基于lpc2131的嵌入式锂离子电池检测系统.pdf

经 验 交 流 基于 L P C 2 1 3 1的嵌入式锂离子 电池检测 系统 杨 才 山， 张晓冰 ， 杨超 ( 哈尔滨理 工大学 测控技术与仪器黑龙江省高校重点实验室 ， 哈尔滨 1 5 0 0 8 0 ) 引 言 随着电子技术 的迅猛 发 展 ， 嵌 入式 系统 因其 高 自动 化 、 响应速 度快 的优点 ， 被 广 泛 应 用 于各 个 领 域 ARM 处 理器作 为高性 能、 低 功耗 的处理 器 ， 是 目前最 常用 的嵌 入式微处理器之一l 】 ] 针对 电池 产业 的发 展 以及 国 内外 电池检测设备 的现状 ， 对 电池检测实行 的国家标准和 电池 检测方面 的一些 问题作 了深入 的研究 和分析 ] 根据 电 池检测 系统所 要达 到 的性能 指标 ， 本 文 以 L P C2 1 3 1微处 理器为核 心 ， 基于嵌人 ~ C ／ OS —I I 设计 了一种嵌入式锂离 子 电池检测 系统 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 P h i l — i p s 公 司的 L P C 2 1 3 1 。

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 电池输 入信号 图 1检 测 系统 硬 件 结构 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 L M3 2 ~ 、 大 功率 三极管 C 3 9 9 0和 T I P 1 4 2 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 、 K 3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 P WM1 脉宽调制信号来控制 充放 电控 制 被 测 电 池 图 2充放 电控 制 电路 电路 。

P WM1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 K 2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 P WM2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 T 6 9 6 3 控 制器的 1 2 8 ×1 2 8图形 点阵式液 晶显示 模块 DM1 2 8 1 2 8 该 液 晶显示 模块 的驱 动系统是 由液 晶显示 控 制器 T6 9 6 3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 T6 9 6 3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 ， T6 9 6 3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 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 F G VS S VDD V0 RD CE C／ D RST DB0 - DB7 FS LEDA LEDK DM 1 2 81 2 8 液晶典型应用 7 z t 《 j 卓 L 诗缸 入矗 ： 务 刍闭 ⋯ A ⋯ 一 ⋯ 一r 士田 、 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 2 ． 2 ~ c ／ os—I I 的移植 “ C／ OS—I I 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 C ／ OS—I I 到 L P C 2 1 3 1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 键 盘 扫 描 任 务 ( 堕) ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．!I ．．．．． ．．一 系统初始化 二二=工二=二 创建任务 二二]二二二 OS S T AR T 启动 二二=[二 监视任务 功 能 测 试 任 务 上 位 机 通 信 任 务 液 晶 显 示 任 务 2 ． 3 上位机通信界面 系统采用 Vi s u M B a s i c 6 ． 0( VB 6 ． 0 ) 的窗体 和控 件对 串 口控制 ， 实现终端 监控 VB 6 ． 0的 MS C o mm 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 Ac c e s s 数据库 ， 建 立好数据库后 ， 在编 写好 的程序 中通 过 A D O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 ／ T 1 8 2 8 7—2 0 0 0蜂窝 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 l 参考文献 [ 1 ]周立功 ， 张华． 深入浅 出 AR M7 E M] ． 北 京 ： 北 京航空航 天大 学 出版 社 ， 2 0 0 5 ． E 2 3王海 明， 郑绳植 ， 刘兴顺．锂 离子电池 的特 点及应用[ j ] ．电 器时代 ， 2 0 0 4 ( 3 ) ： I 3 2 —1 3 4 ． [ 3 ]X i a o L F， Z h a o Y Q， Y a n g Y Y， e t a 1 ．E n h a n c e d e l e c t r o c h e m— i c a l s t a bi l i t y o f AI d o pe d LI M n 204 s y nt he s i z e d b y a p ol y me r p y r o l y s i s me t h o d E J ] ． J ．E l e c t r o c h i mi c a A c t a ， 2 0 0 8 ， 5 4 ( 2 ) ： 5 45— 5 50． E 4 ]姜印平 ， 刘江江 ， 李杰． 基于 MS P 4 3 0单片机 的智能 电池检测 仪E J ] ． 仪器仪表学报 ， 2 0 0 8 ， 2 9 ( 5 ) ： 1 0 4 0— 1 0 4 3 ． E s ]任哲 ， 潘 树林 ， 房红 征． 嵌 入式操 作系统 基础 ．C ／ O S—I I和 L i n u x E M] ． 北京 ： 北京航空航天大学出版社 ， 2 0 0 6 ． E 6 ]王伟 ， 杨海萌．用 V B实 现上位机 与 R F I D控制器 的串行通 信 E J 3 ． 船 电技术 ， 2 0 0 7 ( 5 ) ： 3 0 7— 3 0 9 ． 扬 才 山 ( 硕 士 研究 生 ) ÷要 研 向 为 嵌入 式系 统与智 仪器 ； 张 晓冰( 教授) ， 童要研究 领域为 嵌 式系 统 瘴用与计算 机智能 控制。

i 薹 — 嚣 ( 收稿日 期： 2 0 1 0 - C ~ 7 - 0 7 ) S i l i c o n L a b s D类放大器 以低成本 为消费类产 品提供高保真音频 S i l i c o n L a b o r a t o r i e s( 芯科 实验室有限公 司) 推 出能有效 消减 E MI 的 5 W 立体 声 D类放 大 器该放 大器能有效 消减 电磁干扰 ( E MI ) ， 为消费类音频电子产品带来高保 真音频作为 S i l ii c o n L a b s D类放 大器 系列产 品的首 个成 员， 新型 S i 2 7 0 x放 大 器彻 底改 变了现有音频放大器的市场格局， 该产品仅需要低成本的滤波器， 即可利用省电、 可有效抑制 E MI 的 D类放大嚣技术与音频设备 协 同 工作 S i 2 7 0 x放 大器采用多级 E MI 消减技 术， 从源头上抑制传统 D类放 大器的干扰 ， 使其更 易符合 E MI 规 范、 更适用于 AM／ F M 收 音机和智能 ； 采 用智能友好 的全数 字架构 ， 不易受辐射噪 声的干扰 ， S i l i c o n L a b s的 E MI 消减技术增 强 了 OT A 的性 能和 兼容性。

S i 2 7 0 x放大器使得开发者可 以在便携式音频 系统( 如 音 响) 中使 用更 小和更低 成 本的 电源供 应器 ， 更 少的 电池 ， 且 不 降低性 能此外 ， 它还 可与 S i l i c o n L a b s 受欢迎的 S i 4 7 3 x AM／ F M 广播调谐 器产 品无缝连接 ， 提供 完整 的消费类音频 平台解决方案 p a p e r @ m e s n e t ． ~ 0 m ． c n ( 投 稿 专 用 ) M i c r 0 c o n t r 0 l k r s &E m b e d d e d s v s t e m s 7 5 。