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

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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。

在满足要求的前提下，本设计尽可能采用简单的锂离子电池电量检测方案，提出的基于单片机的锂离子电池电量检测方案，抗干扰能力强，并且可以实现对锂离子电池电量的高精度检测。

在本设计方案中，没有考虑电池老化等复杂因素对电量检测精度产生的负面影响，所以检测结果稍有误差。未来在要求更高精度的锂离子电池电量检测应用中，该检测系统必须考虑这些复杂问题对检测精度的影响，还需要做进一步的改进，让检测精度提高一个水平。

三、研究内容及实验方案

本课题是设计一个锂离子电池电量检测系统，研究对象为符合国标GBT 的锂离子电池，其主要参数有：标称电压 3.7V，标称容量 1050mAH，充电电压 4.2V。自己通过网络、图书馆书籍等各种途径的资料搜索并进行充分学习与理解，对锂离子电池电量检测原理、以及一些单片机的程序编写有充分的了解。

该系统由模拟量参数采集、电量检测、中央处理控制（单片机）及LED 驱动显示等相应模块组成。基于单片机，电量检测模块主要采用BQ2040，BQ2040电池能源管理集成电路可以用来精确记录独立电池组或安装状态电池的电量，它支持镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池的电量测量，BQ2040采用电源系统管理Vei1.0(SMBus)协议，支持智能电池数据管理命令(SBData)和智能电池充电控制(SBData)功能，通过串行接口可以测试电池充电状态、剩余电量、放电剩余时间、电池材料等信息。电池状态可用LED形象地来表示，通过内部计数器和温度传感器估算自放电程度，也通过放电周期来校准和更新电池实际容量，外接EEPROM内写有初始化程序，控制电池的管理工作。

此外还要对其进行硬件设计和软件设计。硬件设计要将各功能模块组装起来形成一个合理的方案，软件设计要根据系统功能要求，进行单片机软件设计，并对单片机进行模块的编程，用Protel、Proteus等软件画原理图进行仿真和测试。

四、目标、主要特色及工作进度

1、明确电池相关的技术参数，查阅以及收集相关资料，进行系统总体规划设

计。（2月27日---3月15日）

2、单片机外围电路及相关电路设计。（3月16日--4月1日）

2、根据系统功能规划，完成系统电气部分的设计。（4月2日---4月15日）

3、控制软件设计。（4月16日---5月1日）

4、总体调试、绘制总电路图及测量数据。（5月2日--5月15日）

5、整理设计材料，编写毕业设计论文。（5月16日--5月31日）

五、主要参考文献

1、张友德，赵志英，涂时亮.单片机微型机原理、应用与实验.上海：复

旦大学出版社，2004

2、张培根，孙占辉，张欣，张村峰.MCS-51单片机原理与应用.北京：清

华大学出版社

3、吴宇平，锂离子电池应用与实践.北京：化学工业出版社，2004

4、郭炳焜，锂离子电池.长沙：中南大学出版社，2002

5、BQ2040 Gas Gauge IC With SMBus Interface, Texas Instruments

Incorporated,2005

指导教师

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系意见：

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