基于单片机的电力机车蓄电池状态监测仪控制系统的设计开题报告(共8页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上长沙学院毕业设计（论文、创作）开题报告 （2014届）系部： 电子与通信工程系 专 业： 电气工程及其自动化 学 生 姓 名： 班 级： 学号 指导教师姓名： 职称 2014年 1月 28 日专心-专注-专业题目： 基于单片机的电力机车蓄电池状态监测仪控制系统的设计1. 结合课题任务情况，根据所查阅的文献资料，撰写1000字以上的文献综述。近年来，国内外有很多公司在从事蓄电池监测方法的研究工作，生产出了很多蓄电池监测产品。从功能上来说，主要有：监测蓄电池的电压，监测蓄电池的内阻值，监测蓄电池的工作温度等。美国的Alber公司始建于1972年，公司的主营业务为蓄电池测试

2、设备的设计和生产，并提供蓄电池的维护服务，世界第一台蓄电池检测设备就是由Alber公司生产的。代表产品BDS256/MPM100蓄电池智能监控系统是Alber公司利用内阻测试专利技术的高级综合应用。这种系统的独特之处是能对蓄电池存在的任何问题提供早期的预报。通过测试蓄电池内阻的方法，系统能够自动检查到每个电池单体的状况，并可靠地预测出它们的性能。它主要由三部分组成：数据采集模块（DCM）、控制器模块、负载模块（RTM）。数据采集模块（DCM）负责实时扫描采集与蓄电池有关参数，如总电压、总电流、电池电压和温度等；定期测试并采集电池的内阻和连接电阻；控制器模块负责连续查询所有的DCM，存储相关的数

3、据、确定报警、控制内阻测试并负责与外部的计算机通讯。负载模块（RTM）负责这个模块中带有电源和控制电路，作为测试蓄电池内阻时的负载。此产品应用了较新的技术，能够对电池进行在线监控，实时监测电池的状态。另一种代表产品BCT-2000电池组容量智能放电测试系统，该系统是集放电、检测和通讯一体化的蓄电池组容量测试系统。这套设计巧妙的系统采用线性连续可调自动控制电路，完全按照用户编程的方式在恒流、恒功率和自动关闭的模式下自动完成测试。此系统由BCT2000采集控制器、数据登录单元（手提PC）和智能负载箱（CLU）组成。此系统测试电流较大，能够较精确的测量出电池的相关参数，测量结果重复性较好。瑞士Lem

4、公司的电池监控系统由Sentinel、电流传感器、S-BUSConverter、S-BOX、Cellview Net组成。Sentinel 用于测量单块蓄电池的电压、内阻及温度；电流传感器用于检测电池组的状态；S-BUSConverter 用于协议转换；S-BOX 用于记录数据；Cellview Net用于图形化显示各种数据，并生成报表。此监测系统的优点在于能够在线实时监测电池组中各电池的状态，而不需要离线测量，并且数据可以及时上传到电脑上，及时发现电池组的问题。台湾群菱生产的BCSU-50C蓄电池监测仪，可在线监测1组50节蓄电池组，能在电池放电和充电状态下测量电池电流及端电压变化，自动取得

5、测试数据并及时发出警报。此系统可随时测量及记录总电压、总电流、各单体电池电压等状况，可通过510分钟短时间放电预估电池剩余容量并评估电池优劣，具有蓄电池剩余容量分析的专利技术，利用此技术，可对电池剩余容量进行较准确的分析。杭州华塑科技有限责任公司生产的H3G蓄电池监测系统由监测单元、控制单元、采集单元、内阻单元和容量单元组成。监测单元负责显示所有监测信息；控制单元负责数据通讯、控制、智能管理分析及与计算机通信；电压数据采集单元用于电池单体电压数据采集，每个单元可以同时采集40 节电池电压；内阻单元用于测试电池单体内阻数据，每个单元测试1 组蓄电池组(每组电池节数4200节）；容量单元用于对蓄电

6、池组进行自动核对性放电。此系统可实时监测蓄电池组状态，确保了系统的可用性，并能对电池故障进行综合分析，定位故障电池，预测电池维护及更换时间。陕西柯蓝电子有限公司生产的CR-AMS蓄电池在线监测系统主要由蓄电池在线监测模块、温湿度模块、CM通讯单元、服务器和电源在线监测系统软件组成。蓄电池在线监测系统、温湿度模块、电源屏通过RS485总线将数据上传给CM通讯单元，CM通讯单元将数据处理并打成TCP包通过局域网上传给专用数据服务器，通过Web浏览方式即可查看蓄电池状态。此系统采用公司的专利直流内阻在线测试技术，使测量数据具有较高的准确性，测试过程无须将充电机与蓄电池组断开，不影响直流系统正常运行。

7、 参考文献1 曾屹主编.单片机原理与应用M.长沙：中南大学出版社.2009.6第一版. 2 李鸿主编.单片机原理及应用M. 长沙：湖南大学出版社.2004.8第一版.3 陈光东，赵性初编著.单片微机原理与接口技术M.武汉：华中科技大学出版社.2006.4 严天峰.单片机应用系统设计与仿真调试M.北京：北京航空航天大学出版社.2005.5 王兆安，刘进军主编.电力电子技术M.北京：机械工业出版社.2013.1第五版.6 康华光. 电子技术基础数字部分(第五版)M. 北京: 高等教育出版社, 2006: 202-230, 443-462.7邱关源. 电路M. 北京：高等教育出版社，1999: 11

8、6-128.8 房小翠,王金凤编著. 单片机实用系统设计技术M. 北京: 国防工业出版社. 1999.062. 选题依据、主要研究内容、研究思路及方案。1、 选题依据 蓄电池是一种充电时吸收、储存电能, 放电时输出电能的直流电源, 长期以来因其具有性能稳定、工作可靠的特点, 已被广泛应用于电力, 交通、通信等多个行业。但是，在复杂多变的机车运输条件下使用蓄电池，仅仅靠定期检测或抽检是不能及时、全面掌握其工作状态的。本设计以单片机为核心，结合运输生产实际，开发和使用蓄电池监测技术，将其应用到电力机车上，能够有效地做到全程记录机车蓄电池组工作状态，实现机车蓄电池组动态监测，并将电压、电流、电流方向

9、和报警信息通过液晶显示器显示出来，从而提醒司机及时地进行相对应的操作，以防电力机车由于蓄电池各信号量出现异常而发生故障。二、主要研究内容 功能要求：1、电流电压检测与报警：检测一路电流和电压信号，可以设定报警点。包括上限、下限、超经验数据、上升率或下降率过大。2、记录转储与分析：可以通过USB接口转储记录文件，经微机软件处理后，可以导出为电子表格文件（XLS）。3、显示与记录：自动切换显示充电或放电状态，显示电流和电压，当电流电压突变的时候，即时记录当前数据，在电流电压稳定期间，每5分钟自动记录一次数据，历史数据记录长度（周期）为2天，记录方式采取“先进先出”的方式覆盖。4、四个标准按键：可以

10、设定内部管理参数，查看历史电压、电流曲线，历史报警记录。5、电流电压采样：在主电路中加装隔离电流传感器检测电流，采用电阻分压方式检测电压。电压电流采样通过计量芯片AD转换芯来实现。 设计标准：1、 高原、平原及高风沙地区。2、 环境温度：40+70。3 、最大相对湿度不大于95%（该月月平均最低温度为25）。4 、机车正常运行时产生冲击和振动，符合TB/T 3021-2001的规定。5 、机车内部干扰符合GB/T 9254-1998、TB/T 3034-2002标准的相关要求。 技术要求：1、装置组成：主机和电流传感器。2、工作电源：额定110V DC，能够在70140V DC范围内正常工作。

11、3、测量范围：蓄电池组充、放电电流070A（直流）。4、功能描述：能够显示当前蓄电池组的电压、电流值以及充放电状态；当蓄电池组处于充电状态时，绿色指示闪亮；当蓄电池组处于放电状态时，红色指示灯闪烁报警，并可输出0.2A、110V信号用于操纵台显示、报警，以提醒司机进行充电装置的切换；能够储存过去48小时内的信息，并可以通过主机的显示装置显示历史信息，能方便的查询；能够进行存储数据的下载。三、研究思路及方案 设计思路：该系统的工作过程就是一个数据采集和处理的过程,采用51系列单片机。数据采集共分为两个部分：电流采样和电压采样。电流采样是这样实现的：电流参数经电流传感器转换成0-35mA电流信号,

12、然后通过采样电阻把电流转换为电压信号，电压信号经过信号调理电路变换成0-5V电压信号输入到A/D转换电路。电压采集是通过电压变换电路将0-140V电压信号变换成0-5V电压信号，然后输入到A/D转换电路。A/D转换芯片 TLC2543在单片机的控制下将待转换的模拟信号转换为单片机可识别的数字信号。单片机将数字信号读入后,就可以送往 LCD显示或者通过 USB接口将数据保存起来 ,同时如果检测出现了异常,可以进行报警。系统也可以通过按键来设定相关的操作。USB传输采用了USB专用控制芯片CH375控制。实时时钟采用时钟芯片DS1302来实现。键盘输入电路可以进行记录的查询、参数的修改。总体设计框

13、图如图1所示。存储器扩展电路A/D转换电路I-V变换电路电流传感器输入报警电路V-V变换电路 单 片 机显示电路USB接口电路键盘输入时钟电路 图1 蓄电池状态检测仪控制系统方框图3. 工作进度及具体安排。2013.12.1-2014.1.10 理解课题、查找资料，了解单片机相关的知识，初步确定设计思路。2014.1.11-2014.2.30 确定设计方案；做好开题报告。2014.3.1-2014.4.10 设计电路与源程序，并进行仿真调试。2014.4.11-2014.5.10 结合设计过程中积累的材料，根据设计内容完成论文的撰写，反复修改与批阅，最终定稿。2014.5.11-2014.5.30 通过指导教师与评阅教师的评审，并准备答辩。4.指导教师意见（对课题方案的可行性、深度、广度及工作量的意见）。指导教师： 年 月 日5.教研室意见教研室主任： 年 月 日说明：开题报告作为毕业设计（论文、创作）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在指导教师的指导下，由学生填写，将作为毕业设计（论文、创作）成绩考查的重要依据，经指导教师审查后签署意见生效。