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摘要：由于对电池损耗状态检测的需要，该文将对可充电电池放电测量系统进行设计。利用模块化的设计思想，将该系统分为控制模块、数据采集模块、信息存储模块和显示模块。通过以STC89C52作为支持的控制模块对电池放电进行控制，利用数据采集模块将电池放电信息进行采集，将它存储在信息存储模块并显示在显示模块上。通过与合格新电池的放电信息进行对比，从而可以评估出电池的损耗状态。
关键词：电池损耗；模块；STC89C52单片机；测量系统
中图分类号：TP334 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）14-0247-02
Abstract： due to the need for battery wear state detection， this paper will be to design rechargeable battery discharge measurement system .Using the modular design thought， the system can be divided into control module， data acquisition module， data storage module and display module. Through STC89C52 as support control module to control the battery discharge， data acquisition module is used to change the battery discharge information collection， store it in the information storage module and display on the display module. By comparing with qualified new battery discharge information， which can assess the state of loss of the battery.
Key words： battery depletion； Module； STC89C52 single-chip microcomputer； Measurement system
1概述
自从伏特发明电池以来，电池给人们的生活带来了巨大的影响。人们通过将电能存储在电池里，得以能够随时随地的利用电能，为便捷式电子设备的发展和普及提供了基本条件。而当今社会人们也几乎离不开电池。手机电池、手表中的纽扣电池、电动汽车中的电池等都在我们生活中扮演了重要的角色。但是我们也经常会发现用久了的电池耗电会特别严重，所以电池的使用损耗状态是我们所关心的，当电池损耗特别严重的时候，我们需要更换新电池来保证电子设备的正常运行。因此设计一个能够实时测量电池信息的测量系统是很有意义的，它能够将损耗严重的电池区分开来，人们可以方便的对电池状态进行评估而决定是否更换电池。
2硬件设计与实现
2.1硬件总体结构框图
本文以STC89C52芯片作为主控芯片，采用PCF8951芯片构成数据采集模块，对电池放电电流和电压进行采集，用AT24C02作为存储芯片，将电池信息存储在里面，用TFT液晶彩屏作为显示模块，将电池放电信息实时显示在液晶彩屏上，从而实现对电池放电信息的实时测量。其总体结构框图如图1所示。
2.2系统工作原理
利用单片机主控模块对负载电路进行控制，当负载电路导通时，电池经过负载电路进行放电，采用数据采集模块对放电电压和电流进行采集，通过模数转换转换成数字信号，存储在存储模块中并显示液晶模块上。对放电电压和电流变化进行分析，与全新电池放电信息进行比较，从而对电池的寿命进行判断，将不符合正常电池放电的电池淘汰。
2.3测量模块
测量电路为一般的电池放电特性测量电路。它由电池、开关和负载电阻构成，通过开关的闭合控制电路的导通，从而产生放电电流和电压。测量电路如图2所示
2.4电池信息采集模块
本文使用了PCF8951芯片加上外围电路构成了信息采集模块。它是整个系统最为重要的部分，因为单片机只能处理数字信号，所以需要模数转换模块将电池放电电流和电压这些模拟量转化为数字信号，然后这些数字信号才能被存储在AT24C02中并显示在液晶屏上。由于电流电压信号变化较快，所以需要逐次逼近型的A-D转换器。逐次逼近式A-D转换器会通过一系列的基准电压和采集到的输入电压相比较，一般基准电压会取所在电压范围的一半，逐渐缩小电压范围，若比较器的输出为高，则说明输出电压高于基准电压，则该位置1，从高位逐次确定各位是0还是1。而 PCF8951作为一种逐次逼近式A-D转换器很好的满足系统对其转换速度和精度的要求。
2.5 信息存储模块
当信息被采集以后需要被存储下来，方便在计算机上和合格新电池放电信息进行比对，从而对电池损耗情况进行评估。AT24C02作为电可擦除存储器，具有低功耗、低电压、接口方便、体积小、数据掉电不消失等优点而通常被使用作为大部分便携式仪表的存储芯片，所以本文采用它作为作为电池放电系统的存储芯片。
该芯片的引脚图如图3所示。其中A0、A1、A2作为器件地址输入引脚，通过接地或者接高电压来确定器件地址，所以在电路中最多可以接入8片AT24C02芯片。同时芯片完全兼容I2C总线传输协议。I2C是一种双向、两线串行总线，它的构成很简单，只由两根串行数据（SDA）线和串行时钟（SCL）线组成。它通过串行数据（SDA）线和串行时钟 （SCL）线在单片机与AT24C02芯片之间传递信息，因此可以将采集到的电池放电电流与电压信息数据存储到芯片中。AT24C02与单片机的连接电路如图4所示。
2.6液晶显示模块
该系统采用了TFT—LCD液晶显示屏作为显示器，具有显示速度快，亮度好，对比度高，颜色鲜艳等优点，能快速地显示电池放电电流电压信息，方便观测和进行比对。
3软件设计
程序是硬件的灵魂，只有在一个系统硬件上配有合适的程序时，才能够体现并发挥出整个系统的最大功能。所以软件的设计与优化是系统设计中的重要环节。本文具体的程序设计是 ：通过STC89C52单片机检测负载电路是否导通，若导通则可通过控制单片机选择电磁继电器通道使电池放电处在连续放电模式（电池也可处于间歇放电模式）。此时可以启动PCF8951芯片对收集到的信息进行模数转换从而得到数字信号的电流和电压值，在此同时将信息存储在芯片AT24C02中，并调用显示模块子程序将信息显示在TFT-LCD液晶显示模块上。系统的主程序流程图如图5所示。
4 结束语
为了解决电池消耗检测问题，本文设计了基于STC89C52单片机的电池放电电流与电压的检测系统。该系统能对电池放电电压和电流信息进行采集和存储，并能够实时对电池放电特性进行观测。在多次试验和调试后的结果表明：该系统具有良好的对电压电流检测功能，且检测时能够稳定显示实验结果，又因为该系统具有体积小便于携带的优点，能广泛应用于对不合格或损耗严重的电池的检测，从而方便地将这些电池挑拣出来。
参考文献：
[1] 赵全利. 单片机原理及应用教程[M].3版.机械工业出版社，2013：184-185.
[2] 邵强. 智能电池及其充放电管理系统[D].郑州大学，2005.
[3] 肖鸣， 李齐鸣， 朱志明. AT24C02及在智能仪表中的应用[J].仪表技术，1996（3）：12-13.
关键词：电池损耗；模块；STC89C52单片机；测量系统
中图分类号：TP334 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）14-0247-02
Abstract： due to the need for battery wear state detection， this paper will be to design rechargeable battery discharge measurement system .Using the modular design thought， the system can be divided into control module， data acquisition module， data storage module and display module. Through STC89C52 as support control module to control the battery discharge， data acquisition module is used to change the battery discharge information collection， store it in the information storage module and display on the display module. By comparing with qualified new battery discharge information， which can assess the state of loss of the battery.
Key words： battery depletion； Module； STC89C52 single-chip microcomputer； Measurement system
1概述
自从伏特发明电池以来，电池给人们的生活带来了巨大的影响。人们通过将电能存储在电池里，得以能够随时随地的利用电能，为便捷式电子设备的发展和普及提供了基本条件。而当今社会人们也几乎离不开电池。手机电池、手表中的纽扣电池、电动汽车中的电池等都在我们生活中扮演了重要的角色。但是我们也经常会发现用久了的电池耗电会特别严重，所以电池的使用损耗状态是我们所关心的，当电池损耗特别严重的时候，我们需要更换新电池来保证电子设备的正常运行。因此设计一个能够实时测量电池信息的测量系统是很有意义的，它能够将损耗严重的电池区分开来，人们可以方便的对电池状态进行评估而决定是否更换电池。
2硬件设计与实现
2.1硬件总体结构框图
本文以STC89C52芯片作为主控芯片，采用PCF8951芯片构成数据采集模块，对电池放电电流和电压进行采集，用AT24C02作为存储芯片，将电池信息存储在里面，用TFT液晶彩屏作为显示模块，将电池放电信息实时显示在液晶彩屏上，从而实现对电池放电信息的实时测量。其总体结构框图如图1所示。
2.2系统工作原理
利用单片机主控模块对负载电路进行控制，当负载电路导通时，电池经过负载电路进行放电，采用数据采集模块对放电电压和电流进行采集，通过模数转换转换成数字信号，存储在存储模块中并显示液晶模块上。对放电电压和电流变化进行分析，与全新电池放电信息进行比较，从而对电池的寿命进行判断，将不符合正常电池放电的电池淘汰。
2.3测量模块
测量电路为一般的电池放电特性测量电路。它由电池、开关和负载电阻构成，通过开关的闭合控制电路的导通，从而产生放电电流和电压。测量电路如图2所示
2.4电池信息采集模块
本文使用了PCF8951芯片加上外围电路构成了信息采集模块。它是整个系统最为重要的部分，因为单片机只能处理数字信号，所以需要模数转换模块将电池放电电流和电压这些模拟量转化为数字信号，然后这些数字信号才能被存储在AT24C02中并显示在液晶屏上。由于电流电压信号变化较快，所以需要逐次逼近型的A-D转换器。逐次逼近式A-D转换器会通过一系列的基准电压和采集到的输入电压相比较，一般基准电压会取所在电压范围的一半，逐渐缩小电压范围，若比较器的输出为高，则说明输出电压高于基准电压，则该位置1，从高位逐次确定各位是0还是1。而 PCF8951作为一种逐次逼近式A-D转换器很好的满足系统对其转换速度和精度的要求。
2.5 信息存储模块
当信息被采集以后需要被存储下来，方便在计算机上和合格新电池放电信息进行比对，从而对电池损耗情况进行评估。AT24C02作为电可擦除存储器，具有低功耗、低电压、接口方便、体积小、数据掉电不消失等优点而通常被使用作为大部分便携式仪表的存储芯片，所以本文采用它作为作为电池放电系统的存储芯片。
该芯片的引脚图如图3所示。其中A0、A1、A2作为器件地址输入引脚，通过接地或者接高电压来确定器件地址，所以在电路中最多可以接入8片AT24C02芯片。同时芯片完全兼容I2C总线传输协议。I2C是一种双向、两线串行总线，它的构成很简单，只由两根串行数据（SDA）线和串行时钟（SCL）线组成。它通过串行数据（SDA）线和串行时钟 （SCL）线在单片机与AT24C02芯片之间传递信息，因此可以将采集到的电池放电电流与电压信息数据存储到芯片中。AT24C02与单片机的连接电路如图4所示。
2.6液晶显示模块
该系统采用了TFT—LCD液晶显示屏作为显示器，具有显示速度快，亮度好，对比度高，颜色鲜艳等优点，能快速地显示电池放电电流电压信息，方便观测和进行比对。
3软件设计
程序是硬件的灵魂，只有在一个系统硬件上配有合适的程序时，才能够体现并发挥出整个系统的最大功能。所以软件的设计与优化是系统设计中的重要环节。本文具体的程序设计是 ：通过STC89C52单片机检测负载电路是否导通，若导通则可通过控制单片机选择电磁继电器通道使电池放电处在连续放电模式（电池也可处于间歇放电模式）。此时可以启动PCF8951芯片对收集到的信息进行模数转换从而得到数字信号的电流和电压值，在此同时将信息存储在芯片AT24C02中，并调用显示模块子程序将信息显示在TFT-LCD液晶显示模块上。系统的主程序流程图如图5所示。
4 结束语
为了解决电池消耗检测问题，本文设计了基于STC89C52单片机的电池放电电流与电压的检测系统。该系统能对电池放电电压和电流信息进行采集和存储，并能够实时对电池放电特性进行观测。在多次试验和调试后的结果表明：该系统具有良好的对电压电流检测功能，且检测时能够稳定显示实验结果，又因为该系统具有体积小便于携带的优点，能广泛应用于对不合格或损耗严重的电池的检测，从而方便地将这些电池挑拣出来。
参考文献：
[1] 赵全利. 单片机原理及应用教程[M].3版.机械工业出版社，2013：184-185.
[2] 邵强. 智能电池及其充放电管理系统[D].郑州大学，2005.
[3] 肖鸣， 李齐鸣， 朱志明. AT24C02及在智能仪表中的应用[J].仪表技术，1996（3）：12-13.