DC48V铅酸电池数据采集系统毕业作品.docx

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DC48V铅酸电池数据采集系统毕业作品

毕-设

业-计

（20届）

DC48V铅酸电池数据采集系统

所在学院

专业班级机械设计制造及其自动化

学生姓名学号

指导教师职称

完成日期年月

摘　要

摘要：

DC48V铅酸电池放电特性为电容特性和电压特性，作为供电装置，随运行时间变化，电池总电压和各单体电池电压参数也有较大变化，而这些参数的变化往往也影响着所供设备的运行状况，因此建立数据采集系统，采集其放电过程中的电压数据，分析其数据变化，对于充分发挥其电能，维持机械正常运行有重要意义。

对于单体电池的采集，本文首先参考了几种常见的电池电压采集电路，通过总结比较后设计出了最适合本课题的电池数据采集电路，即利用24块AD转换芯片ADC7888单独采集24个单体电池的电压值，由于芯片STM32F103RB的I/O口有限，本文通过利用三块三八译码器与芯片STM32F103RB连接扩展其I/O接口，然后与24块电压采集单片机相连，这样STM32F103RB即可通过译码器，间接控制了前端24块单片机所采集到的电压信号的输入顺序，完成单体电池电压的实时采集。

这种方法采样精度高，且控制系统和电池组通过光耦和电池组进行隔离，安全可靠。

当然，其缺陷是每节电池都需配备一篇AD转换芯片，成本较高。

不过，由于这种采样电路的精度较高，允许采用较低精度〔如8位）的AD转换芯片，因此其整体价格依然可以控制在较合理的范围之内。

关键词：

铅酸电池；单片机；数据采集；译码器。

DC48VVRLADataAcquisitionSystem

Abstract

【ABSTRACT】DC48Vlead-acidbatteryaspowersupplydevice,dischargepropertieswithrunningtimechange,batterytotalvoltageandMonomerbatteryvoltageparametersalsohavebiggerdifference,andtheseparametersvariationsoftenalsoaffecttheoperationstatusofthesuppliedequipment,therebyestablishingadataacquisitionsystem,collectingtheparameters,analyzingthevoltagedata’schangeshaveaimportantmeaningtomakefulluseofitsnormaloperationofelectricpowerandmaintainingmachinerynormaloperation.

Forthecollectionofsinglecells,thispaperrefertosomecommonbatteryvoltageacquisitioncircuitdesignsandbycomparingthesedesigns,designingthemostsuitableoneforthedataacquisitioncircuitthebatteryissue.ThatisusingchipsSTM32R103B,byestablishingasoftwareprogram,anddesigning,comparingvariousexternalacquisitioncircuit,using24piecesofADC7888SCMstocollectandusingthreedecodertocontroldesigningacomparativelyperfectlead-acidbatteryvoltageacquisitioncircuit.Thismethodhasahighaccuracy,controllingsystemandthebatterypackthroughlightdecouplingandbatterypackisolationissafeandreliable.Ofcourse,thedefectiseachsectionmustbeequippedwithanarticlebattery,withhighcostonADtransformchip.However,duetothesamplingcircuitwithhighprecisionandallowedtheuseoflowaccuracy（suchas8）ADtransformchip,soitsoverallpricesstillcancontrolinrelativelyreasonablerange.

【KEYWORDS】VRLA；SCM；Dataacquisition;Decoder。

参考文献28

1概述

1.3铅酸电池发展现状

1.1.1国内现状

1.基本情况。

到目前为止，铅酸蓄电池产业在我国已形成了产品覆盖范围广，企业集群区域稳定以及生产技术质量体系完善的产业模式，该行业的生产经营保持了非常好的发展，经济效益也得到了明显提高。

到2011年1月为止，我国的铅酸蓄电池生产企业已达1600家（获得生产许可证企业达1400家）．其中年产值越10亿元以上的大型企业有35家，年产值超亿元的中型企业有200家，小型企业有1400家，上市公司有15家。

2010年行业内总产值约1500亿元，产品销售收入高达1100亿元，而年出口额约25亿美[1]。

2.2010年铅酸电池行业主要经济指标[1]

表120010年铅酸电池工业产值及分列

动力型蓄电池（亿元）

汽车型蓄电池（亿元）

电信电力蓄电池（亿元）

出口蓄电池

（亿元）

其他类型蓄电池（亿元）

总计

（亿元）

500

350

170

180

120

1500

表22005年与2010年铅酸电池行业主要经济指标对比

年份

蓄电池总产量（万kVAh）

工业总产值（亿元）

工业销售总值（亿元）

工业增加值（亿元）

主因业务收入（亿元）

利润总额（亿元）

2005年

6065

700

675

45

685

53

2010年

11500

1200

1098

126

1030

72

增长率（%）

89

71

61

180

57

36

3．产业地位。

目前在世界上最大的铅酸电池生产、消耗和出口国就是中国。

2005–2010年期间．我国铅酸电池行业产值年平均增长速度约为14%。

2010年我国铅酸电池行业总产量达11500万kVAh，几乎占到了当年全球铅酸电池总量的l／3。

2010年我国电解铅总量为280万吨，占我国精铅年总产量的约75%。

再生的铅用量为190万吨，同时从图中可以看出，在2010年，我国铅酸蓄电池直接出口额180亿元。

铅酸蓄电池产业的产业链包括其铅锌矿的采集、冶炼、硫酸、外壳、隔扳及设备、贸易、科研以及其他零部件等等，其产业链是十分巨大的，其中直接从事铅酸电池产业制造的达26万人，产业链从业相关人员达200万[2]。

近年来，为了提高本行业的技术水平，我国通过不断地技术引进国外先进技术，消化吸收以及国外优秀的公司在中国来投资建厂，我国的铅酸电池主要产品（摩托车用电池，汽车用电池等）的制造技术已经接近于甚至已经达到了国际先进水平。

同时在某些方面我国的技术甚至已经超越了欧美发达国家，处于世界先进水平，如深循环动力电池制造技术。

但我国铅酸蓄电池的质量由于受到原材料质量和管理水平及人员素质以及制造设备精度等因素的影响，和水平与发达国家相比，还是要落后十年左右。

1.1.2国外铅酸电池发展现状

由于目前在世界上，再生铅在所有金属中回收率最高，同时在过去的时间里，由于铅酸电池的大量生产，也给整个世界带来的严重的环境污染，因此与中国注重铅蓄电池的生产相比，目前西方发达国家已由过去的大量开发铅酸电池，到现在的开始将重点转移到电池回收上目前再生铅在世界的产量已经超过了原生铅产量。

在美国，废蓄电池回收和冶炼的主管机构是蓄电池协会，.其与环保局共同制定了一系列的法令和标准，把废蓄电池作为危险废物管理，严令禁止随便处置，规定铅酸电池生产厂商要承担起回收废弃电池的任务额，否则将受到惩罚。

而对于一般公众，也严格禁止其随意丢弃，否则将重罚[3]。

在澳大利铅酸蓄电池生产厂家要负责召回、收集铅酸蓄电池，并包好成捆，用专用运输工具送到再生铅工厂，并支付一定的危险废物处置费:

再生铅工厂收取处置费及加工费后再把再生铅返还给给铅酸蓄电池厂。

在法国，20世纪80年代末以前，回收工作大都由废旧品收购者来完成。

但是，这种收集方式存在着随意倒酸和酸泄漏的问题，在环保安全方面存在很大隐患。

于是，一种有组织、同时更加遵守环保规则的回收制度得到了发展。

这种回收方式需要遵循某些操作流程:

首先将密封的塑料桶交给顾客，用以储存电池；然后用安装有活动后栏板的卡车将塑料捅运送到一个叫做“专用场地”的堆积平台，平台上安装有防漏装置，防止酸液流出;废旧电池用密封的、抗酸的桶装盛送给电池制作工人。

1.4单片机数据采集

为了获得电池数据，必须用相应的设备对其进行采集，而目前，使用最多的便是利用单片机进行数据采集，然后利用VC使采集的数据显示于电脑上，以下是目前单片机采集电池数据的一些基础知识。

1.4.1单片机数据采集系统的组成

所谓单片机就是单片微型计算机（Single-chipMicrocomputer）,单片微型计算机的核心是微处理器MPU，与一般微型计算机所不同的是它将微处理器，内存，I/O接口，中断逻辑，定时器/计数器等集成到一个集成电路芯片上，有的单片机还集成了A/D，D/A转换器等电路[5]。

其组成结构如图1.1所示

图1.1单片机组成框图

一般的顺序控制采集系是由数据采集单元，A/D转换单元，D/A转换单元，数据传输单元，数据处理单元，键盘/显示电路等几部分组成。

而现在的数据采集系统正从传统的顺序控制采集系统进入到程序控制数据采集系统，这种采集系统则是由硬件和软件两部分构成，硬件指的是连同单片微机在内的全部电子线路，而软件包括监控管理程序及各功能模块应用软件。

对于硬件，如图1.2，其为一集散式数据采集系统图，从图中可看出，单片机数据采集处理系统的硬件由：

监控计算机单元，数据处理单元，总线隔离器单元，接收单片机，数据采集单元组成。

图1.2集散式数据采集系统

而对于软件，在数据采集系统中，为了维持系统的正常工作，一般应至少具有以下几个常用的功能软件：

（1）初始化程序：

用于系统参数的初始化以及数据采集系统各插板接口的初始化。

（2）系统的监控程序：

主要用于系统的初始启动和系统调试时的简单查错。

（3）采集程序：

该程序通常可以固化在ROM中，是一个根据采集格式对数据进行采集的程序。

根据系统需要，一个系统可配备多个不同采集格式的程序，以使系统适应多种工作情况。

（4）命令控制程序：

它是根据操作人员发出的命令，对数据采集系统的工作状态和工作方式进行控制的程序。

（5）输出处理程序：

对采集到的数据进行处理，然后进行输出。

1.4.2MCU数据采集处理的主要内容

（1）数据采集：

主要讲一些非电量的参数转化成电量参数，