智能蓄電池傳感器的設(shè)計(jì)【三維Creo】【4張cad圖紙+文檔全套資料】

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ROM是永久的、非應(yīng)用程序的易失性存儲(chǔ)器。不少微機(jī)和單片機(jī)用于大批量應(yīng)用。因此，經(jīng)濟(jì)的設(shè)備制造要求程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容是在制造期間永久性的刻錄在芯片中，這意味著必須采用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆椒?，因?yàn)镽OM代碼不能在制造之后修改。這一發(fā)展過(guò)程可能涉及仿真、使用硬件仿真功能以及強(qiáng)大的軟件工具等先進(jìn)的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。一些制造商在其提供的設(shè)備包括了用戶可編程內(nèi)存。其中最簡(jiǎn)單的是設(shè)備能夠運(yùn)行于微處理器模式，通過(guò)使用一些輸入/輸出作為地址線額外的ROM選項(xiàng)和訪問(wèn)外部?jī)?nèi)存的數(shù)據(jù)總線。這種類(lèi)型的設(shè)備可以表現(xiàn)為單芯片微型計(jì)算機(jī)，盡管有限制的I / O和外部修改這些設(shè)備的電路，但小內(nèi)存裝置在永久性內(nèi)存制造中的應(yīng)用是非常普遍的。和其它芯片相比，單芯片微型計(jì)算機(jī)可以節(jié)省大量成本，可以有更方便的ROM設(shè)備更換，可在與EPROM（可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器）插座或存儲(chǔ)器共同使用。隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM） RAM用于變量和工作在存儲(chǔ)器的程序。由于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的大小不同,RAM類(lèi)型也有所不同，但具有相同的特征寬度（4,8,16 比特等）。特殊功能寄存器，如棧指針或定時(shí)器寄存器，往往在邏輯上被納入內(nèi)存區(qū)域。它也在微型電腦的硬件中做集中內(nèi)存，在非物理特性的微機(jī)中，它是沒(méi)必要區(qū)分內(nèi)存和處理器之間的區(qū)別。中央處理單元（CPU）CPU是象微型電子計(jì)算機(jī)和微控制器的微型電腦。許多微型電腦和微控制器涉及到二進(jìn)制編碼，因而，常?？梢园l(fā)現(xiàn)該CPU是很適合處理這種類(lèi)型的數(shù)據(jù)。對(duì)設(shè)施進(jìn)行良好與否的測(cè)試，設(shè)置和重置單個(gè)位的內(nèi)存或I / O控制器的應(yīng)用程序，以及常見(jiàn)的許多涉及打開(kāi)和關(guān)閉的單輸出線，這些都很容易使用到二進(jìn)制設(shè)備，如開(kāi)關(guān)，恒溫器，固態(tài)繼電器，閥門(mén)，電機(jī)等。并行輸入/ 輸出并行輸入和輸出有所不同，在不同的微機(jī)中，大多數(shù)設(shè)立一個(gè)機(jī)制，至少選擇讓其中一些引腳輸出和一些引腳輸入，這可能適用于所有的端口和有些I / O線直接連接的設(shè)備，例如熒光顯示器。也可以提供足夠的電流，使接口和其他設(shè)備直接相連，比如一些設(shè)備只允許一個(gè)I / O端口,其他組件將作為系統(tǒng)總線配置的片外存儲(chǔ)器和I / O擴(kuò)展。這個(gè)設(shè)施是一個(gè)產(chǎn)品系列的潛在發(fā)展，因?yàn)檫B續(xù)增強(qiáng)不是建立在現(xiàn)有的軟件基礎(chǔ)上的，因此這是不可取的。串行輸入/輸出串行通信是指與終端設(shè)備的鏈接使用少量的通訊線，這種通訊也可以利用特殊的接口連接功能芯片把幾個(gè)微型機(jī)連在一起。雙方按照異步同步通信方案要求的規(guī)則提供成幀的信息，這可以作為一個(gè)硬件設(shè)施必須的條件。它需要選擇一個(gè)波特率和負(fù)載號(hào)碼、有串行發(fā)送器的緩沖器，進(jìn)行適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)串行處理，然后由硬件電路完成。定時(shí)/計(jì)數(shù)器設(shè)施許多應(yīng)用的單片機(jī)需要對(duì)過(guò)去真實(shí)時(shí)間進(jìn)行準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，這可以由每個(gè)程序中的執(zhí)行時(shí)間分支進(jìn)行認(rèn)真評(píng)估，經(jīng)常用于簡(jiǎn)單的程序，因?yàn)樗墓ぷ餍什桓?。評(píng)估的首選方法是使用計(jì)時(shí)器電路，能獨(dú)立地計(jì)算精確的時(shí)間增量，并生成一個(gè)預(yù)設(shè)的中斷時(shí)間，這種類(lèi)型的定時(shí)器通?？芍剌d應(yīng)用。當(dāng)計(jì)時(shí)器產(chǎn)生中斷或設(shè)置標(biāo)記時(shí)，計(jì)數(shù)器到達(dá)零（更好一點(diǎn)的計(jì)時(shí)器有自動(dòng)加載初始值的功能），這將在計(jì)時(shí)器重新啟動(dòng)之前減少重新加載計(jì)數(shù)器和評(píng)估的時(shí)間。有時(shí)候與定時(shí)器相關(guān)的是一個(gè)事件計(jì)數(shù)器，這個(gè)設(shè)備通常有一個(gè)特殊的輸入引腳，可直接驅(qū)動(dòng)計(jì)數(shù)器。定時(shí)元件大多數(shù)微型計(jì)算機(jī)時(shí)鐘電路只需要簡(jiǎn)單的計(jì)時(shí)元件，如果要求比較高的性能，必須使用晶體以確保最大接近時(shí)鐘頻率。許多時(shí)鐘電路還具有計(jì)算電阻和低電容工作成本的定時(shí)元件，這必須從外部驅(qū)動(dòng)，這種安排在微機(jī)外部同步時(shí)是非常有用的。 今天的PLC（可編程邏輯控制器）將面對(duì)日益復(fù)雜的挑戰(zhàn)。一旦他們?nèi)〈^電器，將賦予新的工作和新的語(yǔ)言，將被迫和大量的控制產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)。對(duì)于今年的年度PLC技術(shù)的更新，我們將在PLC制造商會(huì)就這些主題提出更多問(wèn)題.編程語(yǔ)言更高水平的PLC編程語(yǔ)言已經(jīng)推行有一段時(shí)間了，但最近才如雨后春筍般的流行起來(lái)。正如西門(mén)子能源和自動(dòng)化公司副總裁兼總經(jīng)理雷蒙德萊韋耶所說(shuō)，可編程控制更適合于復(fù)雜的操作，因?yàn)樘菪芜壿嬍咕幊陶Z(yǔ)言變得更加實(shí)際，更加有效和更加強(qiáng)大的。PLC的過(guò)程控制到目前為止，PLC并沒(méi)有大量用于連續(xù)過(guò)程控制，這種狀況會(huì)繼續(xù)下去嗎？“我感覺(jué)到了，PLC將用于過(guò)程工業(yè)，但不一定是過(guò)程控制?！?Jannotta說(shuō)。幾個(gè)供應(yīng)商，顯然是把賭注押在已經(jīng)實(shí)行了PLC的應(yīng)用優(yōu)化的過(guò)程，富瑞安的經(jīng)理Ryan認(rèn)為PLC將越來(lái)越多地使用食品、化工、石化等行業(yè)，在PLC的兩種類(lèi)型應(yīng)用程序中，第一種是過(guò)程控制系統(tǒng)，它目前已經(jīng)隨著價(jià)格標(biāo)簽開(kāi)始發(fā)展。第二種是融入順序邏輯，在這方面批次控制循環(huán)的密切合作是最好的例子，在那里順序和維持過(guò)程變量是密切合作地交織在一起，使擁有一個(gè)可編程控制器的邏輯順序的好處遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了不具有分布式控制的系統(tǒng)。Bill Barkovitz， Triconex的總統(tǒng)，預(yù)言：“今后所有的控制器在過(guò)程控制系統(tǒng)的業(yè)務(wù)將引用更多的PLC技術(shù)， PLC功能比以往任何時(shí)候都要多?！蓖ㄐ藕鸵?guī)范對(duì)自動(dòng)化工廠來(lái)說(shuō)，在整體上通信是至關(guān)重要的個(gè)人自動(dòng)化單元。在過(guò)去數(shù)年我們聽(tīng)說(shuō)了許多公司都紛紛跟進(jìn)的很多規(guī)范，但是，不少人失望的發(fā)現(xiàn)地圖規(guī)范并沒(méi)有立即出現(xiàn)。拉里科馬雷克說(shuō)：“現(xiàn)在，規(guī)范仍然是一個(gè)不確定的目標(biāo)，對(duì)于制造商規(guī)范沒(méi)有最終決定。目前，正在推出的產(chǎn)品樣本滿足MAP2.1標(biāo)準(zhǔn)，但是當(dāng)新標(biāo)準(zhǔn)MAP3.0被引進(jìn)后，以MAP2.1為基礎(chǔ)的產(chǎn)品將被淘汰”。正因?yàn)槿绱耍S多PLC廠商正在制定完整的規(guī)范。 例如Omron，擁有一個(gè)完整的兼容程序，但歐姆龍工業(yè)部副總裁弗蘭克紐伯恩在報(bào)告中說(shuō)，歐姆龍公司的PLC定義還談不上規(guī)范。 由于不太可能將個(gè)人的PLC進(jìn)行廣泛的交流，制造商更專(zhuān)注于專(zhuān)有的網(wǎng)絡(luò)。按照薩爾的說(shuō)法，用戶擔(dān)心，如果他們不從規(guī)則上和供應(yīng)商妥協(xié)，他們將要增加對(duì)通信結(jié)構(gòu)的不支持程度。通用的I / O由于大多數(shù)PLC廠商在兼容問(wèn)題上溝通不夠，在另一端連接的I / O問(wèn)題，更是支離破碎。除了少數(shù)例外，I / O是仍然專(zhuān)有技術(shù)，然而，誰(shuí)都感覺(jué)到了I / O最終將成為普遍的。GE Fanuc的希望是做智能I / O線，I / O制造商都向同一方向進(jìn)發(fā)。許多人說(shuō)，I / O是一個(gè)高價(jià)值項(xiàng)目， PLC制造商將永遠(yuǎn)希望保持它的專(zhuān)有性。Jannotta說(shuō)：“ I / O將在硬件銷(xiāo)售中不成比例，而每個(gè)PLC供應(yīng)商都在試圖保護(hù)這一點(diǎn)，出于這個(gè)原因，PLC的制造商將不會(huì)開(kāi)始銷(xiāo)售通用I / O和其他廠商的系統(tǒng)，如果我們開(kāi)始銷(xiāo)售該產(chǎn)品的實(shí)物，那我們還有什么可生產(chǎn)的？”隨著更多智能I / O出現(xiàn)，Provanzano認(rèn)為在不同的制造商中間這將導(dǎo)致更多的分化?！澳睦锏腎 / O成為系統(tǒng)的一部分真的很難定義，哪些是I / O？哪些是CPU？隨著分布式的發(fā)展，如果你愿意，CPU也同樣可以納入作為I / O的系統(tǒng)”P(pán)LC的 I / O和個(gè)人電腦的連接雖然不同的PLC廠商可能會(huì)繼續(xù)用專(zhuān)有的I / O，但一些廠商使I / O連接到IBM PC這樣的兼容設(shè)備成為可能.Alle - bradeley和辛辛那提米拉克龍公司已經(jīng)擁有這項(xiàng)技術(shù)，并有傳言說(shuō)，通用的電氣計(jì)劃也將沿著同樣的思路。GE Fanuc北美的產(chǎn)品規(guī)劃經(jīng)理克特爾胡特認(rèn)為“我想主機(jī)多個(gè)接口將有代替I/O的趨勢(shì)?！盤(pán)LC VS電腦如果IBM 7552，行動(dòng)儀器BC22，和其他計(jì)算機(jī)出現(xiàn)在工廠，這是否就意味著不會(huì)對(duì)PLC產(chǎn)生新的競(jìng)爭(zhēng)？富瑞恩說(shuō)：“有一些控制功能可用于電腦，可編程程序控制器為了更好的工作已被迫適應(yīng)這些應(yīng)用?！比欢?，在我們調(diào)查的廠商多數(shù)不認(rèn)為“個(gè)人電腦入侵”將對(duì)他們產(chǎn)生問(wèn)題。大多表示PLC和PC結(jié)構(gòu)上的差別決定他們有不同的作用，PC將主管通訊和管理，PLC則進(jìn)行控制，他們相信這只是意味著，PLC和個(gè)人電腦將能夠共享相同的數(shù)據(jù)。富瑞恩說(shuō)：“通用的計(jì)算機(jī)內(nèi)在結(jié)構(gòu)不同，可編程控制器硬件結(jié)構(gòu)也已經(jīng)由單一制造商內(nèi)置到幾乎每一個(gè)制造商都可以生產(chǎn)的狀況。今天定制的硬件主要來(lái)運(yùn)行梯形邏輯，解決機(jī)器代碼?！痹诟镜膮^(qū)別上，他引用了一個(gè)稱呼“機(jī)器狀態(tài)。富瑞安說(shuō)：“當(dāng)你關(guān)閉機(jī)器，或中斷周期，或跳轉(zhuǎn)到另一個(gè)周期，現(xiàn)場(chǎng)可編程控制器可以記得機(jī)器的狀態(tài)：定時(shí)器狀態(tài)是什么？計(jì)數(shù)器狀態(tài)是什么？鎖存的狀態(tài)是什么？但計(jì)算機(jī)本身不這樣做，這就是計(jì)算機(jī)和可編程控制器的區(qū)別?！备郊?：外文原文（復(fù)印件）外文出處Automation Professional English CourseFundamentals of Single-chip MicrocomputerThe single-chip microcomputer is the culmination of both the development of the digital computer and the integrated circuit arguably the tow most significant inventions of the 20th century .These tow types of architecture are found in single-chip microcomputer. Some employ the split program/data memory of the Harvard architecture, shown in Fig.3-5A-1, others follow the philosophy, widely adapted for general-purpose computers and microprocessors, of making no logical distinction between program and data memory as in the Princeton architecture, shown in Fig.3-5A-2.In general terms a single-chip microcomputer is characterized by the incorporation of all the units of a computer into a single device, as shown in Fig3-5A-3.ProgrammemoryInput&Outputunit CPUDatamemory Fig.3-5A-1 A Harvard typeInput&Outputunit CPUmemory Fig.3-5A-2. A conventional Princeton computerTimer/Counter SystemclockExternalTimingcomponentsSerial I/O ROM Reset Prarallel I/O RAM Interrupts CPU Power Fig3-5A-3. Principal features of a microcomputerRead only memory (ROM).ROM is usually for the permanent, non-volatile storage of an applications program .Many microcomputers and microcontrollers are intended for high-volume applications and hence the economical manufacture of the devices requires that the contents of the program memory be committed permanently during the manufacture of chips . Clearly, this implies a rigorous approach to ROM code development since changes cannot be made after manufacture .This development process may involve emulation using a sophisticated development system with a hardware emulation capability as well as the use of powerful software tools.Some manufacturers provide additional ROM options by including in their range devices with (or intended for use with) user programmable memory. The simplest of these is usually device which can operate in a microprocessor mode by using some of the input/output lines as an address and data bus for accessing external memory. This type of device can behave functionally as the single chip microcomputer from which it is derived albeit with restricted I/O and a modified external circuit. The use of these ROMless devices is common even in production circuits where the volume does not justify the development costs of custom on-chip ROM;there can still be a significant saving in I/O and other chips compared to a conventional microprocessor based circuit. More exact replacement for ROM devices can be obtained in the form of variants with piggy-back EPROM(Erasable programmable ROM )sockets or devices with EPROM instead of ROM 。These devices are naturally more expensive than equivalent ROM device, but do provide complete circuit equivalents. EPROM based devices are also extremely attractive for low-volume applications where they provide the advantages of a single-chip device, in terms of on-chip I/O, etc. ,with the convenience of flexible user programmability.Random access memory (RAM).RAM is for the storage of working variables and data used during program execution. The size of this memory varies with device type but it has the same characteristic width (4,8,16 bits etc.) as the processor ,Special function registers, such as stack pointer or timer register are often logically incorporated into the RAM area. It is also common in Harard type microcomputers to treat the RAM area as a collection of register; it is unnecessary to make distinction between RAM and processor register as is done in the case of a microprocessor system since RAM and registers are not usually physically separated in a microcomputer .Central processing unit (CPU).The CPU is much like that of any microprocessor. Many applications of microcomputers and microcontrollers involve the handling of binary-coded decimal (BCD) data (for numerical displays, for example) ,hence it is common to find that the CPU is well adapted to handling this type of data .It is also common to find good facilities for testing, setting and resetting individual bits of memory or I/O since many controller applications involve the turning on and off of single output lines or the reading the single line. These lines are readily interfaced to two-state devices such as switches, thermostats, solid-state relays, valves, motor, etc.Parallel input/output.Parallel input and output schemes vary somewhat in different microcomputer; in most a mechanism is provided to at least allow some flexibility of choosing which pins are outputs and which are inputs. This may apply to all or some of the ports. Some I/O lines are suitable for direct interfacing to, for example, fluorescent displays, or can provide sufficient current to make interfacing other components straightforward. Some devices allow an I/O port to be configured as a system bus to allow off-chip memory and I/O expansion. This facility is potentially useful as a product range develops, since successive enhancements may become too big for on-chip memory and it is undesirable not to build on the existing software base.Serial input/output .Serial communication with terminal devices is common means of providing a link using a small number of lines. This sort of communication can also be exploited for interfacing special function chips or linking several microcomputers together .Both the common asynchronous synchronous communication schemes require protocols that provide framing (start and stop) information .This can be implemented as a hardware facility or US asynchronous receiver/transmitter) relieving the processor (and the applications programmer) of this low-level, time-consuming, detail. t is merely necessary to selected a baud-rate and possibly other options (number of stop bits, parity, etc.) and load (or read from) the serial transmitter (or receiver) buffer. Serialization of the data in the appropriate format is then handled by the hardware circuit.Timing/counter facilities. Many application of single-chip microcomputers require accurate evaluation of elapsed real time .This can be determined by careful assessment of the execution time of each branch in a program but this rapidly becomes inefficient for all but simplest programs .The preferred approach is to use timer circuit that can independently count precise time increments and generate an interrupt after a preset time has elapsed .This type of timer is usually arranged to be reloadable with the required count .The timer then decrements this value producing an interrupt or setting a flag when the counter reaches zero. Better timers then have the ability to automatically reload the initial count value. This relieves the programmer of the responsibility of reloading the counter and assessing elapsed time before the timer restarted ,which otherwise wound be necessary if continuous precisely timed interrupts were required (as in a clock ,for example).Sometimes associated with timer is an event counter. With this facility there is usually a special input pin ,that can drive the counter directly. Timing components.The clock circuitry of most microcomputers requires only simple timing components. If maximum performance is required,a crystal must be used to ensure the maximum clock frequency is approached but not exceeded. Many clock circuits also work with a resistor and capacitor as low-cost timing components or can be driven from an external source. This latter arrangement is useful is external synchronization of the microcomputer is required. 溫州大學(xué)甌江學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 機(jī)械工程及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)溫州大學(xué)甌江學(xué)院WENZHOU UNIVERSITY OUJIANG COLLEGE本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目智能蓄電池傳感器的設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)機(jī)械工程及其自動(dòng)化班級(jí)08機(jī)械自動(dòng)化本一學(xué)生姓名經(jīng)緯學(xué)號(hào) 08207013121指導(dǎo)教師儲(chǔ)軍職 稱講師摘 要隨著我國(guó)通訊、電力、UPS等行業(yè)的迅猛發(fā)展，蓄電池的用量也在快速增加。就目前我們的蓄電池使用條件，經(jīng)常會(huì)發(fā)生一些意想不到的狀況發(fā)生，比如看似正常的蓄電池放電時(shí)卻放不出電來(lái)。這種狀況的發(fā)生主要原因在于蓄電池的運(yùn)行狀態(tài)沒(méi)有得到有效的監(jiān)測(cè)，從而導(dǎo)致蓄電池組中某一塊或多塊蓄電池發(fā)生故障而沒(méi)有及時(shí)的分揀出來(lái)，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)蓄電池組不能正常放電。由于上述原因，LEM公司針對(duì)蓄電池的運(yùn)行機(jī)理以及失效模式開(kāi)發(fā)出了世界上體積最小同時(shí)各種功能高度集成的智能蓄電池傳感器Sentinel，能夠準(zhǔn)確測(cè)量單體蓄電池的內(nèi)阻、溫度以及電壓等參數(shù)。本文針對(duì)該款智能型傳感器，對(duì)其內(nèi)部溫度檢測(cè)系統(tǒng)的內(nèi)部組成及內(nèi)部電路、電壓檢測(cè)系統(tǒng)的組成和電路和報(bào)警檢測(cè)系統(tǒng)的內(nèi)部組成和電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，重點(diǎn)介紹內(nèi)部溫度檢測(cè)系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)造和系統(tǒng)特點(diǎn)，溫度檢測(cè)系統(tǒng)采用89S51單片機(jī)為核心，配合其它輔助模塊完成溫度的檢測(cè)，最后利用PRO/E對(duì)該款智能型傳感器外部特性進(jìn)行三維建模。關(guān)鍵字：蓄電池傳感器，檢測(cè)系統(tǒng)，PRO/E，三維建模ABSTRACT Along with our country communications, electric power, UPS industry swift and violent development, quantity of accumulator is rapidly increasing. At present our battery condition, often occur in some beat all situations, such as seemingly normal battery discharge when they put out to. This state of affairs is the main reason for battery operation state did not get effective monitoring, thereby causing the battery in one or a plurality of battery failure occurs due to not timely sorting out, resulting in the battery can not be normal discharge.Because of the above reasons, LEM company for battery operation mechanism and failure mode developed the worlds smallest and various functions of highly integrated intelligent battery sensor Sentinel, capable of accurately measuring the monomer battery internal resistance, temperature, voltage and other parameters. In this paper the intelligent sensor, the internal temperature detecting system of internal composition and the internal circuit, voltage detection system and the circuit and the alarm detection system for the internal components and circuit design, focusing on the internal temperature detection system structure and system characteristic, temperature detection system using 89S51 single chip as the core, with the other auxiliary module completes the temperature detection, finally using PRO / E on the intelligent sensor external characteristics for three-dimensional modeling.分享到 翻譯結(jié)果重試抱歉，系統(tǒng)響應(yīng)超時(shí)，請(qǐng)稍后再試 支持中英、中日在線互譯 支持網(wǎng)頁(yè)翻譯，在輸入框輸入網(wǎng)頁(yè)地址即可 提供一鍵清空、復(fù)制功能、支持雙語(yǔ)對(duì)照查看，使您體驗(yàn)更加流暢Keywords: Battery sensor，Detection system，PRO/E, Three dimensional modeling 目 錄第一章 緒論- 1 -1.1引言- 1 -1.2目前蓄電池傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀- 1 -1.3課題研究?jī)?nèi)容及意義- 2 -第二章 溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的模塊的設(shè)計(jì)- 3 -2.1溫度檢測(cè)系統(tǒng)的基本構(gòu)成- 3 -2.2總體結(jié)構(gòu)方案- 3 -2.3實(shí)現(xiàn)方式選擇- 3 -第三章 系統(tǒng)模塊電路設(shè)計(jì)- 5 -3.1 溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模塊電路設(shè)計(jì)- 5 -3.1.1溫度采集模塊- 5 -3.1.2顯示功能模塊- 10 -3.1.3鍵盤(pán)輸入控制模塊- 13 -3.2 電壓測(cè)量模塊設(shè)計(jì)- 14 -3.2.1 ADC0809簡(jiǎn)介- 14 -3.2.2電壓測(cè)量模塊的電路圖。- 16 -3.3 電流測(cè)量電路設(shè)計(jì)- 16 -3.4 報(bào)警電路設(shè)計(jì)- 18 -第四章 智能蓄電池傳感器外形PRO/E建模- 20 -4.1 PRO/E軟件簡(jiǎn)介- 20 -4.2傳感器三維建模步驟- 20 -4.3 本章小結(jié)- 22 -結(jié)論- 23 -致謝- 24 -參考文獻(xiàn)- 25 - 26 -第一章 緒論1.1引言蓄電池是通信、信息、金融系統(tǒng)中最重要的后備電源保障。電源系統(tǒng)的好壞將直接影響通信系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。目前,幾乎所有的通信系統(tǒng)電源供電都是由不間斷的電池提供的,有的大型通信系統(tǒng)還建立專(zhuān)門(mén)的電池室,一般有一主一備兩套的電源系統(tǒng),通常由多個(gè)固體電池串并聯(lián)組成。當(dāng)電池溫度過(guò)高時(shí)勢(shì)必影響到電池的工作效率和壽命,因此對(duì)電池的工作溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的溫度監(jiān)控具有實(shí)際意義!但是，由于蓄電池的運(yùn)行狀況或真實(shí)保障能力很難通過(guò)常規(guī)方法來(lái)掌握，致使作為最后一道保險(xiǎn)繩的蓄電池在關(guān)鍵時(shí)刻出現(xiàn)問(wèn)題，給一些重要系統(tǒng)造成巨大損失。1.2目前蓄電池傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀蓄電池作為安全不間斷供電的最后一道保障措施，同時(shí)也是不間斷供電系統(tǒng)里面最不安全的因素。從系統(tǒng)理論我們知道，系統(tǒng)的安全程度取決于系統(tǒng)中最不安全的因素，也就是我們經(jīng)常引用的“木桶理論”。針對(duì)蓄電池的運(yùn)行機(jī)理和失效模式，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，在直流供電的場(chǎng)合安裝對(duì)蓄電池監(jiān)測(cè)的必要裝置，比如電壓巡檢儀等。但是根據(jù)后備蓄電池的工作條件，有可能長(zhǎng)期不放電，在兩次定期核對(duì)性放電測(cè)試期間，同樣有可能失效，而電池的端電壓是完全正常的。隨著科學(xué)的發(fā)展，集成電路的出現(xiàn)，對(duì)蓄電池的檢測(cè)不單單是對(duì)電壓的檢測(cè)，同時(shí)的蓄電池的溫度進(jìn)行測(cè)量和報(bào)警，這樣能夠更加有效的對(duì)蓄電池的工作狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。隨著集成電路的出現(xiàn)，數(shù)字技術(shù)在測(cè)量中獲得了成功的應(yīng)用。20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了以集成電路芯片為基礎(chǔ)的第二代儀器儀表數(shù)字式儀器儀表，如數(shù)字電壓表、數(shù)字電流表、數(shù)字頻率計(jì)、記憶示波器等。這類(lèi)儀器儀表的特點(diǎn)是將模擬信號(hào)的測(cè)量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)的測(cè)量，并以數(shù)字方式顯示和輸出測(cè)量結(jié)果，適用于快速響應(yīng)和高精度的要求，還可以將數(shù)據(jù)通過(guò)接口輸入計(jì)算機(jī)處理。隨著單片機(jī)的問(wèn)世，20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了內(nèi)含微處理器的第三代儀器儀表數(shù)據(jù)采集。數(shù)據(jù)采集儀表不僅能完成某些測(cè)量任務(wù)，還能進(jìn)行各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)運(yùn)算處理，且能適應(yīng)被測(cè)參數(shù)的變化，進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，自動(dòng)選擇量程、自動(dòng)校準(zhǔn)、自尋故障、自動(dòng)進(jìn)行指標(biāo)判斷與分選以及進(jìn)行邏輯操作、定量控制與程序控制等工作。隨著新型單片機(jī)和大規(guī)模可編程集成器件的出現(xiàn)，新研制生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不斷產(chǎn)生，并且正在逐漸取代傳統(tǒng)的儀器儀表。1.3課題研究?jī)?nèi)容及意義本課題研究一種智能蓄電池傳感器，設(shè)計(jì)考慮使用單片機(jī)作為主控核心。設(shè)計(jì)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)蓄電池進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)。單片機(jī)以其功能強(qiáng)、體積小、使用方便、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)時(shí)控制、自動(dòng)測(cè)試、智能儀表、計(jì)算機(jī)終端、遙測(cè)通訊、家用電器等許多方面得到了廣泛的應(yīng)用。本課題研究的內(nèi)容包括1、蓄電池的溫度測(cè)量模塊的設(shè)計(jì)。2、電壓測(cè)量模塊的設(shè)計(jì)。4、電流測(cè)量模塊的設(shè)計(jì)。3、報(bào)警模塊的設(shè)計(jì)。4、利用PRO/E對(duì)智能蓄電池傳感器外形進(jìn)行三維造型第二章 溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的模塊的設(shè)計(jì)2.1溫度檢測(cè)系統(tǒng)的基本構(gòu)成 溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)主要功能模塊一、 溫度采集模塊：本系統(tǒng)采用AD7416數(shù)字溫度傳感器，完成溫度數(shù)據(jù)的采集和A/D轉(zhuǎn)換功能。二、 數(shù)據(jù)處理模塊：該模塊采用微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)，微處理器模塊是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，微處理器選用89S51系列單片機(jī)，該處理器具有運(yùn)用靈活、高速、低功耗的優(yōu)點(diǎn)。三、 顯示功能模塊：采用常用的LED顯示器。四、 鍵盤(pán)輸入控制模塊：獨(dú)立式鍵盤(pán)輸入。五、 溫度檢測(cè)系統(tǒng)報(bào)警模塊。采用揚(yáng)聲器報(bào)警。2.2總體結(jié)構(gòu)方案蓄電池溫度監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案如圖2.1所示。 圖2.1 溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體方案框圖。2.3實(shí)現(xiàn)方式選擇實(shí)現(xiàn)以上功能的前提條件是建立一個(gè)基本的硬件平臺(tái),而用于蓄電池溫度的傳感一般可采用兩種方式：采用傳統(tǒng)的溫度傳感器+放大+A/D轉(zhuǎn)換方式或者直接采用先進(jìn)的具有和CPU接口的數(shù)字溫度傳感器,如DALLAS公司的DS18B20、ADI公司的AD7416以及NS公司的LM75。第一種方式是經(jīng)典的單片機(jī)系統(tǒng)前向通道的設(shè)計(jì)模式,溫度傳感器可根據(jù)精度要求和測(cè)量范圍(有時(shí)可達(dá)數(shù)千攝氏度)選擇熱電偶或鉑電阻。由于傳感器一般是微弱的模擬信號(hào)輸出并且容易受到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的干擾。因此如何提高信號(hào)增益和抗干擾是前向通道設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。其基本的通道結(jié)構(gòu)如圖2.2所示。 圖2.2 前向通道結(jié)構(gòu)當(dāng)然,當(dāng)精度要求不高時(shí),也可以采用熱敏電阻作為溫度傳感探頭。在室溫環(huán)境下,熱敏電阻的阻值與環(huán)境溫度基本成線性關(guān)系。這樣可以通過(guò)電阻分壓簡(jiǎn)單地將溫度值轉(zhuǎn)化為電壓值,并直接送往A/D轉(zhuǎn)換器。當(dāng)測(cè)量精度大于0.5%,測(cè)量范圍在零下數(shù)十?dāng)z氏度至一百多攝氏度時(shí),比較簡(jiǎn)單的辦法是采用數(shù)字溫度傳感器。數(shù)字溫度傳感器與CPU接口方便。一般采用串行總線方式,如IC總線的AD7416、單總線的DS18B20等。采用數(shù)字溫度傳感器的好處是可不必過(guò)多考慮前向通道中諸如信號(hào)放大、零點(diǎn)漂移、傳感器供電和干擾等因素,可以在滿足系統(tǒng)要求的前提下最大限度地減少系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成本和技術(shù)難度。本系統(tǒng)采用6片AD7416溫度傳感器。當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)確定了關(guān)鍵的溫度傳感器后,其他功能的實(shí)現(xiàn)可以根據(jù)實(shí)際情況靈活選擇。如溫度顯示可根據(jù)用戶要求和成本選擇LCD或LED數(shù)碼管方式。溫度門(mén)限值設(shè)定和保存可以選用EEPROM，如AT24C02。后向通道控制可根據(jù)負(fù)載功率大小選用繼電器或可控硅。第三章 系統(tǒng)模塊電路設(shè)計(jì)3.1 溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模塊電路設(shè)計(jì)3.1.1溫度采集模塊溫度采集模塊采用AD7416數(shù)字溫度傳感器,AD7416數(shù)字式溫度傳感器是美國(guó)模擬器件公司（ADI）出品的單片溫度監(jiān)控系統(tǒng)集成電路，其內(nèi)部包含有帶隙溫度傳感器和10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可將感應(yīng)溫度轉(zhuǎn)換為間隔為0。25量化間隔的數(shù)字信號(hào)，以便和用戶設(shè)置的溫度點(diǎn)進(jìn)行比較。AD7416片內(nèi)寄存器可以進(jìn)行高低溫度門(mén)限的設(shè)置，當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)置門(mén)限時(shí)，過(guò)溫漏極開(kāi)路指示器（OTI）將輸出有效信號(hào)。另外，可以AD7416內(nèi)部寄存器可以進(jìn)行讀寫(xiě)操作，最多可允許8片AD7416掛接在同一總線上。該溫度傳感器可廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)，工業(yè)過(guò)程控制，電池充電以及個(gè)人計(jì)算機(jī)等系統(tǒng)。1、基本特性與引腳功能AD7416具有如下基本特性：1. 工作電壓范圍為+2.7V+5.5V；2. 測(cè)溫范圍為-55+125；3. 具有10位數(shù)字輸出溫度值，分辨率為0.25；4. 精度為2(-25+100)和3（-55+125）；5. 轉(zhuǎn)換時(shí)間為1530s，更新速率為400s；6. 帶有過(guò)溫漏級(jí)開(kāi)路指示器（OTI）；7. 具有I2C兼容的串行接口和可選的串行總線地址；8. 具有低功耗關(guān)閉模式（典型值為0.2A）；AD7416采用8腳表面貼SO和8腳小型SOIC封裝形式，圖3.1所示為AD7416的引腳排列圖，各引腳功能如表3.1所列。圖3.1 AD7416管腳圖表3.1 引腳功能引腳符號(hào)功能描述1SDA串行數(shù)據(jù)輸入、輸出端2SCL時(shí)鐘信號(hào)輸入端3OTI過(guò)溫漏級(jí)開(kāi)路輸出端4GND接地端5A2串行總線地址輸入端6A1串行總線地址輸入端7A0串行總線地址輸入端8VDD電源端2、工作原理AD7416的內(nèi)部功能框圖如圖3.2所示。它的片內(nèi)帶隙溫度傳感器可按預(yù)先設(shè)置的工作方式對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，并將結(jié)果轉(zhuǎn)化為數(shù)字量存入到溫度值寄存器中（地址00H），其環(huán)境溫度與輸出數(shù)據(jù)的關(guān)系如表3.2所列。表3.2 環(huán)境溫度與輸出數(shù)據(jù)的關(guān)系環(huán) 境 溫 度二進(jìn)制數(shù)字輸出-5011 0011 1000-2511 1001 1100-0.2511 1111 1111000 0000 0000+0.2500 0000 0001+1000 0010 1000+2500 0110 0100+5000 1100 1000+7501 0010 1100+10001 1001 0000+12501 1111 0100AD7416預(yù)先設(shè)置的工作方式分兩種：1. 自動(dòng)測(cè)溫方式。在這種方式下，AD7416每隔400s對(duì)環(huán)境溫度測(cè)量一次，每次的量化轉(zhuǎn)換時(shí)間為1530s，其余時(shí)間芯片則自動(dòng)轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)；2. 低功耗方式。這種方式通常應(yīng)用在測(cè)溫頻率較低的場(chǎng)合。當(dāng)用戶需要對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可通過(guò)I2C串行接口總線來(lái)寫(xiě)入操作命令，此時(shí)，芯片將由休眠狀態(tài)轉(zhuǎn)入測(cè)溫狀態(tài)。當(dāng)溫度量化轉(zhuǎn)換結(jié)束后，芯片將重新轉(zhuǎn)入休眠狀態(tài)。3、 AD7416內(nèi)部寄存器AD7416內(nèi)部的配置寄存器（地址01H）為8位讀/寫(xiě)寄存器，如表3.3所示，可用于設(shè)置操作方式，其格式為：配置寄存器各部分的功能如下：1. D7D5始終設(shè)置為000；2. D4和 D3用于設(shè)置故障排隊(duì)長(zhǎng)度，以防止測(cè)溫系統(tǒng)在受到干擾時(shí)錯(cuò)誤地觸發(fā)過(guò)溫指示器（OTI），故障排隊(duì)長(zhǎng)度可分別設(shè)置為1、2、4和6次；3. D2用于設(shè)置OTI的輸出極性。0表示低電平輸出，1表示高電平輸出；4. D1 用于設(shè)置OTI的工作方式。0表示采用比較方式工作，即當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)TOTI時(shí)觸發(fā)OUT輸出，其輸出電平一直保持到環(huán)境溫度降至THYST；1表示采用中斷方式工作，即當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)TOTI的觸發(fā)OTI輸出，其輸出電平將一直保持到下一次讀操作，而在這期間，即使環(huán)境溫度降到THYST，輸出電平也不翻轉(zhuǎn)；5. D0用于設(shè)置工作方式。0表示采用自動(dòng)測(cè)溫方式，1表示采用低功耗方式。6. THYST溫度點(diǎn)寄存器（地址02H）和TOTI溫度點(diǎn)寄存器（地址03H）均是16位讀/寫(xiě)寄存器，分別用于設(shè)置低端和高端溫度點(diǎn)的門(mén)限值，所設(shè)數(shù)值以二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式存入高9位，其余位置0。7. HYST溫度點(diǎn)寄存器（地址02H）和TOTI溫度點(diǎn)寄存器（地址03H）均是16位讀/寫(xiě)寄存器，分別用于設(shè)置低端和高端溫度點(diǎn)的門(mén)限值，所設(shè)數(shù)值以二進(jìn)制補(bǔ)碼的形式存入高9位，其余位置0。 表3.3 AD7416內(nèi)部配置寄存器格式D7 D6 D5D4 D3D2D1D0通道選擇故障排隊(duì)OTI輸出極性比較/中斷工作方式圖3.2 AD7416 內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)4、 AD7416工作時(shí)序AD7416采用I2C串行總線和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)同外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中AD7416作為從器件通過(guò)數(shù)據(jù)輸入/輸出線SDA以及時(shí)鐘信號(hào)線SCL與總線相連。其傳輸時(shí)序如圖3。3所示。當(dāng)SCL保持高電平時(shí)，SDA從高電平到低電平的跳變?yōu)閿?shù)據(jù)傳輸?shù)拈_(kāi)始信號(hào)，隨后傳送AD7416的地址信息的讀/寫(xiě)控制位。其地址信息的格式為：100A2A1A0R/W。 根據(jù)A2A1A0的不同編碼，最多可允許8片AD7416掛接同一個(gè)串行總線上。讀/寫(xiě)控制位為1時(shí)，表示對(duì)AD7416進(jìn)行讀操作，為0時(shí)，則表示進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)每個(gè)字節(jié)傳送結(jié)束時(shí)，必須在收到接收數(shù)據(jù)一方的確認(rèn)信號(hào)（ACK）后方可開(kāi)始下一步的操作。然后在地址信息和讀/寫(xiě)控制位之后傳送片內(nèi)寄存器地址和數(shù)據(jù)。最后，在SCL保持高電平的情況下，當(dāng)SDA從低電平跳變到高電平時(shí)將終止數(shù)據(jù)的傳輸操作。圖3. 3 AD7416工作時(shí)序圖5、溫度采集模塊與51單片機(jī)的連接 圖3.4 AD7416與89S51的引腳連接如圖3.4所示,為AD7416數(shù)字溫度傳感器外圍電路的連接圖,AT24C01用來(lái)存儲(chǔ)溫度門(mén)限設(shè)定值以保證掉電數(shù)據(jù)不丟失。這是溫度采集模塊的完整電路。51單片機(jī)的管腳如圖3.5所示。在實(shí)際電路中，為防止環(huán)境干擾，AD7416的電源同地線之間要并接容值大于0.1F的鉭電容；AD7416的感溫器件在芯片內(nèi)部，因此芯片表面要被測(cè)物體緊密接觸；由于芯片自耗電的存在，AD7416工作時(shí)的自身溫升約為0.2，所以在精確測(cè)溫時(shí)應(yīng)采取低功耗的工作方式；OTI輸出端的上拉電阻的阻值越大，流入AD7416的電流越小，其溫升也越小，但上拉電阻最大不超過(guò)30k，通常選10k；與I2C兼容的接口總線在AD7416上電后就一直有效，因此在芯片處于休眠狀態(tài)下仍可進(jìn)行片內(nèi)數(shù)據(jù)的讀出和寫(xiě)入。在實(shí)際電路系統(tǒng)運(yùn)行中，由于AT24C01采用是I2C總線結(jié)構(gòu)，而89S51芯片不具備I2C總線接口。這時(shí)可以采用普通I/O口模擬I2C總線的工作方式來(lái)實(shí)現(xiàn)I2C總線上主控制器對(duì)從器件的讀寫(xiě)操作。軟件編寫(xiě)只要符合I2C總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)序要求即可。對(duì)于I2C總線器件而言都可以采用通用軟件包的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，只要在應(yīng)用中注意芯片的器件地址和引腳地址。 3.1.2顯示功能模塊1、基本結(jié)構(gòu)發(fā)光二極管LED顯示器是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中常用的廉價(jià)輸出設(shè)備，它由若干個(gè)發(fā)光二極管組成。當(dāng)發(fā)光二極管導(dǎo)通時(shí)，相應(yīng)的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)筆畫(huà)發(fā)光?？刂葡鄳?yīng)的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符，盡管顯示的字符形狀有些失真，能顯示的字符數(shù)量也有限，但控制簡(jiǎn)單，使用方便。發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起的稱為共陽(yáng)極顯示器，陰極連在一起的稱為共陰極顯示器。單片機(jī)中經(jīng)常使用7 段LED 來(lái)顯示數(shù)字，也就是用7 個(gè)LED 構(gòu)成字型“8”，并另外用一個(gè)圓點(diǎn)LED 來(lái)顯示小數(shù)點(diǎn)，也就是說(shuō)一共有8 個(gè)LED，構(gòu)成了“8?！钡淖中?。如圖3.2.1所示。7 段LED 分共陰級(jí)和共陽(yáng)極兩種。實(shí)際中，各個(gè)型號(hào)的7 段LED 的管腳配置可能不會(huì)是一樣的，在實(shí)際應(yīng)用中要先測(cè)試一下各個(gè)管腳的配置，再進(jìn)行電路原理圖的設(shè)計(jì)。 圖3.5 7段LED發(fā)光二極管共陽(yáng)極7 段LED 是指發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接在一起為公共端的7 段LED，而共陰極7 段LED 是指發(fā)光二極管的陰極連接在一起為公共端的7 段LED。一個(gè)7段LED 由8 個(gè)發(fā)光二極管組成，其中7 個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成字型“8”的各個(gè)筆劃（ag），另一個(gè)發(fā)光二極管為小數(shù)點(diǎn)（dp）。當(dāng)在某一段發(fā)光二極管上施加一定的正向電壓時(shí)，該段LED 即被點(diǎn)亮；不加電壓則為暗。以共陽(yáng)極7 段LED 為例，若是要顯示“5.”，則需要在VCC 上加上電壓，向dp、g、f、e、a 送出00010010 的信號(hào)，就能顯示出來(lái)。為了保護(hù)各段LED 不因電流過(guò)大而損壞，需在各個(gè)段上外加限流電阻保護(hù)。共陽(yáng)極7 段LED 顯示0F 的編碼表如表3.4 所示（以dp 為最高位，a 為最低位）。2、顯示器工作原理顯示器有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方式。1、靜態(tài)顯示器所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)段的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或截止。例如，七段顯示器的a、b、c、d、e、f段導(dǎo)通，g、dp段截止，則顯示0。這種顯示方法的每一位都需要有一個(gè)8位輸出口控制。作為MCS51串行口方式0輸出的應(yīng)用，我們可以在串行口上擴(kuò)展多片串行輸入并行輸出的移位寄存器74LS164作為靜態(tài)顯示器接口。靜態(tài)顯示器的優(yōu)點(diǎn)是顯示穩(wěn)定，在發(fā)光二極管導(dǎo)通電流一定的情況下顯示器的亮度高，控制系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，僅僅在需要更新顯示內(nèi)容時(shí)，CPU才執(zhí)行一次顯示更新子程序，這樣大大節(jié)省了CPU的時(shí)間，提高了CPU的工作效率；缺點(diǎn)是位數(shù)較多時(shí)，所需的I/O口太多，硬件開(kāi)銷(xiāo)太大，因此常采用另外一種顯示方式動(dòng)態(tài)顯示方式。2、動(dòng)態(tài)顯示器所謂動(dòng)態(tài)顯示就是一位一位地輪流點(diǎn)亮各位顯示器（掃描），對(duì)于顯示器的每一位而言，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。雖然在同一時(shí)刻只有一位顯示器在工作（點(diǎn)亮），但利用人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)和發(fā)光二極管熄滅時(shí)的余輝效應(yīng)，看到的卻是多個(gè)字符“同時(shí)”顯示。顯示器亮度既與點(diǎn)亮?xí)r的導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比例有關(guān)。調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示。若顯示器的位數(shù)不大于8位，則控制顯示器公共極電位只需一個(gè)8位I/O口（稱為掃描口或字位口），控制各位LED顯示器所顯示的字形也需要一個(gè)8位口（稱為數(shù)據(jù)口或字形口）。動(dòng)態(tài)顯示器的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省硬件資源，成本較低。但在控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，要保證顯示器正常顯示，CPU必需每隔一段時(shí)間執(zhí)行一次顯示子程序，占用CPU大量時(shí)間，降低了CPU的工作效率，同時(shí)顯示亮度較靜態(tài)顯示器低。LED數(shù)碼管的ga七個(gè)發(fā)光二極管因加正電壓而發(fā)亮，因加零電壓而不以發(fā)亮，不同亮暗的組合就能形成不同的字形，這種組合稱之為字形碼，下面給出共陰極的字形碼見(jiàn)表3.4。表3.4 共陰極LED數(shù)碼管字形碼“0”3FH“8”7FH“1”06H“9”6FH“2”5BH“A”77H“3”4FH“b”7CH“4”66H“C”39H“5”6DH“d”5EH“6”7DH“E”79H“7”07H“F”71H3 、LED數(shù)碼管顯示電路溫度值顯示電路如圖3.7所示，具體連接方式如下:把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P0.0/AD0P0.7/AD7用8芯排線連接到“動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中的ah端口上； 把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P2.0/A8P2.7/A15用8芯排線連接到“動(dòng)態(tài)數(shù)碼顯示”區(qū)域中的S1S8端口上； 把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P1.7端口用導(dǎo)線連接到“獨(dú)立式鍵盤(pán)”區(qū)域中的SP1端口上。 圖3.6 LED數(shù)碼管電路圖3.1.3鍵盤(pán)輸入控制模塊鍵盤(pán)是由若干個(gè)按鍵組成的開(kāi)關(guān)矩陣，它是最簡(jiǎn)單的單片機(jī)輸入設(shè)備，操作員可以通過(guò)鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)或命令，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)通信。若鍵盤(pán)閉合鍵的識(shí)別是由專(zhuān)用硬件實(shí)現(xiàn)的，則稱為編碼鍵盤(pán)；若用軟件實(shí)現(xiàn)閉合鍵識(shí)別的，則稱為非編碼鍵盤(pán)。非編碼鍵盤(pán)又分為行列式和獨(dú)立式兩種。本系統(tǒng)由于對(duì)輸入數(shù)據(jù)要求單一，所以采用獨(dú)立式鍵盤(pán)。一個(gè)具有4個(gè)按鍵的獨(dú)立式鍵盤(pán)，每一個(gè)按鍵的一端都接地，另一端接單片機(jī)的I/O口。獨(dú)立式鍵盤(pán)每一按鍵都需要一根I/O線，占用單片機(jī)的硬件資源較多。因此獨(dú)立式鍵盤(pán)只適合按鍵較少的場(chǎng)合。一般情況下，鍵盤(pán)采用機(jī)械彈性開(kāi)關(guān)來(lái)反映一個(gè)電壓信號(hào)的開(kāi)斷。由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，在閉合和斷開(kāi)的瞬間會(huì)有抖動(dòng)產(chǎn)生。抖動(dòng)時(shí)間扥長(zhǎng)短由按鍵的機(jī)械特性決定，一般在510ms之間。為確保按鍵不產(chǎn)生誤動(dòng)作，在編寫(xiě)按鍵處理程序中必須有防抖動(dòng)措施。防抖動(dòng)措施有硬件和軟件兩種方法。硬件防抖動(dòng)措施的典型做法是采用RS觸發(fā)器，構(gòu)成雙穩(wěn)態(tài)消抖電路，一般用在對(duì)按鍵操作過(guò)程比較嚴(yán)格的場(chǎng)合。采用硬件防抖將導(dǎo)致系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)進(jìn)一步復(fù)雜化，故本系統(tǒng)采用軟件防抖，它的工作原理是：當(dāng)軟件檢測(cè)到第一次按鍵按下時(shí)，執(zhí)行一個(gè)1020ms的軟件延時(shí)程序，之后再檢測(cè)該鍵電平是否仍維持在閉合狀態(tài)，若仍然保持，則確認(rèn)此鍵是真正按下，從而消除了抖動(dòng)的影響。圖3.7 獨(dú)立式鍵盤(pán)接口電路如圖3.8所示，有四個(gè)按鍵與單片機(jī)相連, 按鍵的一邊接地, 另外一邊分別與單片機(jī)的P1.6、P1.7、P3.2、P3.5 口相連。3.2 電壓測(cè)量模塊設(shè)計(jì)本系統(tǒng)同時(shí)還要求完成直流、交流電壓的測(cè)量任務(wù)，本系統(tǒng)計(jì)劃采用模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC08093.2.1 ADC0809簡(jiǎn)介 圖3.8 ADC0809的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖4.1所示。由上圖可知，ADC0809由一個(gè)8路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開(kāi)關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入，共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE端為高電平時(shí)，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。IN0IN7：8條模擬量輸入通道。 ADC0809對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是05V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大。輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過(guò)程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。 地址輸入和控制線：4條 ALE為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當(dāng)ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將A，B，C三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。A，B和C為地址輸入線，用于選通IN0IN7上的一路模擬量輸入。通道選擇表如下表4.1所示。表3.5 ADC0809通道選擇表CBA選擇的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7ST為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)ST上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)EOC為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)；OE0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。D7D0為數(shù)字量輸出線。 CLK為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因ADC0809的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ， VREF（），VREF（）為參考電壓輸入。 3.2.2電壓測(cè)量模塊的電路圖。圖3.9 電壓測(cè)量模塊電路圖電路連接方法具體如下：把“模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊”區(qū)域中的VREF端子用導(dǎo)線連接到“電源模塊”區(qū)域中的VCC端子上;把“模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊”區(qū)域中的A2A1A0端子用導(dǎo)線連接到“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P3.4P3.5P3.6端子上；把“模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊”區(qū)域中的ST端子用導(dǎo)線連接到“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P3.0端子上;把“模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊”區(qū)域中的OE端子用導(dǎo)線連接到“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P3.1端子上；把“模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊”區(qū)域中的EOC端子用導(dǎo)線連接到“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P3.2端子上。3.3 電流測(cè)量電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)充放電電流的實(shí)時(shí)檢測(cè)選用瑞士LEM公司LA28-NP電流傳感器，該傳感器是利用霍爾原理的閉環(huán)（補(bǔ)償）電流傳感器，原邊回路和副邊回路之間絕緣，可用于測(cè)量直交流脈沖和混合型電流，供電電壓15V。系統(tǒng)中采用1000：5的匝比，原邊充放電5A電流對(duì)應(yīng)副邊額定電流Is有效值為25mA。在應(yīng)用中，感應(yīng)電流Is串聯(lián)精密電阻Rm，取得電壓量V1，電阻Rm的取值取決于AD轉(zhuǎn)換器對(duì)于V2的要求。電流傳感器輸出電流為雙向，即25mA的電流信號(hào),在實(shí)際工況中，放電時(shí)輸出最大+25mA電流，而充電時(shí)，輸出為-25mA電流，由此而取得的電壓信號(hào)V1相對(duì)于地電平也為相應(yīng)的正負(fù)電壓。STM32F103控制器ADC輸入范圍為：Vref-VinVref+，應(yīng)用中Vref-接模擬地，Vref+接2.5V電壓基準(zhǔn)，故ADC輸入范圍：02.5V。目前存在的問(wèn)題是：STM32F103控制器采用單3.3V工作，模擬量輸入無(wú)法處理方向電壓。在傳統(tǒng)的方式下，如果電阻Rm基準(zhǔn)電平端接入地，當(dāng)充電工況下，感應(yīng)電流V1為負(fù)電壓，控制器無(wú)能為力。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了如圖3-10所示的累加升壓、跟隨方向信號(hào)預(yù)處理電路，解決了雙向電流的AD采樣問(wèn)題。圖3.10 電流測(cè)量模塊電路圖3.4 報(bào)警電路設(shè)計(jì)當(dāng)檢測(cè)溫度超出預(yù)先設(shè)定的溫度限值時(shí)，本系統(tǒng)采用揚(yáng)聲器報(bào)警。生活中我們常常到各種各樣的報(bào)警聲，例如“嘀、嘀、”就是常見(jiàn)的一種聲音報(bào)警聲，但對(duì)于這種報(bào)警聲，嘀0.2秒鐘，然后斷0.2秒鐘，如此循環(huán)下去，假設(shè)嘀聲的頻率為1KHz，則報(bào)警聲時(shí)序圖如圖5.1所示。 圖5.1 報(bào)警聲時(shí)序圖上述波形信號(hào)如何用單片機(jī)來(lái)產(chǎn)生呢？ 由于要產(chǎn)生上面的信號(hào)，我們把上面的信號(hào)分成兩部分，一部分為1KHZ方波，占用時(shí)間為0.2秒；另一部分為電平，也是占用0.2秒；因此，我們利用單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0作為定時(shí)，可以定時(shí)0.2秒；同時(shí)，也要用單片機(jī)產(chǎn)生1KHZ的方波，對(duì)于1KHZ的方波信號(hào)周期為1ms，高電平占用0.5ms，低電平占用0.5ms，因此也采用定時(shí)器T0來(lái)完成0.5ms的定時(shí)；最后，可以選定定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0的定時(shí)時(shí)間為0.5ms，而要定時(shí)0.2秒則是0.5ms的400倍，也就是說(shuō)以0.5ms定時(shí)400次就達(dá)到0.2秒的定時(shí)時(shí)間了。 如圖3.11把“單片機(jī)系統(tǒng)”區(qū)域中的P1.0端口用導(dǎo)線連接到“音頻放大模塊”區(qū)域中的SPK IN端口上， 在“音頻放大模塊”區(qū)域中的SPK OUT端口上接上一個(gè)8歐或者是16歐的喇叭。 3.11 報(bào)警電路硬件電路圖第四章 智能蓄電池傳感器外形PRO/E建模4.1 PRO/E軟件簡(jiǎn)介Pro/ENGINEER是由美國(guó)PTC公司推出的一套三維CAD/CAM參數(shù)化軟件系統(tǒng)，它涵蓋了產(chǎn)品從概念設(shè)計(jì)、工藝造型設(shè)計(jì)、三維模型設(shè)計(jì)、分析計(jì)算、動(dòng)態(tài)模擬與仿真、工程圖紙的輸出、生產(chǎn)加工產(chǎn)品的全過(guò)程，其中還包括了大量的電纜和管道布線、模具設(shè)計(jì)和分析等實(shí)用模塊。廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車(chē)、機(jī)械、數(shù)控加工、電子等諸多行業(yè)。Pro/E是當(dāng)前三維設(shè)計(jì)軟件中應(yīng)用比較廣泛的軟件之一，也是參數(shù)化設(shè)計(jì)的首選。Pro/E第一個(gè)提出參數(shù)化設(shè)計(jì)的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)解決特征的相關(guān)性問(wèn)題。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進(jìn)行選擇，而不必安裝所有模塊，一般可有草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計(jì)、加工處理、結(jié)構(gòu)分析與運(yùn)動(dòng)仿真等。在CAE模塊中可以對(duì)零部件進(jìn)行有限元分析和優(yōu)化，在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)模塊中，可以對(duì)零部件模型進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真，并獲得距離、速度等輸出曲線。為機(jī)構(gòu)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)與零件的失效分析提供更簡(jiǎn)便的操作。我們這次使用Pro/E Wildfire軟件來(lái)創(chuàng)建三維實(shí)體模型，在軟件的使用過(guò)程中需要注意的有：（1）每次打開(kāi)Pro/E軟件后，首先要在“文件”中進(jìn)行工作目錄的修改，設(shè)置零件的保存路徑；（2）在創(chuàng)建零件時(shí)，模板選用mmns_part_solid；（3）在創(chuàng)建組件時(shí)，模板選用mmns_asm_design。4.2傳感器三維建模步驟1、打開(kāi)PRO/E軟件，選擇新建一個(gè)文件的類(lèi)型。選擇文件/新建命令 或單擊工具欄上的新建按鈕即可新建一個(gè)文件。 2、選擇視圖基準(zhǔn)面前視/上視/右視/，要想建立一個(gè)草圖必須選擇一個(gè)基準(zhǔn)面。此時(shí)我們選擇上視圖來(lái)為第一個(gè)基準(zhǔn)面來(lái)建模。3、在此基準(zhǔn)面上畫(huà)出草圖。4、建好草圖后，要完全定義草圖，要有基準(zhǔn)，否則草圖不完全定義，尺寸會(huì)隨時(shí)變化。5、然后我們選取特征，拉伸，旋轉(zhuǎn)等特征，在此我們選擇拉伸特征6、進(jìn)一步完善特征，例如：倒圓角，倒角，螺紋孔，加強(qiáng)筋等特征。7、看看文件中的草圖是否有不完全定義或過(guò)定義等不符合要求的問(wèn)題，然后進(jìn)行更新保存文件即可。8、按照以上步驟完成所有的零件圖，最后裝配，得到如圖4-1所示4-1 傳感器裝配圖4.3 本章小結(jié)本章主要介紹了一下，用Pro/E軟件來(lái)創(chuàng)建智能蓄電池的三維實(shí)體建模過(guò)程運(yùn)用Pro/E軟件來(lái)創(chuàng)建三維實(shí)體模型，非常方便，模塊化的運(yùn)用使工作變得更加方便，在單個(gè)的小零件的建模過(guò)程中通過(guò)拉伸與旋轉(zhuǎn)可以快速準(zhǔn)確的創(chuàng)建出三維實(shí)體模型。結(jié)論一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的幾個(gè)問(wèn)題1. 當(dāng)AD7416直接焊在電路板時(shí)，測(cè)量的溫度值為室溫；在測(cè)量電池表面的溫度時(shí)，應(yīng)將AD7416緊貼電池表面。2. 對(duì)于零攝氏度以下的溫度值，程序中沒(méi)有對(duì)BCD碼符號(hào)位進(jìn)行處理，實(shí)際應(yīng)用中若要對(duì)負(fù)溫度值進(jìn)行測(cè)量，還需進(jìn)行數(shù)值轉(zhuǎn)換。（可將從AD7416中讀出的BCD碼按取反加1的格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換）3. 電路后向通道才采用12V電磁繼電器，所帶負(fù)載功率有限，如果要驅(qū)動(dòng)大功率的負(fù)載，最好選用固態(tài)繼電器。4. 由于總線驅(qū)動(dòng)能力限制，AD7416與控制板的引線不可過(guò)長(zhǎng)，當(dāng)需要測(cè)量數(shù)百米距離以外的物體人溫度時(shí)，可采用DS18B20單總線芯片。5. PRO/E三維軟件的運(yùn)用，在進(jìn)行三維建模的過(guò)程中花費(fèi)了大量的時(shí)間和精力。二、通過(guò)這一階段的研究，在老師的指導(dǎo)下，本人對(duì)模擬、數(shù)字電路以及單片機(jī)知識(shí)有了更一步的了解，也提高了動(dòng)手能力，開(kāi)拓了設(shè)計(jì)思路。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，遇到很多困難，暴露了學(xué)習(xí)中的不足！任何一項(xiàng)研究都需要豐富，及時(shí)的第一手材料準(zhǔn)備！需要深厚的理論積淀，同時(shí)需要團(tuán)結(jié)合作，從別人那里汲取先進(jìn)的研究方法和寶貴的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。此次設(shè)計(jì)得出的心得體會(huì)將會(huì)繼續(xù)指導(dǎo)我的學(xué)習(xí)！致謝本次我們?cè)O(shè)計(jì)的課題是磨削機(jī)，這整個(gè)設(shè)計(jì)期間得到XXX老師的指導(dǎo)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中老師不厭其煩的給我們講解，使我們對(duì)課題有更好的認(rèn)識(shí)，使很多困繞我們的問(wèn)題得到解決。本次設(shè)計(jì)的課題是智能蓄電池傳感器的設(shè)計(jì)，在平時(shí)的學(xué)習(xí)中沒(méi)有見(jiàn)過(guò)傳感器的具體外形，這對(duì)開(kāi)始的設(shè)計(jì)有很大的阻礙，這時(shí)老師的指導(dǎo)起了很大的作用。老師的時(shí)間很緊，他們有太多的事情要做，但是老師還是抽出時(shí)間來(lái)給輔導(dǎo)，一步步指導(dǎo)并將畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行下去。畢業(yè)設(shè)計(jì)的階段和過(guò)程老師都給作了明確的計(jì)劃，這就有計(jì)劃，有安排的去完成，而不至于在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中沒(méi)有任何的目標(biāo)，可能使設(shè)計(jì)過(guò)程會(huì)很盲目。設(shè)計(jì)每進(jìn)行一步老師都要認(rèn)真的檢查，耐心細(xì)致的指出設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤和不當(dāng)?shù)牡胤?，并指?dǎo)修改和完善。每一次輔導(dǎo)對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題都認(rèn)真的解答。X老師淵博的專(zhuān)業(yè)技術(shù)知識(shí)和豐富的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的學(xué)術(shù)精神也在深深感染著我們，為我們今后的生活和工作提供了很好的楷模，在此，向老師表示由衷的感謝！另外，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中得到了其他老師的指導(dǎo)，在此也向這些老師表示由衷的謝意！參考文獻(xiàn)【】Analog Devices Inc,10-Bit Digital Temperature sensors AD7416-Datasheet,1999【2】李明 ，楊文昭數(shù)字溫度傳感器AD7416及其應(yīng)用北京特種機(jī)電研究所。 【】石東海單片機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù)【M】西安：電子科技大學(xué)出版社，2002【】李華單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)，北京，航空航天大學(xué)出版社，1998?！尽繃?yán)天峰單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真調(diào)試，北京航空航天大學(xué)出版社【6】倪志蓮，張怡典單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)北京理工大學(xué)出版社【】 武洪計(jì)算機(jī)串口紅外通信接口技術(shù) J 。 電子技術(shù), 2004, 7 : 45- 47?！尽磕咧旧彛瑥堚銬avid BradburyInfra-Red Remote Control and Data Transmission？ 1995，2【】 李朝情單片機(jī)原理及接口技術(shù)北京航空航天大學(xué)出版社。2005，5【】謝嘉奎 電子線路非線形部分（第四版） 北京 高等教育出版社。【】 A.W.L.Yao,S.D.Strombeck,J.S.C.Chi.Development of a mobile manufacturing system with PDA and PLCJ.Computer Science and Engineering,2005,4(25):7-8?！? 2】詹友剛.Pro/ENGINEER中文野火版2.0基礎(chǔ)教程M.北京：清華大學(xué)出版社，2005：