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
2 p1 p: L5 ~! {, s% Y: ?" I. i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
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
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
7 J6 z. Q, r0 x  O4 I' q8 h有效途径．本文设计出的手机电池容量测试仪，具有
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
# j% y% }5 |: z; b' T& o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
0 j1 x, v5 a1 o# E' P. Q3 s' N择、参数设置及结果查询．为了能够实现计算机控制
和将测量结果由计算机显示输出，系统中加入了
& g9 b/ g# y2 g( G0 B) O7 |RS232通信模块．整个系统硬件框图如图l所示．
9 V$ n6 |0 D* c, l) R单片机采用ATMEL公司推出的AT89C51AC2，
+ l+ {" I( G9 k( Y/ t9 `+ E它保留了80C51的所有特性，另外具有一个10位的
) E8 C0 L1 G# U5 h- w; QA／D转换器，2 K字节FLASH引导存储器，2 K字节
的EEPROM数据存储器，一个可编程计数器阵列，
' `4 n# o) t6 p- b+ A1 b' P102 4字节的非易失型RAM，一个硬件看门狗定时
# E; v5 O- r7 v/ h& Q- j; O器以及一个更通用的串行口便于多机通信．本系统
中由于CPU带有PWM输出，加之出于降低成本的
考虑没有采用D／A转换芯片，而利用PWM输出构成
D／A．通过控制8位的PWM输出实现0-5 V的D／A
8 g6 x7 h' h6 ~( b  L$ x9 c! Z转换．加入一同向驱动器，增大D／A输出的驱动能
力，以解决CPU的驱动能力．电池测试仪对电池检验
) C  V  z/ p  M7 K主要由以下几部分模块：
2 g3 E, g. U& O* D: b5 n4 D1．1电池充电模块
在电池的检测过程中需要对电池进行多次充
; H6 \1 \: |+ j6 n$ d' e电，采用由分立元件构成电池的充电电路．电池的充
& L9 S' `; k; Z$ B5 L6 v电需要一个恒流源，图2所示充电电路中由运算放
大器玑、三极管仉、Q。共同构成一个恒流源．电路
2 m  }4 P/ ~9 t正常工作时，CPU通过监测尺，的电压来计算充电电
/ V" @  Z; j( E( ?  W流的大小，并通过调整D／A输出来调节充电电流大
/ G3 F  `- {/ k* Y% ^小．当尺。电压低于设定值时，CPU通过计算增加D／
% N$ `) m( s3 g: \- [  A4 NA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
增大，这样既可增加充电电流．当尺，电压高于设定
值时，CPU减小D／A输出值，降低比较器同相端电
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
量、计算R。电压并调节D／A输出，使电路达到以动
9 N2 s+ u: U) g/ w5 Z5 f态的平衡以完成恒流充电过程．
* X4 x& v4 K9 o, Y3 m系统采用结构简单、成本较低的线性式充电法．
7 q- ]  z4 a/ {: m  e0 h/ j线性式充电法分为3个阶段：
) h* D4 n% ]* _) Q) Y$ w1)预充电阶段．在这个过程中首先要判断电池
+ X; x) w( e+ Z: K9 b电压是否低于2．5 V，如果电池电压低于2．5 V，此时
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
( U, I' I; {: v# n2 V电池造成永久损害．
. ^$ F1 _& G1 {  b7 L) X2)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
! z: t5 c. H) |# Q2 F0 R充电限制电压．
+ W) }1 r) o1 H3)涓流充电阶段．如果电池电压刚达到充电限
! L4 F3 X+ |4 o6 i制电压就停止充电的话，电池将会处于欠充饱状态，
" W" o1 x' M0 G7 `此时应继续对电池进行一段时间的涓流充电，使电
池达到最佳状态⋯．在这个过程中CPU通过监测电
池端电压，当端电压高于充电限制电压时，降低充电
% G* |& k/ ]& K1 R# J8 P0 Y3 ^电流，使电池电压保持或略低于充电限制电压．当充
! k2 C* L8 x; t; K- V) V: f7 Q3 L电电流逐渐下降到低于0．1C，A或充电时间到时，充
" ]* a9 T7 n- d/ t
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AT89C51AC2单片机可以通过电路检测电池状态