基于MAX197的蓄电池监测管理测试仪设计及实现.doc

《基于MAX197的蓄电池监测管理测试仪设计及实现.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于MAX197的蓄电池监测管理测试仪设计及实现.doc（4页珍藏版）》请在沃文网上搜索。

1、基于MAX197的蓄电池监测管理测试仪设计及实现摘 要:设计了一套下位机基于MAX197的多通道电池单体电压监测显示系统，上位机采用基于VB6.0开发的交互式可视化蓄电池组监测配组管理平台，下位机与上位机采用RS232实现串口通信。该系统实现了高精度的、蓄电池动静态参数优化配组测试系统。实践证明，为进一步优化电池配组具有较好的参考价值。关键词: MAX197；配组；交互式；多机多通道；动静态中图分类号：TP23 文献标识码：BThe Implementation and Design of the Tester for Battery Monitoring and Mangement Base

2、d on Max197Abstract: A set of voltage monitoring and display system for multi-channel single battery is designed based on the lower MCU and MAX197, and the battery monitoring and matching management platform of interactive visualization is developed based on VB6.0, and implement the serial port comm

3、unication by RS232 between the low MCU and the host computer. The system realizes high-precision, battery optimization with static and dynamic matching test. Practice has proved that the design has a fairly value for further perfecting the optimization of the battery matching.Key words: MAX197;match

4、ing; interactive; Multi-MCU multi-channel; Static and dynamic随着信息化及自动化技术的迅速发展，蓄电池在电信、电力、工矿企业等部门得以广泛应用。然而蓄电池在工作中各项性能指标的好坏是由蓄电池配组的性能决定的，因此，如何科学合理、精确可靠地对蓄电池组进行实时监测、配组、管理成为厂家的研究重点。目前已有蓄电池状态监测仪等设备多是人工参与配组，存在劳动强度及配组误差大等问题，且不能实时精确的进行在线监测管理及智能配组1-2。本文介绍了下位机采用基于单片机89C51和利用MAX197进行精确采样的蓄电池在线监测系统设计，上位机采用VB6.0实

5、现对蓄电池组实时采集数据的动态监测管理，上下位机采用RS232巡回轮询的通信方式，实现了对蓄电池组的充、放电过程的监测及过压、欠压等异常状态报警、显示等全数字化功能，为智能化配组和提高配组精度提供可靠依据。系统具有体积小、操作方便、功能选择性强和灵敏度高等特点。1系统总体设计收稿日期：作者简介：丁电宽（1971），男，河南南乐人，汉族，硕士，讲师，主要从事微机控制、信号检测等的研究。李艾华（1965-），女，山东济南人，汉族，硕士，高级工程师，主要从事测控技术的研究。张明见（1988-），男，四川德阳人，汉族，本科，主要从事测控技术研究。蓄电池是由若干块电池组串联而成，其充放电过程中端电压的变

6、化反映了其固有特性，而端电压的变化间接体现了电池容量、寿命等指标随时间变化的规律。本系统组要由三部分组成，如图1所示。（1）下位机以单片机为控制核心，每块单片机控制两块MAX197构成多路数据采集系统设计，通过按键及LCD显示器实现多机多通道数据采集及显示；（2）上位机采用VB6.0设计交互式操作管理界面及数据管理，完成蓄电池数据前通道及阈值设定、数据监控、动态显示与状态分析等功能，构建数据库系统，实现监测信息显示、查询和分析，为蓄电池配组提供直观的信息服务和决策支持。（3）上、下位机的通信采用RS232实现 WindowXP环境下PC机与单片机的串行通信。2多路数据采集硬件系统设计蓄电池是由

7、多块电池单体串联而成，单体个体差异直接影响到蓄电池的寿命，因此，蓄电池单体电池端电压测量误差精度要求较高，本系统单体电池电压测量电路采用精密电阻和分压方式把电压转换成05V直流电压进行测量，转换芯片采用高精度MAX197 A/D转换芯片实现对多路单体电池的采集。2.1 MAX197芯片介绍3MAX197是Maxim公司推出的具有12位测量精度、高速并行总线的A/D转换芯片，采用逐次逼近工作方式，单一电源供电，具有8路输入通道，100 kb/s采样率，其转换时间只有6s，1/2 LSB的线性度，可用软件选择的输入量程（10 V，5 V，0 10 V，0 5 V）。三态数据I/O口用作8位数据总线

8、，其并行输出口很容易与单片机接口，在中高速数据采集中得到广泛应用。2.2 多路数据采集系统设计实时手动待 测 电 池 组MCU_2测控计算机MCU_1RS232通信电路图1 系统总体设计框图A/D转换A/D转换A/D转换LCD显示参数设置监测显示数据管理电压阈值通道选择电压显示数据查看数据打印状态显示历史记录动态曲线数据采集分析存储LCD显示A/D转换下位机系统设计如图2所示。该系统既可通过上位机实现对2片MAX197的AD转换控制，实现下位机和上位机的数据通信；还可以单独作为一个系统，独立完成对MAX197的转换控制和数据显示。从图中可知，单片机AT89C51的P0.0-P0.7分别与2片M

9、AX197的D0-D7相连；通过74AS573实现对2片MAX197的片选和读低8位和高4位数据时用来锁存地址。当下位机作为一个独立系统时，用P3.2上接的按键来控制对MAX197的通道选择，循环完成各个通道的数据转换。MAX197的CLK通过电容接地产生内部时钟，采用片内基准电压，REF、REFD均通过电容接地；MAX197的INT分别和P2.0、P2.1相连，作为数据采集转换完成识别信号，转换结束后，完成数据的存储，并通过接P1口的LCD液晶显示，或通过RS232送到上位机管理。系统与上位机通讯采用RS-232接口，数据通过MAX232电平转换，采用半双工的方式，单片机将数字量传送至上位机

10、处理，上位机对单片机进行实时控制、数据处理。下位机上还设有蜂鸣器，对采集数据超出阈值进行报警。因本系统主要用作上位机的数据采集，设计时没有考虑配置存储器。 2.3 人机平台设计上位机采用直观、友好的人机交互式操作界面，用VB6.0实现如图1所示的各种界面操作功能，通过命令按钮方式设计工具栏来实现模块功能。3 多路数据采集软件系统设计4-5本系统实现了以MCU为从机，PC作为主机监视多片MCU的多路AD转换，主从模式对每个从机赋予唯一的本机地址，MCU模块间相互独立又相互影响，共用同一串行口，通过MCU根据接收的对应命令帧发送主机要求的数据帧，任一时刻只允许一块MCU通过串口向上位机发送每路电池

11、的监测数据，采用这种主机轮询、从机应答的通讯方式实现多机多通道的数据采集。图2中只给出1片单片机及2路AD芯片，实现数字量的采集、外围设备的管理（包括液晶显示管理和指示灯管理）、数据传输管理。3.1 下位机软件设计6下位机主程序采用C语言设计，系统在软件设计上遵循软件结构清晰、流程合理，各功能程序实现模块化，包括系统初始化程序、阈值设置模块、数值显示程序模块、中断扫描及数据的串口通信模块。程序流程图如图3所示。系统有两种控制方式，方式一是上位机控制下位机。该方式下，上位机通过设定通道电压阈值、单片机及通道数，向下位机发送命令帧，下位机根据接收到控制字判断单片机和AD通道，启动AD图2 多路数据

12、采集硬件系统设计等待中断系统初始化接收到控制字否？控制字正确否？YYYNLCD显示RS232通信通道转换完否？Y图3 下位机软件设计框图Y判断通道NNA/D转换转换完成？LCD显示判断通道数16？A/D转换单通道AD转换？PC机监测建立标志位NNNY转换，单通道转换结束，把转换结果分别送至下位机LCD显示和通过RS232送至上位机PC监测，然后判断各通道是否转换完成，实现所有通道循环监测，还可以通过设定通道数实现对某一通道进行采集。方式二是下位机作为一个独立系统。该方式下，通过系统初始化设定监测电压阈值及外部中断，进行通道数的选择，启动AD转换，根据对P2.0、P2.1的判断识别转换是否完成，

13、完成后数据送LCD显示，各AD处理单元之间采用分时轮流转换，防止了数据传输时的数据碰撞，最终实现多通道的轮流循环监测。3.2 上位机交互式界面设计蓄电池配组是指电池制造商将容量开路电压等性能接近电池单体构成一组，以使电池组具有良好的一致性。本系统是通过上位机动态的监测各路电压参数，把结果静态的存储到数据库管理系统中。上位机交互式操作界面采用VB6.0编写7。可以实现： 参数设置-根据需要人工选择性设置各个回路的阈值及监测状态的设定，并可进行声光报警提示； 数据采集-实时、具备数据分析后状态指示功能； 数据存储-按采集时间保存数据相关参数； 数据显示-根据实际需要显示所需动态曲线图、数据报表。交

14、互式控制操作界面包含采集时间、监测的动态电压值、对应的通道及电压状态，如图4所示。该系统可选择控制采集指定通道数据，并可根据配组的精度选取阈值，可检测压值差为0.001v的单体电池，状态指示灯对所采集的蓄电池电压进行智能判断，实现模拟报警功能，黄、绿、红三色分别对应欠压、正常、过压三种状态。由于充放电电压特性一致的电池在电化学特性上具有很好的一致性，把充放电曲线相似单体蓄电池组合成组，从而使蓄电池组性能和寿命得到提高，充分发挥各单体蓄电池性能。通过本系统对单体电池的监测，对于充放电过程中压值变化正常通道的电池可以初步确定为合格产品，并根据监测的电压数据对单体电池进行优化配组。在系统可扩展性方面

15、，为更直观多方面显示数据，通过设置可以选择数据的保存格式，如Excle格式，自动生成“*.xls”类型文件将信息记录在计算机硬盘上，可打印监测数据信息，供决策者分析蓄电池状况参考之用。4 结论图4 交互式控制操作界面本系统通过多通道、高精度MAX197的动态电压值获取和静态数据分析，实现了对蓄电池单体的在线实时监测和智能优化配组。系统将计算机技术应用于蓄电池组的自动监测中，建立了数据采集和保存功能的蓄电池系统，为改进蓄电池组监测和分析提供了一套有效的监测分析手段。该系统可广泛应用于蓄电池监测配组系统中。，参考文献1 李强华,党宏社等.便携式蓄电池参数测试仪的设计与实现J.电测与仪表,2007,

16、Vol.44(3):47-50. 2 王有山,孙力生.电动车电池配组问题探析J.蓄电池, 2007,第二期:78-81.3 陈朝元,陆五一等.MAX197在电池检测中测量误差的分析与处理J.中国测试技术,2007,Vol.33(2):90-92.4 鲍慧,齐焱焱等.电力通信网中蓄电池组集中监控系统设计与实现J.电力自动化设,Vol.30 No.1:115-118.5 陈馨,张聪等.大容量蓄电池内阻测量的虚拟仪器研制J.计算机测量与控制. 2008. 16 ( 7):1050-1052.6 张毅刚.单片机原理与应用设计M.北京:电子工业出版社.7 沈洪,施明利等.VB程序设计案例汇编M.北京:清华大学出版社. .