程序的调试按键操作及系统使用说明按键操作说明以及系统提示信息说明具体操作步骤参数的设置进入放电状态信息查询结论结束语参考文献致谢声明附录附录系统硬件原理图附录蓄电池负载测试仪主板实物图和显示效果图第页共页系统背景及硬件平台介绍项目背景说明蓄电池作为备用电池早已被广泛地应用于邮电电力铁路等领域，为了检测电池组的可备用时间和电池容量，每年都要对电池组进行核对性的放电测试。对蓄电池实际容量的测试主要是通过放电来实现，理论上，通过任意方式放电都可以测定待测蓄电池的实际容量。以往的测试工具主要是电炉盘，可调电阻或水槽，采用非恒流放电，完全人工操作，工作繁重，数据精度低，安全性差。文中介绍的这款蓄电池负载测试仪正是为了解决以上问题，而与成都吉星技术发展有限公司合作研发的。该设备采取恒流放电的方式对蓄电池进行放电测试，通过计算放电时间和电流的乘积得到蓄电池的真实容量。它以个正温度系数陶瓷加热器作蓄电池的放电负载，根据放电电流的大小自动调整的接入数量。利用陶瓷加热器的温度电阻特性，调节器通过控制风扇转速调整温度，间接调整放电阻抗，达到恒流放电的目的。陶瓷加热器是种大功率的热敏器件，它的阻抗特性会随着温度的不同而不同。其温度电阻特性如下从图中可以看出，在低于温度的这个区域，陶瓷加热器的阻抗随着温度的增加而升高。而当温度达到定的程度以后，其阻抗则随着温度的升高而下降。由于般不高，并且在温度达到的这段时间里，对其阻抗的控制比较困难，因此对陶瓷加热器的使用通常都是让其工作以后的状态。在该系统中，通电以后，系统通过延时使陶瓷加热器工作在以后的状态。蓄电池在放电过程中，其电动势和内阻是不断变化，要测定其真实放电功率，只有在恒流放电的条件下才具有可比性。由公式可以知道，不管蓄电池电压和内阻如何改变，只要适当调整放电负载阻抗的图温度电阻特性第页共页大小，就可以使放电电流恒定在固定值。该系统中，调节器通过比较放电电流值和设定值的大小，自动调整的占空比，进而控制散热风扇的转速，间接控制陶瓷加热器的阻抗，达到恒流放电的目的。放电电流是通过霍尔电流传感器来采集的，该传感器能根据放电电流的大小，输出随电流变化的电压当电流在变化时，输出电压为，单片机通过采集该电压值来计算出实际放电电流。整个系统的闭环控制过程如下放电电流高于设定值时放电电流小于设定值时整个系统框架如下图蓄电池负载测试仪系统框图信息处理系统信息显示风扇散热速度加热单元电流传感器蓄电池电流电压按键输入图放电电流偏低时的闭环控制模式绍电流偏小输出脉冲占空比减小风扇转速减慢温度升高降阻抗减小放电电流升高图放电电流偏高时的闭环控制模式电流偏高输出脉冲占空比加大风扇转速加快温度下降阻抗升高放电电流减小第页共页由于，电流传感器，风扇驱动，以及系统电源均由相应的现成单元组成，系统主板上只需预留继电器接入口输出口测试口电源接入口电压电流信号输入口即可。系统主板结构如下除了完成恒流放电功能外，该放电测试仪还要求具备实时时钟条记录的存储与查询中文信息显示背光自动控制蓄电池电压过压欠压报警放电结束报警自动接入控制等功能。其中，实时时钟只要求精确到分即只需要年月日小时分钟即可条放电记录采用自动存储的方式，存储的信息为最近条的放电记录放电记录要能进行循环查询，第条信息永远是最新的那条放电记录所有菜单均采用中文显示方式，显示模块采用带字库的液晶，放电过程中需要显示的内容有放电电流电池电压放电容量放电时间实时时钟年月日时分秒背光控制规律为若分钟之内无任何操作，则自动关闭背光放电过程中的所有报警均采用蜂鸣器报警的方式放电完成以后自动退出放电状态，并且自动存储放电信息放电负载的接入采用继电器切换的方式，根据放电电流的大小，按定的时间和顺序接入相应的。在数据处理精度上，要求电压，电流，电量等参数保证小数点后面位的精度，工作参数为输入电压放电电流图蓄电池负载测试仪主板框图该系统还要求具备实时钟，以及具备条记录的存储查询功能，具备蓄电池电压过压报警欠压报警以及放电结束报警，报警采用蜂鸣器报警的方式。人机界面采用按键作操作输入，液晶显示器自带中文字库作信息显示器件，放电过脉冲宽度判断是否饱和占空比占空比否占空比开始结束图抗积分饱和流程图第页共页此外，滤波作用对调节器的稳定性也有很大影响。因为偶然的误差会导致调节器误动作，这对系统稳定很不利。因此，在工业上应用时，采集得到的数据都得进行滤波处理。数字滤波的方法很多，比如程序判断滤波中值滤波算术平均滤波加权平均滤波滑动均值滤波惯性滤波复合滤波等等。该系统中，我们采用的是复合滤波法，即将算术平均滤波和中值滤波器相结合的方法。具体做法是首先将采样值按大小排队，去掉最大和最小的，然后再把剩下的取平均值。这样显然比单纯的平均值滤波，或者中值滤波的效果要好。波过程如下调节器中，所有数据操作都得归化，如果不采取归化措施，所有数据之间的比较是没有实际意义的。在整个计算过程中，所有数据均以归化，以将就脉冲宽度范围。的实现该系统控制芯片采用的是菲利普单片机，它自带等功能，而且控制和操作都非常简单。含有个特殊的位定时器，有个位的捕获比较模块与之相连见图。每个模块可编程工作在种模式下上升下降沿捕获软件定时器高速输出或脉宽调节器。每个模块都与口向连。模块连接到，模块连接到，依此类推。寄存器和的内容是正在自由递增计数的位定时器的当前值。定时器是个模块的公共时间基准，可通过编程工作在振荡频率振荡频率定时器溢出或脚的输入。定时器的计数源由的和位总和清，最大最小值清采样十次求出总和以及最大最小值排除最大最小值，求出次平均值开始结束图滤波流程图第页共页来确定见表表和表。表计数器方式寄存器的位分配位符号表计数器方式寄存器的位描述位符号描述计数器空闲控制看门狗使能控制，为时禁止看门狗保留为将来之用计数器脉冲选择计数器溢出中断，为时禁止该中断表计数脉冲选择选择输入，内部时钟，振荡频率，内部时钟，振荡频率，定时器溢出，脚的输入，最大为振荡频率的每个模块都对应个特殊功能寄存器。它们分别是模块对应，模块对应，依此类推。特殊功能寄存器包含了相应模块的工作模式控制位。当模块发生匹配或比较时，位或，由工作的模块决定使能的标志来产生中断见图。用来使能脉宽调节模式。当计数值与模块的捕获比较寄存器的值相匹配时，如果位置位，模块的输出将发生翻转。当计数值与模块的捕获定时记数器模块模块模块模块模块图方框图第页共页比较寄存器的值相匹配时，如果匹配位置位，寄存器的位将被置位。和用来设置捕获输入的有效沿。位使能下降沿有效，位使能上升沿有效。如果两位都置位，则两种跳变沿都被使能，捕获可在两种跳变沿产生。通过置位寄存器的最后位来使能比较器功能。每个模块还对应另外两个寄存器，和。当出现捕获或比较时，它们用来保存位的计数值。当模块用在模式中时，它们用来控制输出的占空比。所有模块都可用作输出图。输出频率取决于定时器的时钟源。图的模式由于所有模块共用仅有的定时器，所有它们的输出频率相同。各个模块的输出占空比是变化的，与使用的捕获寄存器有关。当的值小于时，输出为低，当的值等于或大于时，输出为高。当的值由变为溢出时，的内容装载到中。这样就可实现无干扰地更新。要使能模式，模块寄存器的和位必须置位。通过以上介绍，不难看出其脉冲宽度调节范围为在该系统里，采用的晶体，的时钟采用振荡频率，则第页共页的频率基本上可以满足对方要求并且晶体比较容易得到。的初试化程序如下采用做为时钟源模块输出先设占空比为在使用中只需要改变的值就可以实现改变脉宽了。自动关闭背光灯的实现背光灯的控制，该设计中用了两种方法。是在没有中断冲突的情况下，做个分钟的定时器，每次按键首先判断背光是否关闭，若没有关闭则执行相关操作若背光关闭则只是做开启背光的操作。具体如下实现程序如下随便列个例子等待按键松开判断背光是否关闭否开始有按键按下背光关闭开背光，背光定时清背光定时清执行相关操作是结束图背光控制流程第页共页开背光，并延时清空背光数据执行其他操作另种则比较简单，就是在有些频繁中断的场合比如在工作时候，使用执行次数记数法来记时。即根据每次执行完遍循环需要多长时间，然后做个数，执行次循环就使它加，加到大约分钟时就关背光。每次按键按下就判断背光次，若背光关了就直接开背光并清空记数，弱背光没关就执行其他操作，并且将记数清空。程序实现如下标志加当加到时候，大约就是分钟，关闭背光有按键，开背光，清标志数据循环存储该设计中将需要存储的数据包括时间，放电电流放电容量电压值等参数组装成个数据帧见表，经过计算，每帧数据需要个字节。软件设计时将的个存储字节空间中个地址单元以每个存储空间定为个单元，数据存储从号单元位置开始存储，存储完以后便将下次的存储地址记录到另个的地址存储空间。这样，当存储地址大于第个存储单元时，就将地址归到，又继续从号单元开始存储，实现循环存储。表存储数据装帧表存储号存储内容年月日时分放电电流存储号存储内容放电小时放电分容量高位容量低位电压高位电压低位第页共页存储数据流程如下信息循环查询的实现在读取数据的时候，先将存放在地址存储空间的当前地址读出来并减去，得到最后次存放数组的地址，从那里得到第条信息，第二条信息则是该地址减去，第条信息地址就是存放地址存储器里的值减去。读取得到的哪个地址是是，便从第号单元开始读，这样依次倒推，便得到按时间顺序先后的条信息循环浏览。实现流程如下是否显示存放的信息判断当前查询的是第几条信息读取存放的地址计算信息存放地址是否发生地址翻转调整地址读取存放的信息开始结束图信息查询流程图否是数据装帧读取存放本次数据的地址存放数据计算下次数据存放地址判断地址是否存放下次存储数据的地址调整地址