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1 系统硬件设计
检测系统由微处理器、信号变换电路、控制电路、液晶显示屏、上位机等组成,如图1所示。微处理器选用Philips公司的LPC2131。电池的输入信号通过信号变换电路传输给微处理器,微处理器对采集的信号进行分析、处理,将控制信号传给控制电路,对电池的各个过程进行控制;同时,将结果送给液晶实时显示,并将结果传输给上位机保存测试结果,以方便数据存储、查询。 1.1 充放电控制电路 充放电控制电路如图2所示。采用模拟充电器设计,模拟充电器实现被检测电池充放电模式的切换、电流和电压的电信号切换,以及输入信号的调理。微处理器采集通过变换电路调理的电池输入信号,对信号进行分析处理后将控制信号传给控制电路。采用放大器LM324、大功率三极管C3990和TIP142等实现电流的逐级放大,采用继电器对不同回路进行切换,实现充放电模式及各个测试的切换。K1用于短路测试。 当K2接上端、K3接下端时,对电池进行充电测试。微处理器采集被测电池两端的电压及通过的电流,将控制指令通过输出的PWM1脉宽调制信号来控制充放电控制电路。PWM1的输出通过运放及三极管的逐级放大,最终转化成被测电池的充电输入电流。同理,当K2接下端、K3接上端时,对电池进行放电测试。微处理器通过控制PWM2的输出,实现对被测电池放电电流的控制。 1.2 液晶显示模块 液晶显示器件在科研、生产、产品设计等领域正发挥着越来越重要的作用,该模块是决定系统使用是否方便的关键。本设计中采用内置T6963控制器的 128×128图形点阵式液晶显示模块DM128128。该液晶显示模块的驱动系统是由液晶显示控制器T6963及其周边电路、行驱动器组、列驱动器组以及液晶驱动的偏压电路组成。T6963控制器的最大特点是具有独特的硬件初始设置功能,显示驱动所需的参数(如占空比系数、驱动传输的字节数及字符的字体选择等),均由引脚电平设置。因此,T6963的初始化在上电时就已经基本设置完成,软件操作的全部精力就可以用于显示画面的设计上了。其典型应用如图3 所示。 |
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2 系统软件设计
2.1 主程序 软件设计上应遵循程序简单、清晰、流程合理的原则。主程序流程如图4所示。系统上电后进行初始化,参数设置完毕将结果送至上位机和液晶,实现数据的实时传输和显示。然后启动A/D转换,判定是否满足参数设定要求。若满足则停止测试,若不满足,则由微处理器控制算法分析处理,发出调节指令,循环返回。 图4 主程序流程 图5 系统任务分配流程 2.2 μC/OS-II的移植 μC/OS-II是源码公开的实时内核,具有可移植、可固化、可裁剪、可剥夺、多任务、稳定可靠等优点。它的基本代码尺寸不到5 KB,对存储器容量要求低,满足于嵌入式系统对体积的苛刻要求。移植μC/OS-Ⅱ到LPC2131主要实现以下功能:电池功能测试、上位机通信、液晶显示和键盘扫描。系统任务分配流程如图5所示。 2.3 上位机通信界面 系统采用Visual Basic 6.0(VB6.O)的窗体和控件对串口控制,实现终端监控。VB6.0的MSComm控件在串口编程时非常方便,使用它可以建立与串行端口的连接,通过串行端口连接到其他通信设备,实现发出命令、交换数据以及监视和响应串行连接中发生的事件和错误等功能。存档数据采用Access数据库,建立好数据库后,在编写好的程序中通过ADO数据库操作技术对数据库进行管理。 结语 本文设计的嵌入式锂离子电池测试系统,符合“GB/T18287-2000蜂窝电话用锂离子电池总规范”对锂离子电池的测试要求,实现了对锂离子各项性能指标的测试,同时实现了数据的实时传输与显示。该系统外围电路简单、操作方便、稳定性好、精度高,可广泛应用于电池生产厂家、质检部门及电池用户,具有良好的发展前景。 |
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