蓄电池自动监测系统设计.doc

本科学生毕业论文（设计）

题目(中 文):
蓄电池自动监测系统
(英 文):
Battery Automatic Monitoring System
姓 名

学 号

院 （系）
电子工程系
专业、年级
电子信息工程 级
指导教师

II

湖南科技学院本科毕业论文（设计）诚信声明

本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

本科毕业论文（设计）作者签名：
二0一 年 月 日

24

毕业论文（设计）任务书

课题名称：
蓄电池自动监测系统
学生姓名：

系 别：
电子工程系
专 业：
电子信息工程
指导教师：

湖南科技学院本科毕业论文（设计）任务书
1、 主题词、关键词：

蓄电池；监测系统；AT89S52；DS18B20

2、 毕业论文（设计）内容要求：
1） 在对毕业论文的设计中，我们要保证论文的科学性，即要求论文内容的合理性和正确性。同时我们要积极主动地发挥自己的自主创新能力，使论文富有创新性，而最为重要的是在我们进行论文设计时，应尽可能多的阅读参考文献。
2）要对蓄电池自动监测系统控制方案进行论证，然后进行硬件的设计和软件设计,最后对实验结果进行分析，讨论产生误差的主要原因，提出相应的解决方法，为完善蓄电池自动监测系统的设计打下基础；
3）论文应严格遵循撰写规范, 论文摘要和关键词应反映论文内容；论文在内容和格式上的规范化与统一化；论文应层次分明，数据可靠，文字简练，说理透彻，推理严整，立论正确；论文结论简练概括，充分表达论文主旨。
3、 文献查阅指引：

1） 查阅专业书籍，主要为<<单片机原理与开发技术>>上、下册；
2） 通过百度和谷歌查找相关资料，本系统一般的元器件在百度百科都有收录，而谷歌则为外文文献和翻译提供了方便；
3） 从学校校园网页上中国期刊网，通过检索相关关键字，查找所需资料进行参考。

4、 毕业论文（设计）进度安排：
1）2012年11月：查找资料；
2）2012年12月：写好开题报告；
3）2013年1月—2013年3月：设计硬件电路和编程；
4）2013年3月—2013年4月：实验研究；
5）2013年5月上旬：完成毕业论文；
6）2013年5月下旬：完成论文答辩。

教研室意见：

负责人签名：
注：本任务书一式三份，由指导教师填写，经教研室审批后一份下达给学生，一份交指导教师，一份留系里存档。
湖南科技学院本科毕业论文（设计）开题报告书
论文（设计）题目
蓄电池自动监测系统
作 者 姓 名
王美亮
所属系、专业、年级
电子工程系 电子信息工程专业 2009年级
指导教师姓名、职称
张文昭 高级实验师
预计字数
10000
开题日期
2012.12.22
选题的根据：1）说明本选题的理论、实际意义
2）综述国内外有关本选题的研究动态和自己的见解
蓄电池作为稳定电源和主要的直流电源, 使用广泛, 与我们的社会生活息息相关。随着时间的推移, 电池使用年限的增加, 由电池引起的中断事故将防不胜防。因此, 合理可靠地对电池进行管理和维护, 才能够保证电池有较长的使用寿命,从而达到保证设备拥有不间断电源。在电源系统的维护中, 蓄电池的维护管理占据非常重要的地位。
在国内蓄电池监测系统中，对单体电池电压的监测成为主要内容。国内研制并投产ZXJZ4/2-1型蓄电池智能监测仪，采用浮动技术测量蓄电池组中各单电池电压，测量的参数还包括电池组电压、Z路电流、Z路温度。另外，在对蓄电池内阻测量的问题上，人们也进行了诸多的研究与实验。国际上有许多公司一起进行电池内阻测量的开发工作，以便通过内阻来有效监测蓄电池的状况。
可以说，国外蓄电池监测系统的技术比较成熟，并且研究发展了蓄电池管理系统。在蓄电池管理系统中，监测的电池参数有所不同，研究的方法更为复杂。国外先进技术及研究成果对我国进一步进行有关部门蓄电池监测系统方面的研究，可以起到借鉴作用。

主要内容：
本系统主要是监测蓄电池的端电压,通过端电压来反映蓄电池的剩余电量,可同时测量多路蓄电池的端电压和温度，比较全面的阐述了本系统的监测原理、方法和特点，介绍了整个系统的硬件设计，设计了各个功能部件的硬件结构。最后介绍了系统的软件设计，其中主要分析了系统的整个软件构架和各个功能的实现。
总体框架图如下：
温度测量量

AT89S52单片机

液晶显示

蓄电池组
电压
测量电路

A/D转换

报警电路

键盘

研究方法：
1. 理论研究法。利用所学的理论知识进行理论推导研究并通过比较多种方案后对本系统进行电路设计。
2. 仿真法。利用protues进行电路原理仿真，调试，进而得到理论验证。
3. 实验法。根据理论知识进行实物制作，通过硬件调试和试验分析等手法，根据试验数据进行误差分析和装置的改进，知道达到预期目标。

完成期限和采取的主要措施：
1、完成期限：
（1）2012.12 查阅相关资料，确定设计方案
（2）2013.1 蓄电池自动监测系统的总体设计方案
（3）2013.2 设计各个模块硬件电路
（4）2013.3 运行并调试程序，完成整个系统的软件仿真与硬件实验验证
（5）2013.4 撰写毕业论文
（6）2013.5 整理论文，准备答辩

2.主要措施
论文主要通过对各种研究资料和相关知识进行分析推导，在导师张文昭老师的指导帮助下，
了解了国内外很多有关文献的研究成果，并以自己的观点出发，大胆又谨慎的采用逻辑思维由专家和学者的部分观点推出本人的论点，并通过各种理论来完善和补充论文。
主要参考资料：
[1] 张晓冬.国内外蓄电池监测系统的现状及发展趋势[J].农机化研究，2002，(03).
[2] 万囯龙，吴乃陵. 基于FPGA与USB接口技术的虚拟蓄电池测试系统[J].2003，(02).
[3] 肖强，郑玉甫，张椿玲.通信站蓄电池电压自动监测系统[J].2005，(12).
[4] 方治昊.快速上浮脱险装置应急电源的研究与设计[D].湖北工业大学 ，2012.
[5] 郭蕾.分布式锂电池化成检测远程控制管理系统的设计与实现[D].电子科技大学，2012.李德资.基于ARM的蓄电池巡检系统的设计与实现[D].南京师范大学，2012.
[6] 林杰克.蓄电池内阻在线监测系统的设计与实现[D].河北工程大学，2011.
[7] 王艳，郭文成，刘金辉. 基于单片机的蓄电池电量监测系统[J].2008,(05).
[8] CMOS 16一bit monolithic moiling DAC AD7541A(J)．Analog Devices，1997．
[9] Aynor J H，Thyme A．Johnson B W．A battery state—of-charge indicator for electric wheelchairs[J]．IEEETransactions on Industrial Electronics，1992．
指导教师意见：

指导教师签名：

教研室意见：

签 名： 年 月 日

开 题 报 告 会 纪 要
时间
2012年12月22日
地点
3-707
与
会
人
员
姓 名
职务（职称）
姓 名
职务（职称）
姓 名
职务（职称）
陈泽顺
副教授
张文昭
高级实验师
徐晓
高级实验师
刘爱林
副教授
周玲
讲师
刘志壮
教授

会议记录摘要：
1. 研究这个课题的意义是什么？
答：如今的交通工具大都装有蓄电池，诸如各式各样的飞机、船舶、火车和汽车等，还有通信行业的后备电源，金融行业的后备电源等等。这些场合都对蓄电池的要求很高，如果这些领域在蓄电池方面出现了故障，没有及时发现和解除，那么造成的严重后果是无法估量的。
2.蓄电池自动监测系统的现状怎样？
答：蓄电池监测系统,主要是对单电池电压的监测。在解决如何测量电池组中串联在一起的单电池电压问题上,国内进行了大量的研究工作。国外对BMS(电池管理系统)的研究和开发比较早,技术也比较成熟,并且在BMS基础上发展研究了VMS(虚拟内存系统 )。目前，电动汽车的SOC(电池荷电状态)预测是电池管理系统的关键技术。
3.主要研究内容
答：本系统主要是监测蓄电池的端电压,通过端电压来反映蓄电池的剩余电量,可同时测量多路蓄电池的端电压和温度。

会议主持人：
记 录 人：
　年　 月 日
指导小组意见

负责人签名：
年 月 日
系部 意 见

负责人签名：
年 月 日
注：此表由学生本人填写，一式三份，一份留系里存档，指导老师和本人各保存一份
湖南科技学院毕业论文（设计）中期检查表
毕业论文（设计）题 目
蓄电池自动监测系统
学生姓名
王美亮
学 号
200906002217
系 别
电子工程系
专 业
电子信息工程
指导教师
张文昭
检查日期
2013年4月10日
指导教师检查情况记载及修改意见：

已完成论文初稿

修改意见：
1. 论文摘要的修改：要体现为什么要研究蓄电池自动监测系统？该系统由哪几部分构成？有什么功能？如何实现的？效果如何？
2. 绪论中，国内外研究现状（引用别人观点等应用标注其出处，即从什么网站或什么期刊什么文章内的。本部分内容少了）。
3. 内容修改：论文要详细描述你做了什么工作，是如何完成的，如何设计方案，电路设计、程序设计。
4. 格式修改，可参考《湖南科技学院毕业论文规范》。

签名：
注：此表用于指导教师在学生毕业论文（设计）初稿完成后对学生执行任务书情况进行中期检查时用，由指导教师填写。
湖南科技学院毕业设计（论文）指导过程记录表

毕业论文(设计)题目
蓄电池自动监测系统
学生姓名
王美亮
学号
200906002217
专业班级
电信0902
指导教师
张文昭
职称
高级实验师
系（教研室）
电子工程系
指导过程记录
指导内容
记录(一)

根据本人特点和爱好，帮助本人选定论文题目，并教我们怎样查资料。

学 生 签 名： 201 年 月 日
指导教师签名： 201 年 月 日
指导内容
记录(二)

指导毕业论文任务书和开题报告的书写格式和要求，并在老师的指导下，对写作提纲进行了修改，对论文的研究方向进行了肯定。

学 生 签 名： 201 年 月 日
指导教师签名： 201 年 月 日
指导内容
记录（三)

提交整理资料。老师认为我整理的资料比较齐全，但撰写论文时要有自己的东西，别人已有的只作为参考。

学 生 签 名： 201 年 月 日
指导教师签名： 201 年 月 日
指导内容
记录(四)

毕业论文中期检查。老师肯定了我前期的工作，对论文后期的撰写工作提出了许多建议。

学 生 签 名： 201 年 月 日
指导教师签名： 201 年 月 日
指导过程记录
指导内容
记录(五)

指导毕业论文的书写格式和要求，并在老师的指导下，对写作进行了修改。

学 生 签 名： 201 年 月 日
指导教师签名： 201 年 月 日
指导内容
记录(六)

对论文后期的撰写工作提出了许多建议。

学 生 签 名： 201 年 月 日
指导教师签名： 201 年 月 日
指导内容
记录(七)

检查论文初稿，给予论文写作模板，要求根据论文写作规范将论文进行修改

学 生 签 名： 201 年 月 日
指导教师签名： 201 年 月 日
指导内容
记录(八)

验收论文，对论文进行排版，保证其整洁、美观

学 生 签 名： 201 年 月 日
指导教师签名： 201 年 月 日
答辩小组组长意见
(对情况是否属实做出意见)

组长(签名)： 201 年 月 日
注：本表与毕业论文一起装订存档。
湖南科技学院本科毕业论文（设计）评审表
论文题目
蓄电池自动监测系统
作者姓名
王美亮
所属系、专业、年级
电子工程 系 电子信息工程 专业 2009年级
指导教师
姓名、职称
张文昭 高级实验师
字 数
10000
定稿日期
2013.5.8

中

文

摘

要

在现今这个以工业为主的社会中，蓄电池的应用越来越广泛了，如今的交通工具大都装有蓄电池，诸如各式各样的飞机、船舶、火车和汽车等，还有通信行业的后备电源，金融行业的后备电源等等。这些场合都对蓄电池的要求很高，要求它的运行绝对可靠，这样一来就对蓄电池的检测和维护提出了很高的要求。
本监测系统是以AT89S52单片机为核心，主要测量的参数是蓄电池端电压和电池温度。电路设计主要分为三个部分：电压采集部分、温度测量部分和LCD显示部分；其中还包括按键电路和低电压报警电路的设计。电压的采集是以运放LM324为中心器件，经过电阻分压而得到，得到的电压经过A/D转换器送到AT89S52的输入端口。温度的测量通过多个DS18B20并联直接与单片机连接来实现。得到的测量数据经处理直接送往LCD1602进行显示。经仿真测试，此系统能达到本次蓄电池自动监测的基本要求。
关键词
蓄电池；监测系统；AT89S52；DS18B20

英

文

摘

要

In this industrial-based society, battery applications become more and more widely, and now most of the transport equipped with a battery, such as a wide range of aircraft, ships, trains and cars, as well as the back-up power of the communications industry and the back-up power of the financial industry. These occasions are very demanding on the battery, requiring it runs absolutely reliable, in this way a very high demand on the battery inspection and maintenance
The monitoring system is based on AT89S52 as a core, the main parameters measured is the battery terminal voltage and battery temperature. The circuit design is divided into three parts: the voltage acquisition part, the temperature measurement part and LCD display section. It also includes a key circuit and a low-voltage alarm circuit. The acquisition of the voltage is chasing amp LM324 as the central device, obtained through the resistor divider, the voltage obtained through the A/D converter to the AT89S52 input port. Temperature is measured by the multiple parallel DS18B20 directly connected with the microcontroller. The obtained measurement data is sent directly to the LCD1602 to display. By simulation tests, this system can achieve the basic requirements for automatic monitoring of the battery.
关键词
Battery; Monitoring System; AT89S52; DS18B20

指导教师评定成绩
评审基元
评审要素
评审内涵
满分
指导教师
实评分
选题质量25%
目的明确
符合要求
选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。
10

理论意义或
实际价值
符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。
10

选题恰当
题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。
5

能力水平40%
查阅文献
资料能力
能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。
10

综合运用
知识能力
能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。
10

研究方案的
设计能力
整体思路清晰；研究方案合理可行。
5

研究方法和手段的运用能力
能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。
10

外文应用
能力
能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。
5

论文质量35%
文题相符
较好地完成论文选题的目的要求。
5

写作水平
论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。
15

写作规范
符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。
10

论文篇幅
10000字左右。
5

实评总分 成绩等级

指导教师评审意见：

指导教师签名：
说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90—100分记为优秀，80—89分记为良好，70—79分记为中等，60—69分记为及格，60分以下记为不及格。
评阅教师评定成绩
评审基元
评审要素
评审内涵
满分
评阅教师
实评分
选题质量25%
目的明确
符合要求
选题符合专业培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到毕业论文（设计）综合训练的目的。
10

理论意义或
实际价值
符合本学科的理论发展，有一定的学术意义；对经济建设和社会发展的应用性研究中的某个理论或方法问题进行研究，具有一定的实际价值。
10

选题恰当
题目规模适当，难易度适中；有一定的科学性。
5

能力水平40%
查阅文献
资料能力
能独立查阅相关文献资料，归纳总结本论文所涉及的有关研究状况及成果。
10

综合运用
知识能力
能运用所学专业知识阐述问题；能对查阅的资料进行整理和运用；能对其科学论点进行论证。
10

研究方案的
设计能力
整体思路清晰；研究方案合理可行。
5

研究方法和手段的运用能力
能运用本学科常规研究方法及相关研究手段（如计算机、实验仪器设备等）进行实验、实践并加工处理、总结信息。
10

外文应用
能力
能阅读、翻译一定量的本专业外文资料、外文摘要和外文参考书目（特殊专业除外）体现一定的外语水平。
5

论文质量35%
文题相符
较好地完成论文选题的目的要求。
5

写作水平
论点鲜明；论据充分；条理清晰；语言流畅。
15

写作规范
符合学术论文的基本要求。用语、格式、图表、数据、量和单位、各种资料引用规范化、符合标准。
10

论文篇幅
10000字左右。
5

实评总分 成绩等级

评阅教师评审意见：

评阅教师签名：
说明：评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90—100分记为优秀，80—89分记为良好，70—79分记为中等，60—69分记为及格，60分以下记为不及格。
湖南科技学院本科毕业论文（设计）答辩记录表
论文题目
蓄电池自动监测系统
作者姓名
王美亮
所属系、专业、年级
电子工程系 电子信息工程专业 2009年级
指导教师
姓名、职称
张文昭 高级实验师
答 辩 会 纪 要
时间
2013年5月18号
地点
3-707
答
辩
小
组
成
员
姓 名
职务（职称）
姓 名
职务（职称）
姓 名
职务（职称）
陈泽顺
副教授
张文昭
高级实验师
徐晓
高级实验师
刘爱林
副教授
周玲
讲师
刘志壮
教授

答辩中提出的主要问题及回答的简要情况记录：
1.蓄电池主要监测哪些量？
答：主要监测蓄电池端电压和蓄电池的温度。蓄电池容量减小如果没超过最低的极限，一般单格电压不低于1.75V（6V不低于5.25V，12V不低于10.5V），对正常使用影响不大。但如果电量过低，放电时间缩短，内阻有所增加，大电流放电端电压明显降低。而蓄电池温度每升高10℃，恒定电压下的充电电流的接受量将增加一倍，蓄电池寿命就会受过度充电总累积电量增加的影响而缩短。
2.蓄电池监测的温度是多少？
答：国家标准中的蓄电池在最低-18℃的环境温度中使用，温度对蓄电池容量的影响阀控蓄电池最佳工作温度为15℃~25℃,在此温度范围内,蓄电池能保持最佳工作状态。

会议主持人：
记 录 人：
年 月 日

答
辩
小
组
意
见

评语：

评定等级：
负责人（签名）： 年 月 日

系
学
位
委
员
会
意
见

评语：

论文（设计）最终评定等级：
负责人（签名）： 系部（公章） 年 月 日

校
学
位
委
员
会
意
见

评语：

评定等级：
负责人（签名）： 年 月 日

目 录
目 录 I
绪论 1
1 硬件电路设计 3
1.1 总体框架 3
1.2 中央处理器 4
1.3 电压采集模块 5
1.3.1 电压测量电路 5
1.3.2 A/D转换电路 5
1.4 温度采集模块 7
1.5 显示电路 8
1.6 键盘输入电路 9
1.7 报警电路 10
2 程序设计 11
2.1 系统软件总体程序设计 11
2.2 初始化程序设计 12
2.3 读键程序设计 13
2.4 键处理程序设计 14
2.5 测量子程序 15
2.5.1 电压读入程序 15
2.5.2 A/D转换程序设计 15
2.5.3 测温程序 16
2.6 显示部分程序设计 17
3 系统的安装与调试 19
3.1 电路集成 19
3.2 软件调试 19
结论 21
参考文献 22
附录A: 23
致 谢 24

插图索引
图1系统电路框图 ..3
图2单片机最小系统........ .4
图3电压采集运算电路...............................................................................................................5
图4 A /D转换电路图...................................................................................................................6
图5温度测量电路........................................................................................................................7
图6 LCD显示电路........................................................................................................................8
图7按键电路.................................................................................................................................9
图8报警电路...............................................................................................................................10
图9主程序流程图.......................................................................................................................11
图10初始化程序流程图...........................................................................................................12
图11读键程序流程图.................................................................................................13
图12键处理程序流程图..........................................................................................................14
图13电压读入程序流程图.......................................................................................................15
图14 A/D转换的程序流程图..................................................................................................16
图15测温程序流程图...............................................................................................................17
图16显示程序流程图...............................................................................................................18

蓄电池自动监测系统

摘 要

在现今这个以工业为主的社会中，蓄电池的应用越来越广泛了，如今的交通工具大都装有蓄电池，诸如各式各样的飞机、船舶、火车和汽车等，还有通信行业的后备电源，金融行业的后备电源等等。这些场合都对蓄电池的要求很高，要求它的运行绝对可靠，这样一来就对蓄电池的检测和维护提出了很高的要求。
本监测系统是以AT89S52单片机为核心，主要测量的参数是蓄电池端电压和电池温度。电路设计主要分为三个部分：电压采集部分、温度测量部分和LCD显示部分；其中还包括按键电路和低电压报警电路的设计。电压的采集是以运放LM324为中心器件，经过电阻分压而得到，得到的电压经过A/D转换器送到AT89S52的输入端口。温度的测量通过多个DS18B20并联直接与单片机连接来实现。得到的测量数据经处理直接送往LCD1602进行显示。经仿真测试，此系统能达到本次蓄电池自动监测的基本要求。
关键词：蓄电池；监测系统；AT89S52；DS18B20

Battery Automatic Monitoring System
Abstract
In this industrial-based society, battery applications become more and more widely, and now most of the transport equipped with a battery, such as a wide range of aircraft, ships, trains and cars, as well as the back-up power of the communications industry and the back-up power of the financial industry. These occasions are very demanding on the battery, requiring it runs absolutely reliable, in this way a very high demand on the battery inspection and maintenance
The monitoring system is based on AT89S52 as a core, the main parameters measured is the battery terminal voltage and battery temperature. The circuit design is divided into three parts: the voltage acquisition part, the temperature measurement part and LCD display section. It also includes a key circuit and a low-voltage alarm circuit. The acquisition of the voltage is chasing amp LM324 as the central device, obtained through the resistor divider, the voltage obtained through the A/D converter to the AT89S52 input port. Temperature is measured by the multiple parallel DS18B20 directly connect