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用STC89C52制作的“鋰電池容量檢測器”

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本帖最后由 ztzp 于 2025-7-6 12:07 編輯

初步設想，使用STC89C52單片機控制，利用該單片機T2的16位自動裝填初值功能，得到精確的1秒時鐘，每隔1秒累計所放電量（Q=It），放電負載使用自制的2A電子負載儀，放電電流由負載儀設定（先以100mA為準），則每1秒所放的電量為：

每隔1秒就以上述公式計算電量進行累計。
放電電流的設定可以用跳線（或撥碼開關）將某個I/O口的各位分別對地短路來實現。
在P1口外接5位撥碼開關（也可以在PCB板上焊兩排排針，用短路帽來短接），設置放電電流（圖中電流為50mA）：

由于有5檔開關，所以能夠預置的放電電流種類為：

開關1~5分別設置電流強度為：50mA、100mA、200mA、400mA、800mA。
各檔位組合設置的充電電流（以50mA遞增）如下表：

當電池電壓達到3V時終止放電，這個可以用繼電器來控制負載儀，并接通蜂鳴器報警。
3V電壓的檢測可以用一個電壓比較器（LM339）構成的“施密特觸發器”來完成，基準電壓源由一個TL431構成。
部分元件參數及封裝：

電路原理：模擬部分（放電進行時）：

電路原理：模擬部分（放電停止）：

TL431分壓原理：

其中R1是1、3腳間電阻；R2是1、2腳間電阻。
電路原理：數字部分：

單片機部分供電由78L05三端穩壓器提供，實測單片機部分工作電流不大于20mA，所以78L05在不加散熱片的情況下也能正常工作。

前面的電路（主要是模擬部分），由于電池有負載時的端電壓小于空載時的電壓，所以如果用繼電器的開關控制電池放電的話，則在電池電壓低于臨界值時，繼電器觸點斷開電池的瞬間，負載消失，導致電池電壓又會高于臨界值，這時繼電器觸點又會重新閉合，如此重復，繼電器的觸點就會不停的抖動，這個過程會長達幾個小時不停，我第一個繼電器就是這樣損壞的。
所以在電路中取消了用繼電器觸點控制電池，在電路中只讓觸點控制單片機“中斷”、蜂鳴器。
控制“中斷”，在中斷函數中停止累加器工作，LED顯示最后的電量，這就是電池的容量；
控制蜂鳴器報警，提醒人，放電結束了。
在關閉電路以前，電池繼續通過負載儀放電也無所謂，因為電池都有保護芯片，放到一定的時候它會自動斷電的。

目前采用如下電路結構：
模擬部分：

數字部分：

電路最大的改變是放電截止時不再用繼電器斷開電池，以免造成繼電器觸點頻繁抖動。
繼電器采用雙刀雙擲，當放電截止時，一個觸點控制單片機的INT0，使累計停止；另一個觸點接通蜂鳴器，用聲音提醒放電已經結束了。
用面包板搭建的測試電路：



電路調試成功后，用洞洞板焊接而成的最終作品：





工作狀態：

這是自制的“2A負載儀”在放電過程中的工作狀態：
開始放電時（100mA放電電流）：

放電結束時（100mA放電電流）：

經過對手中幾片鋰電池進行測量，數據如下：



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ID:97023 發表于 2025-7-6 13:24 | 只看該作者
  1. /**********************************************
  2. * 功能：LED顯示鋰電池容量檢測
  3. * 編程：ztzp
  4. * 日期：2020-04-14
  5. * P0        段碼控制
  6. * P2        位碼控制
  7. * P1        5位撥碼開關，決定放電電流。
  8. **********************************************/
  9. #include <reg52.h>

  11. #define uchar unsigned char
  12. #define uint unsigned int
  13. #define ulong unsigned long

  15. sfr T2MOD = 0xC9;        //使用定時器2必須定義，T2MOD的地址。
  16. float Iout;                //放電電流，與預設值相關。
  17. float Sum;                //放電量累加值
  18. ulong S;                //放電量四舍五入后轉換為整數
  19. uchar S1;                //第一位
  20. uchar S2;                //第二位
  21. uchar S3;                //第三位
  22. uint i;                        //1秒鐘計時變量
  23. uint State = 0;        //計數狀態，0開始計數；1停止計數。此值由外部中斷0控制。

  25. sbit LED_R = P3^6;        //紅色LED，表示正在放電，低電平有效。
  26. sbit LED_G = P3^7;        //綠色LED，表示停止放電，低電平有效。

  28. void init();                //系統初始化
  29. void init_int0();        //外部中斷初始化
  30. void init_Time2();        //定時器2初始化
  31. void Show();                //LED數碼管顯示放電量

  33. //共陽LED數碼管位碼（從左到右：1、2、3、4、5、6、7、8）
  34. //用PNP管驅動
  35. code uchar WEI_CODE [] =
  36. {
  37.         0xFE,                //1          11111110
  38.         0xFD,                //2          11111101
  39.         0xFB,                //3          11111011
  40.         0xF7,                //4          11110111
  41.         0xEF,                //5          11101111
  42.         0xDF,                //6          11011111
  43.         0xBF,                //7          10111111
  44.         0x7F                //8   01111111
  45. };

  47. //共陽LED數碼管段碼（帶小數點）
  48. code uchar DSY_CODE [] =
  49. {
  50.         0x40,                //0
  51.         0x79,                //1
  52.         0x24,                //2
  53.         0x30,                //3
  54.         0x19,                //4
  55.         0x12,                //5
  56.         0x02,                //6
  57.         0x78,                //7
  58.         0x00,                //8
  59.         0x10                //9
  60. };

  62. // 延時 xms（晶振：11.0592MHz，）
  63. void DelayMS(uint x)
  64. {
  65.         uchar i;
  66.         while( x-- )
  67.         {
  68.                 for( i=0; i<111; i++ );
  69.         }
  70. }

  72. //主程序
  73. void main()
  74. {
  75.         init();                        //系統初始化
  76.         init_int0();        //外部中斷初始化
  77.         init_Time2();        //定時器2初始化
  78.         while(1)
  79.         {
  80.                 Show();                //顯示
  81.         }
  82. }

  84. //LED數碼管顯示放電量（從左到右）
  85. void Show()
  86. {
  87.         //第1位
  88.         S = Sum + 0.5;        //四舍五入
  89.         S1 = S/10000000;
  90.         if (S1 != 0)
  91.         {
  92.                 P2 = WEI_CODE[0];
  93.                 P0 = DSY_CODE[S1] + 0x80;        //無小數點
  94.                 DelayMS(1);
  95.                 P2 = 0xFF;
  96.                 P0 = 0xFF;
  97.                 DelayMS(1);
  98.         }

  100.         //第2位
  101.         S = Sum + 0.5;
  102.         S2 = S%10000000/1000000;
  103.         if (S2 != 0 || S1 != 0)                //當第一位不等于0時，第二位必須顯示
  104.         {
  105.                 P2 = WEI_CODE[1];
  106.                 P0 = DSY_CODE[S2] + 0x80;
  107.                 DelayMS(1);
  108.                 P2 = 0xFF;
  109.                 P0 = 0xFF;
  110.                 DelayMS(1);
  111.         }

  113.         //第3位
  114.         S = Sum + 0.5;
  115.         S3 = S%1000000/100000;
  116.         if (S3 != 0 || S2 != 0 || S1 != 0)                //當第二位（或者第一位）不等于0時，第三位必須顯示。
  117.         {
  118.                 P2 = WEI_CODE[2];
  119.                 P0 = DSY_CODE[S3] + 0x80;
  120.                 DelayMS(1);
  121.                 P2 = 0xFF;
  122.                 P0 = 0xFF;
  123.                 DelayMS(1);
  124.         }

  126.         //第4位（個位）
  127.         S = Sum + 0.5;
  128.         S = S%100000/10000;
  129.         P2 = WEI_CODE[3];
  130.         P0 = DSY_CODE[S];        //有小數點
  131.         DelayMS(1);
  132.         P2 = 0xFF;
  133.         P0 = 0xFF;
  134.         DelayMS(1);

  136.         //第5位
  137.         S = Sum + 0.5;
  138.         S = S%10000/1000;
  139.         P2 = WEI_CODE[4];
  140.         P0 = DSY_CODE[S]+0x80;
  141.         DelayMS(1);
  142.         P2 = 0xFF;
  143.         P0 = 0xFF;
  144.         DelayMS(1);

  146.         //第6位
  147.         S = Sum + 0.5;
  148.         S = S % 1000 /100;
  149.         P2 = WEI_CODE[5];
  150.         P0 = DSY_CODE[S]+0x80;
  151.         DelayMS(1);
  152.         P2 = 0xFF;
  153.         P0 = 0xFF;
  154.         DelayMS(1);

  156.         //第7位
  157.         S = Sum + 0.5;
  158.         S = S % 100/10;
  159.         P2 = WEI_CODE[6];
  160.         P0 = DSY_CODE[S]+0x80;
  161.         DelayMS(1);
  162.         P2 = 0xFF;
  163.         P0 = 0xFF;
  164.         DelayMS(1);

  166.         //第8位
  167.         S = Sum + 0.5;
  168.         S = S % 10;
  169.         P2 = WEI_CODE[7];
  170.         P0 = DSY_CODE[S]+0x80;
  171.         DelayMS(1);
  172.         P2 = 0xFF;
  173.         P0 = 0xFF;
  174.         DelayMS(1);
  175. }

  177. //系統初始化
  178. //根據讀入P1的撥碼開關狀態值，決定放電電流。
  179. void init()
  180. {
  181.         LED_R = 0;        //紅燈亮
  182.         LED_G = 1;        //綠燈滅

  184.         switch( P1 )
  185.         {
  186.                 case 0XFE:        //50mA
  187.                         Iout = 500.0/3.6;
  188.                         break;
  189.                 case 0XFD:        //100mA
  190.                         Iout = 1000.0/3.6;
  191.                         break;
  192.                 case 0XFC:        //150mA
  193.                         Iout = 1.5*1000.0/3.6;
  194.                         break;
  195.                 case 0XFB:        //200mA
  196.                         Iout = 2.0*1000.0/3.6;
  197.                         break;
  198.                 case 0XFA:        //250mA
  199.                         Iout = 2.5*1000.0/3.6;
  200.                         break;
  201.                 case 0XF9:        //300mA
  202.                         Iout = 3.0*1000.0/3.6;
  203.                         break;
  204.                 case 0XF8:        //350mA
  205.                         Iout = 3.5*1000.0/3.6;
  206.                         break;
  207.                 case 0XF7:        //400mA
  208.                         Iout = 4.0*1000.0/3.6;
  209.                         break;
  210.                 case 0XF6:        //450mA
  211.                         Iout = 4.5*1000.0/3.6;
  212.                         break;
  213.                 case 0XF5:        //500mA
  214.                         Iout = 5.0*1000.0/3.6;
  215.                         break;
  216.                 case 0XF4:        //550mA
  217.                         Iout = 5.5*1000.0/3.6;
  218.                         break;
  219.                 case 0XF3:        //600mA
  220.                         Iout = 6.0*1000.0/3.6;
  221.                         break;
  222.                 case 0XF2:        //650mA
  223.                         Iout = 6.5*1000.0/3.6;
  224.                         break;
  225.                 case 0XF1:        //700mA
  226.                         Iout = 7.0*1000.0/3.6;
  227.                         break;
  228.                 case 0XF0:        //750mA
  229.                         Iout = 7.5*1000.0/3.6;
  230.                         break;
  231.                 case 0XEF:        //800mA
  232.                         Iout = 8.0*1000.0/3.6;
  233.                         break;
  234.                 case 0XEE:        //850mA
  235.                         Iout = 8.5*1000.0/3.6;
  236.                         break;
  237.                 case 0XED:        //900mA
  238.                         Iout = 9.0*1000.0/3.6;
  239.                         break;
  240.                 case 0XEC:        //950mA
  241.                         Iout = 9.5*1000.0/3.6;
  242.                         break;
  243.                 case 0XEB:        //1000mA
  244.                         Iout = 10.0*1000.0/3.6;
  245.                         break;
  246.                 case 0XEA:        //1050mA
  247.                         Iout = 10.5*1000.0/3.6;
  248.                         break;
  249.                 case 0XE9:        //1100mA
  250.                         Iout = 11.0*1000.0/3.6;
  251.                         break;
  252.                 case 0XE8:        //1150mA
  253.                         Iout = 11.5*1000.0/3.6;
  254.                         break;
  255.                 case 0XE7:        //1200mA
  256.                         Iout = 12.0*1000.0/3.6;
  257.                         break;
  258.                 case 0XE6:        //1250mA
  259.                         Iout = 12.5*1000.0/3.6;
  260.                         break;
  261.                 case 0XE5:        //1300mA
  262.                         Iout = 13.0*1000.0/3.6;
  263.                         break;
  264.                 case 0XE4:        //1350mA
  265.                         Iout = 13.5*1000.0/3.6;
  266.                         break;
  267.                 case 0XE3:        //1400mA
  268.                         Iout = 14.0*1000.0/3.6;
  269.                         break;
  270.                 case 0XE2:        //1450mA
  271.                         Iout = 14.5*1000.0/3.6;
  272.                         break;
  273.                 case 0XE1:        //1500mA
  274.                         Iout = 15.0*1000.0/3.6;
  275.                         break;
  276.                 case 0XE0:        //1550mA
  277.                         Iout = 15.5*1000.0/3.6;
  278.                         break;
  279.         }
  280. }

  282. //外部中斷初始化
  283. void init_int0()
  284. {
  285.         PX0 = 1;        //設置外部中斷0為最高優先級
  286.         IT0 = 1;        //1：設置下降沿觸發方式；0：低電平觸發方式
  287.         EA = 1;                //開總中斷
  288.         EX0 = 1;        //開外部中斷0
  289. }

  291. //定時器2初始化
  292. void init_Time2()
  293. {
  294.         T2MOD = 0;
  295.         T2CON = 0;
  296.         RCAP2H = (65536 - 50000)/256;                //12M晶振，50ms產生一次中斷
  297.         RCAP2L = (65536 - 50000)%256;
  298.         ET2 = 1;        //允許T2中斷
  299.         TR2 = 1;        //啟動T2中斷
  300. }

  302. //外部中斷0，用于停止放電計數。
  303. void Int0() interrupt 0
  304. {
  305.         LED_R = 1;        //紅燈滅
  306.         LED_G = 0;        //綠燈亮
  307.         State = 1;        //停止放電計數
  308. //        EX0 = 0;        //停止外部中斷
  309. }

  311. //定時器2中斷服務程序
  312. void Time2() interrupt 5
  313. {
  314.         TF2 = 0;        //定時器2必須由軟件對溢出標志位清零！
  315.         if (i > 20 && State == 0)        //每1秒累加一次放電量
  316.         {
  317.                 Sum += Iout;                //以100mA放電，1秒鐘的放電量。
  318.                 i = 0;
  319.         }
  320.         i++;
  321. }
復制代碼


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板凳
ID:1136941 發表于 2025-7-6 15:09 | 只看該作者
請問撥碼開關是如何通過單片機控制放電電流的？
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地板
ID:97023 發表于 2025-7-6 16:14 | 只看該作者
太陽雨ZW 發表于 2025-7-6 15:09
請問撥碼開關是如何通過單片機控制放電電流的？

初始化函數：
void init()
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5#
ID:98396 發表于 2025-7-7 09:34 | 只看該作者
放電電流負載儀電路?
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6#
ID:97023 發表于 2025-7-7 11:22 | 只看該作者
太陽雨ZW 發表于 2025-7-6 15:09
請問撥碼開關是如何通過單片機控制放電電流的？

我可能理解錯了你的意思，你可能是想問如何控制負載儀電流的，我是手動控制的。撥碼開關僅僅是告訴單片機這時的放電電流是多少，從而計算出每秒的放電電量并顯示。
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7#
ID:97023 發表于 2025-7-7 12:31 | 只看該作者
tnovicet 發表于 2025-7-7 09:34
放電電流負載儀電路?

負載儀是另一個裝置，在這里把它看成一個可調電阻，是手動控制的，過幾天整理好以后我會發出來。
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