淺析單片機控制的電池溫度管理系統

張 健

(江蘇安全技術職業學院，江蘇 徐州 221011)

淺析單片機控制的電池溫度管理系統

張 健

(江蘇安全技術職業學院，江蘇 徐州 221011)

本文介紹了用STC89C52單片機實現電池溫度檢測的硬件實現方法，重點介紹了單片機STC89C52、LCD1602液晶顯示、A/D轉換器ADC0832及溫度傳感器DS18B20等重要器件。

STC89C52單片機；LCD1602液晶顯示；DS18B20溫度傳感器

1 元器件的選擇

1.1 電池溫度檢測的方法

電池在使用的過程中，隨著化學能不斷轉化成電能，電池內部的溫度會上升。如果因異常因素導致電池持續放電或過度放電，電池溫度會越來越高。檢測電池溫度的方法是通過溫度傳感器直接與電池外表接觸來監測電池的表面溫度。這里我們借助溫度傳感器DS18B20來采集電池表面溫度。

1.2 單片機的選擇

單片機在業界又被稱為“微控制器”，具體來說，單片機的組成有中央處理器CPU、I/O 接口和存儲器，通過內部的總線將CPU、存儲器和I/O 接口相連，麻雀雖小，五臟俱全，所以說單片機是一臺微型計算機一點也不為過。我們采用的是STC89C52單片機，STC89在8051基礎上增加了許多功能，STC89C52內部具有8KB ROM 存儲空間，擁有512字節的數據存儲空間，EEPROM存儲空間為2K字節，內置的flash ROM 可供反復擦寫10萬次，可與MCS-51系列的單片機兼容，通過串口STC89C52可以實現下載。其內置看門狗硬件，極大提高了MCS51家族的性能。

1.3 顯示方案的選擇

液晶顯示屏被廣泛應用于生活中的方方面面，比如生活中常見的計算器、電子表以及電子測量工具萬用表等很多家用電子產品，都有液晶顯示屏的影子。所以不管對于專業還是非專業的人們，液晶顯示屏都不算陌生。我們采用了1602液晶顯示，有160個不同的點陣字符圖形存儲在1602液晶模塊內部的字符發生存儲器(CGROM)，故LCD1602可以顯示數字和英文。常見字符有:大小寫的英文字母、阿拉伯數字、常規符號。操作1602液晶對于我們來說相對熟悉一些，其顯示功能也比較強大，實用性很強，還可以顯示自定義字符，故采用此方案。

2 硬件設計

2.1 單片機系統

采用STC89C52最小系統，最小系統是指工作能正常進行的最簡單電路。STC89C52最小應用系統電路如圖1所示，它包含五個電路部分:電源電路、時鐘電路、復位電路、片內外程序存儲器選擇電路、輸入/輸出接口電路。其中電源電路、時鐘電路、復位電路是保證單片機系統能夠正常工作的最基本的三部分電路，缺一不可。

圖1 STC89C51最小系統Fig.1 STC89C51 minimum system

2.2 LCD1602顯示模塊設計

模塊設計的前提是顯示模塊必須要采用能夠顯示工業字符的液晶，而LCD1602則可以完全滿足要求。1602的內容成兩排顯示，一排能夠顯示16個字符，總共可以顯示32個字符。我們在市場上能夠看到的1602字符液晶一般只有兩種，其原理是相同的，只是一種背光為綠色，呈現黑色字體；另一種是白色字體而背光為藍色，這一次選擇的液晶模塊為白色字體、藍色背光的液晶顯示。

液晶顯示屏的畫面質量高而且不會閃爍，其工作方式是顯示器的每個點在接收到信號后就一直保持這種色彩和亮度，恒定發光，與陰極射線管顯示器(CRT)這種需要不斷刷新新亮點有所不同。同時液晶顯示器都是數字顯示器，而且具有功耗低、體積小，重量輕等眾多優點。1602字符液晶接口如圖2所示。

圖2 1602字符液晶Fig.2 Character LCD 1602

而本次設計中，1602字符液晶顯示是用單片機進行控制，其接線圖如圖3所示。

圖3 LCD1602與單片機的連接Fig.3 Connection of LCD1602 and SCM

2.3 A/D轉換模塊

對于A/D轉換模塊而言，難度最大的就是對于模擬信號的采樣工作，之所以出現這樣的難度主要是由于模擬信號在輸入時其在時間上具有連續性，但是成功轉換成數字信號后其信號代碼本身是離散的，因此其在進行信號采樣時必須瞬間進行選定，這種選定點主要依據時間座軸來規定。在采樣完成后，將采樣值轉換為數字量。因此，一般的A/D轉換過程是通過采樣保持、量化和編碼這三個步驟完成的，即:首先對輸入的模擬電壓信號采樣，然后進入到保持時間，在這段時間內將采樣的電壓量轉化為數字量，并按一定的編碼形式給出轉換結果，然后開始下一次采樣。

我們這里使用的A/D轉換模塊采用的是ADC0832芯片，與單片機接線圖如圖4所示。

圖4 ADC0832與單片機的接口電路Fig.4 Interface circuit of ADC0832 and SCM

2.4 DS18B20溫度檢測模塊

DSl8B20是美國DALLAS半導體公司推出的第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器，它具有微型化、低功率、高性能、抗干擾能力強、易配微處理器等優點，可直接對溫度轉化成串行數字信號供處理器處理。

DSl8B20在工作時可直接從總線上獲得能量。DS18B20的測量最低溫度為55℃，最高溫度為125℃，為“一線總線”接口，現場溫度采用數字式傳輸，可以增強系統的抗干擾能力。GND為電源地，VCC作為外接供電輸入端，DSl8B20的作用是直接將溫度數值轉換成數字量。

溫度采集連線電路圖，如圖5所示。DSl8B20的2腳接系統中單片機的輸入端，用于將采集到的溫度送入單片機中處理。

2.5 報警模塊

采用聲光報警，電池溫度不在正常范圍時，系統的蜂鳴器可以響鈴提示，LED燈發光。在蜂鳴器的選擇上，無論是有源的還是無源的，我們都可以通過單片機控制驅動信號來使它發出不同音調的聲音。

圖5 溫度采樣電路Fig.5 Temperature sampling circuit

3 調試中出現問題的解決方法

在實際調試的過程中會遇到很多問題，如:單片機不工作，解決方法是重新換一個晶振；無法初始化DS1302，解決方法是將DS1302虛焊部分重新焊接；液晶顯示時斷時續，解決方法是重焊管腳并調節阻值。

4 結語

通過應用電池的溫度管理系統，能夠極大提高電池工作的安全性，這套系統原理也同樣適用于電池的電壓管理和電路管理，希望能給相關專業的人員提供些許參考。

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Analysis of battery temperature management system controlled by single chip microcomputer

ZHANG Jian

(Jiangsu Security Technology Career Academy, Xuzhou 221011, China)

This paper introduces the method to fulfill the battery temperature detection by using STC89C52 SCM. It mainly introduces the important devices such as SCM STC89C52, LCD1602 liquid crystal display, A/D converter ADC0832 and temperature sensor DS18B20.

STC89C52 SCM; LCD1602 liquid crystal display; DS18B20 temperature sensor

2016-09-19

張健(1985-)，男，學士，講師。

TM912

A

1674-8646(2016)22-0034-03