的相连，完成电流电压数据的传输。VCC与 +5V直流电源相连，GND为接地电源。VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最 弱，接地时对比度最高。使用时连接IOkQ的电阻和接地电源相连。数据命令选择端（RS) 和单片机端口相连，当端为高电平时其作用是选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器。 读/写选择端（RW)和单片机端口相连，当其为高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。 当RS和RW共同接受为低电平时，可以写入指令或者显示地址；当RS为低电平、RW为高电 平时，表示读忙碌信号；当RS为高电平、RW为低电平时，可以写入数据。使能端端口（EN)， 当EN端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。
[0048] 恒流电路模块3应用电流负反馈控制原理，采用运算放大器和MOSFET进行设计。 电路如图3所示。其工作原理是：VIN+为被测蓄电池，DAC端由单片机输入设定放电电流对 应的电压值，当U 1的反相输入端的电压值小于其同相输入端电压值时，U1的输出电压增加； 则使仏的栅极电压增大，工作在恒流区的Q i的电流增大；当电流增大时，该电流在R2上产 生的压降增加，这个电压输入运放1]2进行放大，使得U 2输出电压增加，当U i的两输入端电 压相同时，电路工作状态稳定，输出电流达到恒定值。
[0049] 由于某些蓄电池的电压较小，为了在测试低电压的蓄电池时仍能提供较大的负载 电流，电路设计时尽量减小回路电阻，选用了低导通电阻的IRFP260场效应管，同时采样电 阻选用阻值为0.01Ω的无感精密电阻。当电流较小时，采样电阻上的压降较小，难以测量， 需对其进行放大。图3中1]2构成的放大电路，放大倍数通过1? 3和1?4设定。具体电阻大小 见图3因为当电流恒定时有Uin= U2ciut。所以理论上可以得到Iciut= 2U2in。
[0050] 电压检测和电流检测电路为实现蓄电池放电电流和电压的监测和显示，系统在设 计时加入电压和电流检测电路，通过MAX1241模数转换芯片，将检测到的模拟信号转换后 传送给单片机，完成实时监控或容量判定。
[0051] 电流测量通过检流电阻对放电电流进行检测，检流电阻将放电的电流信号转换为 便于采集的电压信号，再经放大电路对检测到的电压信号放大。图3中1] 2的输出电压与负 载电流呈比例关系，因此通过模数转换电路，检测U2输出端ADC端口的电压，经单片机运算 得到实际电流。
[0052] 电压测量通过电阻比例分压实现。由于设计被测蓄电池的最大电压VIN+为24V， 高于A/D转换电路的测量范围0~2. 5V，因此需要对被测电压进行等比例缩小。分压电阻 Rh与I的选择根据最大输入
由于测量范围略大于输出范围，为了方 便计算，Rh取标称值180k Ω，L取20k Ω。
[0053] 模数转换电路设计系统采用MAX1241芯片作为A/D转换电路的核心芯片，它的主 要目的是对电流和电压进行精确采样。如图4所示，电源输入端接5V直流电源，Vi接电池 经过分压后的采样电压。SHDN为节电方式控制端，低电平的时候为休眠状态，高电平或悬空 为工作，REF为参考电压输入端。GND接地，CS为片选接单片机Pu，SCLK串行输出驱动时 钟输入接单片机Pu，DOUT接单片机Pu。
[0054] 系统设计时为达到较高的电流和电压设置精度，因此选用了 AD5320这种12位高 精度数模转换芯片。图5为AD5300与80C51的接口电路。80C51的TXD用于驱动AD5300 的SCLK，而RXD则用于驱DIN，其SYNC由80C51的P 3.3控制，在P 3.3置低时，通信开始。由于 80C51的串口一次仅能传送8位数据，因此，在一次传送完成后（高8位数据），应接着第二 次传送（低8位数据），在此期间，P 3.3 (SYNC)应一直保持为低，直到通信结束。
[0055] 输入电路模块5包括键盘电路，该电路采用矩阵键盘作为输入控制部分，矩阵键 盘具有占用I/O 口少、连接简单、使用方便的特点。为了进一步简化按键电路的设计，系统 还采用MM74C922专用矩阵键盘管理芯片来管理键盘，简化程序设计，把复杂的键盘扫描程 序交给硬件处理，单片机只需读取扫描结果即可。
[0056] 数据存储模块6可选用AT24C01作为外部存储器。该芯片具有16K的存储空间， 通过单片机直接操作内部数据，系统断电后仍能够将数据长时间保存。较大的存储空间可 以对组数据存储，满足不同蓄电池快速测试的需求。具体接线图见图6。串行时钟信号引脚 (SCL):在SCL输入时钟信号的上升沿将数据送入EEPROM器件，并在时钟的下降沿将数据 读出。它和单片机的P 2.5相连，串行数据输入输出引脚（SDA)主要是完成串行数据传输。它 和单片机的P 2.6。地址脚（A2，A1，A0)内部未连接使用的时候和接地端GND-起接地。R7, R8为上拉电阻，VDD和直流+5V电源相连。
【主权项】
1. 一种蓄电池容量的检测方法，其特征在于：它包括W下步骤： 1) 对蓄电池进行恒流放电； 2) 采集步骤1中蓄电池的放电电流； 3) 对放电电流和放电时间进行积分运算求得放出电量； 4) 通过控制忍片绘制蓄电池的电压-容量放电曲线； 5) 将该蓄电池的电压-容量放电曲线保存至存储器； 6) 进行下一次蓄电池容量检测的时候，通过已经测试的蓄电池放电曲线来快速判定蓄 电池当前实际电量。2. 根据权利要求1所述的蓄电池容量的检测方法，其特征在于：在步骤1)中通过控制 忍片控制蓄电池恒流放电，控制忍片及其外围电路包括与电流负反馈电路、运算放大器电 路。3. 根据权利要求1所述的蓄电池容量的检测方法，其特征在于：在步骤2)中通过控制 忍片采集蓄电池的放电电流。4. 根据权利要求3所述的蓄电池容量的检测方法，其特征在于：在步骤2)中先将放电 的电流信号转换为便于采集的电压信号，再经过放大电路对检测到的电压信号进行放大。5. 根据权利要求2或3所述的蓄电池容量的检测方法，其特征在于：所述控制忍片包 括单片机（1)及其外围电路，单片机（1)的输入口与A/D转换器（2)连接，A/D转换器（2) 的输入端与恒流电路模块（3)连接，恒流电路模块（3)的输入端与D/A转换器（4)连接，D/ A转换器的输入端与单片机（1)的输出口连接。6. 根据权利要求5所述的蓄电池容量的检测方法，其特征在于：所述单片机的输入口 与输入电路模块（5 )连接，输入电路模块包括键盘电路模块。7. 根据权利要求5所述的蓄电池容量的检测方法，其特征在于：所述单片机的输入口 与数据存储模块（6)连接，单片机的输出口与液晶显示模块连接。8. 根据权利要求3所述的蓄电池容量的检测方法，其特征在于：在步骤2)中控制忍片 先采集输出端ADC的端口电压，然后由控制忍片运算得到实际电流。
【专利摘要】一种蓄电池容量的检测方法，该方法可以根据同一蓄电池的容量与蓄电池的当前电压直接相关这一原理，对于不同蓄电池，由于其电压-容量的特性不同，可通过测试得到被测蓄电池的电压-容量特性曲线，然后得到蓄电池的放电曲线来判定蓄电池当前实际容量。对于一次性蓄电池，由于同一批生产的蓄电池特性相似，可通过随机选取测试，得到该批蓄电池的电压-容量特性，从而能够快速判定容量。
【IPC分类】G01R31/36
【公开号】CN105319514
【申请号】CN201510780489
【发明人】王归新, 方鑫, 李思雨, 李 浩, 叶薇
【申请人】三峡大学
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年11月16日