基于51单片机的新型蓄电池容量检测仪
作者简介：夏桂书（1968-），女，四川眉山市人，高级实验师，硕士，研究方向为电工电子技术与计算机应用技术。
【摘 要】摘 要：为对蓄电池进行准确的容量测试，设计一种基于51单片机的新型蓄电池容量检测仪。该装置通过恒流电路控制蓄电池的放电，然后通过A/D转换采样，采集并存储蓄电池在放电过程中的放电电压值样本得到放电曲线，计算出被测蓄电池的准确容量，通过蓄电池电压能够快速估算出该时刻对应电池剩余容量值。测试结果表明：该容量检测仪精度良好，测量误差在1%以内，能够快速准确判定蓄电池剩余容量，具有较高的实用性与推广价值。 【期刊名称】中国测试 【年(卷),期】2013(039)005 【总页数】4
【关键词】蓄电池；容量检测；MOSFET晶体管；快速测量；51单片机 夏桂书
（中国民用航空飞行学院航空工程学院，四川广汉618307） 收到修改稿日期：2013-06-03
0 引言
目前各类蓄电池广泛运用于生活与生产当中，已经成为当今社会必不可少的一部分。在使用蓄电池的过程中常常需要了解蓄电池的实际容量，因此需要对蓄电池能够进行简单容量测试的仪器。对蓄电池的容量进行测试，目前最可靠的方法是对蓄电池进行一次完整的放电测试[1]。这种测试方法准确可靠，但费时费力，并且对于一次性电池无法进行测试。因此，本文针对传统测试方法的弊
端，设计了一种简单、实用、经济性比较高的蓄电池容量检测仪器。
1 测试原理
1.1容量判定的原理
根据蓄电池的原理和实际验证，可以知道，同一蓄电池的容量与蓄电池的当前电压直接相关。根据这一原理，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[2]。 1.2系统总体设计
系统总体设计思路采用单片机控制恒流电路对蓄电池进行恒流放电，单片机通过A/D转换电路采集实际的放电电流，通过单片机对放电电流和放电时间的积分运算可求得放出的电量。
系统以STC89C52RC单片机为核心，通过矩阵键盘设置放电电流和选择不同的蓄电池以及工作模式；通过A/D转换电路检测实际工作电流和当前被测蓄电池电压[3]；单片机控制D/A转换电路的输出电压到恒流模块，从而控制输出电流，完成对输出电流的设置和调节；并且系统可通过液晶实时显示当前电流、电压和工作状态，能够准确显示当前放电量；通过存储器可存储多组被测曲线，实现快速测量[4-6]。系统框图如图1所示。
2 系统硬件电路设计
2.1单片机控制和液晶显示电路设计
系统采用STC89C52RC单片机作为控制核心，该单片机是宏晶科技推出的以
8051为内核的新一代51单片机。作为传统8051内核的增强型单片机，STC89C52RC单片机具备超强的抗干扰能力，运用在电气系统中，满足复杂电磁环境下可靠性的要求。同时该单片机内部MAX810复位电路，免去外接复位电路，简化系统设计。单片机上已集成有大容量的ROM和RAM存储器，为程序设计和数据处理提供充足的空间。
液晶显示电路选用并行驱动的LCD1602液晶。LCD1602采用并行方式与单片机通信，数据传输方式简单，易于使用，虽然其使用占用较多的I/O口，但本系统中采用的单片机能够提供足够的资源与其连接，所以采用此方案是理想的选择。且由于其强大的集成度，与显示相关的功能都集成在模块上，能够直接与单片机连接通信。单片机和液晶显示接口示意图如图2所示。 2.2恒流控制电路
系统的恒流部分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U1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Q1的栅极电压增大，工作在恒流区的Q1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U2进行放大，使得U2输出电压增加，当U1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[7]。
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0.01 Ω的无感精密电阻。当电流较小时，采样
基于51单片机的新型蓄电池容量检测仪
