手机电池智能测试仪的设计

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摘要：针对目前市场手机电池的质量问题，介绍一种由AT89C51AC2单片机为核心的手机电池测试仪的设计．本
( b4 a$ f- s" }9 }# E4 T( y文设计的手机电池测试仪通过对电池充放电试验、电池容量测试试验、循环充放电寿命试验及电池内阻估算，并且
& [6 i2 i0 V& B对过充、过放及短路保护测试，完成手机电池高可靠性、高精度的检测，能有效地检测手机电池的质量，以此更好地
/ a  u7 m* u5 g" m规范市场、维护消费者利益．

随着手机用户的飞速增长，手机电池的质量问
题成为消费者关注的焦点．如何有效地检测手机电
池的质量，这是更好地规范市场、维护消费者利益的
. k' m9 [3 P9 `2 D! s; p8 {有效途径．本文设计出的手机电池容量测试仪，具有
* K8 _/ S! L# V% @1 Q3 Y! ~* B. k性能稳定、测试准确、功能齐全、操作方便、价格低廉
等特点．
1 系统结构硬件设计
- g9 @. `8 P3 ^" f9 {系统由单片机控制测量电路的切换，实现各参
数的采集和计算，并通过键盘显示模块实现功能选
3 r7 E! B* ~, p5 N3 |/ c' V择、参数设置及结果查询．为了能够实现计算机控制
* L% `5 H; Q3 G0 w和将测量结果由计算机显示输出，系统中加入了
0 d% v$ ^* Q5 v: K( i+ M: pRS232通信模块．整个系统硬件框图如图l所示．
6 A" k$ c. H1 W6 P# v3 z单片机采用ATMEL公司推出的AT89C51AC2，
它保留了80C51的所有特性，另外具有一个10位的
A／D转换器，2 K字节FLASH引导存储器，2 K字节
% r/ K  {0 _! O  E. X的EEPROM数据存储器，一个可编程计数器阵列，
) x, z) i. L" |2 b; }: V0 S102 4字节的非易失型RAM，一个硬件看门狗定时
6 C7 U8 k  v' Z( D器以及一个更通用的串行口便于多机通信．本系统
! w2 l: _3 X- _! {( j. ?: h中由于CPU带有PWM输出，加之出于降低成本的
6 b8 Y# r& g& u7 w& z2 \考虑没有采用D／A转换芯片，而利用PWM输出构成
+ Y$ Y1 F& e+ j! f3 B$ XD／A．通过控制8位的PWM输出实现0-5 V的D／A
0 ^% b8 Z8 i7 g6 k7 D9 G转换．加入一同向驱动器，增大D／A输出的驱动能
% `3 ^6 y3 }" p8 F" w2 u2 f力，以解决CPU的驱动能力．电池测试仪对电池检验
主要由以下几部分模块：
1．1电池充电模块
( u, i0 a" W$ M5 s0 ?在电池的检测过程中需要对电池进行多次充
电，采用由分立元件构成电池的充电电路．电池的充
+ Q% @2 }* M/ X/ X- ~电需要一个恒流源，图2所示充电电路中由运算放
5 G9 q* e) n$ M- i大器玑、三极管仉、Q。共同构成一个恒流源．电路
正常工作时，CPU通过监测尺，的电压来计算充电电
流的大小，并通过调整D／A输出来调节充电电流大
小．当尺。电压低于设定值时，CPU通过计算增加D／
A输出值，以抬高比较器同相端电压，这样就可增加
比较器的输出，比较器输出增大后，Q：的导通开度
/ p% e% l* ~) J3 G4 T增大，这样既可增加充电电流．当尺，电压高于设定
2 c+ D+ D4 l/ t1 L+ t. p- g值时，CPU减小D／A输出值，降低比较器同相端电
7 q' |1 j) G8 y+ e压以减小比较器输出，得以控制Q：的导通开度降低
电池充电电流．在整个充电过程中，CPU不断地测
! T  b  c# _5 b5 K2 i量、计算R。电压并调节D／A输出，使电路达到以动
6 d! |' A' l) ^( U0 p3 @. [7 x态的平衡以完成恒流充电过程．
系统采用结构简单、成本较低的线性式充电法．
线性式充电法分为3个阶段：
1)预充电阶段．在这个过程中首先要判断电池
4 m- ~) e5 l7 d5 D8 _; E电压是否低于2．5 V，如果电池电压低于2．5 V，此时
7 m2 p. j5 D$ @8 u: ?3 y通常以1／15C。A电流进行预充电，直到电池电压大
于或等于2．5 V．如果对电池进行大电流充电将会对
  q" ~6 ^3 u9 p0 i% _3 A/ h9 y电池造成永久损害．
2)恒流充电阶段．这个过程中充电电路按照设
定模式的电流对电池进行充电，直至电池电压达到
( c) Q. R7 G5 t充电限制电压．
3)涓流充电阶段．如果电池电压刚达到充电限
制电压就停止充电的话，电池将会处于欠充饱状态，
此时应继续对电池进行一段时间的涓流充电，使电
" S, ^/ e8 I8 ]池达到最佳状态⋯．在这个过程中CPU通过监测电
) w2 N: I/ d1 g+ F* _6 U" ~; E池端电压，当端电压高于充电限制电压时，降低充电
* ^# ^! d7 `+ }( Y" C电流，使电池电压保持或略低于充电限制电压．当充
电电流逐渐下降到低于0．1C，A或充电时间到时，充

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AT89C51AC2单片机可以通过电路检测电池状态