中心議題：

• 充電電池容量自動測試儀設計與實現

解決方案：

• 采用89S51的電池容量測試儀硬件電路設計
• 采用89S51的電池容量測試儀的工作原理
• 采用89S51的電池容量測試儀的程序設計

suizhedianzichanpinxiaoxingbianxiehuafazhanqushi
，chongdiandianchiyingyongyuelaiyueguangfanle。shimianshangdianchizhongleifanduo
，liangyoubuqi。xianzaidedianchirongliangxubiaoshifeichangpubiandeshiqing
，zhiyouhenshaoyibufenzhengguichangjiadechanpincaiyongleshishiqiushidetaidu。zengjingjianguoyizhongbiaozhurongliang8000mAHdeshoujidianchi，shijirongliangjinnengdadaobiaozhurongliangdeyiliangchengeryi，yimuqiandejishu，yishoujidianchidetijiyaodadaorucirongliangshangwukeneng
，zhipajianglaiyeweibinenggoushixian。suizhexiaodianzichanpinyuelaiyueduo

，meigerenduiyudianchidexuqiujiangyuelaiyueduo
，shoubianyehuijileidaliangdechongdiandianchi。yikuaigaozhiliangdedianchishiyongshixiaokeyidadao4、5年以上，劣質電池就很差了，而且容易損壞。鑒於這個現狀，個人使用也有必要建立一個完整的評估體係，作為長期選購、使用的指導參考。

電dian池chi容rong量liang是shi衡heng量liang電dian池chi質zhi量liang的de重zhong要yao指zhi標biao。充chong電dian電dian池chi的de容rong量liang測ce試shi有you很hen多duo的de方fang法fa。可ke以yi依yi據ju電dian池chi的de放fang電dian曲qu線xian
，進jin行xing短duan時shi間jian放fang電dian，從cong而er粗cu略lve得de出chu電dian池chi容rong量liang。這zhe種zhong方fang法fa最zui大da的de優you點dian是shi快kuai速su
，但dan是shi充chong電dian電dian池chi的de放fang電dian曲qu線xian並bing不bu具ju有you普pu遍bian性xing，很hen多duo劣lie質zhi電dian池chi放fang電dian初chu期qi電dian壓ya也ye很hen平ping穩wen，一yi旦dan進jin入ru中zhong後hou期qi，電dian壓ya下xia降jiang非fei常chang迅xun速su，所suo以yi采cai用yong這zhe種zhong方fang法fa得de出chu的de結jie論lun將jiang非fei常chang不bu準zhun確que的de。最zui可ke靠kao最zui準zhun確que無wu誤wu的de還hai是shi以yi標biao準zhun電dian流liu放fang電dian，全quan程cheng測ce量liang實shi際ji放fang電dian時shi間jian的de方fang式shi。不bu同tong的de放fang電dian電dian流liu，充chong電dian電dian池chi最zui終zhong能neng夠gou釋shi放fang出chu的de電dian量liang是shi不bu同tong的de，有you一yi定ding的de差cha距ju。蓄xu電dian池chi的de容rong量liang標biao注zhu都dou是shi有you統tong一yi標biao準zhun的de。目mu前qian使shi用yong最zui多duo的de是shi10小時率放電容量與20小時率放電容量兩種。10小時率放電容量就是電池以恒定電流放電

，至電量耗盡放電時間能夠維持10個小時左右，這個電流就被稱作10小時率電流（衡量電量用盡的標準，不能以電池放電端電壓降低到零為準。電池過度放電，會導致電池容量減少
，無法恢複
，乃至提早損壞
、完(wan)全(quan)失(shi)效(xiao)。所(suo)以(yi)每(mei)種(zhong)電(dian)池(chi)放(fang)電(dian)終(zhong)止(zhi)電(dian)壓(ya)都(dou)有(you)嚴(yan)格(ge)的(de)規(gui)定(ding)，這(zhe)個(ge)可(ke)以(yi)查(zha)閱(yue)相(xiang)關(guan)資(zi)料(liao)。過(guo)度(du)放(fang)電(dian)與(yu)過(guo)度(du)充(chong)電(dian)是(shi)造(zao)成(cheng)充(chong)電(dian)電(dian)池(chi)不(bu)能(neng)達(da)到(dao)使(shi)用(yong)年(nian)限(xian)、提前報廢的主要原因）。實時放電的測量方法最大的缺點就是費時費力，因為耗時久這樣測量精度也很容易受到各種外部因素的影響。測量過程中如果用10小時率電流持續放電時間至少都要在5個(ge)小(xiao)時(shi)以(yi)上(shang)，作(zuo)這(zhe)樣(yang)長(chang)時(shi)間(jian)的(de)測(ce)試(shi)更(geng)需(xu)要(yao)足(zu)夠(gou)的(de)耐(nai)心(xin)與(yu)精(jing)力(li)以(yi)及(ji)充(chong)裕(yu)的(de)時(shi)間(jian)。科(ke)技(ji)的(de)發(fa)展(zhan)是(shi)非(fei)常(chang)迅(xun)速(su)
，今(jin)天(tian)單(dan)片(pian)機(ji)已(yi)經(jing)非(fei)常(chang)普(pu)及(ji)了(le)。通(tong)過(guo)單(dan)片(pian)機(ji)程(cheng)序(xu)控(kong)製(zhi)對(dui)放(fang)電(dian)時(shi)間(jian)，深(shen)度(du)進(jin)行(xing)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)製(zhi)
，就(jiu)很(hen)容(rong)易(yi)精(jing)準(zhun)測(ce)出(chu)電(dian)池(chi)的(de)實(shi)際(ji)容(rong)量(liang)，實(shi)現(xian)整(zheng)個(ge)過(guo)程(cheng)的(de)自(zi)動(dong)控(kong)製(zhi)。模(mo)擬(ni)實(shi)際(ji)放(fang)電(dian)測(ce)量(liang)容(rong)量(liang)的(de)方(fang)法(fa)雖(sui)然(ran)對(dui)能(neng)源(yuan)有(you)一(yi)點(dian)浪(lang)費(fei)，但(dan)是(shi)對(dui)於(yu)1A

、2A以下的小容量充電電池還是完全可行的，對大容量電池進行抽樣檢查也是很有必要。

采用89S51的電池容量測試儀硬件電路原理

下麵介紹的電池容量測試儀采用89S51作為控製芯片，圖1就是硬件的電路原理圖。

圖1 硬件的電路原理圖

這個電池容量測試儀由放電電路
、單片機控製計時兩個完全獨立部分組合而成。單片機部分製作費時費力，而且市麵上單片機已很普及，沒必要親手製作，隨便找一片51danpianjishiyanbanjiukeyile。fangdiandianluzeshibijiaojiandande，jinyousiwuzhiyuanjiangoucheng。danpianjibufenzhuyaofuzeduifangdianshijianjishi，zuizhongdedaoyizukekaodeshuju
，yongyudianchixingnengdekaoliang。
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采用89S51的電池容量測試儀工作原理

這zhe種zhong放fang電dian電dian路lu的de實shi質zhi就jiu是shi一yi模mo擬ni可ke控kong矽gui。當dang我wo們men將jiang待dai測ce電dian池chi接jie入ru電dian路lu相xiang應ying位wei置zhi時shi，點dian按an啟qi動dong鍵jian，如ru果guo電dian池chi尚shang有you餘yu量liang，則ze電dian池chi兩liang端duan放fang電dian電dian壓ya將jiang維wei持chi在zai設she定ding值zhi以yi上shang

，三san極ji管guanVT1就會瞬間飽和，電池通過電阻R2進行放電。這種電路有可靠精確陡峭的開關特性
，VT1絕對工作於飽和截止兩種狀態之下。通過可調電阻對開關電路臨界值（即充電電池放電終止電壓）jinxingtiaojiesheding，biankeshiyingyugezhongbutongleixingchongdiandianchidequanchengbaohufangdian。youyugerendeyingyongbuxuyaofeichangjingzhundeceshijieguo，suoyishijiceshizhongdianchimonifangdianyuanzeshanghaishiyikuaixieweihao，zhixuyaodedaoyigedazhidedianchirongliang。weilejiaokuaiwanchengdianchiceshiguocheng，zhelidedianlushejicaiyongliangxiaoshilvdianliujinxingfangdian。tongguoduigezhongdianchiceliangjieguodehengxiangbijiao
，rongliangdechayihaishixianeryijiande
，yicizuoweihengliangdianchiyouliedebiaozhun
，jiuyijingzugoule。zheliyi1000mAH、1.2V規格鎳氫電池測試為例，放電電流500mA就需要采用2Ω的放電電阻
，電池終止放電電壓應控製在1V以上。放電終止電壓通過可調電阻R1來(lai)調(tiao)節(jie)設(she)定(ding)。普(pu)通(tong)可(ke)調(tiao)電(dian)阻(zu)精(jing)度(du)較(jiao)差(cha)，且(qie)容(rong)易(yi)產(chan)生(sheng)漂(piao)移(yi)，會(hui)導(dao)致(zhi)設(she)定(ding)好(hao)的(de)終(zhong)止(zhi)電(dian)壓(ya)隨(sui)時(shi)間(jian)推(tui)移(yi)以(yi)及(ji)使(shi)用(yong)環(huan)境(jing)變(bian)化(hua)產(chan)生(sheng)較(jiao)大(da)的(de)波(bo)動(dong)。為(wei)了(le)保(bao)證(zheng)放(fang)電(dian)終(zhong)止(zhi)電(dian)壓(ya)的(de)精(jing)準(zhun)且(qie)易(yi)於(yu)設(she)定(ding)，R1可以使用3296係列精密可調電位器。3296多圈可調精密電位器的可調範圍一般在50T
，所以每圈的調節範圍為2%，每轉動一度，阻值變化大約0.005%，所以很容易調節獲得一個精確、穩定的阻值。

終止電壓的設定必須在實際放電過程中進行，負載電阻R2阻值變動，已經設定的終止電壓也會隨之改變，需要重新設置。具體的調試方法就不再詳述了，參考一下相關資料。

這個放電電路不需要單獨的工作電源
，而且與電池種類沒有相關性，完全可以適應鎘鎳
、鎳氫
、鋰電池、qiansuandianchigezhongleixingxudianchidebaohuxingfangdian，zhishixuyaogenjudianchileixingyijirongliangdaxiaozhongxinshezhidianludezhongzhidianyajifangdiandianliu。ruguodianchirongliangxiangduijiaogao
，namesanjiguanVT1、VT2的耗散功率也要相應加大一些，同時不要忘了加大負載電阻R2的功率。

圖2是放電電路的印刷電路圖
，元件數量少
，很容易製作。

圖2 印刷電路圖

各種電池兩小時率電流放電能夠維持的放電時間一般都是在1.5小時以下的。這裏單片機計時係統使用秒計時，4位LED數碼管顯示。最大計時時間9999秒
，大約2.7小時。

圖1單隻LED數碼管內部都是由8隻發光管組合而成，分別作為8的7段字型部分，以及一位小數點。這裏使用的是共陽極數碼管，內部8隻發光管的陽極是並連共同引出的
，作為使能控製。

在實際電路中，L1就是第一隻數碼管的共陽極端。單片機的輸出、輸入接口數量都很有限，所以4位LED數碼管驅動都是使用動態顯示的方式。4隻獨立數碼管LED的內部a、b、c
、d、e、f


、g、dp這8段發光管相對應的陰極都是並連的。統一由單片機P0口8位輸出進行驅動。數碼管要顯示出數碼還必須在共陽極端同時施加正電壓才行。所以要讓4位中某一數碼管進行顯示，隻要在P0口kou輸shu出chu字zi型xing碼ma的de同tong時shi
，給gei這zhe位wei數shu碼ma管guan共gong陽yang極ji端duan加jia上shang正zheng電dian壓ya就jiu行xing了le
，當dang然ran與yu此ci同tong時shi其qi他ta三san位wei數shu碼ma管guan的de共gong陽yang極ji端duan要yao保bao持chi低di電dian壓ya，才cai不bu致zhi顯xian示shi出chu現xian混hun亂luan。數shu碼ma管guan共gong陽yang極ji端duan驅qu動dong電dian流liu較jiao大da
，所suo以yi采cai用yong了le三san極ji管guan進jin行xing控kong製zhi。以yi第di一yi隻zhi數shu碼ma管guan為wei例li
，在zaiP0端口輸出字型碼的同時，P37輸出低電平，三極管T4導通，則共陽極端L1就得到高電平了，數字就會顯示在第一隻數碼管上了。

采用89S51的電池容量測試儀的程序設計

程序設計是以單片機P37口作為計時控製端子，P37口輸入低電平，計時程序啟動

，4隻數碼管顯示時間。放電電路中按下啟動按鍵，放電過程觸發
，VT1導通，電池端電壓降落到放電電阻R2兩端，A端對地為高電平

，通過電阻R4迫使三極管VT3導通，P37口電平就被拉低了，單片機計時程序啟動。電池電壓降到終止電壓以後
，放電電路自動關閉，A端電壓消失
，VT3恢複截止狀態，計時程序停止，數碼管維持顯示當前持續時間。

如要進入下次測試，首先按動單片機複位鍵
，當前計時清零
，等待下一次測試開始。

程序設計比較簡單。它的大致流程如下：初始化
，P3端口置位，設立常量a為時間計數器，依次對a的十進製數值各位進行提取，順序輸送到P0端口，P2端口中的P24、P25、P26、P27各位是依次作為四位數碼管的使能控製端，通過P2端口的配合
，就可以完成對各位數碼管的驅動
，時間的動態顯示。程序進行中要不斷地檢測P3端口數值以決定計時狀態：如果電池處於放電過程之中，三極管VT3導通，將迫使P37端口電壓降到零，P3端口值就是127
，單片機程序檢測到這一結果
，時間常量a將自動加1，指示期間放電時間已經延續1秒種了。這1秒鍾的時間精確計算是比較麻煩的。計時程序是一個循環結構，每一周期耗用時間都是一致的。所以在使用keil軟件調試過程中，通過對時間計數寄存器sec的觀察計算，可以得出一次循環大致需要的時間。以此為據再通過適當改變延時子程序循環次數將常量a計時周期控製在1秒以下
，剩餘微小的時間差就可以通過插補空指令來校正了。計時精度隻要控製在千分之一以下就可以了。在51單片機使用11.0592MHz晶體振蕩器的情況下，指令周期大約1.085微(wei)秒(miao)，所(suo)以(yi)將(jiang)計(ji)時(shi)精(jing)度(du)控(kong)製(zhi)在(zai)千(qian)分(fen)之(zhi)一(yi)以(yi)下(xia)問(wen)題(ti)不(bu)大(da)。誤(wu)差(cha)總(zong)是(shi)會(hui)有(you)的(de)，隻(zhi)能(neng)通(tong)過(guo)精(jing)確(que)計(ji)算(suan)來(lai)控(kong)製(zhi)了(le)
，也(ye)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)更(geng)換(huan)更(geng)高(gao)頻(pin)率(lv)的(de)晶(jing)體(ti)振(zhen)蕩(dang)器(qi)提(ti)高(gao)單(dan)片(pian)機(ji)時(shi)鍾(zhong)頻(pin)率(lv)的(de)方(fang)法(fa)來(lai)進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)高(gao)計(ji)時(shi)的(de)精(jing)度(du)。如(ru)果(guo)放(fang)電(dian)過(guo)程(cheng)中(zhong)，意(yi)外(wai)原(yuan)因(yin)或(huo)者(zhe)人(ren)為(wei)終(zhong)止(zhi)放(fang)電(dian)過(guo)程(cheng)

，P37端口變為高電平，程序循環依舊會進行下去，隻是時間常量a停止自動加一
，時間顯示維持不變。

編譯後
，寫入單片機內部，做好放電電路部分與51單片機的連接，便可投入使用。

電池接入後，按動輕觸按鍵“啟動”
，就(jiu)會(hui)進(jin)入(ru)一(yi)次(ci)容(rong)量(liang)測(ce)試(shi)過(guo)程(cheng)
，期(qi)間(jian)電(dian)池(chi)取(qu)出(chu)接(jie)入(ru)，都(dou)不(bu)會(hui)影(ying)響(xiang)到(dao)單(dan)片(pian)機(ji)計(ji)時(shi)。電(dian)池(chi)放(fang)電(dian)完(wan)畢(bi)，單(dan)片(pian)機(ji)數(shu)碼(ma)管(guan)顯(xian)示(shi)鎖(suo)定(ding)，給(gei)出(chu)總(zong)放(fang)電(dian)持(chi)續(xu)時(shi)間(jian)，單(dan)位(wei)為(wei)秒(miao)。可(ke)以(yi)自(zi)行(xing)人(ren)工(gong)計(ji)算(suan)放(fang)電(dian)小(xiao)時(shi)數(shu)。當(dang)然(ran)也(ye)是(shi)可(ke)以(yi)自(zi)行(xing)對(dui)程(cheng)序(xu)進(jin)行(xing)改(gai)進(jin)
，直(zhi)接(jie)以(yi)小(xiao)時(shi)分(fen)鍾(zhong)形(xing)式(shi)進(jin)行(xing)顯(xian)示(shi)。隻(zhi)要(yao)單(dan)片(pian)機(ji)不(bu)斷(duan)電(dian)
，數(shu)碼(ma)管(guan)將(jiang)持(chi)續(xu)顯(xian)示(shi)當(dang)前(qian)放(fang)電(dian)時(shi)長(chang)。如(ru)果(guo)要(yao)進(jin)入(ru)下(xia)次(ci)測(ce)量(liang)過(guo)程(cheng)，隻(zhi)需(xu)要(yao)按(an)動(dong)單(dan)片(pian)機(ji)複(fu)位(wei)鍵(jian)，數(shu)碼(ma)管(guan)清(qing)零(ling)，單(dan)片(pian)機(ji)程(cheng)序(xu)轉(zhuan)入(ru)起(qi)點(dian)，你(ni)就(jiu)可(ke)以(yi)進(jin)入(ru)新(xin)一(yi)次(ci)的(de)容(rong)量(liang)測(ce)試(shi)過(guo)程(cheng)了(le)。

充(chong)電(dian)電(dian)池(chi)如(ru)果(guo)較(jiao)長(chang)時(shi)間(jian)閑(xian)置(zhi)
，它(ta)的(de)實(shi)際(ji)容(rong)量(liang)將(jiang)受(shou)到(dao)影(ying)響(xiang)，重(zhong)新(xin)啟(qi)用(yong)第(di)一(yi)次(ci)能(neng)夠(gou)釋(shi)放(fang)的(de)容(rong)量(liang)遠(yuan)遠(yuan)達(da)不(bu)到(dao)標(biao)注(zhu)容(rong)量(liang)，放(fang)電(dian)電(dian)壓(ya)也(ye)很(hen)不(bu)平(ping)穩(wen)。至(zhi)少(shao)要(yao)經(jing)過(guo)三(san)次(ci)以(yi)上(shang)的(de)充(chong)電(dian)放(fang)電(dian)循(xun)環(huan)
，電(dian)池(chi)完(wan)全(quan)激(ji)活(huo)，容(rong)量(liang)才(cai)能(neng)恢(hui)複(fu)到(dao)應(ying)有(you)的(de)水(shui)平(ping)。充(chong)分(fen)考(kao)慮(lv)這(zhe)種(zhong)因(yin)素(su)的(de)影(ying)響(xiang)，所(suo)以(yi)容(rong)量(liang)測(ce)試(shi)一(yi)般(ban)采(cai)取(qu)多(duo)次(ci)平(ping)均(jun)的(de)方(fang)式(shi)，或(huo)者(zhe)循(xun)環(huan)充(chong)放(fang)電(dian)三(san)次(ci)以(yi)後(hou)放(fang)電(dian)持(chi)續(xu)時(shi)間(jian)為(wei)準(zhun)，以(yi)此(ci)衡(heng)量(liang)電(dian)池(chi)容(rong)量(liang)才(cai)算(suan)是(shi)恰(qia)當(dang)。