介紹了基于AT89C52控制的電池四參數(shù)檢測系統(tǒng),，詳細給出了系統(tǒng)的軟硬件結構設計,，給出了A/D轉(zhuǎn)換器MAX197、顯示驅(qū)動芯片MAX7219在此系統(tǒng)中的應用方法,，及數(shù)據(jù)處理中使用的數(shù)字濾波算法,。
    關鍵詞：AT89C52；自動檢測,；電池,；數(shù)字濾波?

    目前，在對普通干電池的出廠檢測中,，廠家主要是對電池的開路電壓,、負載電壓、短路電流進行質(zhì)量檢測,。而電池容量的檢測,，由于具有毀滅性的損害，沒有專門的檢測設備,，僅僅采用抽樣的方法來檢測,。根據(jù)電池特性，其重量參數(shù)可以指示其容量參數(shù),。故而我們設計開發(fā)了基于AT89C52單片機控制的機電一體化智能設備電池四參數(shù)自動檢測儀,，檢測電池的4個基本參數(shù)：開路電壓、負載電壓,、短路電流和電池重量,，并同時作到電池正、次品的分選統(tǒng)計功能,。?

1系統(tǒng)硬件結構設計
    如圖1所示,，本系統(tǒng)以AT89C52單片機為核心組成一個具備數(shù)據(jù)采集、對象控制,、結果顯示,、報警裝置、鍵盤操作等多項功能的復雜完整系統(tǒng),。?

1.1微處理器
    本系統(tǒng)采用Atmel公司生產(chǎn)的AT89C52芯片作為微處理器,。AT89C52與MCS—51系列單片機完全兼容，他采用靜態(tài)時鐘方式,，可以大大節(jié)省耗電量,。其內(nèi)部含有Flash存儲器,，在系統(tǒng)開發(fā)時可以十分容易地進行程序修改，即使錯誤編程也不會成為廢品,。而且在系統(tǒng)工作中,，即使突然掉電也能有效地保存一些數(shù)據(jù)信息。?
1.2數(shù)據(jù)采集部分
    數(shù)據(jù)采集和A/D轉(zhuǎn)換由MAX197完成,。MAX197是MAXIM公司出品的高性能12位A/D轉(zhuǎn)換器,，8通道模擬信號輸入，可以滿足使用1片A/D分時進行多參數(shù)測量的要求,。MAX197的其中2路通道為電池重量信號的輸入,，由壓力傳感器獲取原始信號經(jīng)運算放大后輸入。其余6路分別為電池相關電壓,、電流各參數(shù)信號的輸入,。MAX197片選信號/CS接AT89C52的P2.7，讀寫控制信號分別接AT89C52的/WR和/RD,。引腳HBEN為12位轉(zhuǎn)換結果選擇端,，由P1.6控制。當HBEN為高電平,，讀取轉(zhuǎn)換結果的高4位,；當HBEN低電平時讀取低8位。設定MAX197的控制字為01000000B,，則其工作方式為正常工作方式/內(nèi)部時鐘,；內(nèi)部獲取方式；模擬量輸入范圍為0～5 V,；使用通道0。改變控制字的最后3位（000～111）可以依次選取MAX197的第0～7通道,。MAX197通過片內(nèi)的三態(tài)并行接口與AT89C52進行接口,。由于MAX197本身的轉(zhuǎn)換時間較短，且為固定值,，故而在設計時采用了固定延時的方式代替中斷方式,，進行轉(zhuǎn)換結果的讀取，提高了數(shù)據(jù)的通過率和程序的效率,。圖2給出了MAX197與AT89C52的接口電路,。?

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1.3基本I/O部分
    電池四參數(shù)的標準值由撥碼開關設定，開機直接進行顯示,，直觀明了,；且可以方便的改變設定值，以滿足不同檔次電池的測量要求,。顯示部分采用MAX7219來驅(qū)動LED數(shù)碼管,。MAX7219為MAXIM公司出品的串行輸入輸出,、共陰極、8位數(shù)字LED顯示驅(qū)動器,。只須一個外部電阻就可以為所有的LED段電流進行設置,，簡化了電路設計，提高了系統(tǒng)的可靠性,。其與AT89C52的接口通過一個方便的三線串行接口完成,，各個數(shù)字均可被尋址和更新，而不需要重寫整個顯示器,。
    AT89C52的P3.0接MAX7219的串行數(shù)據(jù)輸入端DIN,，在CLK的上升沿，串行數(shù)據(jù)從DIN裝入到內(nèi)部16位移位寄存器中,。在CLK下降沿的DOUT端數(shù)據(jù)有效,。本系統(tǒng)采用3片MAX7219進行級聯(lián)，來驅(qū)動24個LED數(shù)碼管,，分別顯示電池的4個參數(shù)值及各分檔測量值的統(tǒng)計結果,。圖3為3片MAX7219級聯(lián)驅(qū)動24個LED數(shù)碼管。?
1.4對象控制部分
    本系統(tǒng)控制的對象有步進電機,、電磁閥,、機械測量推桿、電子開關等,。開機自檢后,，由步進電機帶動傳送帶把電池運到檢測位置處，單片機控制測量推桿夾緊電池進行測量,，所得數(shù)據(jù)經(jīng)處理后與所設定標準值比較,，若滿足設定，視為合格產(chǎn)品,，由傳送帶帶走,；若不滿足，則視為次品,，由單片機控制電磁閥打開壓縮空氣,，吹走次品電池，達到分檢目的,。而當電池為次品或無電池及電池正,、負極反置時，蜂鳴器發(fā)出報警信號,。此系統(tǒng)采用氣動電磁閥,，提高了工作速度和設備的使用壽命。?

    本系統(tǒng)軟件部分采用MCS—51系列匯編語言設計，采用模塊化程序結構,，由主程序模塊,、鍵盤服務模塊、數(shù)據(jù)采集模塊,、數(shù)據(jù)處理模塊,、輸出控制模塊和顯示模塊等幾大模塊組成。主程序模塊簡潔明了,，核心部分為讀鍵,、鍵解釋，進而轉(zhuǎn)向完成不同功能的相應各功能子程序,。這樣設計使得程序總體結構緊湊,、簡潔、易懂,，且易于設計,、調(diào)試、維護和移植,。?
2.1監(jiān)控程序
    由于本系統(tǒng)的子程序調(diào)用條件是多因素的,，不僅與外部鍵盤操作、電信號等有關,也與系統(tǒng)的當前所處的狀態(tài)有關,，故而在監(jiān)控程序中引用狀態(tài)分析的方法,，采用了一鍵多義的編寫方式。分析系統(tǒng)工作時所有可能所處的狀態(tài),，設定一鍵多義,，在不同的狀態(tài)下，鍵解釋的結果不同,，故而轉(zhuǎn)向不同的子程序,。本系統(tǒng)設定了5個功能鍵和1個邏輯鍵，其中顯示鍵為多義鍵,，不同狀態(tài)下分別顯示設定四標準參數(shù),、測量所得正次品電池數(shù)、電池各分檔統(tǒng)計數(shù)等,。邏輯鍵為軟件鍵，定義為30 s延時,。在上述顯示鍵按下后啟動,，若再無重復按下，則30 s后恢復到開機顯示四設定參數(shù)狀態(tài),。?
2.2數(shù)據(jù)采集
    原始數(shù)據(jù)采集中,，采用了VMOS功率場效應管作為電子開關。使用軟件編程的方法,，控制電子開關的打開和閉合,，選通A/D轉(zhuǎn)換器的各模擬輸入通道,，從而對電池的不同參數(shù)進行測量。VMOS管是一種垂直導電型MOS功率場效應晶體管,，兼具有電子管和晶體管的優(yōu)點,。他的開關速度極高，且沒有“熱崩”和“二次擊穿”,，易串并聯(lián)使用,。本系統(tǒng)在對電池短路電流測量中，由于放電電流較大,，故而采用了2個VMOS管并聯(lián)使用,，以達到分流的作用。
2.3數(shù)據(jù)處理
    由于現(xiàn)場各種干擾的存在,，使得采樣所得數(shù)據(jù)有一定的誤差,。故對原始數(shù)據(jù)采取了數(shù)字濾波處理。對本系統(tǒng)中開路電壓的測量,，根據(jù)其取值特點在參考值1.5 V左右波動,，首先去除奇異值，即對所得采樣值序列中明顯偏離參考值的數(shù)據(jù),，視為有干擾存在,，濾除掉；然后再對所得數(shù)據(jù)序列采用中位值濾波法進行處理,，即對剩余序列排隊,，取中間值作為最終濾波結果。這種數(shù)字濾波的軟件算法,，有硬件的功效,，卻不需要硬件投資，而且算法靈活多樣,，效果往往優(yōu)于硬件濾波電路,。應用中可根據(jù)被測參數(shù)實際情況及所得數(shù)據(jù)規(guī)律，而綜合采用多種算法,，以取得更優(yōu)的濾波效果,。?
3結語
    本系統(tǒng)自動化程度高，大大提高了生產(chǎn)效率,；人機界面友好,，易于操作、存取數(shù)據(jù),。采用了合適的新型芯片,，使得系統(tǒng)整體結構可靠性好，精度高。附加的質(zhì)量統(tǒng)計功能,，還可以提供給生產(chǎn)者以決策依據(jù),。實際應用中，取得了很好的效果,。?