來源：今日電子 作者：江蘇銀佳企業集團有限公司電子技術部 何朝陽 戴君

    蓄電池在電力系統中是一種必備的后備電源且數量較多, 其使用壽命和安全可靠性倍受用戶關注。但由于使用不當或者不能及時維護,經常會導致蓄電池組中個別蓄電池的過放電或者早期失效。過放電或者早期失效的個別 蓄電池在后備電源投入使用時,會嚴重影響整個電池組的放電容量,甚至會導致整個供電系統的崩潰。因此,為保證在市電被切斷時用電設備能夠安全可靠運行,避 免蓄電池在長期使用過程中因個別電池過放電或者失效而引發事故帶來經濟損失,對蓄電池進行實時在線監測和及時的故障診斷成為蓄電池維護工作的一個極為重要 方面。本文介紹的基于stc89c58rd+微控制器的蓄電池在線監測系統,能實現對蓄電池無論在閑置狀態還是充、放電動態過程中的狀態監測；對蓄電池內 部開路、短路、過壓、欠壓及過度放電等異常狀態及時報警并存儲數據以備查詢；能對2v、6ｖ和12ｖ多種多節電池電壓在線測量；提高了對蓄電池監測的準確 性、自動化和智能化程度。本文具體介紹了系統的硬件設計和軟件實現。

    圖1 系統硬件結構框圖

    系統硬件設計

    系統硬件結構

    蓄電池在線監測系統是以stc89系列的stc89c58rd+微控制器、xilinx的xc9572-84為核心，外圍電路主要由電壓采集電路、 a/d轉換電路、顯示驅動電路及鍵盤電路等幾部分組成的，如圖1所示。a/d轉換芯片采用10位adc tlc1549。顯示驅動芯片采用mc14489b，它可以驅動5位共陰極數碼管，微控制器的p1口的低5位作為鍵盤輸入口，擴展的rs485接口用于多 機通信 。下面詳細介紹系統中stc89c58rd+、xc9572-84器件和電壓采集電路、a/d轉換電路的設計與實現。

    微控制器stc89c58rd+簡介

    stc89c58rd+是stc89系列的微控制器，它不但與80c51完全兼容，而且還有新的特點：片內含有flash程序存儲器32kb， dataflash數據存儲器32kb，ram數據存儲器1208b，同時內部還有看門狗（wdt）；由于ale信號開關狀態可設置，從而降低了emi； 具有可編程的8級中斷源4種優先級，具有系統可編程（isp）和應用可編程（iap）等特點，片內資源豐富、集成度高、使用方便。stc89c58rd+ 對系統的工作進行實施調度，實現外部輸入參數的設置、電池電壓的測試和顯示、電池工作狀態的指示。

    邏輯編程器件xc9572-84（cpld）

    由于監測的電池節數較多，所需要i/o口較多，用傳統的設計方法，需要74hc273、74hc00、74hc138、cd4514等多種芯片來實 現，器件種類和數量多，使pcb的尺寸加大，也增加了系統的不穩定因素。本系統選用xilinx系列的cpld器件xc9572-84，其共有72個宏單 元，69個i/o口，1600個門，72個寄存器，可以對上述多種芯片進行集成。該器件具有在系統可編程能力，含有先進的數據保密特性，它可以完全保護編 程數據不被非法讀取和擦除，每個i/o口都有一個可編程輸出擺率控制位從而可減小系統噪聲，采用具有較低功耗的快速閃存技術，每個i/o口的驅動能力強， 負載電流可達24ma。xc9572-84接收單片機傳來的數據和地址，控制各個固態繼電器（g3vm-402c）的選通以及a/d轉換的進行，達到采集 電壓的功能。采用了cpld器件后，減少了系統所需器件的數量和種類，簡化了pcb的排版和布線，減小了系統體積和節約成本，方便了系統調試，有利于批量 化生產。

    圖2 電壓采集電路

    電壓采集電路

    電壓采集電路直接影響到電壓測試的精確程度,因而采集電路設計得是否適當對整個系統至關重要。對每節電池電壓進行測量,有兩種方法:①對每節電池電 壓直接采集。②采集(ｎ+1)節電池的總電壓,減去ｎ節電池的總電壓得第ｎ+1節電池電壓。第一種電壓采集精確而且安全。第二種雖然電路比較簡單但是當電 池節數多時采集的電壓太高，不安全