基于单片机的蓄电池监测系统设计(7)

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流的采样是以每秒钟36.41次的速度对流入或者流出电流进行自动采集，而电压与温度不会自动采集，必须通过单片机发出电压、温度转换命令（采集命令）之后，才能对电压、温度的寄存器读取数据操作。

2)剩余电量检测

为了能够功能更加准确和科学的表征蓄电池的剩余电量，通常用荷电状态来表征蓄电池的剩余容量，即SOC(State Of Charge)，它是对蓄电池剩余容量状态的重要参数，SOC不能直接通过测量获得，它可用电流积分累加(ICA)寄存器的值求得。DS2438对电池剩余电量的测量是借助其内部的电流积分累加器(ICA)实现的。ICA寄存器的值是由DS2438定时自动测量电池电流后更改的，存放的是流入、流出电池总电流的净累加值， 无需对其进行控制，只需单片机读出ICA寄存器的值，然后将读出的值代入公式，剩余电量=ICA/(2048*RSENS)（式中RSENS的单位为Ω），便可得到电池的剩余电量。剩余电量检测的流程图见图4.6。

结束数据修正及显示 发送读ICA寄存器命令 N 总线应答 Y 发送ROM命令 开始初始化命令 读取总线数据 图4.6 剩余电量检测流程图

在读取寄存器的值时，为防止读取错误，先要检查DS2438是否正在修改寄存器的内容，这可通过对状态/标志寄存器中的NVB位加以判断。

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4.4 显示电路子程序模块

4.4.1 1602液晶显示基本操作时序

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1602有四种基本操作时序，主要有读状态：输入为RS=L， R/W=H，E=H，输出为D0-D7=状态字；写指令:输入为RS=L，R/W=L，E=高脉冲，D0-D7=指令码，输出无；读数据：输入为RS=H，R/W=H，E=H，输出为D0-D7=数据；写数据:输入为RS=H，R/W=L，E=高脉冲，D0-D7=数据，输出无。 4.4.2 1602指令说明

1602液晶模块内部的控制器共有11条控制指令，见表4.2。

表4.2 1602液晶屏指令说明

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 指令 清显示 光标返回 置输入模式 显示开/关控制 光标或字符移 置功能 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 D2 0 0 1 D D1 0 1 D0 1 I/D S C B S/C R/L F DL N 置字符发生存储器地址 0 置数据存储器地址 读忙标志或地址 0 0 字符发生存储器地址 显示数据存储器地址 BF 计数器地址 要写的数据内容 读出的数据内容 写数到CGRAM或DDRAM 1 从CGRAM或DDRAM读数 1 1602液晶显示器的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。 4.4.3 1602标准字库

1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM）已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写字母“A”的代码是01000001B（41H），显示模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，就能看到字母“A”。

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4.4.4 显示子程序功能及流程

显示程序流程图如图4.8所示：

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开始Y 显示初始化标志位为1？ N 液晶模块初始化设置 置显示初始化标志位 状态显示标志位为1？ N

结束Y 显示标志位为1？ N 将静态显示内容写到显示缓冲区 Y 置显示标志位 显示动态数据 判断各显示画面标志位，进行相应的显示 图4.7 显示子程序流程框图

该系统的液晶显示屏上要求显示蓄电池的电压，电流，温度，剩余电量信息。这些项目是固定显示的，而所显示的数字信息则是按一定周期刷新的。当系统进入设定状态时，屏幕的下方会出现相应的设置信息画面。系统使用时若不进行任何操作，默认显示第一路的状态；要观察其他路电池的状态可通过键盘操作完成。显示哪一路状态是通过判断一个标志位确定的。若是出现报警时，在屏幕右上角显示报警。

4.5 串行通讯程序模块

该蓄电池自动监测系统可以与上位机实现通讯。单片机有4种串行通讯方式。在蓄

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电池监测系统中选择使用方式3，串行口控制器SCON来设置。方式3是11位异步收发，波特率由定时器l控制，在使用前要设置波特率，而且方式3适用于多机通讯。在方式3下，通讯时的串行帧格式为：l位起始位，8位数据位，l位可编程的低9位，1个停止位。

在单片机与上位机通讯时，要遵循一定的通讯协议。通讯协议中要规定帧格式、波特率、数据差错检查、联络信号等。当通讯协议选择好后，通讯双方都要遵守协议。

蓄电池自动监测系统的通讯主要是由中断引发，但是由于系统的重点在于对蓄电池的状态监测，因而不能在中断程序中完成所有的事情，通讯程序则设计为当上位机发数据时，单片机响应中断并在中断程序中接收数据，但不马上进行处理，在主程序中判断是否接受了数据，若接收到数据，再进行相应的处理。通讯程序流程图及中断服务程序如图4.8所示：

清除接受标志位 结束图4.8 通讯程序流程图及中断服务程序流程图

是否接受了数据 Y 判断命令内容 完成相应操作 接受字符，并送缓冲区，置通讯标志位 N 主程序流程开始N 接受地址符合本机地址？ Y 回送本机地址 N 开始保护现场 中断服务程序流程

接受完数据？ Y 置接收标志位，清通讯标志位 恢复现场 4.6 键盘输入子程序模块

本设计采用行列式按键接口电路。由于机械原因，按键的断开和闭合均伴随着一定

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的抖动，为了确保CPU对一次按键动作的确认，必须消除抖动的影响。通常消抖有硬件和软件两种方法，为了避免增加电路的复杂性，这里选用软件消抖的方法。具体方法是在第一次检测到有键按下时，执行一个延时12 ms的子程序后，再次检测该键是否仍然保持闭合状态，如仍然保持，则确认该键真正被按下，否则，无键按下，从而消除了抖动的影响。其流程图如图4.9所示。

图4.9 键盘子程序流程框图 N 闭合键释放否 Y 键码送累加器 N 有键按下？ Y 判断闭合键，键码入栈保存 调用12ms延时子程序 有键按下？ N 调用6ms延时子程序 Y 开始 返回 4.7 报警电路子程序模块

报警电路采用声光方式，当参数数据超限时，产生声音报警，同时对应的发光二极管以一定的频率闪烁。软件编程比较简单，只需将与蜂鸣器连接的I/O口置为高电平，即可产生警报声音；至于二极管的闪烁效果，只需经过一段时间，使对应的I/O端口电平取反即可。其程序模块融合在参数信号的采集模块中。此处不在赘述。

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