单片机的蓄电池状态监测系统设计软件部分
目 录
1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 课题研究的意义 1
1.3 蓄电池监测系统国内外现状 1
1.4 蓄电池监测系统的发展趋势 2
2 设计要求及总体方案设计 3
2.1 设计要求 3
2.2 总体方案设计 3
3 系统软件设计 4
3.1 开发语言与开发环境 4
3.2 主程序模块 4
3.3 初始化子模块 7
3.4 数据测量子模块 8
3.5 液晶显示子程序模块 13
3.6 LED显示子程序模块 16
3.7 键盘子程序模块 18
3.8 报警子程序模块 21
4 系统调试 21
4.1 软件仿真 21
4.2 代码调试 22
4.3 功能调试 23
结论 25
致谢 26
参考文献 27
附录 28
1.绪论
1.1 引言
蓄电池是直流系统中的基本组成部分，作为一种非常重要的储能设备，不间断的电源必须不能缺少蓄电池。对于那些不能断电的必须连续供电的供电电源系统，蓄电池组就是它们后备的电源系统。同时，蓄电池系统也在各行各业中具有广泛的用途。其运行状态正常与否，会直接影响到应用领域，比如，各种设备的正常运行、可靠和安全运行[1,2]。在运行的过程当中，单体蓄电池存在着差别，在工作一段时间后，个别电池的性能会出现不同程度的降低，慢慢地失效，导致电池性能急剧的下降，最后会影响到整个系统，让整个系统的可靠性变得越来越 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
低。同时，因为电池装置的化学反映，所以其内部化学反应不能及时或容易看到。最终影响了及时的维修。对上述问题的提出，我们非常有必要对蓄电池运行的状态做一个实时在线的监测。通过一定等待手段，合理地根据所测数据对蓄电池进行维护，这样做就可以再一定意义上延长使用蓄电池的寿命。通过以上问题的分析，本文采用DS2438做为本系统的信号采集器，控制核心采用STC89C52单片机，对蓄电池进行监测管理，并且本文重点介绍本系统的软件设计部分。
1.2 课题研究的意义
当遇到交流电源都中断的情况时，保证用电设备正常运行具有重要的意义。因此，须在平时就做好以下工作，即保证蓄电池组具有好的性能并且很好的供电，当发生火电中断时，可以有足够的放电容量。所以重视并且加强蓄电池维护工作，特别是对蓄电池实施监测意义重大[3]。
蓄电池使用的历史比较短，在使用中出现了一些问题。首先，最突出的问题是蓄电池使用寿命不长。在生产厂家的使用说明书中，各大厂家都纷纷列出蓄电池的使用寿命，一般为10几年，但是在实际应用中，用户大多数反映蓄电池的使用寿命仅仅几年。根据调查，主要原因是没办法对蓄电池组实施有效的监测。其次，不同的单体具有不同的特性，因此工作一段时间后，部分蓄电池的状态改变，性能会变差，逐渐变得失效，因此电池组的性能下降，最后导致了整个运行系统的可靠性下降，产生不可估量的后果。所以对蓄电池状态监测系统的研究迫在眉睫。
1.3 蓄电池监测系统国内外现状
近几年，国内很多家机构都在研制蓄电池的监测设备，现市场上出现了3、4种产品，其主要应用在陆地电信通信、微波站等领域。目前，在我国，很多研究机构已研发出了一些系统，如，在线式电池检测系统。该产品经研究后成功地完成电池检测，使用的方法是通过电压检测法的。在世界上的权力理论界认为，电池容量测试电池的容量的最佳途径。根据其猜测，不少公司运用这个理论，西安柯蓝公司做出了自己研发的东西，称为CR-AC48容量测试仪；陕西硅谷通信设备有限公司制作出蓄电池放电监测仪。通过实践的验证，产品具有非常高的检测精度，还能对一组电池整体做放电检测。不过还是存在问题，这类产品的缺点是不能在线监测。而且这类产品在进行电池容量测试的时候，必须将电池组与电源分离，消弱了电池组后备完好的特性。根据以上情况，国际电学理论界与电源企业研究的焦点问题是有效的电池在线检测设备及检测理论。国内研制并投产的ZXJ24/2-1型蓄电池组智能监测仪，采用浮动地技术测量蓄电池组中各单体电池电压，测量结果比较准确，但也存在模拟开关切换以及各器件的不一致性问题对浮动地的电位的影响，从而使测量结果偏差加大[4]
国外也研究电池监控系统，并早于国内，所以技术更成熟。经过调查，美国的ALBER还在国内市场销售成为主要产品。1989年，国家电能研究公司与国外一家电力研究所进行了合作研究，通过双方协力配合，一起研究出无人值守场站的PBWC铅酸蓄电池综合在线状态监测系统。努力研究和发展后，对样机的现场试验是在完成1994年。BMS蓄电池的监测有多种监测目的，所以监测的重点也有差异，在监测的方法和手段上人们进行了大量的研究和探索。在圣巴巴拉电车区，蓄电池作为电源的电池。同时BMS蓄电池监测系统安装在电池上，其目的是评价蓄电池运行状况[5]。
1.4 蓄电池监测系统的发展趋势
a) 智能化
以微控制器为核心的智能测试仪器，可对蓄电池组的每一个蓄电池实现在线监测，使得系统能够自动进行同时方便的进行数据的存储和调用，大大提高监测的灵活性方便性，进而可以取代人工测量，便于及时迅速的发现电池缺陷。
b) 网络化
网络技术在监测系统中的运用，把不同区域的蓄电池监测数据信息分别上传至远程计算机上。而即可利用计算机具有的计算和分析能力的优势，使得电池监测更为的方便，使得电池监测更为的方便，使得数据的到共享。
c) 数字化
数字化的监测系统有好多的优点，数字监控系统可以修改的控制策略和控制参数，并注入故障监测，误差校正，自诊断，通讯技术，方便地实现实时监控，简化系统，提高系统的可靠性[6~8]。
2.设计要求及总体方案设计
2.1 设计要求
本文是研究蓄电池状态监测系统，通过一定原理设计出蓄电池状态监测的系统。该系统可以完成对电池的电压、电流和温度的测量。利用STC89C52单片机完成蓄电池监测系统的设计，当系统进入工作状态后，CPU不断读取DS2438的内存中所存储的数据，并通过12864显示读取的温度，电压，电流以及DS2438内部对电流的积分值，再通过一组LED直观显示电池的荷电状态，单片机把从DS2438所读取的数据和默认的值进行比较，如果超过或低于限值，系统则给出相应的报警。
在设计的过程当中，应当能够通过查找资料等方式来掌握单片机以及相关元器件的原理，对测试系统可行性研究、论证；掌握单片机的编程语言，如C语言，编写程序，进行系统的软件设计，对系统的软件进行分部调试与仿真。同时应该积极完成以上功能的调试等工作。
2.2 总体方案设计
蓄电池监测系统的作用有以下几点:监测电池的电压、电流和温度以及剩余的电量。通过对电池的监测，可以实时的了解电池的工作情况，防止出现过放电、过热的问题。如果有故障，系统应及时报警，使工作人员或用户可以知道电池状态和及时纠正。通过以上做法可以最大限度地利用电池，维持电池的性能以及寿命。
1 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 课题研究的意义 1
1.3 蓄电池监测系统国内外现状 1
1.4 蓄电池监测系统的发展趋势 2
2 设计要求及总体方案设计 3
2.1 设计要求 3
2.2 总体方案设计 3
3 系统软件设计 4
3.1 开发语言与开发环境 4
3.2 主程序模块 4
3.3 初始化子模块 7
3.4 数据测量子模块 8
3.5 液晶显示子程序模块 13
3.6 LED显示子程序模块 16
3.7 键盘子程序模块 18
3.8 报警子程序模块 21
4 系统调试 21
4.1 软件仿真 21
4.2 代码调试 22
4.3 功能调试 23
结论 25
致谢 26
参考文献 27
附录 28
1.绪论
1.1 引言
蓄电池是直流系统中的基本组成部分，作为一种非常重要的储能设备，不间断的电源必须不能缺少蓄电池。对于那些不能断电的必须连续供电的供电电源系统，蓄电池组就是它们后备的电源系统。同时，蓄电池系统也在各行各业中具有广泛的用途。其运行状态正常与否，会直接影响到应用领域，比如，各种设备的正常运行、可靠和安全运行[1,2]。在运行的过程当中，单体蓄电池存在着差别，在工作一段时间后，个别电池的性能会出现不同程度的降低，慢慢地失效，导致电池性能急剧的下降，最后会影响到整个系统，让整个系统的可靠性变得越来越 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
低。同时，因为电池装置的化学反映，所以其内部化学反应不能及时或容易看到。最终影响了及时的维修。对上述问题的提出，我们非常有必要对蓄电池运行的状态做一个实时在线的监测。通过一定等待手段，合理地根据所测数据对蓄电池进行维护，这样做就可以再一定意义上延长使用蓄电池的寿命。通过以上问题的分析，本文采用DS2438做为本系统的信号采集器，控制核心采用STC89C52单片机，对蓄电池进行监测管理，并且本文重点介绍本系统的软件设计部分。
1.2 课题研究的意义
当遇到交流电源都中断的情况时，保证用电设备正常运行具有重要的意义。因此，须在平时就做好以下工作，即保证蓄电池组具有好的性能并且很好的供电，当发生火电中断时，可以有足够的放电容量。所以重视并且加强蓄电池维护工作，特别是对蓄电池实施监测意义重大[3]。
蓄电池使用的历史比较短，在使用中出现了一些问题。首先，最突出的问题是蓄电池使用寿命不长。在生产厂家的使用说明书中，各大厂家都纷纷列出蓄电池的使用寿命，一般为10几年，但是在实际应用中，用户大多数反映蓄电池的使用寿命仅仅几年。根据调查，主要原因是没办法对蓄电池组实施有效的监测。其次，不同的单体具有不同的特性，因此工作一段时间后，部分蓄电池的状态改变，性能会变差，逐渐变得失效，因此电池组的性能下降，最后导致了整个运行系统的可靠性下降，产生不可估量的后果。所以对蓄电池状态监测系统的研究迫在眉睫。
1.3 蓄电池监测系统国内外现状
近几年，国内很多家机构都在研制蓄电池的监测设备，现市场上出现了3、4种产品，其主要应用在陆地电信通信、微波站等领域。目前，在我国，很多研究机构已研发出了一些系统，如，在线式电池检测系统。该产品经研究后成功地完成电池检测，使用的方法是通过电压检测法的。在世界上的权力理论界认为，电池容量测试电池的容量的最佳途径。根据其猜测，不少公司运用这个理论，西安柯蓝公司做出了自己研发的东西，称为CR-AC48容量测试仪；陕西硅谷通信设备有限公司制作出蓄电池放电监测仪。通过实践的验证，产品具有非常高的检测精度，还能对一组电池整体做放电检测。不过还是存在问题，这类产品的缺点是不能在线监测。而且这类产品在进行电池容量测试的时候，必须将电池组与电源分离，消弱了电池组后备完好的特性。根据以上情况，国际电学理论界与电源企业研究的焦点问题是有效的电池在线检测设备及检测理论。国内研制并投产的ZXJ24/2-1型蓄电池组智能监测仪，采用浮动地技术测量蓄电池组中各单体电池电压，测量结果比较准确，但也存在模拟开关切换以及各器件的不一致性问题对浮动地的电位的影响，从而使测量结果偏差加大[4]
国外也研究电池监控系统，并早于国内，所以技术更成熟。经过调查，美国的ALBER还在国内市场销售成为主要产品。1989年，国家电能研究公司与国外一家电力研究所进行了合作研究，通过双方协力配合，一起研究出无人值守场站的PBWC铅酸蓄电池综合在线状态监测系统。努力研究和发展后，对样机的现场试验是在完成1994年。BMS蓄电池的监测有多种监测目的，所以监测的重点也有差异，在监测的方法和手段上人们进行了大量的研究和探索。在圣巴巴拉电车区，蓄电池作为电源的电池。同时BMS蓄电池监测系统安装在电池上，其目的是评价蓄电池运行状况[5]。
1.4 蓄电池监测系统的发展趋势
a) 智能化
以微控制器为核心的智能测试仪器，可对蓄电池组的每一个蓄电池实现在线监测，使得系统能够自动进行同时方便的进行数据的存储和调用，大大提高监测的灵活性方便性，进而可以取代人工测量，便于及时迅速的发现电池缺陷。
b) 网络化
网络技术在监测系统中的运用，把不同区域的蓄电池监测数据信息分别上传至远程计算机上。而即可利用计算机具有的计算和分析能力的优势，使得电池监测更为的方便，使得电池监测更为的方便，使得数据的到共享。
c) 数字化
数字化的监测系统有好多的优点，数字监控系统可以修改的控制策略和控制参数，并注入故障监测，误差校正，自诊断，通讯技术，方便地实现实时监控，简化系统，提高系统的可靠性[6~8]。
2.设计要求及总体方案设计
2.1 设计要求
本文是研究蓄电池状态监测系统，通过一定原理设计出蓄电池状态监测的系统。该系统可以完成对电池的电压、电流和温度的测量。利用STC89C52单片机完成蓄电池监测系统的设计，当系统进入工作状态后，CPU不断读取DS2438的内存中所存储的数据，并通过12864显示读取的温度，电压，电流以及DS2438内部对电流的积分值，再通过一组LED直观显示电池的荷电状态，单片机把从DS2438所读取的数据和默认的值进行比较，如果超过或低于限值，系统则给出相应的报警。
在设计的过程当中，应当能够通过查找资料等方式来掌握单片机以及相关元器件的原理，对测试系统可行性研究、论证；掌握单片机的编程语言，如C语言，编写程序，进行系统的软件设计，对系统的软件进行分部调试与仿真。同时应该积极完成以上功能的调试等工作。
2.2 总体方案设计
蓄电池监测系统的作用有以下几点:监测电池的电压、电流和温度以及剩余的电量。通过对电池的监测，可以实时的了解电池的工作情况，防止出现过放电、过热的问题。如果有故障，系统应及时报警，使工作人员或用户可以知道电池状态和及时纠正。通过以上做法可以最大限度地利用电池，维持电池的性能以及寿命。
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