北極星電技術(shù)網(wǎng) 楊明 高占鳳 狄衛(wèi)國 孫會(huì)來

　　摘  要：介紹了基于AT89C52控制的電池四參數(shù)檢測系統(tǒng)，詳細(xì)給出了系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，給出了A/D轉(zhuǎn)換器MAX197、顯示驅(qū)動(dòng)芯片MAX7219在此系統(tǒng)中的應(yīng)用方法，及數(shù)據(jù)處理中使用的數(shù)字濾波算法。

　　關(guān)鍵詞：AT89C52；自動(dòng)檢測；電池；數(shù)字濾波

    目前，在對普通干電池的出廠檢測中，廠家主要是對電池的開路電壓、負(fù)載電壓、短路電流進(jìn)行質(zhì)量檢測。而電池容量的檢測，由于具有毀滅性的損害，沒有專門的檢測設(shè)備，僅僅采用抽樣的方法來檢測。根據(jù)電池特性，其重量參數(shù)可以指示其容量參數(shù)。故而我們設(shè)計(jì)開發(fā)了基于AT89C52單片機(jī)控制的機(jī)電一體化智能設(shè)備電池四參數(shù)自動(dòng)檢測儀，檢測電池的4個(gè)基本參數(shù)：開路電壓、負(fù)載電壓、短路電流和電池重量，并同時(shí)作到電池正、次品的分選統(tǒng)計(jì)功能。

    1　系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

    如圖1所示，本系統(tǒng)以AT89C52單片機(jī)為核心組成一個(gè)具備數(shù)據(jù)采集、對象控制、結(jié)果顯示、報(bào)警裝置、鍵盤操作等多項(xiàng)功能的復(fù)雜完整系統(tǒng)。

    1.1微處理器

    本系統(tǒng)采用Atmel公司生產(chǎn)的AT89C52芯片作為微處理器。AT89C52與MCS—51系列單片機(jī)完全兼容，他采用靜態(tài)時(shí)鐘方式，可以大大節(jié)省耗電量。其內(nèi)部含有Flash存儲(chǔ)器，在系統(tǒng)開發(fā)時(shí)可以十分容易地進(jìn)行程序修改，即使錯(cuò)誤編程也不會(huì)成為廢品。而且在系統(tǒng)工作中，即使突然掉電也能有效地保存一些數(shù)據(jù)信息。

    1.2數(shù)據(jù)采集部分

    數(shù)據(jù)采集和A/D轉(zhuǎn)換由MAX197完成。MAX197是MAXIM公司出品的高性能12位A/D轉(zhuǎn)換器，8通道模擬信號(hào)輸入，可以滿足使用1片A/D分時(shí)進(jìn)行多參數(shù)測量的要求。MAX197的其中2路通道為電池重量信號(hào)的輸入，由壓力傳感器獲取原始信號(hào)經(jīng)運(yùn)算放大后輸入。其余6路分別為電池相關(guān)電壓、電流各參數(shù)信號(hào)的輸入。MAX197片選信號(hào)/CS接AT89C52的P2.7，讀寫控制信號(hào)分別接AT89C52的/WR和/RD。引腳HBEN為12位轉(zhuǎn)換結(jié)果選擇端，由P1.6控制。當(dāng)HBEN為高電平，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的高4位；當(dāng)HBEN低電平時(shí)讀取低8位。設(shè)定MAX197的控制字為01000000B，則其工作方式為正常工作方式/內(nèi)部時(shí)鐘；內(nèi)部獲取方式；模擬量輸入范圍為0～5 V；使用通道0。改變控制字的最后3位（000～111）可以依次選取MAX197的第0～7通道。MAX197通過片內(nèi)的三態(tài)并行接口與AT89C52進(jìn)行接口。由于MAX197本身的轉(zhuǎn)換時(shí)間較短，且為固定值，故而在設(shè)計(jì)時(shí)采用了固定延時(shí)的方式代替中斷方式，進(jìn)行轉(zhuǎn)換結(jié)果的讀取，提高了數(shù)據(jù)的通過率和程序的效率。圖2給出了MAX197與AT89C52的接口電路。

    1.3基本I/O部分

    電池四參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值由撥碼開關(guān)設(shè)定，開機(jī)直接進(jìn)行顯示，直觀明了；且可以方便的改變設(shè)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(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管。MAX7219為MAXIM公司出品的串行輸入輸出、共陰極、8位數(shù)字LED顯示驅(qū)動(dòng)器。只須一個(gè)外部電阻就可以為所有的LED段電流進(jìn)行設(shè)置，簡化了電路設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可靠性。其與AT89C52的接口通過一個(gè)方便的三線串行接口完成，各個(gè)數(shù)字均可被尋址和更新，而不需要重寫整個(gè)顯示器。

    AT89C52的P3.0接MAX7219的串行數(shù)據(jù)輸入端DIN，在CLK的上升沿，串行數(shù)據(jù)從DIN裝入到內(nèi)部16位移位寄存器中。在CLK下降沿的DOUT端數(shù)據(jù)有效。本系統(tǒng)采用3片MAX7219進(jìn)行級(jí)聯(lián)，來驅(qū)動(dòng)24個(gè)LED數(shù)碼管，分別顯示電池的4個(gè)參數(shù)值及各分檔測量值的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。圖3為3片MAX7219級(jí)聯(lián)驅(qū)動(dòng)24個(gè)LED數(shù)碼管。

    1.4對象控制部分

    本系統(tǒng)控制的對象有步進(jìn)電機(jī)、電磁閥、機(jī)械測量推桿、電子開關(guān)等。開機(jī)自檢后，由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)傳送帶把電池運(yùn)到檢測位置處，單片機(jī)控制測量推桿夾緊電池進(jìn)行測量，所得數(shù)據(jù)經(jīng)處理后與所設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值比較，若滿足設(shè)定，視為合格產(chǎn)品，由傳送帶帶走；若不滿足，則視為次品，由單片機(jī)控制電磁閥打開壓縮空氣，吹走次品電池，達(dá)到分檢目的。而當(dāng)電池為次品或無電池及電池正、負(fù)極反置時(shí)，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。此系統(tǒng)采用氣動(dòng)電磁閥，提高了工作速度和設(shè)備的使用壽命。

    本系統(tǒng)軟件部分采用MCS—51系列匯編語言設(shè)計(jì)，采用模塊化程序結(jié)構(gòu)，由主程序模塊、鍵盤服務(wù)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、輸出控制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(jìn)而轉(zhuǎn)向完成不同功能的相應(yīng)各功能子程序。這樣設(shè)計(jì)使得程序總體