的联合仿真，最后通过硬件原理图和软件流程图的形式阐述控制系统的设计原理和过程，这个就是本文的主要内容。
方案选择及元器件介绍
主控微处理器的选择
方案一：采用美国ATMEL公司研发出的8位单片机AT89C51作为主控核心，根据ATMEL公司公布的资料显示：在存储器方面，AT89C51内部集成了一个加密型的4k字节容量大小的Flash以及一个128字节的RAM；在外围模块方面，ATMEL设计人员给AT89C51配置了一个性能优秀的UART（通用串口）模块，两个16位的高精度定时器，两个具有外部中断功能的管脚，这些资源使得AT89C51能够被应用于大多数场合，在本本所设计的系统中更能发挥出色的性能。在过往的大学学习中，由于单片机课程主要教授了C51单片机内容，因此根据这些掌握的知识能够轻松的设计51单片机应用系统。另外由于AT89C51单片机采用串口下载程序，无需配置造价昂贵的仿真器或者JTAG口，只需要一根USB转串口的下载线即可烧写程序，大大降低了系统的开发成本。
方案二：选择ATMEL公司生产的AVR系列单片机，AVR单片机是一种经典的单片机，使用人群很广泛。AVR单片机是ATMEL公司为了改进C51单片机速度慢而开发出的，这种单片机在推出后迅速的赢得了市场，因为很多应用已经无法忍受51单片机的处理速度了。由于51单片机在进入市场时还没有一套完善的稳定措施，为了得到较为稳定的性能，因此51单片机采用了机器周期概念，将主频降地非常的低，只有当主频较低时才能保证稳定性。随着电子技术的发展，ATMEL公司的设计人员已经迅速的掌握了一套完善的稳定措施，抛弃了机器周期的概念，能够让单片机在高速运行时也能取得很好的稳定性能，这就是AVR单片机。在片内集成度方面，AVR单片机的多数型号都集成了看门狗模块、AD以及DA转换模块、EEPROM储存器模块以及IIC接口等模块，这对于开发复杂的系统起到很大的帮助，推动了片上系统（SOC）概念的普及，也就是说通过一个AVR单片机芯片就可以完成信号的采集、处理以及控制等主要操作，外部只需要极简单的硬件电路即可实现。
根据上面两段对系统主控核心选择的详细对比，综合了成本、使用熟悉度以及资料丰富度等方面因素，最终选择C51单片机作为本文的主控核心，另外由于DIP-40封装能够直插直拔，因此选用这种双列直插封装的C51单片机芯片。
AT89C51型单片机概述
AT89C51单片机是目前高校单片机课程的主要教学芯片，它是一种内部已经集成了一个具有4K字节大小Flash的8位单片机，并且还片内还配置了一块128字节大小的随机存取存储器（RAM），这使得它在投入市场之后收到了广大单片机爱好者的青睐，因为当时很多厂家还不能够将CPU、Flash以及RAM集成在同一个芯片中，因此人们将这种微处理器称之为单片机。AT89C51单片机的Flash具有高达一千次的擦写次数，这个指标使得它在投入市场之后迅速被各大
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