張 健

(江蘇安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院，江蘇 徐州 221011)

淺析單片機(jī)控制的電池溫度管理系統(tǒng)

張 健

(江蘇安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院，江蘇 徐州 221011)

本文介紹了用STC89C52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電池溫度檢測的硬件實(shí)現(xiàn)方法，重點(diǎn)介紹了單片機(jī)STC89C52、LCD1602液晶顯示、A/D轉(zhuǎn)換器ADC0832及溫度傳感器DS18B20等重要器件。

STC89C52單片機(jī)；LCD1602液晶顯示；DS18B20溫度傳感器

1 元器件的選擇

1.1 電池溫度檢測的方法

電池在使用的過程中，隨著化學(xué)能不斷轉(zhuǎn)化成電能，電池內(nèi)部的溫度會(huì)上升。如果因異常因素導(dǎo)致電池持續(xù)放電或過度放電，電池溫度會(huì)越來越高。檢測電池溫度的方法是通過溫度傳感器直接與電池外表接觸來監(jiān)測電池的表面溫度。這里我們借助溫度傳感器DS18B20來采集電池表面溫度。

1.2 單片機(jī)的選擇

單片機(jī)在業(yè)界又被稱為“微控制器”，具體來說，單片機(jī)的組成有中央處理器CPU、I/O 接口和存儲(chǔ)器，通過內(nèi)部的總線將CPU、存儲(chǔ)器和I/O 接口相連，麻雀雖小，五臟俱全，所以說單片機(jī)是一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)一點(diǎn)也不為過。我們采用的是STC89C52單片機(jī)，STC89在8051基礎(chǔ)上增加了許多功能，STC89C52內(nèi)部具有8KB ROM 存儲(chǔ)空間，擁有512字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，EEPROM存儲(chǔ)空間為2K字節(jié)，內(nèi)置的flash ROM 可供反復(fù)擦寫10萬次，可與MCS-51系列的單片機(jī)兼容，通過串口STC89C52可以實(shí)現(xiàn)下載。其內(nèi)置看門狗硬件，極大提高了MCS51家族的性能。

1.3 顯示方案的選擇

液晶顯示屏被廣泛應(yīng)用于生活中的方方面面，比如生活中常見的計(jì)算器、電子表以及電子測量工具萬用表等很多家用電子產(chǎn)品，都有液晶顯示屏的影子。所以不管對于專業(yè)還是非專業(yè)的人們，液晶顯示屏都不算陌生。我們采用了1602液晶顯示，有160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形存儲(chǔ)在1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器(CGROM)，故LCD1602可以顯示數(shù)字和英文。常見字符有:大小寫的英文字母、阿拉伯?dāng)?shù)字、常規(guī)符號。操作1602液晶對于我們來說相對熟悉一些，其顯示功能也比較強(qiáng)大，實(shí)用性很強(qiáng)，還可以顯示自定義字符，故采用此方案。

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 單片機(jī)系統(tǒng)

采用STC89C52最小系統(tǒng)，最小系統(tǒng)是指工作能正常進(jìn)行的最簡單電路。STC89C52最小應(yīng)用系統(tǒng)電路如圖1所示，它包含五個(gè)電路部分:電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、片內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇電路、輸入/輸出接口電路。其中電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路是保證單片機(jī)系統(tǒng)能夠正常工作的最基本的三部分電路，缺一不可。

圖1 STC89C51最小系統(tǒng)Fig.1 STC89C51 minimum system

2.2 LCD1602顯示模塊設(shè)計(jì)

模塊設(shè)計(jì)的前提是顯示模塊必須要采用能夠顯示工業(yè)字符的液晶，而LCD1602則可以完全滿足要求。1602的內(nèi)容成兩排顯示，一排能夠顯示16個(gè)字符，總共可以顯示32個(gè)字符。我們在市場上能夠看到的1602字符液晶一般只有兩種，其原理是相同的，只是一種背光為綠色，呈現(xiàn)黑色字體；另一種是白色字體而背光為藍(lán)色，這一次選擇的液晶模塊為白色字體、藍(lán)色背光的液晶顯示。

液晶顯示屏的畫面質(zhì)量高而且不會(huì)閃爍，其工作方式是顯示器的每個(gè)點(diǎn)在接收到信號后就一直保持這種色彩和亮度，恒定發(fā)光，與陰極射線管顯示器(CRT)這種需要不斷刷新新亮點(diǎn)有所不同。同時(shí)液晶顯示器都是數(shù)字顯示器，而且具有功耗低、體積小，重量輕等眾多優(yōu)點(diǎn)。1602字符液晶接口如圖2所示。

圖2 1602字符液晶Fig.2 Character LCD 1602

而本次設(shè)計(jì)中，1602字符液晶顯示是用單片機(jī)進(jìn)行控制，其接線圖如圖3所示。

圖3 LCD1602與單片機(jī)的連接Fig.3 Connection of LCD1602 and SCM

2.3 A/D轉(zhuǎn)換模塊

對于A/D轉(zhuǎn)換模塊而言，難度最大的就是對于模擬信號的采樣工作，之所以出現(xiàn)這樣的難度主要是由于模擬信號在輸入時(shí)其在時(shí)間上具有連續(xù)性，但是成功轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后其信號代碼本身是離散的，因此其在進(jìn)行信號采樣時(shí)必須瞬間進(jìn)行選定，這種選定點(diǎn)主要依據(jù)時(shí)間座軸來規(guī)定。在采樣完成后，將采樣值轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。因此，一般的A/D轉(zhuǎn)換過程是通過采樣保持、量化和編碼這三個(gè)步驟完成的，即:首先對輸入的模擬電壓信號采樣，然后進(jìn)入到保持時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)將采樣的電壓量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，并按一定的編碼形式給出轉(zhuǎn)換結(jié)果，然后開始下一次采樣。

我們這里使用的A/D轉(zhuǎn)換模塊采用的是ADC0832芯片，與單片機(jī)接線圖如圖4所示。

圖4 ADC0832與單片機(jī)的接口電路Fig.4 Interface circuit of ADC0832 and SCM

2.4 DS18B20溫度檢測模塊

DSl8B20是美國DALLAS半導(dǎo)體公司推出的第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器，它具有微型化、低功率、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配微處理器等優(yōu)點(diǎn)，可直接對溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號供處理器處理。

DSl8B20在工作時(shí)可直接從總線上獲得能量。DS18B20的測量最低溫度為55℃，最高溫度為125℃，為“一線總線”接口，現(xiàn)場溫度采用數(shù)字式傳輸，可以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。GND為電源地，VCC作為外接供電輸入端，DSl8B20的作用是直接將溫度數(shù)值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。

溫度采集連線電路圖，如圖5所示。DSl8B20的2腳接系統(tǒng)中單片機(jī)的輸入端，用于將采集到的溫度送入單片機(jī)中處理。

2.5 報(bào)警模塊

采用聲光報(bào)警，電池溫度不在正常范圍時(shí)，系統(tǒng)的蜂鳴器可以響鈴提示，LED燈發(fā)光。在蜂鳴器的選擇上，無論是有源的還是無源的，我們都可以通過單片機(jī)控制驅(qū)動(dòng)信號來使它發(fā)出不同音調(diào)的聲音。

圖5 溫度采樣電路Fig.5 Temperature sampling circuit

3 調(diào)試中出現(xiàn)問題的解決方法

在實(shí)際調(diào)試的過程中會(huì)遇到很多問題，如:單片機(jī)不工作，解決方法是重新?lián)Q一個(gè)晶振；無法初始化DS1302，解決方法是將DS1302虛焊部分重新焊接；液晶顯示時(shí)斷時(shí)續(xù)，解決方法是重焊管腳并調(diào)節(jié)阻值。

4 結(jié)語

通過應(yīng)用電池的溫度管理系統(tǒng)，能夠極大提高電池工作的安全性，這套系統(tǒng)原理也同樣適用于電池的電壓管理和電路管理，希望能給相關(guān)專業(yè)的人員提供些許參考。

[1] 侯玉寶等.基于Proteus的51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)與仿真[M].北京:電子工業(yè)出版社，2008.

[2] 李慶亮.C語言程序設(shè)計(jì)實(shí)用教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[3] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分[M].北京:高等教育出版社，2008.

[4] 唐勇.基于單片機(jī)的電子鐘的設(shè)計(jì)[M].湖南:湖南工學(xué)院，2007.

[5] 張義和,等.例說51單片機(jī)(C語言)[M].北京:人民郵電出版社，2008.

Analysis of battery temperature management system controlled by single chip microcomputer

ZHANG Jian

(Jiangsu Security Technology Career Academy, Xuzhou 221011, China)

This paper introduces the method to fulfill the battery temperature detection by using STC89C52 SCM. It mainly introduces the important devices such as SCM STC89C52, LCD1602 liquid crystal display, A/D converter ADC0832 and temperature sensor DS18B20.

STC89C52 SCM; LCD1602 liquid crystal display; DS18B20 temperature sensor

2016-09-19

張健(1985-)，男，學(xué)士，講師。

TM912

A

1674-8646(2016)22-0034-03