基于单片机的锂电池 单片机锂电池容量测试仪设计小创意 附后实物及软件语言源代码

小编 2024-11-25 锂离子电池 23 0

单片机锂电池容量测试仪设计小创意 附后实物及软件语言源代码

前几天在家看到我家的锂电吸尘器没电了,但是充满后用了一会就又没了,电量明明显示还有两格,心想这个东西太不靠谱了,于是就寻思如果能测试出电池的容量就好了,便自己动手做了一个锂电容量测试仪,然后实际测试了一下,发现准确度和精度都还可以,下面分享出来供大家学习参考一下。

说明:本次实验项目是用汇编语言开发的,如果感兴趣的小伙伴也可以试着用C语言开发一下哦!

老规矩废话不多说,先上实物图:

工作原理:此设计是用万能板搭建,显示用12864字库屏,主板与屏幕分开,这个单片机电池容量测试仪对于锂电/镍氢程序实现自动识别。该设备会自动识别电池类型(锂电池还是镍氢电池)。

识别的方法:电压高于2.7就是锂电,低于2.7高于2V就是锂电低电压,会有提示;高于1低于2,就是镍氢电池。左下角放电测试时会显示截止电压。

本设计仅供参考如果设计有不合理之处请大神勿喷,再次仅仅起到学习和抛砖引玉的效果。

本设计汇编语言参考源代码如下:

;-------------------------

; LCD12864.ASM

;

;12864液晶屏显示驱动程序

;-------------------------

SENDI:;------串行控制命令写入------------------------

; LCALL FD ;等忙时间

MOV RAM0,#15

DJNZ RAM0,$

;------------第一字节,11111000,从MCU到屏,控制字 ,rs,rw都为0

SETB RS ;片选为1

MOV R7,#5

SENDI1: SETB RW ;前四位都为1

NOP

NOP

CLR E

NOP

NOP

NOP

NOP

SETB E

DJNZ R7,SENDI1

MOV R7,#3

SENDI2: CLR RW

NOP

NOP

CLR E

NOP

NOP

NOP

NOP

SETB E

DJNZ R7,SENDI2

;-------第二三字节,8位的高四位------------------

MOV R6,#2

SENDI5: MOV R7,#4

SENDI3: RLC A

MOV RW,C

NOP

NOP

CLR E

NOP

NOP

NOP

NOP

SETB E

DJNZ R7,SENDI3

MOV R7,#4

CLR C

SENDI4: MOV RW,C ;后4位全为0

NOP

NOP

CLR E

NOP

NOP

NOP

NOP

SETB E

DJNZ R7,SENDI4

DJNZ R6,SENDI5

CLR RS

RET

;-----------------------------------------------

SENDD: ;------串行数据字节写入---------------------

; LCALL FD ;等忙时间

MOV RAM0,#15

DJNZ RAM0,$

;------------第一字节,11111000,从MCU到屏,控制字

SETB RS ;片选为1

MOV R7,#5

SENDD1: SETB RW ;前四位都为1

NOP

NOP

CLR E

NOP

NOP

NOP

NOP

SETB E

DJNZ R7,SENDD1

CLR RW ;第三位,从MCU到LCD,0

NOP

NOP

CLR E

NOP

NOP

NOP

NOP

SETB E

SETB RW ;第二位,数据,1

NOP

NOP

CLR E

NOP

NOP

NOP

NOP

SETB E

CLR RW ;第1位,,0

NOP

NOP

CLR E

NOP

NOP

NOP

NOP

SETB E

;-------第二三字节,8位的高四位------------------

MOV R6,#2

SENDD5: MOV R7,#4

SENDD3: RLC A

MOV RW,C

NOP

NOP

CLR E

NOP

NOP

NOP

NOP

SETB E

DJNZ R7,SENDD3

MOV R7,#4

CLR C

SENDD4: MOV RW,C ;后4位全为0

NOP

NOP

CLR E

NOP

NOP

NOP

NOP

SETB E

DJNZ R7,SENDD4

DJNZ R6,SENDD5

CLR RS

RET

/*从缓存取数据送显示*/

LCDDS: MOV DPTR,#TAB1F ;

LCDDS1: MOV A,@R0 ;取列表

MOVC A,@A+DPTR

LCALL SENDD

INC R0

DJNZ DSDAT,LCDDS1 ;取完N个数

RET

LCDDS2: MOV DPTR,#TAB1F

LCDDS3: MOV A,R0

MOV CA,@A+DPTR

LCALL SENDD

INC R0

DJNZ DSDAT,LCDDS3

RET

TAB10: DB " 电池容量测试 " ;

TAB11: DB "V=0.00V I=0.00A "

TAB12: DB "0:00:00 0mAh "

TAB13: DB "SV2.70V SR0.00A"

; 0 10 141618 22 30

TAB1F: DB "0123456789: -.=VRLAmD 待机....SV已结束! ",0

/*

TAB1:

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,96,0,0,96,0,0,0,0;

DB 0,0,192,0,102,0,195,128,99,0,99,96,49,128,0,0;

DB 0,0,192,0,99,0,222,0,97,128,99,252,49,128,0,0;

DB 0,0,192,0,96,0,198,192,96,240,103,96,49,128,0,0;

DB 0,0,192,0,126,0,255,128,127,176,121,240,49,240,0,0;

DB 0,0,248,7,192,3,204,3,248,1,231,48,63,176,0,0;

DB 0,31,152,0,243,0,219,128,126,192,103,240,241,224,0,0;

DB 0,1,152,0,243,0,254,0,118,96,118,48,49,252,0,0;

DB 0,1,176,1,182,1,247,240,236,0,251,224,63,128,0,0;

DB 0,3,48,1,188,15,254,1,225,193,225,188,113,128,0,0;

DB 0,3,48,195,56,96,198,199,111,3,111,225,195,192,0,0;

DB 0,6,48,198,112,96,222,192,99,0,97,192,6,96,0,0;

DB 0,12,48,204,240,97,223,193,227,240,99,96,12,56,0,0;

DB 0,56,31,152,31,224,248,192,254,0,102,48,56,30,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,124,28,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,48,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,48,0,3,0,0,48,1,128,24,0,0,0,0;

DB 0,0,0,96,0,115,1,158,48,97,176,27,48,0,0,0;

DB 0,0,0,96,3,195,0,246,48,49,152,49,176,0,0,0;

DB 0,0,0,254,0,3,224,103,176,1,128,49,176,0,0,0;

DB 0,0,1,134,0,127,102,127,176,1,240,108,48,0,0,0;

DB 0,0,1,134,7,195,99,127,176,239,128,118,96,0,0,0;

DB 0,0,1,246,0,195,96,127,179,225,128,243,96,0,0,0;

DB 0,0,1,134,1,182,96,255,176,99,193,177,224,0,0,0;

DB 0,0,1,134,3,118,97,255,176,110,192,48,192,0,0,0;

DB 0,0,1,246,3,252,193,156,48,102,96,49,224,0,0,0;

DB 0,0,1,134,0,24,195,54,48,119,236,51,56,0,0,0;

DB 0,0,1,254,0,51,192,102,112,124,60,62,30,0,0,0;

DB 0,0,1,206,0,97,128,192,48,0,28,48,0,0,0,0;

DB 0,0,0,6,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 7,156,243,224,12,32,15,128,0,0,0,0,13,136,0,192;

DB 8,136,74,64,18,96,10,128,0,0,0,0,5,24,1,32;

DB 8,8,72,143,130,35,226,0,0,0,0,0,5,8,1,32;

DB 8,8,72,128,12,32,2,0,0,0,0,0,5,8,1,32;

DB 8,8,73,0,2,32,2,0,0,0,0,0,5,8,1,32;

DB 8,136,73,32,18,32,2,0,0,0,0,0,2,8,1,32;

DB 7,8,243,224,12,112,7,0,0,0,0,0,2,28,64,192;

DB 0,48,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

/* (128 X 64 )*

TAB2:

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,24,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,192,0,0;

DB 0,0,28,0,0,0,0,0,1,192,56,0,48,112,0,0;

DB 0,0,28,0,0,222,0,0,1,192,24,0,48,96,0,0;

DB 0,0,62,0,0,254,3,128,1,192,24,0,112,96,0,0;

DB 0,0,119,0,0,206,31,192,3,224,24,0,112,96,0,0;

DB 0,0,115,128,0,207,249,128,3,123,24,0,224,126,0,0;

DB 0,0,225,192,0,206,219,128,7,61,152,0,195,240,0,0;

DB 0,1,192,224,0,254,219,128,14,13,152,1,192,96,0,0;

DB 0,3,128,112,0,254,219,0,12,1,152,3,192,96,0,0;

DB 0,3,15,252,0,206,223,128,24,225,152,3,192,127,128,0;

DB 0,6,126,63,128,206,240,0,63,241,152,6,195,240,0,0;

DB 0,12,0,31,192,254,192,0,110,97,152,12,206,224,0,0;

DB 0,56,0,0,0,238,192,0,198,97,152,24,192,96,0,0;

DB 0,96,1,128,1,204,192,24,7,225,152,0,192,96,0,0;

DB 0,0,31,192,1,140,192,24,6,225,152,0,192,252,0,0;

DB 0,3,241,224,1,140,192,56,6,192,24,0,195,224,0,0;

DB 0,1,129,192,3,140,224,120,6,12,24,0,192,96,0,0;

DB 0,1,193,128,3,60,127,248,6,28,24,0,192,96,0,0;

DB 0,0,193,128,6,28,31,192,7,252,24,0,192,127,192,0;

DB 0,0,255,128,6,28,0,0,1,240,248,1,255,240,0,0;

DB 0,0,224,0,0,24,0,0,0,0,120,0,192,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,56,0,192,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,128,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 1,0,0,128,0,0,0,0,0,128,0,0,0,0,0,0;

DB 1,0,1,224,3,0,7,240,1,128,0,240,3,0,0,248;

DB 25,112,7,192,3,0,5,80,1,248,61,160,1,128,7,16;

DB 24,192,7,0,3,224,7,96,31,0,41,32,4,192,0,16;

DB 0,96,2,128,31,48,1,120,18,224,41,160,12,96,3,144;

DB 17,128,7,224,23,176,15,192,3,32,41,96,9,48,28,16;

DB 48,224,7,128,23,32,2,96,6,160,57,216,19,24,7,144;

DB 39,160,0,248,15,160,4,48,11,32,41,224,54,28,25,144;

DB 36,36,31,128,15,224,15,252,50,160,34,96,69,198,15,16;

DB 40,36,32,128,3,2,53,167,3,32,34,16,15,32,14,16;

DB 24,38,0,128,1,6,6,96,2,32,34,78,31,96,0,16;

DB 0,54,0,128,0,254,0,0,2,32,35,130,0,0,0,112;

DB 0,14,0,128,0,0,0,0,0,96,0,0,0,0,0,16;

DB 0,0,0,128,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;

DB 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;"

汇编语言显得有些复杂,感兴趣的小伙伴也可以用C语言试一下哦!

鉴于篇幅有限,只能写部分参考代码,如果需要完整源代码请私信我或者留言,谢谢!

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工程师,双节锂电池的充电电路,该采用什么芯片方案实现呢?

工程师,在研发一些带有锂电池供电功能的项目,都会碰到一个类似的电路设计问题,也就是

如何设计锂电池的充电管理电路?

在不同的电路功能项目中,对锂电池的供电要求也是参差不齐;比如

作为单片机系统的备用电源,工程师只需要采用单节锂电池即可实现,因为单片机的供电电压3.3V与单节锂电池3.7V较为接近吻合;作为门禁系统的供电电源,工程师则需要采用双节锂电池供电,因为双节锂电池可以增加门禁系统的工作时间;作为对讲机的系统电源,工程师则优先采用更多容量的锂电池供电,因为对讲机在工作时消耗的电能比较多,小容量电池会影响对讲机的使用体验;

单节锂电池的充电管理电路,工程师也许设计相应的电路比较多;对于双节锂电池的充电管理电路,工程师怎么去设计开发呢?

众所周知,工程师在开发设计某一功能的电路,基本是两种途径

1)途径一:采用分立电子元器件搭建

工程师通过电路设计经验,根据不同参数类型的电阻电容、二三极管、MOS管、继电器、LED灯、晶闸管/可控硅等等分立电子元器件设计电路,使其通过不同的形式组合构建所需要的功能;

电路设计

2)途径二:采用集成式芯片方案

相比较使用分立电子元器件,工程师可能更愿意使用集成式的芯片,主要的原因是电路设计简单,根据芯片规格书推荐使用的典型应用电路,按照实际的项目需求调整参数,即可实现相应的电路功能设计;

这两种途径,没有谁优谁劣之分,工程师在研发项目,往往都是同时结合这两种设计技巧,因为没有一种电路设计方式能解决所有的电路问题;

针对双节锂电池充电管理电路,芯片哥推荐使用采用集成式芯片方案,例如TP5100 QFN16;那么TP5100芯片具体是怎么实现双节锂电池充电管理功能的呢?

TP5100应用电路图

TP5100应用电路图

在TP5100应用电路图中,工程师较为清楚地了解其设计方案;整个应用电路系统的外围只需简单的电阻、电容、电感以及LED,就可以轻松实现双节锂电池充电管理方案的设计,其电路详细设计过程

VIN引脚,作为电池充电的输入电源,其工作范围为4.5V~18V;CS引脚,作为TP5100充电功能的使能Enable引脚,工程师可以通过控制其逻辑电平的高低,控制锂电池的充电电压;一般接入外界的开关或者是MCU单片机,当CS=1时,则充电电压为8.4V,也就是选择了双节锂电池充电功能;CHRG引脚,作为锂电池正在充电工作状态指示 引脚,为了便于查看,工程师一般接入LED灯;STDBY引脚,作为锂电池充电完毕指示 引脚,同样为了便于查看,工程师一般接入LED灯;BAT引脚,作为锂电池的充电电压输出引脚,工程师在电路设计中直接连接双节锂电池端;

TP5100芯片

如何设置充电电流

工程师在开发设计锂电池的充电电路,两个核心问题比较关注;

问题一:充电电流如何设置

在TP5100应用电路中,充电电流的大小,工程师可以通过调节修改R2电阻的阻值来实现;具体的量化计算公式为 I = 0.1/R2;例如

R2电阻阻值为0.1Ω时,锂电池的充电电流为1A;

R2电阻阻值为0.067Ω时,锂电池的充电电流为1.5A;

当然TP5100芯片最大只能支持充电电流为2A,工程师在具体项目电路设计需要注意;

问题二:充电电压何时启动与关闭

双节锂电池充电,它有一个充电周期过程,分为三个不同工作阶段

阶段一:预充涓流状态

在锂电池电压小于5.8V时,TP5100充电管理芯片启动预充涓流状态,对双节锂电池进行涓流充电;预充的涓流电流大小,工程师可以通过调节芯片的Pin12引脚RTRICK的下拉电阻阻值确定;

具体的量化计算方法举例说明

如若RTRICK下拉电阻阻值为0Ω,也就是直接接地GND,则预充的电流为0.1*I;

如若RTRICK下拉电阻阻值为50KΩ,则预充的电流为0.2*I;

如若RTRICK下拉电阻阻值为114KΩ,则预充的电流为0.3*I;

如若RTRICK下拉电阻阻值为320KΩ,则预充的电流为0.5*I;

如若RTRICK下拉直接悬空,则预充的电流为I;

I为恒流的充电电流,也即为0.1/R2;显然在TP5100应用电路图中,选择的是常见预充电流0.1*I;

阶段二:恒流状态

在进行完锂电池的预充状态后,TP5100芯片就会启动恒流充电阶段,此时的充电电流为I=0.1/R2;直至双节锂电池的电压接近8.4V,例如距离8.4V相差50mV,则关闭恒流充电状态;

至于涓流充电状态,何时结束,也是一个待解的疑问;需要与芯片设计公司的工程师做个技术详细沟通

阶段三:恒压状态

在双节锂电池的电压距离8.4V还相差50mV,也就是8.35V时,TP5100芯片则启动恒压充电阶段,直至双节锂电池电压达到8.4V;

经历完预充涓流、恒流以及恒压三个充电阶段,双节锂电池则完成了一个完整的充电周期;

锂电池在给其他电路系统供电后,其电压会逐渐降低;假如双节锂电池电压下降到8.1V时,TP5100则会重新启动新的充电周期;

工程师了解完锂电池的三个充电阶段,就能较好地回答问题二;

充电何时启动?

在双节锂电池电压小于5.8V时或者电压在由8.4V下降到8.35时,TP5100开始启动充电功能;

充电何时关闭?

在双节锂电池电压达到8.4V时,TP5100关闭充电功能;

电路设计注意事项

虽然TP5100芯片应用电路方案,可以解决工程师的双节锂电池充电管理电路设计问题;但在设计项目开发电路中,芯片哥还是建议依据具体的电路功能需求而选择设计;

在采用此方案过程中,需要引起工程师注意的内容

TP5100芯片只能适合单节与双节锂电池充电项目;TP5100芯片最大只能设定的充电电流为2A;TP5100芯片最大只能支持输入的电压VIN为20V;

最后回到电路问题的本身,双节锂电池的充电管理电路,工程师该如何去设计?该采用什么芯片方案可以完成?TP5100只是其中一个电路解决方案,还存在其他的芯片方案,欢迎工程师一起参与交流讨论

本文由【芯片哥】原创撰写,一个只谈电子元器件与芯片的那些事,喜欢就关注芯片哥,和芯片哥一起加油吧 #芯片# #电路设计# #电子工程师#

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