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標題: 用STC89C52制作的“鋰電池容量檢測器” [打印本頁]

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作者: ztzp    時間: 2025-7-6 12:03
標題: 用STC89C52制作的“鋰電池容量檢測器”


初步設想，使用STC89C52單片機控制，利用該單片機T2的16位自動裝填初值功能，得到精確的1秒時鐘，每隔1秒累計所放電量（Q=It），放電負載使用自制的2A電子負載儀，放電電流由負載儀設定（先以100mA為準），則每1秒所放的電量為：

每隔1秒就以上述公式計算電量進行累計。
放電電流的設定可以用跳線（或撥碼開關）將某個I/O口的各位分別對地短路來實現。
在P1口外接5位撥碼開關（也可以在PCB板上焊兩排排針，用短路帽來短接），設置放電電流（圖中電流為50mA）：

由于有5檔開關，所以能夠預置的放電電流種類為：

開關1~5分別設置電流強度為：50mA、100mA、200mA、400mA、800mA。
各檔位組合設置的充電電流（以50mA遞增）如下表：

當電池電壓達到3V時終止放電，這個可以用繼電器來控制負載儀，并接通蜂鳴器報警。
3V電壓的檢測可以用一個電壓比較器（LM339）構成的“施密特觸發器”來完成，基準電壓源由一個TL431構成。
部分元件參數及封裝：

電路原理：模擬部分（放電進行時）：

電路原理：模擬部分（放電停止）：

TL431分壓原理：

其中R1是1、3腳間電阻；R2是1、2腳間電阻。
電路原理：數字部分：

單片機部分供電由78L05三端穩壓器提供，實測單片機部分工作電流不大于20mA，所以78L05在不加散熱片的情況下也能正常工作。

前面的電路（主要是模擬部分），由于電池有負載時的端電壓小于空載時的電壓，所以如果用繼電器的開關控制電池放電的話，則在電池電壓低于臨界值時，繼電器觸點斷開電池的瞬間，負載消失，導致電池電壓又會高于臨界值，這時繼電器觸點又會重新閉合，如此重復，繼電器的觸點就會不停的抖動，這個過程會長達幾個小時不停，我第一個繼電器就是這樣損壞的。
所以在電路中取消了用繼電器觸點控制電池，在電路中只讓觸點控制單片機“中斷”、蜂鳴器。
控制“中斷”，在中斷函數中停止累加器工作，LED顯示最后的電量，這就是電池的容量；
控制蜂鳴器報警，提醒人，放電結束了。
在關閉電路以前，電池繼續通過負載儀放電也無所謂，因為電池都有保護芯片，放到一定的時候它會自動斷電的。

目前采用如下電路結構：
模擬部分：

數字部分：

電路最大的改變是放電截止時不再用繼電器斷開電池，以免造成繼電器觸點頻繁抖動。
繼電器采用雙刀雙擲，當放電截止時，一個觸點控制單片機的INT0，使累計停止；另一個觸點接通蜂鳴器，用聲音提醒放電已經結束了。
用面包板搭建的測試電路：



電路調試成功后，用洞洞板焊接而成的最終作品：





工作狀態：

這是自制的“2A負載儀”在放電過程中的工作狀態：
開始放電時（100mA放電電流）：

放電結束時（100mA放電電流）：

經過對手中幾片鋰電池進行測量，數據如下：

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作者: ztzp    時間: 2025-7-6 13:24

1. /**********************************************
   
2. * 功能：LED顯示鋰電池容量檢測
   
3. * 編程：ztzp
   
4. * 日期：2020-04-14
   
5. * P0        段碼控制
   
6. * P2        位碼控制
   
7. * P1        5位撥碼開關，決定放電電流。
   
8. **********************************************/
   
9. #include <reg52.h>
   
10. 
    
11. #define uchar unsigned char
    
12. #define uint unsigned int
    
13. #define ulong unsigned long
    
14. 
    
15. sfr T2MOD = 0xC9;        //使用定時器2必須定義，T2MOD的地址。
    
16. float Iout;                //放電電流，與預設值相關。
    
17. float Sum;                //放電量累加值
    
18. ulong S;                //放電量四舍五入后轉換為整數
    
19. uchar S1;                //第一位
    
20. uchar S2;                //第二位
    
21. uchar S3;                //第三位
    
22. uint i;                        //1秒鐘計時變量
    
23. uint State = 0;        //計數狀態，0開始計數；1停止計數。此值由外部中斷0控制。
    
24. 
    
25. sbit LED_R = P3^6;        //紅色LED，表示正在放電，低電平有效。
    
26. sbit LED_G = P3^7;        //綠色LED，表示停止放電，低電平有效。
    
27. 
    
28. void init();                //系統初始化
    
29. void init_int0();        //外部中斷初始化
    
30. void init_Time2();        //定時器2初始化
    
31. void Show();                //LED數碼管顯示放電量
    
32. 
    
33. //共陽LED數碼管位碼（從左到右：1、2、3、4、5、6、7、8）
    
34. //用PNP管驅動
    
35. code uchar WEI_CODE [] =
    
36. {
    
37.         0xFE,                //1          11111110
    
38.         0xFD,                //2          11111101
    
39.         0xFB,                //3          11111011
    
40.         0xF7,                //4          11110111
    
41.         0xEF,                //5          11101111
    
42.         0xDF,                //6          11011111
    
43.         0xBF,                //7          10111111
    
44.         0x7F                //8   01111111
    
45. };
    
46. 
    
47. //共陽LED數碼管段碼（帶小數點）
    
48. code uchar DSY_CODE [] =
    
49. {
    
50.         0x40,                //0
    
51.         0x79,                //1
    
52.         0x24,                //2
    
53.         0x30,                //3
    
54.         0x19,                //4
    
55.         0x12,                //5
    
56.         0x02,                //6
    
57.         0x78,                //7
    
58.         0x00,                //8
    
59.         0x10                //9
    
60. };
    
61. 
    
62. // 延時 xms（晶振：11.0592MHz，）
    
63. void DelayMS(uint x)
    
64. {
    
65.         uchar i;
    
66.         while( x-- )
    
67.         {
    
68.                 for( i=0; i<111; i++ );
    
69.         }
    
70. }
    
71. 
    
72. //主程序
    
73. void main()
    
74. {
    
75.         init();                        //系統初始化
    
76.         init_int0();        //外部中斷初始化
    
77.         init_Time2();        //定時器2初始化
    
78.         while(1)
    
79.         {
    
80.                 Show();                //顯示
    
81.         }
    
82. }
    
83. 
    
84. //LED數碼管顯示放電量（從左到右）
    
85. void Show()
    
86. {
    
87.         //第1位
    
88.         S = Sum + 0.5;        //四舍五入
    
89.         S1 = S/10000000;
    
90.         if (S1 != 0)
    
91.         {
    
92.                 P2 = WEI_CODE[0];
    
93.                 P0 = DSY_CODE[S1] + 0x80;        //無小數點
    
94.                 DelayMS(1);
    
95.                 P2 = 0xFF;
    
96.                 P0 = 0xFF;
    
97.                 DelayMS(1);
    
98.         }
    
99. 
    
100.         //第2位
     
101.         S = Sum + 0.5;
     
102.         S2 = S%10000000/1000000;
     
103.         if (S2 != 0 || S1 != 0)                //當第一位不等于0時，第二位必須顯示
     
104.         {
     
105.                 P2 = WEI_CODE[1];
     
106.                 P0 = DSY_CODE[S2] + 0x80;
     
107.                 DelayMS(1);
     
108.                 P2 = 0xFF;
     
109.                 P0 = 0xFF;
     
110.                 DelayMS(1);
     
111.         }
     
112. 
     
113.         //第3位
     
114.         S = Sum + 0.5;
     
115.         S3 = S%1000000/100000;
     
116.         if (S3 != 0 || S2 != 0 || S1 != 0)                //當第二位（或者第一位）不等于0時，第三位必須顯示。
     
117.         {
     
118.                 P2 = WEI_CODE[2];
     
119.                 P0 = DSY_CODE[S3] + 0x80;
     
120.                 DelayMS(1);
     
121.                 P2 = 0xFF;
     
122.                 P0 = 0xFF;
     
123.                 DelayMS(1);
     
124.         }
     
125. 
     
126.         //第4位（個位）
     
127.         S = Sum + 0.5;
     
128.         S = S%100000/10000;
     
129.         P2 = WEI_CODE[3];
     
130.         P0 = DSY_CODE[S];        //有小數點
     
131.         DelayMS(1);
     
132.         P2 = 0xFF;
     
133.         P0 = 0xFF;
     
134.         DelayMS(1);
     
135. 
     
136.         //第5位
     
137.         S = Sum + 0.5;
     
138.         S = S%10000/1000;
     
139.         P2 = WEI_CODE[4];
     
140.         P0 = DSY_CODE[S]+0x80;
     
141.         DelayMS(1);
     
142.         P2 = 0xFF;
     
143.         P0 = 0xFF;
     
144.         DelayMS(1);
     
145. 
     
146.         //第6位
     
147.         S = Sum + 0.5;
     
148.         S = S % 1000 /100;
     
149.         P2 = WEI_CODE[5];
     
150.         P0 = DSY_CODE[S]+0x80;
     
151.         DelayMS(1);
     
152.         P2 = 0xFF;
     
153.         P0 = 0xFF;
     
154.         DelayMS(1);
     
155. 
     
156.         //第7位
     
157.         S = Sum + 0.5;
     
158.         S = S % 100/10;
     
159.         P2 = WEI_CODE[6];
     
160.         P0 = DSY_CODE[S]+0x80;
     
161.         DelayMS(1);
     
162.         P2 = 0xFF;
     
163.         P0 = 0xFF;
     
164.         DelayMS(1);
     
165. 
     
166.         //第8位
     
167.         S = Sum + 0.5;
     
168.         S = S % 10;
     
169.         P2 = WEI_CODE[7];
     
170.         P0 = DSY_CODE[S]+0x80;
     
171.         DelayMS(1);
     
172.         P2 = 0xFF;
     
173.         P0 = 0xFF;
     
174.         DelayMS(1);
     
175. }
     
176. 
     
177. //系統初始化
     
178. //根據讀入P1的撥碼開關狀態值，決定放電電流。
     
179. void init()
     
180. {
     
181.         LED_R = 0;        //紅燈亮
     
182.         LED_G = 1;        //綠燈滅
     
183. 
     
184.         switch( P1 )
     
185.         {
     
186.                 case 0XFE:        //50mA
     
187.                         Iout = 500.0/3.6;
     
188.                         break;
     
189.                 case 0XFD:        //100mA
     
190.                         Iout = 1000.0/3.6;
     
191.                         break;
     
192.                 case 0XFC:        //150mA
     
193.                         Iout = 1.5*1000.0/3.6;
     
194.                         break;
     
195.                 case 0XFB:        //200mA
     
196.                         Iout = 2.0*1000.0/3.6;
     
197.                         break;
     
198.                 case 0XFA:        //250mA
     
199.                         Iout = 2.5*1000.0/3.6;
     
200.                         break;
     
201.                 case 0XF9:        //300mA
     
202.                         Iout = 3.0*1000.0/3.6;
     
203.                         break;
     
204.                 case 0XF8:        //350mA
     
205.                         Iout = 3.5*1000.0/3.6;
     
206.                         break;
     
207.                 case 0XF7:        //400mA
     
208.                         Iout = 4.0*1000.0/3.6;
     
209.                         break;
     
210.                 case 0XF6:        //450mA
     
211.                         Iout = 4.5*1000.0/3.6;
     
212.                         break;
     
213.                 case 0XF5:        //500mA
     
214.                         Iout = 5.0*1000.0/3.6;
     
215.                         break;
     
216.                 case 0XF4:        //550mA
     
217.                         Iout = 5.5*1000.0/3.6;
     
218.                         break;
     
219.                 case 0XF3:        //600mA
     
220.                         Iout = 6.0*1000.0/3.6;
     
221.                         break;
     
222.                 case 0XF2:        //650mA
     
223.                         Iout = 6.5*1000.0/3.6;
     
224.                         break;
     
225.                 case 0XF1:        //700mA
     
226.                         Iout = 7.0*1000.0/3.6;
     
227.                         break;
     
228.                 case 0XF0:        //750mA
     
229.                         Iout = 7.5*1000.0/3.6;
     
230.                         break;
     
231.                 case 0XEF:        //800mA
     
232.                         Iout = 8.0*1000.0/3.6;
     
233.                         break;
     
234.                 case 0XEE:        //850mA
     
235.                         Iout = 8.5*1000.0/3.6;
     
236.                         break;
     
237.                 case 0XED:        //900mA
     
238.                         Iout = 9.0*1000.0/3.6;
     
239.                         break;
     
240.                 case 0XEC:        //950mA
     
241.                         Iout = 9.5*1000.0/3.6;
     
242.                         break;
     
243.                 case 0XEB:        //1000mA
     
244.                         Iout = 10.0*1000.0/3.6;
     
245.                         break;
     
246.                 case 0XEA:        //1050mA
     
247.                         Iout = 10.5*1000.0/3.6;
     
248.                         break;
     
249.                 case 0XE9:        //1100mA
     
250.                         Iout = 11.0*1000.0/3.6;
     
251.                         break;
     
252.                 case 0XE8:        //1150mA
     
253.                         Iout = 11.5*1000.0/3.6;
     
254.                         break;
     
255.                 case 0XE7:        //1200mA
     
256.                         Iout = 12.0*1000.0/3.6;
     
257.                         break;
     
258.                 case 0XE6:        //1250mA
     
259.                         Iout = 12.5*1000.0/3.6;
     
260.                         break;
     
261.                 case 0XE5:        //1300mA
     
262.                         Iout = 13.0*1000.0/3.6;
     
263.                         break;
     
264.                 case 0XE4:        //1350mA
     
265.                         Iout = 13.5*1000.0/3.6;
     
266.                         break;
     
267.                 case 0XE3:        //1400mA
     
268.                         Iout = 14.0*1000.0/3.6;
     
269.                         break;
     
270.                 case 0XE2:        //1450mA
     
271.                         Iout = 14.5*1000.0/3.6;
     
272.                         break;
     
273.                 case 0XE1:        //1500mA
     
274.                         Iout = 15.0*1000.0/3.6;
     
275.                         break;
     
276.                 case 0XE0:        //1550mA
     
277.                         Iout = 15.5*1000.0/3.6;
     
278.                         break;
     
279.         }
     
280. }
     
281. 
     
282. //外部中斷初始化
     
283. void init_int0()
     
284. {
     
285.         PX0 = 1;        //設置外部中斷0為最高優先級
     
286.         IT0 = 1;        //1：設置下降沿觸發方式；0：低電平觸發方式
     
287.         EA = 1;                //開總中斷
     
288.         EX0 = 1;        //開外部中斷0
     
289. }
     
290. 
     
291. //定時器2初始化
     
292. void init_Time2()
     
293. {
     
294.         T2MOD = 0;
     
295.         T2CON = 0;
     
296.         RCAP2H = (65536 - 50000)/256;                //12M晶振，50ms產生一次中斷
     
297.         RCAP2L = (65536 - 50000)%256;
     
298.         ET2 = 1;        //允許T2中斷
     
299.         TR2 = 1;        //啟動T2中斷
     
300. }
     
301. 
     
302. //外部中斷0，用于停止放電計數。
     
303. void Int0() interrupt 0
     
304. {
     
305.         LED_R = 1;        //紅燈滅
     
306.         LED_G = 0;        //綠燈亮
     
307.         State = 1;        //停止放電計數
     
308. //        EX0 = 0;        //停止外部中斷
     
309. }
     
310. 
     
311. //定時器2中斷服務程序
     
312. void Time2() interrupt 5
     
313. {
     
314.         TF2 = 0;        //定時器2必須由軟件對溢出標志位清零！
     
315.         if (i > 20 && State == 0)        //每1秒累加一次放電量
     
316.         {
     
317.                 Sum += Iout;                //以100mA放電，1秒鐘的放電量。
     
318.                 i = 0;
     
319.         }
     
320.         i++;
     
321. }

復制代碼

---

作者: 太陽雨ZW    時間: 2025-7-6 15:09
請問撥碼開關是如何通過單片機控制放電電流的？

---

作者: ztzp    時間: 2025-7-6 16:14

太陽雨ZW 發表于 2025-7-6 15:09
請問撥碼開關是如何通過單片機控制放電電流的？

初始化函數：
void init()

---

作者: tnovicet    時間: 2025-7-7 09:34
放電電流負載儀電路?

---

作者: ztzp    時間: 2025-7-7 11:22

太陽雨ZW 發表于 2025-7-6 15:09
請問撥碼開關是如何通過單片機控制放電電流的？

我可能理解錯了你的意思，你可能是想問如何控制負載儀電流的，我是手動控制的。撥碼開關僅僅是告訴單片機這時的放電電流是多少，從而計算出每秒的放電電量并顯示。

---

作者: ztzp    時間: 2025-7-7 12:31

tnovicet 發表于 2025-7-7 09:34
放電電流負載儀電路?

負載儀是另一個裝置，在這里把它看成一個可調電阻，是手動控制的，過幾天整理好以后我會發出來。

---

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