介紹AT89C52控製的電池四參數檢測係統，詳細給出了係統的軟硬件結構設計
，給出了A/D轉換器MAX197、顯示驅動芯片MAX7219在此係統中的應用方法，及數據處理中使用的數字濾波算法。

我們設計開發基於AT89C52單片機控製的機電一體化智能設備電池四參數自動檢測儀，檢測電池的4個基本參數：開路電壓
、負載電壓、短路電流和電池重量，並同時作到電池正、次品的分選統計功能。

1係統硬件結構設計

如圖1所示，本係統以AT89C52單片機為核心組成一個具備數據采集、對象控製、結果顯示
、報警裝置、鍵盤操作等多項功能的複雜完整係統。

圖1：係統硬件結構框圖

1.1微處理器

本係統采用Atmel公司生產的AT89C52芯片作為微處理器。AT89C52與MCS—51係列單片機完全兼容，他采用靜態時鍾方式，可以大大節省耗電量。其內部含有Flash存(cun)儲(chu)器(qi)，在(zai)係(xi)統(tong)開(kai)發(fa)時(shi)可(ke)以(yi)十(shi)分(fen)容(rong)易(yi)地(di)進(jin)行(xing)程(cheng)序(xu)修(xiu)改(gai)，即(ji)使(shi)錯(cuo)誤(wu)編(bian)程(cheng)也(ye)不(bu)會(hui)成(cheng)為(wei)廢(fei)品(pin)。而(er)且(qie)在(zai)係(xi)統(tong)工(gong)作(zuo)中(zhong)，即(ji)使(shi)突(tu)然(ran)掉(diao)電(dian)也(ye)能(neng)有(you)效(xiao)地(di)保(bao)存(cun)一(yi)些(xie)數(shu)據(ju)信(xin)息(xi)。

1.2數據采集部分

數據采集和A/D轉換由MAX197完成。MAX197是MAXIM公司出品的高性能12位A/D轉換器，8通道模擬信號輸入
，可以滿足使用1片A/D分時進行多參數測量的要求。MAX197的其中2路通道為電池重量信號的輸入，由壓力傳感器獲取原始信號經運算放大後輸入。其餘6路分別為電池相關電壓
、電流各參數信號的輸入。MAX197片選信號/CS接AT89C52的P2.7
，讀寫控製信號分別接AT89C52的/WR和/RD。引腳HBEN為12位轉換結果選擇端，由P1.6控製。當HBEN為高電平，讀取轉換結果的高4位；當HBEN低電平時讀取低8位。設定MAX197的控製字為 01000000B

，則其工作方式為正常工作方式/內部時鍾；內部獲取方式；模擬量輸入範圍為0～5 V

；使用通道0。改變控製字的最後3位（000～111）可以依次選取MAX197的第0～7通道。MAX197通過片內的三態並行接口與AT89C52 進行接口。由於MAX197本ben身shen的de轉zhuan換huan時shi間jian較jiao短duan，且qie為wei固gu定ding值zhi，故gu而er在zai設she計ji時shi采cai用yong了le固gu定ding延yan時shi的de方fang式shi代dai替ti中zhong斷duan方fang式shi，進jin行xing轉zhuan換huan結jie果guo的de讀du取qu，提ti高gao了le數shu據ju的de通tong過guo率lv和he程cheng序xu的de效xiao率lv。圖tu2給出了MAX197與AT89C52的接口電路。

圖2：MAX197與AT89C52的接口電路

1.3基本I/O部分

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電池四參數的標準值由撥碼開關設定
，開機直接進行顯示
，直觀明了；且可以方便的改變設定值
，以滿足不同檔次電池的測量要求。顯示部分采用MAX7219來驅動LED數碼管。MAX7219為MAXIM公司出品的串行輸入輸出、共陰極、8位數字LED顯示驅動器。隻須一個外部電阻就可以為所有的LED段電流進行設置，簡化了電路設計
，提高了係統的可靠性。其與AT89C52的接口通過一個方便的三線串行接口完成，各個數字均可被尋址和更新，而不需要重寫整個顯示器。

AT89C52的P3.0接MAX7219的串行數據輸入端DIN，在CLK的上升沿，串行數據從DIN裝入到內部16位移位寄存器中。在CLK下降沿的 DOUT端數據有效。本係統采用3片MAX7219進行級聯，來驅動24個LED數碼管，分別顯示電池的4個參數值及各分檔測量值的統計結果。圖3為3片 MAX7219級聯驅動24個LED數碼管。

1.4對象控製部分

本係統控製的對象有步進電機、電磁閥、機械測量推杆
、電dian子zi開kai關guan等deng。開kai機ji自zi檢jian後hou，由you步bu進jin電dian機ji帶dai動dong傳chuan送song帶dai把ba電dian池chi運yun到dao檢jian測ce位wei置zhi處chu，單dan片pian機ji控kong製zhi測ce量liang推tui杆gan夾jia緊jin電dian池chi進jin行xing測ce量liang，所suo得de數shu據ju經jing處chu理li後hou與yu所suo設she定ding標biao準zhun值zhi比bi較jiao，若ruo滿man足zu設she定ding，視shi為wei合he格ge產chan品pin，由you傳chuan送song帶dai帶dai走zou
；若不滿足，則視為次品，由單片機控製電磁閥打開壓縮空氣，吹走次品電池
，達到分檢目的。而當電池為次品或無電池及電池正
、負極反置時
，蜂鳴器發出報警信號。此係統采用氣動電磁閥
，提高了工作速度和設備的使用壽命。

圖3:3片MAX7219級聯驅動24個LED數碼顯示管

本係統軟件部分采用MCS—51係列彙編語言設計，采用模塊化程序結構，由主程序模塊
、鍵盤服務模塊
、數據采集模塊
、數據處理模塊
、輸出控製模塊和顯示模塊等幾大模塊組成。主程序模塊簡潔明了，核心部分為讀鍵、鍵解釋，進而轉向完成不同功能的相應各功能子程序。這樣設計使得程序總體結構緊湊
、簡潔
、易懂，且易於設計、調試、維護和移植。

2.1監控程序

由於本係統的子程序調用條件是多因素的，不僅與外部鍵盤操作、電信號等有關,yeyuxitongdedangqiansuochudezhuangtaiyouguan，guerzaijiankongchengxuzhongyinyongzhuangtaifenxidefangfa，caiyongleyijianduoyidebianxiefangshi。fenxixitonggongzuoshisuoyoukenengsuochudezhuangtai
，shedingyijianduoyi，zaibutongdezhuangtaixia，jianjieshidejieguobutong

，guerzhuanxiangbutongdezichengxu。benxitongshedingle5個功能鍵和1個邏輯鍵，其中顯示鍵為多義鍵，不同狀態下分別顯示設定四標準參數
、測量所得正次品電池數、電池各分檔統計數等。邏輯鍵為軟件鍵，定義為30 s延時。在上述顯示鍵按下後啟動
，若再無重複按下，則30 s後恢複到開機顯示四設定參數狀態。

2.2數據采集

原始數據采集中，采用了VMOS功率場效應管作為電子開關。使用軟件編程的方法，控製電子開關的打開和閉合，選通A/D轉換器的各模擬輸入通道，從而對電池的不同參數進行測量。VMOS管是一種垂直導電型MOS功率場效應晶體管，兼具有電子管和晶體管的優點。他的開關速度極高
，且沒有“熱崩”和“二次擊穿”，易串並聯使用。本係統在對電池短路電流測量中，由於放電電流較大，故而采用了2個VMOS管並聯使用，以達到分流的作用。

2.3數據處理

由(you)於(yu)現(xian)場(chang)各(ge)種(zhong)幹(gan)擾(rao)的(de)存(cun)在(zai)，使(shi)得(de)采(cai)樣(yang)所(suo)得(de)數(shu)據(ju)有(you)一(yi)定(ding)的(de)誤(wu)差(cha)。故(gu)對(dui)原(yuan)始(shi)數(shu)據(ju)采(cai)取(qu)了(le)數(shu)字(zi)濾(lv)波(bo)處(chu)理(li)。對(dui)本(ben)係(xi)統(tong)中(zhong)開(kai)路(lu)電(dian)壓(ya)的(de)測(ce)量(liang)，根(gen)據(ju)其(qi)取(qu)值(zhi)特(te)點(dian)在(zai)參(can)考(kao)值(zhi)1.5 V左右波動，首先去除奇異值，即對所得采樣值序列中明顯偏離參考值的數據
，視為有幹擾存在，濾除掉；然ran後hou再zai對dui所suo得de數shu據ju序xu列lie采cai用yong中zhong位wei值zhi濾lv波bo法fa進jin行xing處chu理li，即ji對dui剩sheng餘yu序xu列lie排pai隊dui，取qu中zhong間jian值zhi作zuo為wei最zui終zhong濾lv波bo結jie果guo。這zhe種zhong數shu字zi濾lv波bo的de軟ruan件jian算suan法fa，有you硬ying件jian的de功gong效xiao
，卻que不bu需xu要yao硬ying件jian投tou資zi，而er且qie算suan法fa靈ling活huo多duo樣yang，效xiao果guo往wang往wang優you於yu硬ying件jian濾lv波bo電dian路lu。應ying用yong中zhong可ke根gen據ju被bei測ce參can數shu實shi際ji情qing況kuang及ji所suo得de數shu據ju規gui律lv，而er綜zong合he采cai用yong多duo種zhong算suan法fa，以yi取qu得de更geng優you的de濾lv波bo效xiao果guo。

結語

本係統自動化程度高
，大大提高了生產效率；人機界麵友好
，易於操作、存(cun)取(qu)數(shu)據(ju)。采(cai)用(yong)了(le)合(he)適(shi)的(de)新(xin)型(xing)芯(xin)片(pian)，使(shi)得(de)係(xi)統(tong)整(zheng)體(ti)結(jie)構(gou)可(ke)靠(kao)性(xing)好(hao)
，精(jing)度(du)高(gao)。附(fu)加(jia)的(de)質(zhi)量(liang)統(tong)計(ji)功(gong)能(neng)，還(hai)可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)給(gei)生(sheng)產(chan)者(zhe)以(yi)決(jue)策(ce)依(yi)據(ju)。實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)，取(qu)得(de)了(le)很(hen)好(hao)的(de)效(xiao)果(guo)。