专利名称：全电脑电池参数测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种全电脑电池参数测量仪，用于测量、监视各种类型电池的电压、电流、温度等参数。
电池作为一种轻便的后备能源，有着越广泛的用途。越来越多的设备或直接以电池作为能量来源，或以电池为后备能源，将使用电池。而电池性能的好坏，直接影响到设备的可靠性。如剃须刀厂家，每把剃须刀需用到一至二节充电电池，每天可能用至一万节以上的充电电池，用的一般都是国产的镍镉电池，而目前有些国产电池的性能还不太稳定，为了保证产品的质量，必须对每个电池进行性能检测。另外一些重要的用电设备，是不允许掉电的。如邮电通信系统、重要的计算机网络系统等，甚至不允许有超过百分之一秒的时间的掉电事件发生。因此必须保证作为后备电源的蓄电池处在正常的状态下不良的电池需被及时更换，电池欠电，则需及时充电等。目前还没有比较象样的检测设备可以购买。因此，对电池的检测均是靠人工进行的，使用的检测设备则是万用表，一次只能检测一只电池，且只能检测电池的端电压的大小，既耗时间，又费工时，且不易测准电池的性能。
本实用新型目的在于提供一种能测量电池静态、动态状态下电压、电流、环境温度等参数的电脑控制的全电脑电池参数测量仪，以克服目前电池参数测量仪器的落后状况。
本实用新型全电脑电池参数测量仪包括微处理器、A/D转换电路、多路巡检电路、电池放电控制电路、采样电路、显示电路和键盘等。详细技术内容结合实施例及其附图给以说明。
图1是本实用新型全电脑电池参数测量仪一种实施例的电路框图。
图2是微处理器控制框图。
图3是多路巡检控制电路电原理简化图。
图4是电池放电D/A转换电路。
图5是放电执行和控制电路。
图6是硬件看门狗电路图。
图7是RAM掉电保护电路图。
图8是键盘结构图。
由图2，本实施例全电脑电池参数测量仪的微处理器，包括微电脑CPU、只读存贮器ROM、随机存贮器RAM、接口电路8255、地址锁存器74LS373等，由于微处理器各部构成及相互连接关系属常规技术，本文略叙。本实施例接口电路采用二片8255，其中接口8255(1)的PC端连接键盘，PA、PB端可用于连接打印机；8255(2)的PC端的低四位控制电池的放电，高四位与单体选中译码器的ADD1相连，PB低四位与组别控制译码器的ADDo相连，PB的第五位控制多路巡检控制电路的总选通。CPU通过改变地址，可以实现对两片6264的读写；读取A/D转换的结果；控制液晶屏幕显示；控制两片8255的输入与输出。
多路巡检电路包括多路巡检控制电路(图3)和继电器切换电路(见图1)，多路巡检控制电路由一个组别控制译码器(4-16线译码器74IS154)和至少一个单体选中译码器(4-16线译码器74LS154)组成，单体选中译码器的个数视具体巡检电池个数而定。本实施例选用16片4-6线译码器74LS154构成16组单体选中译码器，和组别控制译码器构成256路可编程多路控制器。组成控制译码器的片选端cs由微处理I/O接口8255(2)的一个输出端控制，地址输入端ADDo接I/O接口的相应并行口，输出端连接单体选中译码器的片选端cs，单体选中译码器的地址输入端ADD1接I/O接口的另外一个相应并行接口，单体选中译码器的输出端Yi(i＝0～255)连接双触头继电器线圈端，当输出端Yi为低电平时，可直接驱动一个继电器(图2中Ji)，本实施例中，继电器采用于簧管继电器，包括两个干簧管，构成干簧管切换电路，继电器双触头，即两个干簧管的一端分别连接电池的正负端，另一端分别与A/D转换器7109的模拟信号输入端相连，当Yi处于低电平状态时，Ji吸合，把电池BATi两端电压切换到A/D转换器7109，以便进行电压测量。电池的电源、温度的测量基本一样，只是干簧继电器切换的不是电压信号，而是电流或温度信号。
电池放电控制电路用于进一步确定电池性能的好坏及测量电池的内阻，该电路包括电池D/A转换电路和放电执行控制电路，电池放电D/A转换电路由若干个，本实施例为8个的反向器40106、高阻运放器5532和T形电阻解码网络构成，各反向器的输入端分别接I/O接口8255(2)的输出口(PA)，反向器的输出端接T形电阻解码网络，T形电阻解码网络的输出端接高阻运放器5532的输入端，高阻运算放大器的输出端输出一个电压控制量，此控制量经一个干簧管继电器组(J1)送到放电执行电路的ictr端。反向器主要作权位开关。CPU根据不同的电池容量值，计算出需控制的放电电流的大小，一般取电池容量1/10作为放电电流的大小，然后计算出一个数字量，经D/A转换电路后，在运算放大器5532输出端输出一个电压控制量。此控制量经一个干簧继电器组后送到放电执行电路的ictr端。放电执行和控制电路包括集成块NE555及其外围电阻、电容组成的放电控制和限时电路，集成块NE555输入口(4端)经光电耦合器OPE隔离后与微处理器I/O接口8255(2)的PC口连接，集成块NE555的输出端通过二级管D1连接运算放大器358(2)的负输入端，运算放大器358(2)的输出端接场效应管M的栅极，场效应管输出端OUT1、OUT2并接在电池组回路中。当CPU未发出放电信号时，8255(2)PC口的低四位输出为低电平信号，例如8255(2)的PCO＝OV，则图5中的NE555电路的3端输出高电平，从而使358(2)的输出为低电平，禁止场效应管导通，即不允许电池放电。而当8255(2)PCO为高电平时，NE555的4脚被拉低，使输出端3输出低电平，于是358(2)、电阻R26、R28、场效应管M组成负反馈恒流放电电路，放电时间由NE555控制，图5中R21、R22、C2与NE555组成延时电路，延时短暂的时间后，使NE555的3脚输出高电平，从而禁止放电电路工作。
为了确保整个测量仪能可靠地工作，本实施例设有一个硬件看门狗电路(见图6)，当监测到控制程序跳飞时，能立即复位整个测量设备，通过与软件配合，可有效地保证测量系统的安全。硬件看门狗电路包括微分电路R29、C5，可清零自振荡二进制计数分频器4060，微分电路R32、C7和三极管开关电路TR1。微分电路R29、C5连接分频器4060RST端，分频器Q12端与微分电路R32、C7的输入端连接，微分电路R32、C7的输出端连接三极管开关电路输入端，开关电路的输出端接微处理器复位端RST。当从Q12端取出脉冲，则此端输出的方波信号，在由低电平变高电平时，使三极管TR1导通，从而产生一个复位信号，微分电路C7R32用于限制复位信号的宽度，微分电路R29C5是为了保证在CLEAR信号失常时，看门狗电路仍能正常工作。当微处理器由于外界干扰，而发生程序跳飞时，便停止向4060的清零端发出CLEAR信号，4060在一定时间内使三极管导通，从而产生一个复位信号，可以复位微处理器，使之正常工作。
为保证在掉电时，微处理的随机存贮器RAM中的数据不丢失，本电池参数测量仪设有一个RAM的掉电保护电路，该电路包括稳压管WY3、三极管9014和与门电路74LS32，稳压管WY3的正端连接三极管9014的基极(b)，三极管的集电极(c)与与门电路的一个输入端(d)相接，与门电路的中另一个输入端接微处理的控制端P1.2、与门电路的输出端XTo接一片RAM的cs片选端，稳压管的负极接工作电压Vcc。当Vcc大于工作电压值时，例如4.5V时，稳压管导通，于是三极管9014也导通，使C点处于低电平状态，微处理的输出端P1.1、P1.2、P1.3可直接控制RAM的片选端，从而顺利地完成对存贮器的读写。而当Vcc低于工作电压值(4.5V)时，稳压管WY3截止，从而使三极管9014也截止，C点电平处于高电平状态，从而把与门的输出锁定为高电平状态，禁止各个RAM被选中，当Vcc下降到3.6V以下时，RAM的电源由后备电源E供给，从而保证在掉电时，RAM中的数据不丢失。
本实施例采用如图8所示的4×4的键盘，使用者可通过此键盘输入一些重要参数，并控制仪器的运行，其特点是按键值可供微处理器采用矩阵扫描方式来读取。
采样电路用于把微电脑所指定的物理模拟量切换进来，然后转换成数字量，供微处理器读取。本实施例采样电路可分电池端电压检测电路、电池充放电电流检测电路和电池温度检测电路，分别由微电脑CPU发出指令使检测到的电压信号、电流信号、温度信号转换成电压信号直接送入A/D转换器中，经转换后变成数字量，可由微电脑读取。至于采样电路是否均包括上述三种电路视测量仪的功能决定。
本测量仪的测量值通过显示电路给予显示并可配备打印机接口供打印输出等。为使检测到有不好的电池单体时能及时告示，本测量仪的微电脑CPU设有报警输出接口，该接口连接一个蜂鸣器，结合显示屏显示的具体的电池单体所属的组号及其在该组的编号，工作人员能迅速地定位出该不良电池的具体位置。
综上所述，本电池参数测量仪以单片微处理器为中心组成控制及数据处理系统，对被监测的电池组的电池各种状态下的电压、电流、环境温度和电池内阻等多种参数进行测量和监护，实现电池参数测量和监视的电脑化，具有省时、准确、可靠等优点，是一种先进的电池参数测量仪器。
权利要求1.一种全电脑电池参数测量仪，其特征是该电池参数测量仪包括微处理器、A/D转换电路、多路巡检电路、采样电路、显示电路和键盘，多路巡检电路包括多路巡检控制电路和继电器切换电路，多路巡检控制电路由一个组别控制译码器(4-16线译码器74LS154)和至少一个单体选中译码器(4-16线译码器74L5S154)组成，组成控制译码器的片选端(cs)由微处理I/O接口8255(2)的一个输出端控制，地址输入端(ADD0)接I/O接口的相应并行口，输出端连接单体选中译码器的片选端(cs)，单体选中译码器的地址输入端(ADD1)接I/O接口的另外一个相应并行接口，单体选中译码器的输出端(Yi)连接双触头继电器线圈一端，继电器双触头一端分别连接电池端，另一端与A/D转换器(7109)的模拟信号输入端相连。
2.根据权利要求1所述的全电脑电池参数测量仪，其特征是双触头继电器是干簧继电器组，两个干簧管的一端分别连接电池的正负端，另一端分别与A/D转换器的模拟信号端相连。
3.根据权利要求1所述的全电脑电池参数测量仪，其特征是还包括D/A转换电路和放电执行控制电路，电池放电D/A转换电路由若干个反向器(40106)、高阻运放器(5532)和T形电阻解码网络构成，各反向器的输入端分别接I/O接口(8255(2))的输出口(PA)，反向器的输出端接T形电阻解码网络，T形电阻解码网络的输出端接高阻运算放大器的输入端，高阻运算放大器的输出端输出一个电压控制量，此控制量经一个干簧管继电器组(J1)送到放电执行电路的ictr端，放电执行和控制电路包括集成块(NE555)及其外围电阻、电容组成的放电控制和限时电路、集成块(NE555)输入口(4端)经光电耦合器(OPE)隔离后与微处理器I/O接口(8255(2))的PC口连接，NE555输出端通过二级管D，连接运算放大器(358(2))的负输入端，运算放大器(358(2))的输出端接场效应管(M)的栅极，场效应管输出端(OUT1，OUT2)并接在电池组回路中。
4.根据权利要求1所述的全电脑电池参数测量仪，其特征是设有一个硬件看门狗电路，该电路包括微分电路(R29、C5)、可清零自振荡二进制计数分频器(4060)，微分电路(R52、C7)和三极管开关电路(TR1)。微分电路(R29、C5)连接分频器4060RST端，分频器Q12端与微分电路(R82、C7)的输入端连接，微分电路R32、C7的输出端连接三极管开关电路输入端，开关电路的输出端接微处理器复位端(RST)。
5.根据权利要求1所述的全电脑电池参数测量仪，其特征是设有一个RAM的掉电保护电路，该电路包括稳压管(WY3)、三极管(9014)和与门电路(74LS32)，稳压管的正端连接三极管的基极(b)，三极管的集电极(c)与与门电路的一个输入端(d)相接，与门电路另一个输入端接微处理的控制端(P1.2)、与门电路的输出端(XTo)接RAM(62256)的cs片选端，稳压管的负极接工作电压(Vcc)。
专利摘要本实用新型涉及一种全电脑电池参数测量仪,该测量仪包括微处理器、A/D转换电路、多种巡检电路、采样电路、电池放电控制电路、硬件看门狗电路、RAM掉电保护电路、显示电路和键盘等,以单片微处理器为中心组成控制及数据处理系统对被监测的电池组的电压、电流、环境温度等多种参数进行测量和监护,实现电池参数测量和监视电脑化,具有省时、准确、可靠的优点,是一种先进的电池参数测量仪器。
文档编号G01R31/36GK2272141SQ9522983
公开日1998年1月7日 申请日期1995年12月29日 优先权日1995年12月29日
发明者张焱, 李海富 申请人:林琳