基于AT89C52的电池四参数自动检测系统设计

2011-06-09 14:59:14来源: 互联网

    目前,在对普通干电池的出厂检测中,厂家主要是对电池的开路电压、负载电压、短路电流进行质量检测。而电池容量的检测,由于具有毁灭性的损害,没有专门的检测设备,仅仅采用抽样的方法来检测。根据电池特性,其重量参数可以指示其容量参数。故而我们设计开发了基于AT89C52单片机控制的机电一体化智能设备电池四参数自动检测仪,检测电池的4个基本参数:开路电压、负载电压、短路电流和电池重量,并同时作到电池正、次品的分选统计功能。

1系统硬件结构设计
    如图1所示,本系统以AT89C52单片机为核心组成一个具备数据采集、对象控制、结果显示、报警装置、键盘操作等多项功能的复杂完整系统。

1.1微处理器
    本系统采用Atmel公司生产的AT89C52芯片作为微处理器。AT89C52与MCS—51系列单片机完全兼容,他采用静态时钟方式,可以大大节省耗电量。其内部含有Flash存储器,在系统开发时可以十分容易地进行程序修改,即使错误编程也不会成为废品。而且在系统工作中,即使突然掉电也能有效地保存一些数据信息。?
1.2数据采集部分
    数据采集和A/D转换由MAX197完成。MAX197是MAXIM公司出品的高性能12位A/D转换器,8通道模拟信号输入,可以满足使用1片A/D分时进行多参数测量的要求。MAX197的其中2路通道为电池重量信号的输入,由压力传感器获取原始信号经运算放大后输入。其余6路分别为电池相关电压、电流各参数信号的输入。MAX197片选信号/CS接AT89C52的P2.7,读写控制信号分别接AT89C52的/WR和/RD。引脚HBEN为12位转换结果选择端,由P1.6控制。当HBEN为高电平,读取转换结果的高4位;当HBEN低电平时读取低8位。设定MAX197的控制字为01000000B,则其工作方式为正常工作方式/内部时钟;内部获取方式;模拟量输入范围为0~5 V;使用通道0。改变控制字的最后3位(000~111)可以依次选取MAX197的第0~7通道。MAX197通过片内的三态并行接口与AT89C52进行接口。由于MAX197本身的转换时间较短,且为固定值,故而在设计时采用了固定延时的方式代替中断方式,进行转换结果的读取,提高了数据的通过率和程序的效率。图2给出了MAX197与AT89C52的接口电路。

1.3基本I/O部分
    电池四参数的标准值由拨码开关设定,开机直接进行显示,直观明了;且可以方便的改变设定值,以满足不同档次电池的测量要求。显示部分采用MAX7219来驱动LED数码管。MAX7219为MAXIM公司出品的串行输入输出、共阴极、8位数字LED显示驱动器。只须一个外部电阻就可以为所有的LED段电流进行设置,简化了电路设计,提高了系统的可靠性。其与AT89C52的接口通过一个方便的三线串行接口完成,各个数字均可被寻址和更新,而不需要重写整个显示器。
    AT89C52的P3.0接MAX7219的串行数据输入端DIN,在CLK的上升沿,串行数据从DIN装入到内部16位移位寄存器中。在CLK下降沿的DOUT端数据有效。本系统采用3片MAX7219进行级联,来驱动24个LED数码管,分别显示电池的4个参数值及各分档测量值的统计结果。图3为3片MAX7219级联驱动24个LED数码管。
1.4对象控制部分
    本系统控制的对象有步进电机、电磁阀、机械测量推杆、电子开关等。开机自检后,由步进电机带动传送带把电池运到检测位置处,单片机控制测量推杆夹紧电池进行测量,所得数据经处理后与所设定标准值比较,若满足设定,视为合格产品,由传送带带走;若不满足,则视为次品,由单片机控制电磁阀打开压缩空气,吹走次品电池,达到分检目的。而当电池为次品或无电池及电池正、负极反置时,蜂鸣器发出报警信号。此系统采用气动电磁阀,提高了工作速度和设备的使用寿命。

[page]

    本系统软件部分采用MCS—51系列汇编语言设计,采用模块化程序结构,由主程序模块、键盘服务模块、数据采集模块、数据处理模块、输出控制模块和显示模块等几大模块组成。主程序模块简洁明了,核心部分为读键、键解释,进而转向完成不同功能的相应各功能子程序。这样设计使得程序总体结构紧凑、简洁、易懂,且易于设计、调试、维护和移植。
2.1监控程序
    由于本系统的子程序调用条件是多因素的,不仅与外部键盘操作、电信号等有关,也与系统的当前所处的状态有关,故而在监控程序中引用状态分析的方法,采用了一键多义的编写方式。分析系统工作时所有可能所处的状态,设定一键多义,在不同的状态下,键解释的结果不同,故而转向不同的子程序。本系统设定了5个功能键和1个逻辑键,其中显示键为多义键,不同状态下分别显示设定四标准参数、测量所得正次品电池数、电池各分档统计数等。逻辑键为软件键,定义为30 s延时。在上述显示键按下后启动,若再无重复按下,则30 s后恢复到开机显示四设定参数状态。
2.2数据采集
    原始数据采集中,采用了VMOS功率场效应管作为电子开关。使用软件编程的方法,控制电子开关的打开和闭合,选通A/D转换器的各模拟输入通道,从而对电池的不同参数进行测量。VMOS管是一种垂直导电型MOS功率场效应晶体管,兼具有电子管和晶体管的优点。他的开关速度极高,且没有“热崩”和“二次击穿”,易串并联使用。本系统在对电池短路电流测量中,由于放电电流较大,故而采用了2个VMOS管并联使用,以达到分流的作用。
2.3数据处理
    由于现场各种干扰的存在,使得采样所得数据有一定的误差。故对原始数据采取了数字滤波处理。对本系统中开路电压的测量,根据其取值特点在参考值1.5 V左右波动,首先去除奇异值,即对所得采样值序列中明显偏离参考值的数据,视为有干扰存在,滤除掉;然后再对所得数据序列采用中位值滤波法进行处理,即对剩余序列排队,取中间值作为最终滤波结果。这种数字滤波的软件算法,有硬件的功效,却不需要硬件投资,而且算法灵活多样,效果往往优于硬件滤波电路。应用中可根据被测参数实际情况及所得数据规律,而综合采用多种算法,以取得更优的滤波效果。
3结语
    本系统自动化程度高,大大提高了生产效率;人机界面友好,易于操作、存取数据。采用了合适的新型芯片,使得系统整体结构可靠性好,精度高。附加的质量统计功能,还可以提供给生产者以决策依据。实际应用中,取得了很好的效果。

 

关键字:AT89C52  自动检测  电池  数字滤波

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2011/0609/article_2647.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
AT89C52
自动检测
电池
数字滤波

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved