本测试仪以MCS-51系列单片机为核心，可对干电池进行脉冲、间歇放电和连续放电等3种模式的测试；实现同一放电模式下的多种不同放电方式；具有打印功能和rS232C接口，可进行远程监控

刘舜奎

颜伟民

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论文选载 厦门科技 3/9 9干 电池 电性 能测试仪 的研制厦门大学电子工程系 刘舜奎 厦门商检局 颜伟民摘 要:本测试仪以 S M C一5 1系列单片机为核心,可对干电池进行脉冲、间歇放电和连续放电等 3 种模式的测试;实现同一放电模式下的多种不同放电方式;具有打印功能和 RS 23 2 C 接口.可进行远程监控。关键词:干电池 电性能 测试1 引言在现行的干电池行业标准中对放电容量规定了一种或一种以上的放电试验,但均采用间歇放电和连续放电的方法,而国际标准和国家标准则对许多品种如 RC6、RP6、R03、LR6和 LR0 3增加了脉冲试验。这些电池品种是目前市场_【的畅销产品,市场潜力很大。增加脉冲试验的原因主要有:脉冲试验可大大缩短检测时间,提高效率,更能反映产品质量的好坏;脉冲试验很好地模拟了信息技术产品 (如传呼机 ) 的真实工作状态,对产品 的检验有极强的指 导作用和现实意义。因此,开发具有脉冲试验功能的测试仪器势在必行。本测试仪在充分考虑现有国家标准和行业标准的幕础_卜,根据 EI C标准的最新发展趋势研制 ! (1l 成。主要特点有:①放电模式齐全,可以进行间歇、连续放电和脉冲试验;②各种放电模式的参数 (例如脉冲放电的时间和占空比等 ) 可自由设置; ③符合国家标准,可同时进行 9 节电池的放电;④测试完毕自动报警;⑤打印测试结果;⑥具有 Rs 23 2 接日,可与 P c 机进行远程监控和通讯;⑦ 可根据要求功态淤示通道号、电压值和放电结果。2 系统组成与原理分析2.1 系统组成8 0 5 1 打印机8 1 5 5键盘 A D C 08 ! 6图 l 系统示意图本系统主要由一片 80 5 1,一片 2 7 12 8R服芯片,三片可编程的并行接 口芯片 ( 8 1 5 5,8 25 5 ) 和 AD转渝jl`、 。e o 8 1 6,执行机构以及打印机等组成 ( 见图 1)` .单片机 80 51 是一个 8位的微处理器,内有数据存储 AR M 128 个字节,用于存储可以读写的数据,还有 R伽,4 个 8 位并行 I,0/ 输出 /输入 日 P0 ~ P3,一个全双工的串行口,2个 16 位定时 / 计数器,5个中断源的中断结构。8 1 5 5 芯片主要用于打印机的连接,_坟内部有 2 56字节的静态 R胡储存输往打印机的数据; 82 5 芯片用于键盘和显示电路,另一个芯片作为 AD转换和数据输入的接口。AD转换采用 ADC O8 16 芯片,由于标准中要求同时进行 9节电池的测试,采用单通道和多路开关方式线路较为复杂,故采用有内置多路转换开关的芯片 ADC OS 1 6。由于 8 051 是 TT L 电平,若使用 14 88 和 1 4 8 9 转换成 RS 2 3 2 电平,须增加士 1 2 V 的电源,月.可靠性不高,采用单电源芯片 CI L2 3 2 可使电路变得简单。2.2 原理分析2 2.1 单) t机本测试仪使用 4个中断源,外中断 O接“测试”键;外中断 1接键盘中断信号;内中断 O使用定时器 O 的方式 1作为定时中断,供采集数据使用;内中断 1为定时器 l在方式 3 下工作,作为串行通信的波特率发生器,使用固定的 9 6 00 比特率传送数据。PI.4、PI.5 和 PI.6脚做为开关量输入脚.高电位分别表示脉冲试验、间放试验和连放试验 3 种工作模式, “复原”接R ES ET 脚。2.2.2 扩展 R服由于程序较长,8 051 尤法满足要求,故采用扩展 OR M 的方式存放程序。本测试仪采用 1K6 的 27 1 2 8 EP R服芯片,根据16 K 的容量计算,将 P2.0一 P2.5 分别接到 27 128 芯片的 A8 一A 1 3脚,PO 口的 P0.0一 P 0.7通过 7 4 L S 3 7 3连接到 2 7 1 2 8芯片的AO ~ A 7 脚,2 7 12 8 的片选信号由 P2.6 送出,低电平选通,数据线 DO~ D7 由 P 0.0~ P 0.7 直接送出。8 0 5 1 的 EA脚接地,保证程序从扩展的 RO M 中执行,显然 2 7 1 2 8 的地址范围为00 00 H~ 3 FF FH。2.2.3 键盘利用 8 2 5 5 ( )I 的并行扩一展 日作为键盘输入电路,共设置16 个键,并用软件消除抖动。键盘线路中 8 2 5 5 ( 扮 的 PB 口作为输出口,PC7 和 P C6 作为输入 口,同时 PC7 和 PC6 经过一个与门后,将信号送入 8 051 妙 州T1 作为必中断 1的中断请求信号。采用 1 6 个键盘的排列方式, “0”~“9”和“ . ”用去 1 1个键,参数输入、通道选择、打印、输入和暂停共 5个功能键.能够满足对测试的需求。2.2.4 显刁交由于本测试仪在室内使用.因此选用成本较低的 LDE 显示器件,使用动态刷新的方式呈示。L即 的七段码和小数点符号根据显示的编码 由 8 2 5 5 ( )I 的 PA 口输出,显示位置由 8 2 55( I ) 的 PB 口和 PC O一 PC 3 依次控制。在 80 51 的 RMA 中开辟显示缓冲区和显示代码缓冲区,先2 8厦门科技 3/ 9 9 论文选载将显示缓冲区的内容转换成显示代码缓冲区的显示码,然后取出显示。输入参数时,显示输入的数据。在测试过程中同时显示n 位 BCD码数字,分别为通道号、电压值和脉冲数 (时间值 )。2.2.5 与 PC 机通讯本测试仪器除可根据设置完成数据采集和控制任务外,还配有 Rs 2 3C2 接 口,通过采用单电源电平转换芯片,使 TTL电平转换成 RS 2 3 2标准电平,与_上级计算机进行通讯联系,完成分散控制、集中监控和管理,适应现代化科学实验的需要。8 0 51 的特殊寄存器 Cs ON 和 PC ON 分别用于定义不同的通信方式和波特率,串行 口工作方式 3 是可变波特率的 9 位数据异步通信方式,发送和接受一帧数据为 n 位:l 位起始位( 0 )、8 位数据位、一位附加的校验位和一位停止位 ( )l,其中附加的第 9 位是可编程的,可利用其实现通信 T 作。2.2.6 打印本测试仪可以按照一定的格式打印各通道的测试结果;可连接具有 C e nt or ni 。 标准接口的微型打印机。打印机接口通过 8 1 5 5 的 P A 口与 PC 口 的 PC O 和 PC 7 连接,其中 PA 日作为数据并行的输出接口,PC7 与微型打印机的 BUS Y 线相连。当 P C 7 为高电平时,说明打印机忙于处理 七一个数据,不通过 STB 向打印机送入新的数据,S TB 与 POC 连接,此信 号 卜升时,队 0~ AP 7 上的数据读入打印机锁存。本测试仪未接 AKC信号,仅采用查询的方式,不断询问打印机“忙”吗 ? 当 BUS Y为低电平时,送数据给打印机,发 S TB 高电平打印,直到打印完成。2.2.7 采集与控制系统采集的模拟量是电压,9路的待测电庄分别送到 AOC 08 16的 I NO~ I Ng 脚,通过 A DC 0 8 1 6 的 DC BA脚从 0 0 0 0一 10 0 1 的变化实现通道 工N O 一 I N g 的转换;由于测试的电压值小于1.7 2 5 v,因此将参考电位 v, 。 。《 )选择为 2.5 v,V, , , 《 )选择为OV,能够满足测试的基本要求。ADC 0 8 1 6 的E oc 信号接到 8 2 5 5( I 工) 的 P CO 脚,通过对 P CO 脚的查询完成采集。在 RAM 中设置了 2 个地址存放各路的状态标志,其中第一个地址的第 O位存放第 9 路状态,第二个地址的第 7 一 O位分别存放第 8一 1路状态。第 9 路放电通过 POC 脚控制,第 8~1路放电通过 8 25 5 ( 1 1) 的 PB7 ~ POB 脚控制,当第二个地址的内容为 101 1 1 11 时,说明第 7路为低电`l乙 ,通过 PB 6 脚输出的是低电平,无法使继电器吸合带动电池放电;其他脚输出高电平,使其余各路放电测试继续进行。在程序中设置一个寄存器存放屏蔽字。当采集的电凡低于终止电压时,存放屏蔽字的寄存器先` J状态标志的的字节相“与” ,结果放回存放状态标志的字节中,而存放屏蔽字的寄存器循环移动一次:当采集的电压高于终止电压时,存放屏蔽字的寄存器不 与状态标志的字节相“与” ,仅将存放屏蔽字的寄存器循环移动一次,等待下一次运算。经过这样的运算完成对状态标志的屏蔽任务。3 流程框图本系统程序由几个主要的中断服务程序和 卜几个控制子程序组成。图 2 为数据采集中断服务程序的流程框图。图 2 数据采集中断服务程序流程框图4 使用效果本测试仪器适用于设计、生产和检测部门,它所具有的脉冲试验功能弥补了以往测试仪器的不足,更能适应新标准的要求。该仪器使用方便,只要对放电电阻进行更换即可满足不同型号电池的放电要求。用该测试仪器进行脉冲试验大大减少了测试时间,提高了测试效率,便于分布控制和集中管理,减轻 了测试人员的劳动强度。本测试仪器在电池产品的检验中取得了良好效果,对提高检测能力发挥了较大作用。参考文献1.陈伟人.MCS 一 51 系列单片机实用子程序集锦.北京:清华人学出版社.19 93.2.李朝青.单片机原理及接口技术.北京:北京航空航天大学出版社.1 99 4.3.I EC 6 0 0 8 6一 2.4.GB 8 89 8一 19 9 6,GB / T 7 1 12一 9 4,GB 1 07 59一 89.△2 9

干电池电性能测试仪的研制

http://dspace.xmu.edu.cn/bitstream/handle/2288/123309/%e5%b9%b2%e7%94%b5%e6%b1%a0%e7%94%b5%e6%80%a7%e8%83%bd%e6%b5%8b%e8%af%95%e4%bb%aa%e7%9a%84%e7%a0%94%e5%88%b6.pdf?sequence=1&isAllowed=y

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