基于ATmega8的电动车蓄电池智能管理系统设计

毕 业 设 计（论 文）

论文题目： 基于ATmega8的电动车蓄电池智能管理系统设计

所属系部：电子工程系

指导教师： 职 称：

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毕业设计（论文）任务书

题目： 基于ATmega8的电动车蓄电池智能管理系统设计

任务与要求：

以ATmega8单片机为核心，设计一种分布式、模块化、通过LIN总

线通信且具有智能化充电功能的电动车蓄电池管理系统，实现了对

多组蓄电池的检测和管理。

时间： 2010 年 8 月30日 至 2010 年 10月 23 日 共 8 周

所属系部： 电子工程系

学生姓名：

专业：

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摘要

本论文主要阐述了以ATmega8单片机为核心，设计了一种分布式、模块化、

通过LIN总线通讯，具有智能化充电的电动车蓄电池管理系统，实现了对多组蓄

电池的有效监测和管理，其智能化充电的思路值得以后继续深入研究和推广。蓄

电池管理系目前蓄电池人工检测与在线监测的技术加以比较，提出蓄电池维护中

以内阻在线监测为主的解决方案，该方案以智能化与网络化为方向，同时对于解

决后备蓄电池的监测与维护，探讨其标准性的完善。

关键词: 单片机；ATmega8；外围接口；电动车 ；蓄电池 ；蓄电池管理系统；

智能化充电；LIN总线

Abstract

The design of a distributed，modularized electric battery management system is

described , in which the data communication by LIN BUS can charge intelligently. It's

hardcore is ATmega8.The system can monitor and management some Storage battery

in series effectively, And it is worth of to do some more research on the idea of

intelligent charging .Technique that examination of current storage battery artificial

with on-line monitor to take into comparison, and bring up the storage battery

maintenance the inside including the Inside electric resistance is on-line to monitor for

the solution, that project that lord with the intelligence and network to change into the

direction, and behind have the monitoring of storage battery with the maintenance for

the solution at the same time, and study its standard and perfect.

Key words: The machine ;ATmega8 of single slice ;Outer circle connects the ; Motor

car; Storage battery ; Storage battery management systems; The intelligence refreshes ;

Total line of LIN

目 录

1绪论 ..................................................................... 1

1.1系统的发展前景 ......................................................... 1

1.2系统的介绍 ............................................................. 2

1.3系统的意义 ............................................................. 3

2 LIN总线通信电路 .......................................................... 4

2.1 LIN的概念 ............................................................. 4

2.2 LIN的特点 ............................................................. 4

2.2.1 PC817功能简介 .................................................... 5

2.2.2. MAX1487功能简介 .................................................. 5

3管理系统的组成及硬件设计 .................................................. 7

3.1电压检测电路设计 ....................................................... 7

3.2温度检测设计 ........................................................... 9

3.2.1 温度检测设计的背景 ................................................. 9

3.2.2 系统概述 ........................................................... 9

3.3可控充电模块设计 ...................................................... 11

3.3.1 EMI滤波器的基本概念 ............................................. 12

3.3.2 EMI滤波器的作用 .................................................. 12

3.3.3 EMI滤波器的性能指标 .............................................. 12

3.3.4 EMI滤波器应用中应注意的事项 ..................................... 13

3.3.5 电池组的历史来源 .................................................. 13

3.3.6意义和用途 ........................................................ 14

3.4主控及液晶显示模块 .................................................... 14

3.4.1 ATMEGA8芯片的简介 ............................................... 15

3.4.2 串行编程器的设计 .................................................. 16

3.4.3 ATNEGA8的主要性能特点 ............................................ 16

3.4.4 MGLS240218T的基本功能 ........................................... 17

3.4.5 引脚功能 .......................................................... 17

3.4.6 指令系统 .......................................................... 18

3.4.7 液晶模块的应用 .................................................... 19

结束语.................................................................... 22

参考文献 .................................................................. 24

1绪论

1.1系统的发展前景

随着中国国际地位的提高，经济社会的发展，人们的生活水平不断提高。现

在不仅在城市而且农村80%的家庭都给自己添了摩托车、电动自行车，甚至大部

分都有农用小汽车。光我国每年就有将近一亿只蓄电池充电机报废，所以蓄电池

充电机随着市场经济的发展而诞生，往往最新型的行业就是最暴利的行业，面对

如此巨大的国内市场，蓄电池充电机行业蓄电池充电机|蓄电池充电机 |汽车蓄

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以中科瑞丰蓄电池充电机是广大加盟者的必然选择。发展前景可想而知，所以蓄

电池充电机 行业是近几年的黄金行业。

一台蓄电池在线监测系统SMITB915主机可以管理两组蓄电池，可以完成对

不同只数蓄电池组的监测管理。采集电池组的电压、电流、环境温度，采集单电

池的电压和内阻，定性估算蓄电池的剩余容量。具有远程（集中）管理RS-232

接口、操作键盘、汉字显示面板、声光报警及报警接点输出。实时显示电池数据，

存储数据，查询数据，智能分析数据，对异常的电池运行情况进行及时报警。数

据传输，把采集到的数据通过RS-232接口上传到PC机中。可以组网实现远程集

中监测管理。

在现今这个以工业为主的社会中，后备直流电源的应用越来越广泛了，作为

后备直流电源重要组成部分的蓄电池，其性能状况的优劣状态对于保证后备直流

电源的正常运行就显得尤为重要。蓄电池是电池中的一种，它的作用是能把有限

的电能储存起来，在合适的地方使用。它的工作原理就是把化学能转化为电能。

蓄电池是系统可靠性依赖的最后环节。也是可靠性最薄弱的环节。很多重大事故

的发生都起源于蓄电池的失效。只有重要系统才配备蓄电池后备电源系统。虽然

有的蓄电池从安装到指定退出运行期限，好像没问题。实际情形可能从未使用到

该电池组放电。一旦需要蓄电池供电，而未能确认蓄电池是否能供电，那将会造

成重大损失，甚至是灾难性的。所以对蓄电池的测试、维护、保养是非常重要的。

随着汽车总线应用的日益普及以及对汽车成本的要求越来越严格，LIN总线

的市场占有率越来越高。本文从低成本的角度来实现LIN总线的节点，具有非常

高的实用价值。

1.2系统的介绍

蓄电池管理系统（BMS）是混合动力电动汽车的一项关键技术。因为电池充

满电一次性行驶的里程只有几十公里；电动汽车电池组中的电池远比单个电池的

寿命短；电池的充放电参数、放电深度影响电池寿命；发动机对蓄电池充电进行

能源管理。所以BMS是为了提高电动汽车电池寿命，延长行驶里程和发挥电池效

能而产生的一套管理系统。

一种蓄电池电动车辆供电控制系统，它包括贮能电容、中央处理装置、电源

输入接口X1、X2及电源输入接口X1后串联的开关K1和电源输出接口Y1、 Y2

及电源输出接口Y1的输出端之前串联的开关K2，所述中央处理装置的一组检测

接口与蓄电池电压检测、贮能电容、充电单元、放电单元、电压检测、电流检测

单元电连接；所述中央处理装置的一组控制接口与充电单元、放电单元、电源并

网电连接；所述贮能电容、充电单元和放电单元电连接；所述K1输出端和放电

单元并联电连接电源并网。本发明结构简单合理，辅助电源响应快，制造成本低。

本发明的产品适合于各种采用蓄电池作为动力的电动车辆使用。

本项目研究蓄电池智能充电、放电(回馈电网)、检测、活化和在线管理五种

功能，集计算机、通信、自动控制等多种先进技术于一体，节约电能，减少企业

成本，降低维护人员的劳动强度，为蓄电池维护提供全面科学的检测手段。根据

需要进行深度放电，然后充电；也可以利用恒流强充功能激活电池组(或单节电

池)，使电池组随时保持满电状态并活化蓄电池，延长蓄电池使用寿命。采用先

进的具有网络通信功能的是专门针对蓄电池组深度充/放电，容量测试，蓄电池

组日常维护而设计，参数设好后自动完成充/放电过程，完全实现智能化，并配

有功能完备的数据处理软件。

随着铁路体制改革的不断深入,机车检修模式也发生了较大变化。蓄电池作

为修程中必不可少的检修范围,其质量好坏直接关系着机车的正常运用。为此,

对智能化、状态自动评估的蓄电池充放电系统进行探讨和研制。

1.3系统的意义

蓄电池管理系统是国家“863计划”电动汽车重大专项子课题的研究成果。

蓄电池是制约电动汽车推广以及产业化的最严重的制约因素。蓄电池在制造过程

中，由于制作工艺的差别，即使同一批次的电池，也不可避免的存在着差异，即

容量上的差异。在充电过程中，容量小的电池电压上升比较快，当其它电池尚未

充满时，该电池已经充满，继续充电将造成容量小的电池处于过充电状态。在放

电过程中该电池经常处于过放状态，致使其寿命明显缩短，进而带来整组蓄电池

寿命降低。蓄电池组在运用过程中，如果出现单只电池损坏而未能及时发现的情

况，其它蓄电池的性能将受到严重影响，致使蓄电池组的寿命远远小于单体电池

的寿命。因此必须对蓄电池组中单体电池可能存在的故障情况做出早期预测与报

警。蓄电池的实际容量受到多种因素制约，不仅与制造工艺有关，而且与使用状

况关系密切。实时监测蓄电池组的使用状况，动态监测蓄电池组的剩余电量，对

于延长电池组寿命，优化电池组的使用，具有极其重要的意义。

电动汽车的无(低)污染优点，使其成为当代汽车发展的主要方向。电动汽车

的发展需要解决两大关键部分，即能量存储系统和动力驱动系统。由于短期内动

力电池贮能不足的问题得不到解决，使能量管理技术成为电动汽车发展的重要部

分。在传统的充电技术中，常用的恒压充电、恒压限流充电、恒流充电等模式，

都是由操作人员控制充电过程，大多存在着严重的过充电现象。充电质量的好坏，

直接影响蓄电池的技术状态及使用寿命。而新型蓄电池智能管理系统的设计，就

是为了在线检测动力电池状态，解决动态跟踪电池可接受充电电流曲线的技术关

键，提高了充电质量和效率，使操作人员只担任辅助性工作，为蓄电池管理设备

闯出了一条崭新的路。

2 LIN总线通信电路

2.1 LIN的概念

局域互连网络LIN（Local Interconnect Network）是低成本的串行通信网

络，用于实现汽车中的分布式电子系统控制，是现有多种汽车网络在功能上的补

充；同时它也是一个开放的标准，作为CAN总线的子总线，能缓解CAN总线数据

拥挤的现状。由于LIN总线是可靠、低成本、开放标准的网络解决方案，它可以

简化现存的多点解决方案，并且能降低在汽车电子领域中的开发、生产、服务和

后勤成本。

2.2 LIN的特点

LIN总线是一种结构简单、配置灵活的新型串行通信网络。主要用于实现汽

车内部诸多电子控制单元之间的通信,为目前在汽车行业内广泛使用的现场总线

提供辅助功能。

图2-1 总线通讯电路图

LIN总线的通信简单，方便，使智能电源管理系统与汽车的各系统之间既相

互联系又相对独立，从而克服了目前电池管理的漏洞，能使汽车和汽车蓄电池的

安全性和可控性得到大大的提高。图2-1为其具体电路，本设计中各个模块均包

含该电路，以此实现信息共享和传输，本设计中实际通信波特率为1200bps。其

中，PC817起到隔离作用，MAX1487保证收发信号在时间上错开。

2.2.1 PC817功能简介

普通光电耦合器只能传输数字信号（开关信号），不适合传输模拟信号。线

性光电光电耦合器是以光为媒介来传播电信号的器件。通常是把发光器（发光二

极管LED）和受光器（光敏晶体管）封装在同一管壳内。当输入端加电信号时，

发光器发出光线，照射在受光器上，受光器接受光线后导通，产生光电流从输出

端输出，从而实现了“电-光-电”的转换。

耦合器是一种新型的光电隔离器件，能够传输连续变化的模拟电压或电流信

号，这样随着输入信号的强弱变化会产生相应的光信号，从而使光敏晶体管的导

通程度也不同，输出的电压或电流也随之不同。 PC817光电耦合器不但可以起

到反馈作用还可以起到隔离作用。

2.2.2. MAX1487功能简介

随着微机特别是单片机的发展,其应用已从单机逐渐转向多机或连网,其中

远程通讯具有很强的实际意义,在实践中得到越来越广泛的应用。RS485是一种

抗干扰能力强、能有效延伸数据传输距离、便于实现多机通信的串行通信方式。

其接口标准是一种多发送器的电路标准,它扩展了RS422A的性能,允许双导线上

一个发送器驱动32个负载设备（某些驱动器可接128个负载设备）,负载设备可

以是被动发送器、接收器或收发器,通讯距离可达1200米,这时传输速率为

100kb/s用中继器,可再延长距离。而且RS485电路允许公用电话线通信,半双工

的通讯方式又可节省信号线,所以特别适合远距离通信。

MAX1487其组成的差分平衡系统抗干扰能力强,接收器可检测低达200ｍｖ

的信号,是一种高速,低功耗,控制方便的异步通讯接口芯片。

（１） MAX1487芯片的内部结构、管脚功能及其工作原理

MAX1487采用+5V电源供电,当供电电流约为500uA时,传输速率达到

2.5MB/S。它适用于半双工通信,通信传输线上最多可挂128个收发器,其输入输

出的差动电压符合RS485标准,为±2V－±6V。

MAX1487的管脚:

脚１ R0：接收器输出（A-B>=＋0.2V,RO=“1”：A-B<=-0.2V ,RO＝“1”）;

脚2：RE接收器使能;

脚3 DE：驱动器使能;

脚4 D1：驱动器输入;

脚5 GND：地;

脚6 A：接收器非反相输入

或驱动器非反相输出;

脚7 B：接收器反相输入

或驱动器反相输出;

脚8 VCC：电源

（２ ）MAX1487应用电路及通讯协议

在多机通信中,一般PC机作为上位机只有RS232标准的通讯接口,要实现

RS485标准接口通信,须通过RS232/RS485转换接口电路,完成由ＥＩＡ电平到Ｔ

ＴＬ电平的转换。可用专门的带隔离RS232/485转换器来实现。MAX1487的RE

与DE连接同一控制信号,可严格保证收发信号在时间上错开。

3管理系统的组成及硬件设计

本文设计的智能化管理系统是一种分布式、模块化的车载电池监控系统，它

主要由主控模块、可控充电系统模块、电压采集子模块、温度采集子模块、电流

测量子模块及显示模块构成，通过LIN总线实现相互通信。管理系统原理框图如

图3-1所示。

图3-1 系统原理框图

3.1电压检测电路设计

串联电池组广泛应用于手携式工具、笔记本电脑、通讯电台以及便携式电子

设备、航天卫星、电动自行车、电动汽车、储能装置中。为了使电池组的可用容

量最大化及提高电池组的可靠性，电池组中的单体电池性能应该一致，从而需对

单体电池进行监控，即需要对单体电池的电压进行测量。

为了防止在电池电压为低时电压检测电路的输出电压变得易变化。电压检测

电路包括连接于电池的正极的第一端；连接于电池的负极的第二端；对电池两端

之间的电压进行分压的分压电路；产生参考电压的参考电压电路；比较器，它根

据参考电路的输出及分压电路的输出而输出信号；第一输出电路，它连接在第一

端和第二端之间并且根据比较器的输出信号而输出信号；输出端，它输出来自第

一输出电路的输出信号；以及第二输出电路，它根据来自第一端和第二端的信号

而将一信号输出到输出端，其中第二输出电路根据电池的电压值来改变输出信

号。一种电池组的电压检测电路，该电路在由相互串连的多个电池组件组成的一

个或一个以上的电池部件构成的电池组中，检测构成电池部件的各电池组件的电

压，其特征在于：分别从电池部件的多个电压检测点引出电压检测线，其中的一

根电压检测线接地，非接地电压检测线经由各自的电压分支线与接地电压检测线

连接，各非接地电压检测线与各电压分支线上设有分压电阻，各非接地电压检测

线经由模拟-数字变换装置连接到运算装置，运算装置根据从各非接地电压检测

线输入的电压检测数据算出各电池组件的电压。

如图3-2所示,U1－U5为分压后电平,分别连接在单片机带A/D转换功能的

PC0－PC4口,完成电压采样。在进行可调电阻R1和固定电阻R2的参数选择时,

其分压应保证UI<=5V, 即对第I路采样, 其中,UMAX为单元电池组的最大电压。

本设计采用继电器开关,用以检测模块不工作时是否彻底与电池组断开,避免电

池小电流放电;采用可调电阻,在A/D转换后的程序处理中可以采用统一的变量

设计,简化程序,方便实际调试。

图3-2电压测量电路图

对多个蓄电池串联的电压测量方法主要有变阻分压,继电器开关切换,分布

式电压测量3种方案。本设计的检测对象是4组并联、每组为40节串联的末端

压为48V的电池组,其单节电池标称电压为1.2V,主要用来检测电池状态,避免其

中的单节坏电池影响使用,要求的精确度不是很高。所以,每个测压模块测量一组

电池,即以每8节电池为一单元进行测量。考虑到工艺及成本,测压电路采用变阻

分压与继电器开关相结合的电路结构。

3.2温度检测设计

温度是工业对象中主要的被控参数之一，象冶金、机械、食品、化工各类工

业中，广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等，对工件的处理温度要求严

格控制，计算机温度控制系统使温度控制指标得到了大幅度提高。温度检测与控

制系统是用来对温度进行检测，检测的对象是4路温度，并根据检测的结果，在

环境温度低于25度时，开加热器进行加热处理,同时绿色指示灯亮；反之，当温

度高于40时，关闭加热器，绿色指示灯熄灭。正常运行时，系统每隔5分钟，

循环采集环境温度，控制输出。

DS18B20是一种可组网的高精度数字式温度传感器，由于其具有单总线的独

特优点，可以使用户轻松地组建起传感器网络，并可使多点温度测量电路变得简

单、可靠。本文结合实际使用经验，介绍了DS18B20数字温度传感器在单片机下

的硬件连接及软件编程，并给出了软件流程图。

该系统由上位机和下位机两大部分组成。下位机实现温度的检测并提供标准

RS232通信接口，芯片使用了ATMEL公司的单片机和DALLAS公司的DS18B20数

字温度传感器。上位机部分使用了通用PC。该系统可应用于仓库测温、楼宇空

调控制和生产过程监控等领域。

3.2.1 温度检测设计的背景

在工、农业生产和日常生活中，对温度的测量及控制占据着极其重要地位。

首先了解一下多点温度检测系统在各个方面的应用领域：消防电气的非破坏性温

度检测，电力、电讯设备之过热故障预知检测，空调系统的温度检测，各类运输

工具之组件的过热检测，保全与监视系统之应用，医疗与健诊的温度测试，化工、

机械等设备温度过热检测。由此可见，温度检测系统应用十分广阔。

3.2.2 系统概述

本设计运用主从分布式思想，由上位机（PC微型计算机），下位机（单片

机）多点温度数据采集，组成两级分布式多点温度测量的巡回检测系统。该系统

采用 RS-232串行通讯标准，通过上位机（PC）控制下位机（单片机）进行现场

温度采集。温度值既可以送回主控PC进行数据处理，由显示器显示。也可以由

下位机单独工作，实时显示当前各点的温度值，对各点进行控制。下位机采用的

是单片机基于数字温度传感器DS18B20的系统。DS18B20利用单总线的特点可以

方便的实现多点温度的测量，轻松的组建传感器网络，系统的抗干扰性好、设计

灵活、方便，而且适合于在恶劣的环境下进行现场温度测量。本系统可以应用在

大型工业及民用常温多点监测场合。如粮食仓储系统、楼宇自动化系统、温控制

程生产线之温度影像检测、医疗与健诊的温度测试、空调系统的温度检测、石化、

机械等。在温度测量模块中主要使用了ds18b20数字温度传感器,该器件的主要

特点为：独特的单线接口只需一个接口引脚即可通信;多点能力使分布式温度检

测应用得以简化;不需要外部组件;可用数据线供电;不需要备份电源;测量范围

为－55度—＋125度,增量值为0.5度;以9位数字值方式读出温度;具有用户可

定义的、非易失性的温度告警装置。

此外，根据每一个DSI8B20有唯一的系列号，因此多个DSI8B20可以存在于

同一条总线上，给应用带来了极大的方便。应用中其软件编程遵循的访问协议如

图3-3所示。

图3-3 DSI8B20访问协议流程图

提出了一种以AT89C51单片机和DS18B20温度传感器为主要元器件的多点温

度检测系统。首先给出系统的工作原理和软件流程图,并对系统主要电路,如温度

测试电路、键盘及显示电路、电源电路等进行了设计。与传统的模拟测温系统相

比,该系统硬件组成更加简捷、高效,抗干扰能力更加突出。

3.3可控充电模块设计

该模块图3-4是实际设计中的难点,它与外电网相连,对车载电池进行充电,

并能根据控制电路发出的指令或标志位,实现对蓄电池分阶段、以不同电流进行

充电,且有自动断电的功能,实现智能充电。根据实际需要的大功率、高电压的特

点,其主电路采用全桥拓扑结构,输出回路采用全桥整流,同时,为改善功率开关

器件的工作状态,主电路采用了软开关技术。

图3-4可控充电模块主电路

基于电池快速充电基本原理，制定了电动汽车用电池的分段恒流充电方案。

根据对分段恒流充电试验结果的分析，对其控制策略进行了调整：按容量梯度法

确定分段恒流充电终止控制参数，适当减小各段恒流值下降梯度，并将电池温度

设为充电安全保障控制参数。调整方案后的充电试验结果表明，这种分段恒流充

电控制方法可实现动力电池的智能化快速充电，有效缩短充电时间、提高充电效

率。

采用一个以蓄电池阻抗检测为主，辅以蓄电池的电压、电流、温度等的充放

电管理技术，实现蓄电池组的在线监测的智能化；同时通过网络的数据传输，借

助计算机的监控软件，实现蓄电池的网络化管理。

3.3.1 EMI滤波器的基本概念

标准的EMI滤波器通常由串联电抗器和并联电容器组成的低通滤波电路，其

作用是允许设备正常工作时的频率信号进入设备（一般来说，就是工频50/60Hz

或者中频400Hz），而对高频的干扰信号有较大的阻碍作用。

3.3.2 EMI滤波器的作用

EMI滤波器的作用，主要体现在以下两个方面：

（1）抑制交流电网中的高频干扰对设备的影响；

（2）抑制设备（尤其是高频电源开关）对交流电网的干扰。

EMI滤波器是一种由电感和电容组成的低通滤波器，它能让低频的有用信号

顺利通过，而对高频干扰油抑制作用。

3.3.3 EMI滤波器的性能指标

EMI滤波器最重要的技术指标是对干扰的抑制能力，常常用所谓的插入损耗

（Insertion Loss）来表示，它的定义是：没有接入滤波器时从干扰源传输到负

载的功率P1和接入滤波器后从干扰源传输到负载的功率P2之比，用分贝（dB）

表示。

EMI滤波器的插入损耗与滤波网络的网络参量以及源端和负载端的阻抗有

关。为避免滤除有用信号, 插损指标须谨慎提出。不论是军用还是民用EMC标准,

对设备或分系统的电源线传导干扰电平都有明确的规定, 预估或测试获得的EMI

传导干扰电平和标准传导干扰电平之间的差值即所需的EMI滤波器的最小插损。

然而, 对不同的单台设备都进行EMC 测试, 而后分析其传导干扰特性, 设计合

乎要求的滤波器, 这在实际工程中显然是不可能的。事实上, 国家标准中规定了

电源滤波器插入损耗的测试方法。在标准测试条件下,一般军用电源滤波器应满

足10kHz～30MHz 范围内插入损耗30～ 60dB。工程设计人员只需要根据实际情

况选择合适的滤波器。

3.3.4 EMI滤波器应用中应注意的事项

为了EMI滤波器的安全可靠工作(散热和滤波效果) , 除EMI滤波器一定要

安装在设备的机架或机壳上外, EMI滤波器的接地点应和设备机壳的接地点取得

一致, 并尽量缩短EMI滤波器的接地线。若接地点不在一处, 那么EMI滤波器的

泄漏电流和噪声电流在流经两接地点的途径时, 会将噪声引入设备内的其他部

分。其次, EMI滤波器的接地线会引入感抗, 它能导致EMI滤波器高频衰减特性

的变坏。所以, 金属外壳的EMI滤波器要直接和设备机壳连接。如外壳喷过漆,

则必须刮去漆皮；若金属外壳的EMI滤波器不能直接接地或使用塑封外壳EMI滤

波器时, 它与设备机壳的接地线应可能短。

EMI滤波器要安装在设备电源线输入端, 连线要尽量短; 设备内部电源要安

装在EMI滤波器的输出端。若EMI滤波器在设备内的输入线长了, 在高频端输入

线就会将引入的传导干扰耦合给其他部分。若设备内部电源安装在EMI滤波器的

输入端, 由于连线过长, 也会导致同样的结果。

确保EMI滤波器输入线和输出线分离。若EMI滤波器输入、输入线捆扎在一

起或相互安装过近, 那么由于它们之间的耦合, 可能使EMI滤波器的高频衰减

降低。若输入、输出线必须接近, 那么都必须采用双绞线或屏蔽线。

3.3.5 电池组的历史来源

如今我们认为电是通过墙上的插座而带给我们的。但在1800年时还没有电

力网，最初的电实验是用电池组产生的电流来进行的。

当时，由意大利物理学家亚历山德罗·伏特制作了第一个电池组。他的同胞、

生物学家卢奇·伽伐尼注意到解剖一只青蛙时，出现了某种奇怪的现象。当他用

某些金属接触死去动物的腿时，它们竟抽动起来。

伏特认为抽动是金属产生的电流所造成的。他在18世纪末开始做实验。他

发现自己能通过使两片称为"电极"的金属，与某些溶液起化学反应来产生电流。

他把这些部件放在一起，制造出了第一个电池组。

伏特把他的电池组叫做"堆"，因为它是一堆用沾了盐或酸的弱溶液的垫片隔

开来的锌和铜的圆板。当一根金属线连接上圆板和底圆板时，电流就通过金属线

流动。在伽伐尼早些时候的实验中，青蛙躯体表现得就像沾湿的布垫那样，任由

电流流动。

伏特的工作对近代物理学具有极大的价值。所有后来从电动机到发电机等电

方面的发展，都出自于它。

后来科学家们通过用伏特的名字来命名标准的电单位之一，即电势单位，而

给予他很高的荣誉，以表彰他作出的贡献。

3.3.6意义和用途

电池组分串联和并联,并联的电池组要求每个电池电压相同,输出的电压等

于一个电池的电压,并联电池组能提供更强的电流.串联电池组没有过多的要求,

只要保证电池的容量差不多即可.串联电池组可以提供较高的电压.电池组在我

们的生活中用的十分广泛,电视遥控器,电子玩具,手电筒中都有串联电池组。

3.4主控及液晶显示模块

Atmega8有DIP28和TQFP/MLF32三种封装类型。我们选择了DIP28封装。

DIP28封装形式的Atmega8具有4个10位精度和2个8位精度的AD转换通

道。本充电器在充电过程中需要随时采集电池的充电电流、放电电流、电池电压

和电池温度，共需要4个AD转换通道。我们采用ADC0（PC0）采集充电电流数

据，ADC1（PC1）采集电池电压，ADC2（PC2）采集电池温度，ADC3（PC3）采集

放电电流。

Atmega8的21脚AREF是AD转换器的电压参考源。20脚AVCC是AD转换器

的电源引脚，为了减小电磁干扰提高测量精度，AVCC是通过L1和C6组成的LC

网络才连接至5V电源端。

主程序模块是整个系统的核心,其根据需要从各模块收集数据,判断分析数

据,并把相关信息显示在液晶屏上。当处于充电状态时,根据电流采集子模块发送

的信息,结合电池电压参数和温度测量值进行充电控制,依据电流测量模块计算

的电量值,实现充电模式的判别和转变,当电充满时,单片机将对数据设立标志,

使可控充电模块断开继电器,充电电路与电池组断开。

本设计采用内置T6963C的mgls240128t点阵液晶显示模块。显示及主控模

块的电路如图3-5所示。其中,VCC为5v电源,d0—d7mc68hc912d60a的一个8位

数据口相连,引脚5、6、8为控制口,用来控制液晶显示模块的读写操作,RST（10）

脚为液晶显示模块硬件复位脚，v0口输入液晶显示驱动电压,滑动变阻器用来调

节液晶显示亮度。

图3-5 主控及液晶显示模块电路图

3.4.1 ATMEGA8芯片的简介

ATmega8 是ATMEL 公司在2002 年推出的一款新型的AVR 高档单片机, 他

的芯片内部集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路, 具备 AVR 高

档单片机MEGE 系列的全部性能和特点。但由于采用了小引脚封装( 为DIP28 和

TQFP/MLF32) , 所以价格仅和低档单片机相当, 再加上AVR 单片机的系统内在

可编程特性, 使得无需购买昂贵的仿真器, 只需要一条具有编程器功能的串行

下载线就可以进行单片机嵌入式系统的设计和开发。 ATmega8 是一款采用低功

耗CMOS 工艺生产的基于AVR RISC (精简指令集) 结构的8 b 单片机。 AVR 单

片机的核心是将32 个工作寄存器和丰富的指令集连接在一起, 所有的工作寄存

器都与ALU (算术逻辑单元) 直接相连, 实现了在一个时钟周期内执行的一条指

令同时访问(读写) 2 个独立寄存器的操作。这种结构提高了代码效率, 使得大

部分指令的执行时间仅为一个时钟周期。因此, ATmega8 可以达到将近 1M

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