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
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
/ a) z9 T% v) C% V+ P规范市场、维护消费者利益．

) z! r% S: Z: ]. E( g5 f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
8 D" l: `# F- a4 e! t( x4 N( n  X! L有效途径．本文设计出的手机电池容量测试仪，具有
% A( |1 Y3 R6 }4 c9 G9 t性能稳定、测试准确、功能齐全、操作方便、价格低廉
( y6 \' ]; U  q等特点．
2 n5 K3 Z0 s) n9 b3 G1 z% i1 系统结构硬件设计
( B6 l6 E. K5 N系统由单片机控制测量电路的切换，实现各参
- j" J8 g0 X, |; a( b4 K2 V, |0 m数的采集和计算，并通过键盘显示模块实现功能选
$ J: N$ T9 d, Y+ d1 z" H) E% h# t: H择、参数设置及结果查询．为了能够实现计算机控制
% N9 e* r$ A( X$ F* v- Q% _% N和将测量结果由计算机显示输出，系统中加入了
1 S! z2 m& @0 A  j* W9 qRS232通信模块．整个系统硬件框图如图l所示．
. r% c3 s% l: w) ]3 E单片机采用ATMEL公司推出的AT89C51AC2，
6 ]3 l7 }. @) O7 S# Z! H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
的EEPROM数据存储器，一个可编程计数器阵列，
102 4字节的非易失型RAM，一个硬件看门狗定时
1 b& v  P9 u4 d* O2 s# v3 J器以及一个更通用的串行口便于多机通信．本系统
: O6 y8 H4 Y0 [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
转换．加入一同向驱动器，增大D／A输出的驱动能
' n& \' [- R: R: V; S力，以解决CPU的驱动能力．电池测试仪对电池检验
5 ?* \$ W- C. A( m9 ]7 s# n0 N" k2 @主要由以下几部分模块：
8 ^: _6 r7 R5 U+ T+ f' ^1．1电池充电模块
* s- k) h# e9 ~( x: z在电池的检测过程中需要对电池进行多次充
4 u/ Y9 \9 U1 V% Y5 T& C电，采用由分立元件构成电池的充电电路．电池的充
电需要一个恒流源，图2所示充电电路中由运算放
3 S3 _1 L! m: L/ J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
  Y- V9 m; ?5 j+ Z/ b- K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
5 E5 W. f: f& ?; W! J* g  G4 {+ E- _, q' F量、计算R。电压并调节D／A输出，使电路达到以动
6 ^3 x: L! N" n+ g( a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．
7 U( l/ m1 _/ Q7 X" g, R# y5 N1 z: F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
( L+ Y. ]! r* ]4 Q0 S电压是否低于2．5 V，如果电池电压低于2．5 V，此时
" O# U! N& V1 ?通常以1／15C。A电流进行预充电，直到电池电压大
& f/ u) d, [/ u. i) u9 o7 O7 Z" j0 D; V于或等于2．5 V．如果对电池进行大电流充电将会对
& }9 J: b2 @6 s8 ]% e* I. O7 D* n电池造成永久损害．
) c- z9 j2 T+ }8 R$ H; V2)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
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
& T; L. v7 a7 z5 I% H8 Q! ?0 S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
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
! ]  ]$ Y6 c, ^( k2 r% B电流，使电池电压保持或略低于充电限制电压．当充
: R, S5 Q! A, B. `( I' S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