基于A(yíng)T89C52控制的電池四參數檢測系統設計

介紹了基于AT89C52控制的電池四參數檢測系統，詳細給出了系統的軟硬件結構設計，給出了A/D轉換器MAX197、顯示驅動(dòng)芯片MAX7219在此系統中的應用方法，及數據處理中使用的數字濾波算法。
關(guān)鍵詞：AT89C52；自動(dòng)檢測；電池；數字濾波?

目前，在對普通干電池的出廠(chǎng)檢測中，廠(chǎng)家主要是對電池的開(kāi)路電壓、負載電壓、短路電流進(jìn)行質(zhì)量檢測。而電池容量的檢測，由于具有毀滅性的損害，沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的檢測設備，僅僅采用抽樣的方法來(lái)檢測。根據電池特性，其重量參數可以指示其容量參數。故而我們設計開(kāi)發(fā)了基于AT89C52單片機控制的機電一體化智能設備電池四參數自動(dòng)檢測儀，檢測電池的4個(gè)基本參數：開(kāi)路電壓、負載電壓、短路電流和電池重量，并同時(shí)作到電池正、次品的分選統計功能。?

1系統硬件結構設計
如圖1所示，本系統以AT89C52單片機為核心組成一個(gè)具備數據采集、對象控制、結果顯示、報警裝置、鍵盤(pán)操作等多項功能的復雜完整系統。?

1.1微處理器
本系統采用Atmel公司生產(chǎn)的AT89C52芯片作為微處理器。AT89C52與MCS—51系列單片機完全兼容，他采用靜態(tài)時(shí)鐘方式，可以大大節省耗電量。其內部含有Flash存儲器，在系統開(kāi)發(fā)時(shí)可以十分容易地進(jìn)行程序修改，即使錯誤編程也不會(huì )成為廢品。而且在系統工作中，即使突然掉電也能有效地保存一些數據信息。?
1.2數據采集部分
數據采集和A/D轉換由MAX197完成。MAX197是MAXIM公司出品的高性能12位A/D轉換器，8通道模擬信號輸入，可以滿(mǎn)足使用1片A/D分時(shí)進(jìn)行多參數測量的要求。MAX197的其中2路通道為電池重量信號的輸入，由壓力傳感器獲取原始信號經(jīng)運算放大后輸入。其余6路分別為電池相關(guān)電壓、電流各參數信號的輸入。MAX197片選信號/CS接AT89C52的P2.7，讀寫(xiě)控制信號分別接AT89C52的/WR和/RD。引腳HBEN為12位轉換結果選擇端，由P1.6控制。當HBEN為高電平，讀取轉換結果的高4位；當HBEN低電平時(shí)讀取低8位。設定MAX197的控制字為01000000B，則其工作方式為正常工作方式/內部時(shí)鐘；內部獲取方式；模擬量輸入范圍為0～5 V；使用通道0。改變控制字的最后3位（000～111）可以依次選取MAX197的第0～7通道。MAX197通過(guò)片內的三態(tài)并行接口與AT89C52進(jìn)行接口。由于MAX197本身的轉換時(shí)間較短，且為固定值，故而在設計時(shí)采用了固定延時(shí)的方式代替中斷方式，進(jìn)行轉換結果的讀取，提高了數據的通過(guò)率和程序的效率。圖2給出了MAX197與AT89C52的接口電路。?

1.3基本I/O部分
電池四參數的標準值由撥碼開(kāi)關(guān)設定，開(kāi)機直接進(jìn)行顯示，直觀(guān)明了；且可以方便的改變設定值，以滿(mǎn)足不同檔次電池的測量要求。顯示部分采用MAX7219來(lái)驅動(dòng)LED數碼管。MAX7219為MAXIM公司出品的串行輸入輸出、共陰極、8位數字LED顯示驅動(dòng)器。只須一個(gè)外部電阻就可以為所有的LED段電流進(jìn)行設置，簡(jiǎn)化了電路設計，提高了系統的可靠性。其與AT89C52的接口通過(guò)一個(gè)方便的三線(xiàn)串行接口完成，各個(gè)數字均可被尋址和更新，而不需要重寫(xiě)整個(gè)顯示器。
AT89C52的P3.0接MAX7219的串行數據輸入端DIN，在CLK的上升沿，串行數據從DIN裝入到內部16位移位寄存器中。在CLK下降沿的DOUT端數據有效。本系統采用3片MAX7219進(jìn)行級聯(lián)，來(lái)驅動(dòng)24個(gè)LED數碼管，分別顯示電池的4個(gè)參數值及各分檔測量值的統計結果。圖3為3片MAX7219級聯(lián)驅動(dòng)24個(gè)LED數碼管。?
1.4對象控制部分
本系統控制的對象有步進(jìn)電機、電磁閥、機械測量推桿、電子開(kāi)關(guān)等。開(kāi)機自檢后，由步進(jìn)電機帶動(dòng)傳送帶把電池運到檢測位置處，單片機控制測量推桿夾緊電池進(jìn)行測量，所得數據經(jīng)處理后與所設定標準值比較，若滿(mǎn)足設定，視為合格產(chǎn)品，由傳送帶帶走；若不滿(mǎn)足，則視為次品，由單片機控制電磁閥打開(kāi)壓縮空氣，吹走次品電池，達到分檢目的。而當電池為次品或無(wú)電池及電池正、負極反置時(shí)，蜂鳴器發(fā)出報警信號。此系統采用氣動(dòng)電磁閥，提高了工作速度和設備的使用壽命。?