基于单片机控制的汽车蓄电池电压、容量监测系统设计

2022-05-08 16:55:03 | 浏览次数：

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摘要：蓄电池作为汽车的稳定电源和后备电源，是确保车载用电设备正常运行的最后一道生命线。设计一种基于单片机的汽车蓄电池状态监测系统，能实现对汽车蓄电池的电压及容量等数据的实时监测、显示及电压超限报警，具有重要的意义。关键词：蓄电池;电压;容量;单片机中图分类号：U463.3 文献标识码：B 文章编号：1671-7988（2019）24-165-02

Design of voltage and capacity monitoring system of automobile batterybased on MCU^*

Song Haiyan， Chen Jitao， Song Juan

（Qingdao Huanghai College， Shandong Qingdao 266427）

Abstract： As the stable power supply and backup power supply of vehicle， battery is the last lifeline to ensure the normal operation of vehicle electrical equipment. It is of great significance to design a condition monitoring system of automobile battery based on single chip microcomputer， which can realize the real-time monitoring， display and over limit alarm of voltage and capacity of automobile battery.Keywords： Battery; Voltage; Capacity; MCUCLC NO.： U463.3 Document Code： B Article ID： 1671-7988（2019）24-165-02

引言

現在随着汽车行业的迅速发展，汽车蓄电池的重要性也越来越受到人们的重视，蓄电池作为直流系统向外供电的唯一设备，为汽车的起动、点火、照明等提供工作电源，其性能的好坏直接关系到汽车电力系统的安全、可靠、高效运行与乘坐舒适性。因此，为了确保汽车用电设备能正常安全连续运行，必须保证汽车蓄电池的运行状态性能良好，要加强对汽车蓄电池的监测工作。

1 控制方案的确立

在蓄电池监测系统中，对蓄电池的电流和温度等常规测量的测量技术都已成熟。本文主要通过对蓄电池的电压以及容量等数据进行实时监测和显示，在异常情况下向用户发出报警信号（声光）。整个系统硬件电路构成简单，主要功能均由软件编程实现，因此体积小、可靠性高、测量显示方便、直观。

1.1 系统功能

本设计由STC89C52单片机核心电路、A/D采样芯片PCF8591电路、分压电路、液晶LCD1602显示电路、电源电路、报警电路等组成。

（1）单片机通过PCF8591进行电压的实时监测，电压超出额定值蜂鸣器报警。

（2）液晶LCD1602显示容量百分比，实时监测蓄电池的剩余容量。

1.2 系统总体结构

系统具体框图如图1所示：

2 硬件电路设计

2.1 PCF8591A/D采样电路设计

本系统选择低功耗、8-bitCMOS数据的PCF8591作为A/D采样芯片。PCF8591具有1个串行I²C总线接口、4个模拟输入和1个模拟输出。在PCF8591器件上输入输出的控制、地址和数据信号都是以串行的方式通过双线双向I2C总线进行传输。其具体电路设计如图2所示。SCL、SDA外接两上拉电阻，让数字信号读取更稳定。

2.2 分压电路设计

系统采用串联电阻分压设计。在串联电路中，各电阻两端的电压之和等于电路总电压，且各电阻上的电流相等。本系统选用的A/D芯片采集5V电压，故超过5V的电压需要分压后降压为0 -5V才可以经过A/D转换。其电路设计如图3所示。