基于单片机的电量参数测量仪
基于单片机C8051F020的电力参数测量
基于C8051F020单片机的电力参数测量摘要：当今，电能作为一种重要的能源，与我们的生活、工作有着密切的联系，因此如何来测量它的参数就具有重要的现实意义。
本文介绍了一种基于C8051F020单片机的电力运行参数测量装置。
该装置采用单片机为测控核心，使用偏差累积增量法对软件同步算法进行改进；采用工程上常用的数值积分算法，将连续函数离散化。
系统能完成对变压器副边电压、电流有效值、有功功率、无功功率、视在功率及系统用电量的测量，并采用按键控制、数码管显示，测量精度高，反应速度快，界面清晰直观。
关键词：C8051F020单片机；电力参数；偏差累积增量法；数值积分引言:在传统的电力参数测量系统中，多采用8051、80C196等普通单片机作为微控制器。
由于其指令周期长，在实时性方面受到了一定的限制。
随着微电子技术的不断进步，C8051F020单片机体现了单片机集多种器件和多种功能于一身，从“片自为战”向“片上系统”过渡的发展方向。
本文将详细介绍高速微控制器C8051F020在电力参数测量系统中的应用和实现。
系统方案设计交流采样方法交流采样法，即直接对连续的模拟信号进行等间隔采样，再用特定的数值算法进行处理。
对周期为T 的被测信号，设T s 为采样周期，在一个周期内于0t 、1t 、…、i t 、…、1-N t 时刻采样N 个点，令00=t ，如果有：0=-∙=∆T T N T S(1)1,,1,00-==∙-=∆N i T i t t S i i(2)同时成立，则称采样为理想同步采样。
这时第i 次采样点的采样时刻N T i t i /∙=(3)然而同步总是相对的，绝对同步只是理想的情况。
在实际同步采样系统中，要严格满足式(3)是很困难的。
为此，定义同步采样时间误差iξ来表示第i 次采样点的实际采样时刻与其理想同步采样时刻的偏差：N T i t i /i ∙-=ξ(4)目前，利用采样值进行工频电参量测量的理论和方法大多建立在理想同步采样基础上的。
基于MSP430单片机的蓄电池电导测试仪设计
[5]刘险峰，倪洪权，杨海峰，等.基于直接采样相移法的蓄电池内阻测量[J].电池工业，2012，17（2）：67-69.
[6]江国栋，邓荣.便携式蓄电池内阻测试仪的噪声抑制[J].电源技术，2013，37（1）：97-99.
设计的测试信号产生电路如图3所示。采用MAX038产生频率可调的正弦波，采用MSP430F169单片机片内的D/A转换器输出直流电压控制MAX038输出信号的频率，采用MAX9711对MAX038输出的信号进行功率放大。
2.4差动放大和幅相检测电路
根据取样电阻和蓄电池上的电压和求得两者的幅度比和相位差即可求得蓄电池的等效内阻和等效电容。因为蓄电池的内阻一般在量级，的幅度一般较小，所以在幅相检测之前需要对和进行放大。本文采用仪用放大器AD8235对和进行放大，然后利用幅相检测芯片AD8302检测两者的幅度比和相位差，具体电路如图4所示。。
标签：铅酸蓄电池；电导测试仪；交流注入法；幅相检测；MSP430；AD8302；
铅酸蓄电池广泛应用于潜艇动力系统，蓄电池的正常与否直接影响到潜艇的安全航行及隐身性能。现在很多常规潜艇依然是工作人员通过滑车在蓄电池舱内用密度计测量电解液的比重借以判断蓄电池的剩余容量。这种测量方式读取速度慢、测量精度不高、而且蓄电池溶液腐蚀性较强，近距离测试影响人身健康。虽然蓄电池的电导测量不能判断蓄电池的剩余容量，但却可以快速有效地发现失效电池，对于战场抢修意义重大。本文采用MSP430单片机为主控单元，设计了一种蓄电池电导测试仪，该测试仪操作简单，测量速度快，数据自动保存，具有一定应用价值。
参考文献：
[1]黄炳诚.电导测试在蓄电池测试中的应用[J].动力与电气工程，2012，（3）：123.
基于单片机的电量检测系统设计
基于单片机的电量检测系统设计基于单片机的电量检测系统设计I基于单片机的电量检测系统设计摘 要要随着电力系统电量的日益扩大和电压运行等级的不断提高，传统的电量检测系统暴露出越来越多的缺点，难以满足现代电网向自动化、数字化发展的需要。
暴露出越来越多的缺点，难以满足现代电网向自动化、数字化发展的需要。
本文首先概述了WB 系列交流电量传感器的工作原理和各项工作技术指标，并做了硬件系统的设计，包括控制电路、模块转换部分、键盘输入部分、LED 显示部分方面的设计。
然后介绍了ADC0809和74HC595中电子接口的各项特性，同时对单元的结构原理和功能划分进行了分析和研究，选择了合适的各种数据转换软件按。
通过分析和研究，提出了软件系统方面的设计方案，最关键的问题是A/D 转换程序的设计、主程序和子程序的流程方案计、主程序和子程序的流程方案关键词 A/D 转换器转换器 LED 显示器显示器 ADC0809 74HC595单片机单片机基于单片机的电量检测系统设计基于单片机的电量检测系统设计POWER DETECTIO SYSTEM BESEDON SINGLE CHIP DESIGNABSTRACTWith the growing power system capacity and the increasing level voltage operation, the traditional amount of power detection system weaknesses exposed more and more difficult to meet the modern power grid to the automation, digital development.This paper outlines the WB series AC power sensor working principle and the work of technical indicators, and made the hardware system design, including control circuits, modules conversion component, keyboard part, LED showed that some aspects of the design. Then introduced the ADC0809 and the 74HC595 in the electronic interface properties, while the structural principles and functions of cell division was analyzed and studied, the suitable range of data conversion software by. Through analysis and research, the design of software systems, the most critical issue is A / D conversion process of design, the main program and subroutine program flow.KEYWORDSA/D conversion chip 74HC595SCM ADC0809 LED display chip录目 录中文摘要 ............................................................................................................ 错误！未定义书签。
基于单片机的家用电器用电状态自动检测仪
也越 来 强 强烈 ，完 成 同种 任 务需 要 的时 间越 短越 好 ，人工 方式 一 台 台 电器依 次 检查 不但 效 率低 而 且 也容 易 出现 漏查 的 问题 。 因此 ，研 发 一 台低 成本 低 功耗 的 自 动 监 测仪 具 有 很好 的理 论 和 实践 意 义 ，在人 们 急 匆匆 出 门的 时候 它就 能 帮 助 我们 快 速检 查 家里 用 电器是 否 已经全 部 关 闭 。有 了家 用 电 器 工作 状 态监 测仪 ，人们 可 以在 短 时 间内 就查 出个 别没 关 闭 电源 的 电器 ，然 后有 针 对性 的 切断 电源 。这 不仅 为 人们 节约 了大量 时 间 ，而且 也 避免 了因忘 记 或 自己检查 时 漏查
流 电路 实 现 信 号 转 换 ，克 服 了传 统 二 极 管 整 流 无 法达 到 既 定 电压 的缺 陷 。
Ｄ Ｏ Ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ８ ９ ７ ２ ． ２ ０ １ ４． ２ ３ ． ０ ６ ８
基于单片机 的家用 电器用 电状态 自动检测仪
程 的 电流表 显示 用 电设 备 的待 机用 电值 。 上述 文献 中用 到的 技 术 虽然都 能 监测 用 电设备 待 机 电
瓦 ，微 波炉 ２ ． ７ ８ 瓦 ，抽 油烟 机 ６ ． ０ ６ 瓦 ，电饭煲 １ ９ ． ８ ２ 瓦，
彩电８ ． ０ ７瓦 ， 录 像 机 ２ ８瓦 ，ＤＶＤ机 １ ３ ． ３ ７瓦 ，ＶＣ Ｄ机
流或电压值，但是用专用电量检测芯片虽然成本较低 ，但
是 检测 精 度 和换 算 速度 略 显 不够 ，而 且所 用 的 Ｌ ｃ Ｍ１ ２ ８ ６ ４ 显 示屏 是 单 色的 液 晶显 示 屏 ，美观 程 度不 够 ，而 且操 作 界 面 也不 够 简单 方 便 。 另外 ，上述 文 献所 提 技术 成 果都 仅 考 虑单 个 用 电设 备 待机 用 电值 的检 测 方案 ，对于 家 庭所 有 用 电设备 批 量监 测 方案 均 没有 涉 及 ，而且 如 冰箱 等 习惯 于 长
基于MSP430单片机的电池监测仪设计与实现
基于MSP430单片机的电池监测仪设计与实现李鹏【摘要】电池检测是现代社会一直关注的重点问题,虽说电源系统的自动化处理技术十分强大,但还是会出现一些漏洞,当系统停电时,电池就起到了很大的作用.本文基于MSP430单片机原理下,对电池的设计流程和运作情况实施实时监控,在节省人力物力和提高效率的基础上建立自动化的电池监测仪.电池远程监测仪的使用原理是在电池内部输入一个可以传输的交流电信号,主要观察电池在使用过程中的电压和电流转换情况,测量电池在高频度使用次数下温度的变化.这种电池监测仪方法提高了电池的使用效率和时限,并且减少了生态污染,避免造成经济损失.利用MSP430的功能,将其与电池的监测工作相结合,提高了工作效率的同时也增强了获取的数据的可靠性.【期刊名称】《电子世界》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】2页(P185-186)【关键词】监测仪;MSP430;电池检测;系统设计【作者】李鹏【作者单位】西藏民族大学电子设计实践实验中心【正文语种】中文MSP430单片机是一种混合方式下的信号处理器，它在一个芯片上集成不同的电路，这些电路主要包括功能各有差异的模拟电器和微处理器，还有数字电路模块等等，再根据实际生活中使用需求的不同，来利用单片机制定解决问题的措施。
这种监测仪技术在监测电池之前自身就需要利用电池来供电，并装在便于观察的仪器表盘中。
在MSP430单片机的技术原理之下，设计电池监测仪的工作就相对而言较为简便。
电池作为现代生活中必不可缺的资源，广泛运用于农业、工业和生产交通等领域。
电池使用的正确与否主要取决于对电池数值的准确测量和分析，运用监测仪对电池的自动化系统做出规划，分析它在使用过程中的安全性和可靠性，为之后将电池运用到实际产品中不出现差错做好铺垫。
在设计电池监测仪之前，要利用MSP430单片机实现电池电量检测、电压和温度检测的功能，保障了这些基本功能，才能有效提高电池监测仪的工作效率。
基于stm32单片机的锂电池组参数在线监测系统
0 引言本文以长寿命、高安全性的锂电池为研究对象，设计了一种以STM32F103增强型单片机为核心的锂电池组在线监测仪，增强型系列的时钟频率能达到72MHz，是同类产品中性能最高的产品，拥有专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的ARM Cortex- M3内核，它为实现MCU 的需要提供了低成本的平台、缩减的管脚数目、降低的系统功耗，同时提供卓越的计算性能和先进的中断系统响应。
1 锂电池组参数监测系统硬件电路设计系统主要由电流检测模块、电压检测模块、温度检测模块、电量检测模块、STM32F103单片机模块以及串口通信模块等模块组成。
以STM3F103单片机为主处理器，对电池组的多种参数进行监测。
采样数据通过TFTLCD 液晶模块显示，并通过串口通信实时传送至电脑。
图1为锂电池组参数监测电路的整体设计框图。
图1 系统整体设计框图1.1 电流检测模块电流检测模块以INA282芯片作为核心电路。
INA282为一高精密电压放大器，可以将所测电压进行约50倍放大。
该芯片供电电压范围为2.7V 至18V。
通过在该芯片两端并联一个采样电阻R1，可将电流值转换成电压值在芯片的5脚输出，且5脚的输出电压与流经R1上的电流大小成比例变化。
通过单片机可测得5脚输出电压值V2，根据式（1）可计算出当前电池组电流I。
图2为INA282采样模块原理图。
I=V2/50R1K （其中K 为误差校正系数）(1)图2 INA282电流采样模块原理图1.2 电压检测模块电压检测模块首先进行分压，然后，采用16位高精度低功耗模数转换器ADS1115将所测电压进行AD 转换，转换成数字信号进行处理。
ADS1115芯片可以准确测到1mV 数量级的电压，并且同时对多路电压进行测量，运用此方法可以将测量基金项目：大学生创新训练计划项目（SZDG2019011）。
数据误差控制在0.2%以内。
图3为电压检测模块的原理图：1.3 温度检测模块温度检测电路采用数字温度传感器DS18B20。
单片机实训电池检测仪总结
单片机实训电池检测仪总结
单片机实训电池检测仪是一种用单片机作为核心控制器的电池状态检测装置，通过测量电池的电压、电流等参数，来判断电池的健康状态和剩余容量。
下面是对电池检测仪实训的总结：
1. 设计目的和意义：电池在各类电子设备中广泛使用，因此电池状态的检测对于设备的性能和使用寿命具有重要意义。
通过电池检测仪的实训，能够加深对单片机及相关硬件的了解和应用，提升电子工程技术实践能力。
2. 实验原理：电池检测仪主要通过测量电池的电压变化来推测电池的剩余容量。
借助单片机的AD转换功能，实时采集电池的电压并显示在LCD屏幕上，通过设定合适的阈值来预警低电量状态。
3. 实验过程：根据实验的要求，先搭建电路连接，然后编写单片机的程序代码，包括AD转换的配置和结果处理，LCD屏幕的显示等。
在实验过程中需要注意电池的正负极的接线正确，防止电路短路和其他安全问题。
4. 实验结果与讨论：通过实验观察和记录电池的电压随时间的变化，可以得到电池的放电曲线。
根据放电曲线的特点，可以计算电池的剩余容量。
实验结果可以通过与已知标准电池进行对比来验证检测仪的准确性。
5. 实验结论：通过电池检测仪的实训，可以实现对电池状态的实时监测和预警，提醒用户及时更换电池或进行充电操作，延长设备的使用寿命。
同时，通过此实训还可以加深对单片机原理和应用技术的理解，提高实践能力和创新思维。
总的来说，单片机实训电池检测仪是一项有益的实验训练，能够提升电子工程技术的实践能力和理论应用水平，对于电子设备的正常运行和维护具有重要意义。
基于DSP与430单片机的电能质量测量仪设计
Ａｂｓｔｒａｃｔ………………………………………………………………………………………………………………………．ＩＩ
第一章 绪论…………………………………………………………………………………．１ １．１选题背景………………………………………………………………………………．１ １．２电能质量的相关概念及研究意义……………………………………………………．１ １．２．１电能质量的相关概念…………………………………………………………．．１ １．２．２电能质量问题的危害…………………………………………………………．．２ １．２．３电能质量分析测量系统的研究意义……………………………………………．３ １．３国内外研究现状………………………………………………………………………．３ １．４本课题主要的研究内容和章节安排…………………………………………………．５ 第二章 电能质量主要参数的算法现实……………………………………………………６ ２．１电能质量主要参数分析………………………………………………………………６ ２．１．１电压偏差…………………………………………………………………………６ ２．１．２频率偏差………………………………………………………………………．．６ ２．１．３三相电压不平衡度……………………………………………………………。７ ２．１．４电压波动和闪变………………………………………………………………．．７ ２．１．５公用电网谐波…………………………………………………………………。８ ２．２电能质量参数的测量原理及算法现实……………………………………………．．１０ ２．２．１电压、电流、功率的测量原理及实现方法…………………………………１０ ２．２．２频率的测量原理及实现方法……………………………………………。…．．１１ ２．２．３谐波的测量原理及实现方法…………………………………………………１２ ２．３本章小结………………………………………………………………………………１２ 第三章 系统的硬件设计…………………………………………………………………。１３ ３．１系统硬件设计原理框图………………………………………………………………１３ ３．２信号采集模块…………………………………………………………………………１３ ３．２．１电压、电流传感器……………………………………………………………１３ ３．２．２硬件滤波电路…………………………………………………………………．１５ ３．２．３信号调理电路…………………………………………………………………。１５ ３．２．４ ＡＤ转换电路…………………………………………………………………。１６ ３．２．５信号采集模块的电源电路……………………………………………………１７ ３．３ ＤＳＰ信号处理模块……………………………………………………………………１８ ３．３．１ ＴＭＳ３２０Ｃ５４１０Ａ简介……………………………………………………………………………．１８ ３．３．２多通道缓冲串口（ＭｃＢＳＰ）…………………………………………………１９ ３－３．３增强型主机接口（ＨＰＩ．８）……………………………………………………２０ ３．３．４外扩存储器设计………………………………………………………………２０ ３．３．５ ＤＳＰ系统模块的电源电路……………………………………………………２ｌ ３．４ ４３０单片机控制模块…………………………………………………………………２２ ３．４．１ ＭＳＰ４３０单片机简介……………………………………………………………２２ ３．４．２液晶显示与按键输入…………………………………………………………２３ ３．４．３其它外围功能器件……………………………………………………………．２４ ３．４．４ ＭＳＰ４３０系统模块的电源电路………………………………………………．．２５ ３．５硬件实物照片………………………………………………………………………。２６
开题报告——基于单片机的锂离子电池电量检测系统毕业设计论文
开题报告——基于单片机的锂离子电池电量检测系统毕业设计论文(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)南昌工程学院09 级毕业（设计）论文开题报告机械与电气工程学院系（院）电气工程及其自动化专业题目基于单片机的锂离子电池电量检测系统设计学生姓名纪炜焕班级09电气工程及其自动化（1）班学号指导教师饶繁星日期2013 年 1 月 4 日南昌工程学院教务处订制题目：基于单片机的锂离子电池电量检测系统设计一、选题的依据及课题的意义随着手机、数码相机、摄像机、手提电脑、音频视频播放器等便携式电子设备的迅猛发展，由于其便携性的特点，便携式设备必须由电池来进行供电。
目前，便携式仪表的主流供电电池有铅酸电池，镍镉电池，镍氢电池，锂电池和锂聚合物电池等。
与其它主流可充电电池相比，具有高单体电池电压、高功率密度、长循环寿命、无记忆效应、低自放电率等优点。
锂电池是指以锂为负极材料的化学电池的总称，大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。
锂离子电池不含有金属态的锂，该类电池具有较高能量质量比和能量体积比。
为了提高电池的使用率及全面掌握电池的状态，大多数设备在应用场合需要显示电池组的剩余电量信息，以供使用者明确电池组的工作状态，及时对电池组进行充电。
在电池放电过程中，电池电压与剩余电量、工作时间之间并不是线性关系，所以并不能简单地采用电压采样、函数计算剩余电量。
针对该要求，设计了一种基于单片机的锂离子电池电量检测系统，该检测系统的设计对全面掌握锂离子电池的电量状态，提高其利用率具有现实意义。
本设计的研究成果若能广泛应用于便携式电子产品，为人类日常生活和生活质量的提高有着深远的意义。
二、研究概况及发展趋势综述锂电池常用的电量检测方法有两种，一种是利用库仑计，根据电池工作的电流与时间进行计算出电池的实际容量，此种检测方法是最准确的检测方法，一般用的芯片有TI，美信等电池管理芯片，但是成本太高，调试复杂。
另一种方法是利用电池工作的电压曲线来分析出电池的容量，这种方式比较简单，成本也低，由于直接采用比较器如LM339，LM324等，检测精度低，检测相对很不准确，温漂大，功耗大。
基于单片机的智能电能监测器设计
基于单片机的智能电能监测器设计概述本文档旨在介绍一种基于单片机的智能电能监测器的设计。
该监测器可以用于监测电能的使用情况，帮助用户有效管理和节约能源。
设计要求- 采用单片机作为核心控制器，实现数据采集、处理和显示功能。
- 具备测量电能的能力，包括电压、电流和功率因数等指标。
- 可以实时显示电能使用情况，如实时功率、累计耗电量等。
- 支持远程数据传输和监控，方便用户远程查询和管理。
系统设计硬件设计1. 单片机选择：选择适合的单片机作为控制器，具备高性能和低功耗的特点。
2. 传感器选型：选用合适的电压传感器和电流传感器，用于测量电压和电流。
3. 显示模块选取：选择合适的显示模块，用于显示实时电能信息。
软件设计1. 数据采集：通过单片机的模拟输入接口，采集电压和电流的模拟信号，并进行模数转换。
2. 数据处理：使用单片机的计算能力，将模拟信号转换为真实的电压和电流数值，并计算出功率、功率因数等指标。
3. 数据显示：将处理后的数据通过显示模块显示出来，实时展示电能使用情况。
4. 远程传输：通过添加网络模块，将监测数据传输到云端或用户手机等设备，实现远程监控和查询功能。
实施计划1. 硬件搭建：根据设计要求，选择和采购所需的单片机、传感器和显示模块等硬件设备。
2. 软件开发：根据系统设计，编写单片机控制程序和相应的数据处理算法。
3. 集成测试：将硬件设备和软件进行集成测试，确保系统能够正常运行并准确采集、处理和显示电能信息。
4. 系统优化：根据实际测试结果，对系统进行优化和改进，提升性能和稳定性。
5. 部署和推广：将设计的智能电能监测器投入使用，并积极宣传和推广，吸引用户使用和反馈。
总结基于单片机的智能电能监测器设计有很大的实际应用价值，可以帮助用户监测电能的使用情况，提高能源利用效率。
通过合理的硬件选型和软件设计，以及系统的实施计划，可以成功实现该监测器的设计和开发。
基于单片机原理的多功能测量仪的设计毕业设计
基于单片机原理的多功能测量仪的设计毕业设计目录设计总说明 (III)General Design Description (V)一 .绪论 (8)1.1课题的研究背景 (8)1.2测量仪表的简介 (8)1.3 51单片机简介 (9)二.电参数测量的理论依据 (11)2.1交流电流、电压有效值的测量 (11)2.2两相间相位差的测量 (12)2.3 单相有功功率、无功功率、视在功率的测量 (13)2.4 三相有功功率的测量 (13)2.5功率因数的测量 (14)三.方案设计 (14)3.1 使用功能要求 (15)3.2 仪器设计的总体框架和各模块的划分 (16)四．硬件电路设计 (18)4.1信号采集电路 (18)4.1.1 电压信号采集电路 (18)4.1.2 电流信号采集电路 (20)4.2整形电路设计 (20)4.3 A/D转换电路 (21)4.4 74ls138译码器 (31)4.5 A/D转换电路 (33)4.6显示电路设计 (34)4.6.1数码管的介绍 (34)4.6.2数码管结构 (36)4.6.3驱动方式 (36)4.6.4适用范围 (38)4.7 CD4511 (39)4.7.1引脚功能 (39)4.7.2工作范围 (40)4.7.3真值表 (40)4.7.4使用方法 (40)4.7.5锁存功能 (41)4.8 通信接口电路 (43)4.8.1 Rs485特点 (43)4.8.2接口 (43)4.8.3 rs485功能 (44)4.8.4 RS-485通信电路 (45)五．系统软件设计 (46)5.1 程序模块的划分 (46)5.2 结构化程序的设计方法 (46)5.3 软件模块 (47)5.3.1 主程序流程图 (47)5.3.2数据采集子程序 (49)5.3.3数据处理程序 (49)5.3.4 A/D转换程序 (51)5.3.5数码管显示 (52)5.3.6 RS485 (52)六．总结与展望 (54)附录A: 总电路图 (57)附录B: 总的系统框图 (58)附录C: 程序 (59)致谢 (64)基于单片机原理的多功能测量仪的设计设计总说明随着电力系统的快速发展，电网容量不断增大，结构日趋复杂，电力系统中实时监控、调度的自动化显得尤为重要，而电力参数的数据采集又是实现自动化的重要环节，如何快速准确地采集系统中各元件的电参数（电压、电流、功率、功率因数等）是实现电力系统自动化的一个重要因素。
基于单片机控制的数字式电参数测试仪设计
ＹＵ Ｈｕ ｉ ｄ ｕ ａ ｎ ， ＷＡ ＮＧ Ｗｅ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ， Ｃ ＡＯ Ｙａ ｎ ， ＱＩ ＡＯ Ｚ ｈ ｏ ｎ ｇ ， Ｊ Ｉ Ａ ＮＧ Ｃｈ ａ ｎ ｇ — ｓ ｈ ｕ ｎ
（ Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｍｅ ｄ ｉ ｃ ａ ｌ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ａｎ ｈ ｕ ｉ Ｍｅ ｄ ｉ ｃ ａ ｌ Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ， Ｈ ｅ ｆ ｅ ｉ ２ ３ ０ ６ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ｔ Ｌ Ｃ ２ ５ ４ ３及集 成运算 放大 器 Ｌ Ｍ３ ２ ４ ，实现 了 电阻 、电压 、电流 和频率等 测量 功能 ， 可 由数码 显示 数值 ．系
ｌｅ ｆ ｘ ｉ ｂ ｌ ｅ ｓ ｃ ｅ ｎ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ， ｆ ａ ｓ ｔ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ， ｇ ｏ ｏ ｄ ｒ ｅ ａ ｌ － ｔ ｉ ｍｅ ， ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｔ ｅ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ， ｓ ｔ ｒ ｏ ｎｇ ａ ｎ ｔ ｉ — ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ， ａ ｎ ｄ ｈ ａ ｓ ｖｅ ｒ ｙ ｇ ｏ ｏ ｄ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ．
２ ０ １ ３ 年 １ ０月
基于51单片机的新型蓄电池容量检测仪
基于51单片机的新型蓄电池容量检测仪夏桂书【摘要】为对蓄电池进行准确的容量测试,设计一种基于51单片机的新型蓄电池容量检测仪.该装置通过恒流电路控制蓄电池的放电,然后通过A/D转换采样,采集并存储蓄电池在放电过程中的放电电压值样本得到放电曲线,计算出被测蓄电池的准确容量,通过蓄电池电压能够快速估算出该时刻对应电池剩余容量值.测试结果表明:该容量检测仪精度良好,测量误差在1％以内,能够快速准确判定蓄电池剩余容量,具有较高的实用性与推广价值.【期刊名称】《中国测试》【年(卷),期】2013(039)005【总页数】4页(P68-71)【关键词】蓄电池;容量检测;MOSFET晶体管;快速测量;51单片机【作者】夏桂书【作者单位】中国民用航空飞行学院航空工程学院,四川广汉618307【正文语种】中文【中图分类】TM912;TM930.114;TP368.2;TP274夏桂书（中国民用航空飞行学院航空工程学院，四川广汉618307）收到修改稿日期：2013-06-03目前各类蓄电池广泛运用于生活与生产当中，已经成为当今社会必不可少的一部分。
在使用蓄电池的过程中常常需要了解蓄电池的实际容量，因此需要对蓄电池能够进行简单容量测试的仪器。
对蓄电池的容量进行测试，目前最可靠的方法是对蓄电池进行一次完整的放电测试[1]。
这种测试方法准确可靠，但费时费力，并且对于一次性电池无法进行测试。
因此，本文针对传统测试方法的弊端，设计了一种简单、实用、经济性比较高的蓄电池容量检测仪器。
1.1容量判定的原理根据蓄电池的原理和实际验证，可以知道，同一蓄电池的容量与蓄电池的当前电压直接相关。
根据这一原理，对于不同蓄电池，由于其电压-容量的特性不同，可通过测试得到被测蓄电池的电压-容量特性曲线，然后得到蓄电池的放电曲线来判定蓄电池当前实际容量。
对于一次性蓄电池，由于同一批生产的蓄电池特性相似，可通过随机选取测试，得到该批蓄电池的电压-容量特性，从而能够快速判定容量[2]。
基于51单片机的电池检测仪设计制作
学士学位论文Shandong University Bachelor’s Thesis论文题目：基于51单片机的电池检测仪设计制作The design of the battery tester based on 51 SCM作 者 姓 名： XXX专 业： 电子信息工程指导教师姓名: XXX2011年 5 月分类号：密 级： 单位代码： 学 号：20071201067目录摘要：本次设计采用的电池内阻测量方法为双电阻测量法，采用AT89S52单片机为主控芯片和以1)1/(r R U E r --=为设计原理进行设计。
系统集成了单片机开发板、电压测量模块，A/D 转换模块、开关电路。
整个系统结构清晰, 自动化程度高,测量快速准确,硬件结构简单,抗干扰性强,具有较高的稳定性和可靠性。
关键词 :电池 内阻 ;测量方法 ;硬件设计 ;软件设计ABSTRACT ：The method to measure internal resistance of the battery —double resistances measurement method was introduced in this paper. I use the AT89S52 as the master chip and the design is based on the Formula--1)1/(r R U E r --=.In the design, the system includes MCU development board, Voltage measurement module, A /D converter module, Switch circuit. The System structure is clear, high degree of automation. And it has the fast and accurate measurement, simple hardware structure, strong anti-interference and high stability and reliability.Keywords: Battery, Internal resistance, Measurement, Hardware Design第一章前言每个电池都有内阻。
基于单片机的电量参数测量仪
基于单片机的电量参数测量仪设计一、引言电能各参数的测量是电力系统设计中的一个重要环节，包括电压、电流、功率、电能等参数。
本文设计了一种以凌阳SPACE061A单片机[1]为控制核心的电参数测量仪，通过对智能电量测量芯片CS5463的读写，达到对电量的各个参数进行测量和实时显示的目的。
二、系统设计2.1系统总体设计本系统主要由SPCE061A单片机、电源电路、取样网络、继电器开关模块、真有效值测量电路、键盘显示和时钟等模块组成，系统框图如图1所示。
图1系统结构框图2.2有效值转换设计CS5463是一片集成功率测量芯片，内部集成了两个ΔΣ模-数转换器(ADC)、高速电能计算功能、能量频率转换器和各种电参量计算芯片。
图2为CS5463的结构电路图。
图2CS5463内部结构原理图电网电压经过电压分压电路转换成小电压信号输入到CS5463A的电压通道输入脚，电网电流经过电流互感器转换成电流小信号，再通过电流采样电路得到小电压信号输入到芯片的电流通道输入脚。
CS5463A将转换后得到的信号进行数字处理并计算测得电网电压、电流、功率等数据，再通过一个SPI口与计量微处理器进行通信，将测量到的数据传输到计量微处理器进行处理，如计算功率因数角、频率;判断有功无功功率方向、电压是否逆相序;进行数制转换等 [2]。
图3为CS5463的电路连接图。
图3CS5463电路连接原理图2.3电源模块为满足系统各模块电源的要求，我们选用7805、7905分别产生正负5V的电压给CS5463和SPCE061A提供电源，电路图如图4。
图45V电源电路原理图2.4继电器开关模块固态继电器(SolidStateRelays,缩写SSR)是一种无触点电子开关，由分立元器件、膜固定电阻网络和芯片，采用混合工艺组装来实现控制回路(输入电路)与负载回路(输出电路)的电隔离及信号耦合，由固态器件实现负载的通断切换功能，内部无任何可动部件[3]。
2.5时钟电路采用时钟芯片DS1302完成分时记录电能。
基于单片机的电池容量检测系统的设计与实现
基于单片机的电池容量检测系统的设计与实现设计和实现基于单片机的电池容量检测系统通常涉及到硬件设计和软件编程两个方面。
下面是一个简单的步骤指南，以及一些可能的硬件和软件模块。
硬件设计：1. 选择单片机：根据项目需求选择合适的单片机，考虑其性能、功耗、IO口数等因素。
2. 电池接口：设计电池与单片机的连接电路，可以采用模拟电路或数字电路，具体取决于电池的输出信号类型。
3. 电流传感器：如果需要实时监测电池的充放电电流，可以集成电流传感器。
4. 电压传感器：集成用于测量电池电压的传感器。
5. 温度传感器：考虑集成温度传感器以监测电池的温度，因为电池性能与温度密切相关。
6. 显示模块：集成显示模块，可以是LCD、LED、数码管等，用于显示电池容量或其他相关信息。
7. 通信模块：如果需要与其他设备通信，考虑集成通信模块，如UART、SPI、I2C等。
软件设计：1. 编写初始化代码：初始化单片机的各个模块，包括电池接口、传感器、显示模块等。
2. 电池参数读取：编写代码以定期读取电池的电压、电流和温度参数。
3. 电池容量估算：使用读取的参数，结合电池的放电曲线和温度补偿，估算电池的实际容量。
4. 显示控制：根据估算的电池容量，更新显示模块上的信息。
5. 通信处理：如果有通信模块，编写代码以处理与其他设备的通信。
6. 异常处理：添加异常处理代码，处理电池过充、过放、温度过高等异常情况。
7. 节能优化：针对电源有限的单片机系统，考虑设计和实现节能策略，以延长系统寿命。
8. 用户界面：如果有必要，设计和实现用户界面，方便用户与系统交互。
调试和验证：1. 仿真和模拟：使用仿真工具和模拟器验证软件算法和逻辑。
2. 硬件调试：连接硬件，通过调试工具（示波器、逻辑分析仪等）检查电路的正确性。
3. 系统集成：将软件加载到单片机中，进行整个系统的集成测试。
4. 实地测试：在实际环境中测试系统性能，与实际电池进行对比验证。
5. 性能优化：根据测试结果，对系统进行性能优化和调整。
基于单片机的电力监测仪的设计与研究
基于单片机的电力监测仪的设计与研究电力系统的超负荷运行不仅会成为限制经济增长的因素，也会造成电气设备的损坏，威胁人身安全。
为了保障电力系统安全稳定运行，需要依托单片机建立智能化的电力监测系统。
本文将主要分析电力监测仪的软硬件设计。
标签：单片机；电力监测仪；设计0 引言基于单片机的电力监测仪具有高精度、高可靠性、高效率、实时监测的优点。
由于我国在电力监测仪技术方面的研究起步较晚，因此在很多功能的实现效果方面还同发达国家之间存在差距。
但是近年来，随着单片机技术的成熟，我国在电力监测仪的设计方面表现的更加积极，不断缩小与发达国家之间的差距。
就目前来看，电力监测仪设计的重点集中在硬件系统的设计和软件程序的编写方面。
1 电力监测仪的硬件设计1.1 硬件设计需要完成的任务首先，根据系统的功能要求设计仪器的整体框架和具体的电路设计；其次，设计满足开关电源，使其满足5V及3.3V直流电源的稳定供电要求。
1.2 电力监测仪框架电力监测仪的硬件系统包含四大块，分别为：输入模块、输出模块、处理模块、电源模块。
输入模块具体分为三个部分：电压采集模块、电流采集模块、信号调理电路模块。
主要用于数据信息的采集和转换。
输出模块包括显示器和通讯接口，显示器承担交互功能，通讯接口实现信息的接收和发送。
处理模块主要指微控制器，相当于计算机的CPU，能够实现对参数的处理、进行软件控制、完成网络通信等功能。
电源模块从电网取电，为单片机及其他芯片提供稳定的低压直流电。
1.3 电力监测仪硬件电路设计1.3.1 电压采集和调理电路单片机运行需要5V或3.3V的直流电路，因此需要设计降压调频迪电路，将采集的配电网中的电压值下调。
该电路复杂度低、线性程度高，主要由二极管及电阻元件构成，电阻起到分压作用，二极管连接在输出电压的两端，起到限压的作用，防止电压过大对单片机造成破坏。
在电压采集和调理电路中除了需要进行电压值的控制以外，还要对电压的正负进行过滤，进行这一步的依据是单片机只能采集到电流的正信号。
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基于单片机的电量参数测量仪设计
一、引言
电能各参数的测量是电力系统设计中的一个重要环节，包括电压、电流、功率、电能等参数。
本文设计了一种以凌阳SPACE061A单片机[1]为控制核心的电参数测量仪，通过对智能电量测量芯片CS5463的读写，达到对电量的各个参数进行测量和实时显示的目的。
二、系统设计
2.1系统总体设计
本系统主要由SPCE061A单片机、电源电路、取样网络、继电器开关模块、真有效值测量电路、键盘显示和时钟等模块组成，系统框图如图1所示。
图1系统结构框图
2.2有效值转换设计
CS5463是一片集成功率测量芯片，内部集成了两个ΔΣ模-数转换器(ADC)、高速电能计算功能、能量频率转换器和各种电参量计算芯片。
图2为CS5463的结构电路图。
图2CS5463内部结构原理图
电网电压经过电压分压电路转换成小电压信号输入到CS5463A的电压通道输入脚，电网电流经过电流互感器转换成电流小信号，再通过电流采样电路得到小电压信号输入到芯片的电流通道输入脚。
CS5463A将转换后得到的信号进行数字处理并计算测得电网电压、电流、功率等数据，再通过一个SPI口与计量微处理器进行通信，将测量到的数据传输到计量微处理器进行处理，如计算功率因数角、频率;判断有功无功功率方向、电压是否逆相序;进行数
制转换等 [2]。
图3为CS5463的电路连接图。
图3CS5463电路连接原理图
2.3电源模块
为满足系统各模块电源的要求，我们选用7805、7905分别产生正负5V的电压给CS5463
和SPCE061A提供电源，电路图如图4。
图45V电源电路原理图
2.4继电器开关模块
固态继电器(SolidStateRelays,缩写SSR)是一种无触点电子开关，由分立元器件、膜固定电阻网络和芯片，采用混合工艺组装来实现控制回路(输入电路)与负载回路(输出电路)的电隔离及信号耦合，由固态器件实现负载的通断切换功能，内部无任何可动部件[3]。
2.5时钟电路
采用时钟芯片DS1302完成分时记录电能。
DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。
采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。
DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器[4]。
图5为DS1302的接线图。
图5DS1302电路原理图
2.6按键模块
按键采用ZLG7289B芯片。
ZLG7289B是广州周立功单片机发展有限公司自行设计的具有SPI串行接口功能的可同时驱动8位共阴式数码管或64只独立LED的智能显示驱动芯片。
该芯片同时还可连接多达64键的键盘矩阵单片即可完成LED显示﹑键盘接口的全部功能。
ZLG7289B内部含有译码器可直接接受BCD码或16进制码并同时具有2种译码方式此外还具有多种控制指令如消隐﹑闪烁﹑左移﹑右移﹑段寻址等ZLG7289B具有片选信号可方便地实现多于8位的显示或多于64键的键盘接口，常用于各种仪表的输入，可以方便的扩展输入功能。
其典型应用原理图[5]如图6.
图6ZLG7289B典型应用电路原理图
2.7液晶显示模块
液晶采用OCMJ4X8C图形汉字两用液晶，体积小，地重量轻。
接口电路简单，可以直接和单片机连接，显示内容丰富。
既节约IO口，又可以实现友好的人机显示界面。
此模块通
过主机进行串行数据传输。
2.8系统软件设计
软件设计主要用于完成：人机界面设置，继电器控制报警，CS5463转换数据的处理及液晶显示，打印机的输出控制，实时时钟芯片控制等，增强仪表的智能化。
本系统软件流程图如图7所示，电参数测量流程图如图8所示：
三、原理分析与计算
图9 CS5463内部数据测量流程图
图9为CS5463内部数据测量流程图。
根据CS5463芯片手册的公式[2]：
四、误差分析及解决措施
1. 误差分析：
(1)由于芯片内部相对于电源的参考电源线电压和线电流之间存在误差，影响所测值的
准确度。
(2)电网信号的波动比较大，且互感器的变比不精确，影响电参量精度。
(3)电压和电流互感器及加到电压/电流传感器网络前端的其它传感器/滤波器/保护器件经常会引入相位延迟，破坏被测电压和电流信号的相位关系，影响参数精度[6]。
2. 解决措施：
(1)在系统运行前，先经过校验，得出零点偏移，满量程偏移和温漂等，利用CS5463
内部的校准寄存器对测量参数进行修正。
(2)通过前端输入滤波，减小谐波影响，同时开通集成芯片内部的滤波通道，提高抗干
扰能力。
(3)通过前期校验，得出相位补偿系数，输入集成芯片内部进行补偿。
五、总结
本系统以高性能的集成功率测量芯片为核心，通过SPCE061A完成控制和友好的人机交互功能，增强了系统的可实用性。
CS5463具有高精度的测量性能，同时集成了有效值、有功功率、频率、功率因数等比较完整的测量功能。
另外通过SPCE061A单片机扩展了语音播
报功能和打印机输出功能。
作者简介：
付伟(1986.9-) 男，山东大学控制科学与工程学院在读硕士研究生，研究方向：计算机
先进控制系统与图像处理。
董敏亚(1988.6-) 男，山东大学控制科学与工程学院在读硕士研究生，研究方向：系统
工程。
张连生(1985.12-) 男，山东大学控制科学与工程学院在读硕士研究生，研究方向：计
算机先进控制系统。