無(wú)人機(jī)鋰電池的電量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

無(wú)人機(jī)鋰電池的電量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)本篇主要討論的是無(wú)人機(jī)的電量顯示問(wèn)題，但是往往每個(gè)無(wú)人機(jī)的電池型號(hào)和電池容量都不一樣，那么為了防止無(wú)人機(jī)飛遠(yuǎn)了回不來(lái)的情況，為了合理地安排無(wú)人機(jī)飛行的時(shí)間，那么我們必須要讓無(wú)人機(jī)能夠精確的顯示電量，能夠更好地讓我們判斷電池容量和續(xù)航能力。因此，與一些新能源的電能交換和新能源的持續(xù)使用已成為長(zhǎng)期的挑戰(zhàn)。本設(shè)計(jì)使用穩(wěn)壓器LM7805。LM7805的輸出端口可用于單芯片和其他芯片，因此可以輸出穩(wěn)定的5V電壓。然后，它可以用作下一個(gè)電源電壓轉(zhuǎn)換電路。其次，DC/DC轉(zhuǎn)換器通過(guò)控制關(guān)斷時(shí)間的占空比來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓，同時(shí)考慮到電池燃料監(jiān)控過(guò)程的電壓要求不同，并且不可能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單而穩(wěn)定的DC輸出，建議使用該電路。SCM是控制中心，控制信號(hào)生成電路由無(wú)人機(jī)鋰電池電力監(jiān)視處理的外部狀態(tài)生成，外部電源監(jiān)控電壓比較信號(hào)和無(wú)人機(jī)鋰電池電源監(jiān)控電流以及理想的電源監(jiān)控過(guò)程，占空比調(diào)整，為此，設(shè)計(jì)了一個(gè)帶有電壓和電流檢測(cè)電路的微控制器，該設(shè)計(jì)設(shè)置在顯示模塊和指示器上，以使用戶更容易了解系統(tǒng)狀態(tài)。背景在相應(yīng)的發(fā)電系統(tǒng)中，使用智能控制方法控制系統(tǒng)是一個(gè)很好的決定。從歷史的角度來(lái)看，電能歷史悠久，他是非常古老的能源。它也是一種安全，清潔，廉價(jià)且無(wú)污染的綠色能源［1］。從過(guò)去的發(fā)展到今天，電能也是許多新能源之一，并且正受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。但是，鑒于目前的情況，由于中國(guó)傳統(tǒng)的能源數(shù)量，這種情況正在逐漸減少，如果不能有效地管理和系統(tǒng)地解決目前的情況，最終結(jié)果就是中國(guó)的能源危機(jī)將極為困難，也將是一個(gè)非常嚴(yán)重的情況。另外，當(dāng)前的電熱水器對(duì)于許多人來(lái)說(shuō)太昂貴了，并且當(dāng)實(shí)際使用燃?xì)鉄崴鲿r(shí)，還有一些主要的開(kāi)發(fā)特性是不安全的。然后，最終從燃?xì)鉄崴麽尫诺亩趸細(xì)怏w直接釋放到大氣中，北方使用煤氣釋放熱量，最終導(dǎo)致整個(gè)城市的環(huán)境污染，基于這些現(xiàn)實(shí)原因和綜合背景發(fā)展趨勢(shì)，電熱水器逐漸受到公眾的關(guān)注，并在廣泛的使用。意義近年來(lái)，隨著多旋翼無(wú)人機(jī)相關(guān)技術(shù)的不斷成熟，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，操控方便的民用飛行器，越來(lái)越受到青睞，其在航拍、救災(zāi)、農(nóng)業(yè)、偵查、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越多［2］。小型化多旋翼無(wú)人機(jī)普遍采用新型鋰聚合物電池提供動(dòng)力，因其具有比能量高［3］、小型化、超薄化、輕量化，及高安全性和低成本等優(yōu)點(diǎn)。而目前很多半自主控制的無(wú)人機(jī)控制系統(tǒng)都是根據(jù)電池電壓來(lái)估計(jì)動(dòng)力電池剩余電量，但是鋰聚合物電池的剩余電量還與電池溫度、充放電倍率、電池老化、自放電等因素有關(guān)。如何有效，快速，安全地控制無(wú)人機(jī)鋰電池的充放電一直是人們關(guān)注的問(wèn)題。鋰電池從一開(kāi)始到現(xiàn)在已有100多年的歷史，但是由于技術(shù)條件的限制，許多當(dāng)前的電氣監(jiān)控仍然使用傳統(tǒng)的監(jiān)控方法，在使用這些常規(guī)功率監(jiān)視方法的過(guò)程中，鉛酸鋰電池大多存在著的過(guò)量電量監(jiān)測(cè)和析氣等現(xiàn)象［4］。鋰電池壽命將在一定由于常規(guī)的鋰電池功率監(jiān)視結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且功率監(jiān)視控制是模擬控制，因此僅存在一種功率監(jiān)視方法，并且不能根據(jù)鋰電池的充電狀態(tài)來(lái)調(diào)整功率監(jiān)視方法。另外，諸如對(duì)鋰電池功率監(jiān)視過(guò)程的監(jiān)視和保護(hù)之類的功能無(wú)法滿足對(duì)鋰電池功率監(jiān)視進(jìn)行無(wú)人值守監(jiān)視的要求［5］。程度上縮短，用戶將遭受一定的經(jīng)濟(jì)損失［6］。近年來(lái)，日益完善和成熟的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)不斷提高了微控制器的成本效益，并且鋰電池的電源監(jiān)視控制也已從模擬控制轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字控制，該數(shù)字控制鋰電池功率監(jiān)視系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多種復(fù)雜的功率監(jiān)視控制方法，監(jiān)視和顯示鋰電池功率監(jiān)視過(guò)程，提高了系統(tǒng)的靈活性，并減小了系統(tǒng)尺寸，通過(guò)更有效的電源監(jiān)控來(lái)延長(zhǎng)鋰電池壽命［7］。盡管鋰電池的管理和維護(hù)對(duì)于鋰電池用戶至關(guān)重要，但高效且無(wú)害的電源監(jiān)控設(shè)備對(duì)于提高鋰電池的使用效率和延長(zhǎng)其壽命至關(guān)重要。因此，能夠提高能源利用效率，加快功率監(jiān)測(cè)且不影響鉛酸蓄電池使用壽命的新型高效，快速的無(wú)損功率監(jiān)測(cè)技術(shù)，在現(xiàn)代電力電子技術(shù)中受到了廣泛的關(guān)注的研究方向［8］。隨著鋰電池在新能源開(kāi)發(fā)中的廣泛應(yīng)用，提出了對(duì)鋰電池功率監(jiān)測(cè)方法和功率監(jiān)測(cè)裝置的新要求，并且正在進(jìn)行快速，高效和安全的鋰電池功率監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)是非常重要的任務(wù)［9］。從兩個(gè)方面考慮了對(duì)鋰電池功率監(jiān)視的改進(jìn)，一個(gè)是用于監(jiān)視鋰電池的功率的方法，第二是用于監(jiān)視鋰電池的功率的設(shè)備。隨著電力電子技術(shù)，微電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，對(duì)鋰電池電力監(jiān)測(cè)控制方法和電力監(jiān)測(cè)裝置的研究越來(lái)越廣泛，對(duì)汽車等新興綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展非常重要［10］。研究現(xiàn)狀由于電能對(duì)環(huán)境相對(duì)安全，并且電能不能被耗盡，因此自誕生之日起便迅速普及。同時(shí)，電能產(chǎn)生可以細(xì)分為以下形式：第一個(gè)是光感應(yīng)，第二個(gè)是光生物，第三個(gè)是太陽(yáng)能發(fā)電［11］。在這方面，太陽(yáng)能是增長(zhǎng)最快，最受歡迎的方法之一?；旧希?yáng)能電池板用于完全吸收太陽(yáng)發(fā)出的輻射能，但是由于這種類型的電池板實(shí)際上是半導(dǎo)體材料，因此可以用于發(fā)電。此方法還具有以下優(yōu)點(diǎn)：它非常環(huán)保，并且永遠(yuǎn)不會(huì)成為少量污染物，因此可以不斷開(kāi)發(fā)。它可以建在所有開(kāi)放空間中，并且高度靈活。可以連接到電網(wǎng)，也可以單獨(dú)運(yùn)行［12］。超高質(zhì)量，可以為您帶來(lái)非?？煽康碾娫?。施工非常方便，可以在施工期間前后形成負(fù)荷，從而增加了電網(wǎng)的傳輸功率［13］。無(wú)人機(jī)鋰電池的電量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)發(fā)電效率與太陽(yáng)能發(fā)電有密切的關(guān)系，并不影響發(fā)電規(guī)模［14］。無(wú)需在所有光線充足的地方使用運(yùn)輸工具。鋰離子電池很少發(fā)生結(jié)晶反應(yīng)，但是這種反應(yīng)是產(chǎn)生記憶效應(yīng)的原理。然而，在多次充電和放電之后，鋰離子電池的性能將繼續(xù)惡化，其原因非常復(fù)雜。最重要的是改變陽(yáng)極和陰極材料，從分子的角度來(lái)看，可以容納鋰離子的正負(fù)孔塌陷，影響電流的充放電；從化學(xué)角度來(lái)看，正極和負(fù)極材料的鈍化會(huì)產(chǎn)生一些穩(wěn)定的化合物，這也會(huì)影響性能。從物理角度看，由于在充電和放電過(guò)程中不可避免的摩擦和碰撞，外部材料可能會(huì)緩慢排出或掉落［15］。所有這三個(gè)原因?qū)е落囯x子電池在充電和放電過(guò)程中參與傳導(dǎo)的鋰離子的損失［16］。過(guò)度的充電和放電可能會(huì)損壞電池或縮短其壽命，當(dāng)過(guò)度放電時(shí)，陰極碳可能會(huì)釋放出過(guò)多的鋰離子，從而導(dǎo)致片狀結(jié)構(gòu)塌陷，由于過(guò)度的功率監(jiān)控，太多的鋰離子被迫流向陰極，碳結(jié)構(gòu)使某些鋰離子不再釋放，這就是為什么鋰離子電池通常配備用于充電和放電的控制電路的原因［17］。鋰離子電池通常具有管理芯片和電源監(jiān)視控制芯片。其中，管理芯片具有一系列寄存器，用于存儲(chǔ)容量，溫度，ID，功率監(jiān)視狀態(tài)和放電計(jì)數(shù)等值。該值的使用將逐漸改變。功率監(jiān)視控制芯片用于控制電池的功率監(jiān)視過(guò)程。監(jiān)視鋰離子電池電量的過(guò)程分為兩個(gè)階段：恒定電流快速充電階段（電池指示器為黃色時(shí)）和恒定電壓和電流減小階段（電池指示器呈綠色閃爍）［18］。開(kāi)始燃料監(jiān)控時(shí)，電池電壓會(huì)以較大的斜率上升，并且達(dá)到電池的標(biāo)準(zhǔn)電壓時(shí)，然后，在控制芯片的控制下，其變?yōu)楹愣妷罕O(jiān)視狀態(tài)，并且在此過(guò)程中，電壓幾乎不變，并且電流逐漸減小，如果電氣監(jiān)控電流幾乎降至零，則可以認(rèn)為電氣監(jiān)控已停止，因?yàn)殡姵匾褲M。功率統(tǒng)計(jì)芯片可以通過(guò)記錄放電曲線（電壓，電流，時(shí)間）來(lái)記錄并計(jì)算電池電量。但是，多次使用鋰離子電池后，放電曲線會(huì)發(fā)生變化，如果芯片沒(méi)有機(jī)會(huì)再次讀取完整的放電曲線，則計(jì)算出的電量將不正確。因此，要校準(zhǔn)電池芯片，必須對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格充電和放電。無(wú)人機(jī)鋰電池的電量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)鋰離子電池的缺點(diǎn)是對(duì)電源監(jiān)控有嚴(yán)格的要求，并需要保護(hù)電路。鋰離子電池所需的功率監(jiān)控方法是恒流恒壓方法，為了有效利用電池容量，必須在全電壓下監(jiān)視鋰離子電池的電源，但是過(guò)電壓監(jiān)視會(huì)損壞電池，從而提高了控制精度。另外，對(duì)于低壓電池，需要對(duì)電池進(jìn)行預(yù)充電，因此最好使用熱保護(hù)和時(shí)間保護(hù)來(lái)進(jìn)一步保護(hù)電池?？梢钥闯?，實(shí)現(xiàn)安全，高效的電源監(jiān)控已成為鋰離子電池推廣應(yīng)用的瓶頸。［19］。鋰電池功率監(jiān)控技術(shù)始于二次電池的誕生，與鋰電池的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用密切相關(guān)。法國(guó)物理學(xué)家普蘭特（Plante）首次發(fā)明了第一種燃料氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)，于1859年發(fā)明了鋰鉛酸電池。當(dāng)時(shí)，他使用了一次電池燃料氣體監(jiān)測(cè)。電化學(xué)處理和電極板表面制造中的困難沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用［20］。1882年，Sialon使用鉛-銻合金建造了電網(wǎng)，從而提高了電網(wǎng)的機(jī)械強(qiáng)度，并開(kāi)始使用發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)直流發(fā)電機(jī)作為電源進(jìn)行功率監(jiān)控，從那時(shí)起，鉛酸電池具有實(shí)用價(jià)值。隨著變壓器技術(shù)和整流技術(shù)的發(fā)展，自1914年開(kāi)始使用交流電源。變壓器轉(zhuǎn)換和用鋰電池電源整流后，由變壓器監(jiān)視交流電源［21］。自1950年代以來(lái)，現(xiàn)有的電氣監(jiān)控技術(shù)在使用過(guò)程中逐漸顯示出缺點(diǎn)，并且一些國(guó)外實(shí)驗(yàn)室已開(kāi)始研究鋰鉛電池的快速電氣監(jiān)控?？偨Y(jié)了鉛酸電池快速充電監(jiān)測(cè)理論的研究。自1970年代初以來(lái)，中國(guó)對(duì)鋰電池功率監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了研究并取得了一些進(jìn)展，但發(fā)展緩慢。通過(guò)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的電監(jiān)控技術(shù)，總結(jié)了鋰鉛酸電池電監(jiān)控過(guò)程中各種電監(jiān)控方法的優(yōu)缺點(diǎn)，開(kāi)發(fā)更智能的鋰鉛電池監(jiān)視電池至關(guān)重要。然而，由于當(dāng)前的功率監(jiān)視設(shè)備不具有智能功能，因此仍然難以采用更加智能的功率監(jiān)視方法［22］。由于上面介紹的電能的各種優(yōu)點(diǎn)，許多國(guó)家正在嘗試開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能技術(shù)，并且它在許多地方變得越來(lái)越流行，甚至相關(guān)技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。根據(jù)長(zhǎng)期發(fā)展計(jì)劃，分布式發(fā)電可能成為未來(lái)光伏電力在電力市場(chǎng)蓬勃發(fā)展的關(guān)鍵機(jī)制，而那些常見(jiàn)的能源將被淘汰。結(jié)合現(xiàn)階段的實(shí)際情況，太陽(yáng)能技術(shù)已逐漸成為對(duì)傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)的有力保障，特別是在信號(hào)電源較差或相對(duì)較遠(yuǎn)的情況下，可以使用太陽(yáng)能完全保證正常的使用壽命。它還對(duì)環(huán)境保護(hù)和相關(guān)能源戰(zhàn)略儲(chǔ)備有積極影響。概述無(wú)人機(jī)鋰電池電量監(jiān)測(cè)理論基礎(chǔ)如圖2.1所示，該電路主要由無(wú)人機(jī)鋰電池保護(hù)，充放電控制MOSFET1（帶有兩個(gè)N溝道MOSFET）以及用于其他組件的特殊集成電路DW01組

成，單個(gè)無(wú)人機(jī)鋰電池連接到B+和B.-電池組在P+和P-處輸出電壓。在電源

監(jiān)測(cè)期間，電源監(jiān)視的輸出電壓連接在P+和P-之間，電流從P+流到單個(gè)電

池上的B+和B-，然后將電源監(jiān)視控制MOSFET連接到P-。在電源監(jiān)視過(guò)程

中，當(dāng)單個(gè)電池的電壓超過(guò)4.35V時(shí)，專用集成電路DW01的OC引腳輸出信

號(hào)將關(guān)閉電源監(jiān)視控制MOSFET，并且無(wú)人機(jī)鋰電池會(huì)立即停止電源監(jiān)視以防

止無(wú)人機(jī)鋰電池過(guò)度充電監(jiān)控會(huì)損壞電池。在放電期間，當(dāng)單節(jié)電池的電壓下

降到2.30V時(shí)，DW01OD引腳的輸出信號(hào)將關(guān)閉放電控制MOSFET，并且無(wú)

人機(jī)鋰電池會(huì)立即停止放電，以防止由于過(guò)放電而損壞無(wú)人機(jī)鋰電池。在1960年中期，美國(guó)科學(xué)家馬斯（Maas）對(duì)開(kāi)放式鋰電池的功率監(jiān)控過(guò)程進(jìn)行了許多實(shí)驗(yàn)研究，并提出了假設(shè)最低氣體輸出速率的鋰電池功率監(jiān)控曲線，如圖2.2所示。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，如果電氣監(jiān)控電流根據(jù)該曲線變化，則電氣監(jiān)控時(shí)間可以大大縮短，并且不會(huì)影響電池容量和壽命。原則上，該曲線稱為最佳功率監(jiān)控曲線，為快速功率監(jiān)控方法的研究提供了方向。您可以在圖2.2中看到它。初始功率監(jiān)視電流很大，但是很快就減小了。主要原因是功率監(jiān)控過(guò)程中的極化。在密閉型鋰電池的功率監(jiān)控過(guò)程中，內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生氧氣和氫氣，如果氧氣不能及時(shí)吸收，則會(huì)積聚在正極板上（正極板產(chǎn)生氧氣），從而增加電池的內(nèi)部壓力并收縮，同時(shí)提高電池溫度。正極板的面積表示內(nèi)部電阻的增加，并且發(fā)生所謂的極化現(xiàn)象。PbO+Pb+2HSO。2PbSO+2HO （2-1）顯然，電監(jiān)控過(guò)程和放電過(guò)程是彼此相反的反應(yīng)?？赡孢^(guò)程是熱力學(xué)平衡過(guò)程，為了始終保持電池處于平衡狀態(tài)，必須使通過(guò)電池的電流盡可能小。理想條件是施加的電壓等于電池本身的電動(dòng)勢(shì)。但是，實(shí)際上表明，在監(jiān)視鋰電池時(shí)，由于電極材料和溶液濃度等各種因素的不同，施加的電壓必須增加到一定值，該值在一定程度上超過(guò)鋰電池的平衡電動(dòng)勢(shì)值。在化學(xué)反應(yīng)中，電動(dòng)超過(guò)熱力學(xué)平衡值的這種現(xiàn)象是極化現(xiàn)象。一般而言，存在極化的三個(gè)原因如下：在歐姆極化電監(jiān)控過(guò)程中，正離子和負(fù)離子會(huì)移動(dòng)到兩個(gè)極。在離子遷移過(guò)程中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生一定的電阻，稱為歐姆內(nèi)阻。為了克服該內(nèi)部電阻，必須施加額外的電壓以克服該電阻并施加電壓以促進(jìn)離子遷移。該電壓被熱傳遞到環(huán)境中，并且發(fā)生所謂的歐姆極化。隨著電監(jiān)控電流迅速增加，歐姆極化將在電監(jiān)控過(guò)程中引起鋰電池的高溫。當(dāng)濃度極化電流流過(guò)鋰電池時(shí)，為了維持正常的反應(yīng)，最理想的情況是可以及時(shí)補(bǔ)充電極表面上的反應(yīng)物，并且可以及時(shí)保留產(chǎn)物。實(shí)際上，產(chǎn)物和反應(yīng)物的擴(kuò)散速率遠(yuǎn)低于化學(xué)反應(yīng)的擴(kuò)散速率，從而導(dǎo)致電極板附近的電解質(zhì)溶液的濃度改變。即，從電極表面到中間溶液的電解質(zhì)濃度分布不均勻。這種現(xiàn)象稱為濃度極化。c）電化學(xué)極化這種極化是由電極上的電化學(xué)反應(yīng)速率引起的，該速率小于電極上電子的移動(dòng)速率。例如，在電池的負(fù)極放電之前，電極的表面帶負(fù)電，其附近的溶液帶正電，并且兩者處于平衡狀態(tài)。放電后，電子立即釋放到外部電路。電極表面的負(fù)電荷減少，金屬溶解的氧化反應(yīng)緩慢進(jìn)行至Me-eMe+，無(wú)法及時(shí)補(bǔ)償電量以監(jiān)測(cè)電極表面電子的減少，并且電極表面的電荷狀態(tài)發(fā)生變化。這種減少的表面負(fù)電荷狀態(tài)促使電子離開(kāi)金屬中的電極，金屬離子M+轉(zhuǎn)移到溶液中，并加速了Me-eMe+反應(yīng)?？倳?huì)有片刻時(shí)間達(dá)到新的動(dòng)態(tài)平衡。但是，與放電前相比，電極表面的負(fù)電荷減少，相應(yīng)的電極電位變?yōu)檎?。換句話說(shuō)，電化學(xué)極化電壓高，嚴(yán)重干擾了正常的電監(jiān)測(cè)電流。類似地，當(dāng)電池的正電極放電時(shí)，電極表面上的正電荷數(shù)減少并且電極電勢(shì)變?yōu)樨?fù)。隨著功率監(jiān)控電流的增加，所有這三種極化都很嚴(yán)重。無(wú)人機(jī)鋰電池大功率電池系統(tǒng)方法研究快速電源監(jiān)控技術(shù)為了最大化鋰電池的化學(xué)反應(yīng)速率并縮短鋰電池達(dá)到完全充電狀態(tài)的時(shí)間，同時(shí)，鋰電池的正極和負(fù)極極板的極化應(yīng)盡可能小或盡可能輕，以提高鋰電池的效率。近年來(lái)，快速功率監(jiān)控技術(shù)發(fā)展迅速。下面介紹廣泛使用的快速功率監(jiān)控方法。這些方法是圍繞最佳功率監(jiān)視曲線設(shè)計(jì)的，目的是使功率監(jiān)視曲線盡可能接近最佳功率監(jiān)視曲線。（1）脈沖電監(jiān)控方法這種燃料監(jiān)測(cè)方法不僅遵循鋰電池獨(dú)特的燃料監(jiān)測(cè)接受率，而且可以提高鋰電池的接受監(jiān)測(cè)能力，從而突破了鋰電池指標(biāo)燃料監(jiān)測(cè)的接受曲線極限，這也是鋰電池燃料監(jiān)控理論的新發(fā)展。脈沖功率監(jiān)視方法是首先使用脈沖電流監(jiān)視電池功率，然后在一段時(shí)間內(nèi)停止對(duì)電池充電，如圖2.3所示。能量監(jiān)視脈沖將滿功率充滿鋰電池，間歇時(shí)間使鋰電池的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣和氫氣有時(shí)間重新結(jié)合和吸收，從而自然消除了濃差極化和歐姆極化以去除鋰。降低了電池的內(nèi)部壓力，這使得下一輪恒功率監(jiān)控更加順暢，并且鋰電池可以吸收更多的功率。間歇脈沖使鋰電池具足夠的反應(yīng)時(shí)間，減少了產(chǎn)生的氣體量，并提高了鋰電池電監(jiān)控的電流接受率。（2） 反射式快速功率監(jiān)測(cè)方法該技術(shù)已在美國(guó)獲得專利，主要適用于鎳鎘電池。采用新型的電量監(jiān)測(cè)方法解決了鎳鎘電池的記憶效應(yīng)，大大減少了鋰電池快速電量監(jiān)測(cè)的時(shí)間。鉛酸電池的充電監(jiān)視方法和充電狀態(tài)監(jiān)視的檢測(cè)方法與鎳鎘電池不同，但是可以相互學(xué)習(xí)。如圖2.4所示，反射功率監(jiān)視方法的一個(gè)工作周期包括正向功率監(jiān)視脈沖，反向瞬時(shí)放電脈沖，停止充電和三相維護(hù)。（3） 可變電流間歇功率監(jiān)測(cè)方法這種電氣監(jiān)視方法基于恒定電流電氣監(jiān)視和脈沖電氣監(jiān)視，如圖2.5所示。其特征在于將恒定電流功率監(jiān)視部分改變?yōu)殡妷合拗瓶勺冸娏鏖g歇功率監(jiān)視部分。在功率監(jiān)測(cè)的初始階段，采用可變電流間歇功率監(jiān)測(cè)方法，以確保增加功率監(jiān)測(cè)電流以獲得最大的功率監(jiān)測(cè)。在功率監(jiān)控的后期，采用恒壓功率監(jiān)控部分獲取過(guò)壓監(jiān)控量，將電池恢復(fù)到滿功率監(jiān)控狀態(tài)。通過(guò)間歇充電，鋰電池化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣和氫氣有時(shí)間重新結(jié)合和吸收，因此自然消除了濃差極化和歐姆極化，從而降低了鋰電池的內(nèi)部壓力。整個(gè)過(guò)程中的恒流功率監(jiān)控可以更加順暢地進(jìn)行，從而可以吸收大量功率。d）可變電壓間歇功率監(jiān)測(cè)方法基于可變電流間歇功率監(jiān)視方法，有人提出了一種可變電壓間歇功率監(jiān)視方法，如圖2.5所示。與可變電流間歇功率監(jiān)視方法的區(qū)別在于，第一步是間歇恒定電壓，而不是間歇恒定電流。比較圖2.4和圖2.5,可以看到圖2.6與最佳電氣監(jiān)控的電氣監(jiān)控曲線更加一致。在每個(gè)恒定電壓功率監(jiān)視步驟中，由于它是恒定電壓監(jiān)視，所以功率監(jiān)視電流根據(jù)指數(shù)方法自然下降，這與電池電流接受率隨著功率監(jiān)視的進(jìn)行而逐漸降低的特性一致。（4）可變電壓和電流波間歇性正負(fù)零脈沖快速功率監(jiān)測(cè)法結(jié)合脈沖功率監(jiān)測(cè)方法，反射式快速功率監(jiān)測(cè)方法，可變電流間歇功率監(jiān)測(cè)方法和可變電壓間歇功率監(jiān)測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)，開(kāi)發(fā)并應(yīng)用了可變電壓可變電流波正負(fù)零脈沖間歇高速功率監(jiān)測(cè)方法。監(jiān)視脈沖功率的方法通常有兩種類型的功率監(jiān)視電路控制：脈沖電流的幅度是可變的，并且PWM（驅(qū)動(dòng)的充放電開(kāi)關(guān)）信號(hào)的頻率是固定的。脈沖電流的振幅是固定的，PWM信號(hào)的頻率是可調(diào)的。脈沖電流的幅度和PWM信號(hào)的頻率是固定的，并且PWM占空比是可調(diào)的，這增加了一個(gè)間歇性的停止充電步驟，可以在短時(shí)間內(nèi)充電。注入更多電源以提高對(duì)鋰電池電源監(jiān)控的接受度。脈沖高速功率監(jiān)測(cè)方法理論理論和實(shí)踐證明，鋰電池的充放電是一個(gè)復(fù)雜的電化學(xué)過(guò)程。通常，功率監(jiān)視電流在功率監(jiān)視過(guò)程中會(huì)隨著時(shí)間呈指數(shù)下降，并且不可能以恒定電流或恒定電壓自動(dòng)監(jiān)視。在電氣監(jiān)控過(guò)程中，影響電氣監(jiān)控的因素很多，例如電解質(zhì)的濃度，極板中活性物質(zhì)的濃度，環(huán)境溫度等，將在電氣監(jiān)控方面產(chǎn)生很大的差異。在不同的放電條件，使用和存儲(chǔ)時(shí)間的情況下，即使是具有相同容量和相同容量的相同類型的鋰電池，其功率監(jiān)控也將大相徑庭。1972年，美國(guó)科學(xué)家馬斯在第二屆世界電動(dòng)汽車年會(huì)上提出了著名的馬斯的三個(gè)定律。（1）對(duì)于任何給定的放電電流，鋰電池燃料監(jiān)控的電流接受率a與電池放電容量的平方根成反比，即式中：K1是放電電流常數(shù)，取決于放電電流的大小；C是鋰電池發(fā)出的容量。鋰電池的初始允許電流為Io=AC，因此I0=AC=K1（根號(hào)C）（2-3）（2） 對(duì)于任何給定的放電容量，鋰電池電源監(jiān)控電流的接受率a與放電電流Id的對(duì)數(shù)成正比，即a=K2logkId（2-4）式中，K2為放電容量常數(shù)，取決于放電容量。k是計(jì)算常數(shù)。（3） 以不同的放電率對(duì)鋰電池進(jìn)行放電后，最終的容許功率監(jiān)視電流It（允許）為各放電率下的容許功率監(jiān)視電流之和，即：它=I1+I2+I3+I4+...（2-5）其中：II，12,13,I4...是每個(gè)放電速率下允許的功率監(jiān)視電流。結(jié)合馬斯三定律，鋰電池的總允許電流比可以表示為：a=It/Ct（2-6）式中，Ct=C1+C2+C3+C4+...是每小時(shí)的放電容量，即鋰電池放電的總電量之和。根據(jù)馬斯第三定律，在功率監(jiān)控過(guò)程中，當(dāng)功率監(jiān)控電流接近鋰電池獨(dú)特的痕量氣體生成監(jiān)控曲線時(shí)，電池將在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候用反向電流放電以消除電池的極化。鋰電池功率監(jiān)控可提高接收容量，如圖3所示。即，通過(guò)反向電流放電，鋰電池的允許電流曲線可以連續(xù)地向右移動(dòng)，并且陡峭部分連續(xù)地增加，即，a值增加，極大地提高了電力監(jiān)測(cè)速度并且縮短了電力監(jiān)測(cè)時(shí)間。無(wú)人機(jī)鋰電池監(jiān)控電源的工作原理基于上述理論，考慮到鉛酸電池本身的某些特性，本白皮書(shū)介紹的快速電源監(jiān)視設(shè)備中使用的電源監(jiān)視方法在整個(gè)電源監(jiān)視過(guò)程中進(jìn)行了電源預(yù)監(jiān)視，脈沖高速電源監(jiān)視，輔助電源監(jiān)視，圖2.7如圖所示，有4個(gè)級(jí)別的電源監(jiān)控。根據(jù)監(jiān)視鋰電池電量之前的剩余電量，它會(huì)進(jìn)入另一個(gè)電量監(jiān)視階段。主動(dòng)電源監(jiān)控對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間不使用的電池，新電池或鋰電池，在開(kāi)始燃料監(jiān)控時(shí)，快速燃料監(jiān)控最初會(huì)影響電池壽命。為了避免該問(wèn)題，需要對(duì)鋰電池實(shí)施穩(wěn)定的低電流電力監(jiān)視以提高電池電壓，并且當(dāng)電池電壓上升到閾值以容納高電流電力監(jiān)視時(shí)，執(zhí)行高電流高速電力監(jiān)視。脈沖快速電量監(jiān)測(cè)在快速功率監(jiān)視過(guò)程中，采用分層恒流脈沖快速功率監(jiān)視方法將功率監(jiān)視電流分為三個(gè)階段，如圖7所示。開(kāi)始燃料監(jiān)控時(shí)會(huì)使用大電流。隨著電池容量的增加，電壓逐漸增加并且電流水平開(kāi)始降低，因此，隨著鋰電池端子電壓的增加，脈沖寬度和燃料監(jiān)控電流的寬度逐漸減小。這種方法消除了在電源監(jiān)控接近完成時(shí)容易發(fā)生的振蕩和瞬態(tài)監(jiān)控問(wèn)題。在脈沖式快速功率監(jiān)測(cè)過(guò)程中，電池電壓上升相對(duì)較快，當(dāng)電壓上升到輔助功率監(jiān)測(cè)電壓的閾值時(shí)，進(jìn)入輔助功率監(jiān)測(cè)階段。補(bǔ)足電量監(jiān)測(cè)快速電源監(jiān)視完成后，電池可能未充滿電。為了使電池以100%的功率充電，必須向電池添加功率監(jiān)視功能。此階段的電氣監(jiān)控采用恒壓監(jiān)控，可以快速恢復(fù)電池容量。此時(shí)，功率監(jiān)視電流逐漸減小，并且當(dāng)電流下降到某個(gè)閾值時(shí)，它將移至浮動(dòng)充電步驟。浮電量監(jiān)測(cè)該階段主要用于補(bǔ)充鋰電池自放電所消耗的能量。只要將電池連接到電源監(jiān)控器并將電源監(jiān)控器連接到電源，電源監(jiān)控器就可以將電池連續(xù)充電到電源監(jiān)控負(fù)載，從而使電池始終充滿電。此是電量監(jiān)控過(guò)程結(jié)束了。鋰電池電量監(jiān)測(cè)原理無(wú)人機(jī)鋰電池功率監(jiān)控的工作原理是指充放電原理。在功率監(jiān)控期間，鋰離子從正遷移到負(fù)，并嵌入石墨層中。在放電期間，鋰離子從石墨晶體的陰極表面移動(dòng)到陽(yáng)極表面。因此，在對(duì)電池進(jìn)行充電和放電的過(guò)程中，鋰總是以鋰離子的形式出現(xiàn)，而不是以金屬鋰的形式出現(xiàn)。通常，電池容量表示放電容量?？梢钥闯觯跓o(wú)人機(jī)鋰電池的充放電過(guò)程中，鋰離子以正負(fù)電極的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)存在。將無(wú)人機(jī)鋰電池與搖椅的圖像進(jìn)行比較，搖椅的兩端是電池的兩極，鋰離子就像是偉大的運(yùn)動(dòng)員，在搖椅的兩端之間來(lái)回移動(dòng)。鋰離子電池的功率監(jiān)控特性曲線如圖2.9所示。為了確保安全的電源監(jiān)控，鋰離子電池電源監(jiān)控的首要要求是在電源監(jiān)控期間不要改變電流。在電源監(jiān)視過(guò)程中，電池電壓逐漸升高。當(dāng)電池端子電壓達(dá)到4.2V（4.1V）時(shí)，它會(huì)改變。電氣監(jiān)視狀態(tài)，即使用恒定電壓進(jìn)行恒定電壓監(jiān)視。隨著功率監(jiān)視過(guò)程的逐漸減少，電流隨著電池單元的飽和而逐漸減小，并且當(dāng)電流降至0.01CA時(shí)，認(rèn)為功率監(jiān)視已終止。C是一種表示電流的電池標(biāo)稱容量的方法。例如，如果電池容量為1000mAh，則1C的電源監(jiān)視電流為1000mA，電池為mA而不是mAh，而0.01CA為10mA。當(dāng)然，該規(guī)格表示為0.01C5A。設(shè)計(jì)方案方案一該方案的框圖如圖3.1所示該程序中使用的DC/DC轉(zhuǎn)換電路將電池板輸出的電壓轉(zhuǎn)換為監(jiān)視無(wú)人機(jī)鋰電池電池電量所需的電壓值，而單片機(jī)可以控制電路轉(zhuǎn)換，并使用按鈕選擇特定的值您也可以設(shè)定可以將顯示部分設(shè)置為顯示電路狀態(tài)。從該圖的框圖中可以看出，該程序可以控制DC/DC轉(zhuǎn)換器電路和顯示模塊，但是該程序是沒(méi)有實(shí)時(shí)檢測(cè)的外部電路，而不是根據(jù)外部電路的狀況使用DC/DC實(shí)時(shí)控制來(lái)轉(zhuǎn)換電路。方案二從圖3中可以看出，為了彌補(bǔ)該方案的缺陷，該方案旨在檢測(cè)電路狀態(tài)并將信號(hào)從模擬到數(shù)字模塊轉(zhuǎn)換為微控制器。PWM控制芯片微控制器可以產(chǎn)生基本的控制模塊和顯示模塊以應(yīng)用PWM波形轉(zhuǎn)換電路，但是這次使用軟件將計(jì)劃生成的PWM組件替換為芯片，從而使電路設(shè)計(jì)成為復(fù)雜的硬件組件。簡(jiǎn)化了良好的硬件電路，并且可以充分利用單片機(jī)的功能。總體設(shè)計(jì)的電源監(jiān)控與前兩種方法相比，整個(gè)方法不僅可以檢測(cè)電源監(jiān)控電路，而且還顯示出根據(jù)電源監(jiān)控電路主電路的信號(hào)處理分析控制單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。該顯示電路可以在用于實(shí)現(xiàn)該解決方案的電路上顯示PWM控制信號(hào)的工作狀態(tài)，從而使硬件電路非常簡(jiǎn)單，節(jié)省了資源并提高了系統(tǒng)性能單片機(jī)的電量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電量監(jiān)測(cè)過(guò)程及工作原理過(guò)程分析圖4.1電量監(jiān)測(cè)的電量監(jiān)測(cè)電流、電壓曲線圖4.1：快速充電階段（0?t1），功率監(jiān)視處于恒定電流1C功率監(jiān)視狀態(tài)，單片機(jī)可以控制快速功率監(jiān)視時(shí)間，避免了過(guò)多的功率監(jiān)視并知道緩慢的充電階段（t1?t2）。當(dāng)在恒定電壓下執(zhí)行電池電量監(jiān)視時(shí)，電池電量監(jiān)視會(huì)呈指數(shù)下降，而當(dāng)電池電壓上升到指定值時(shí)，慢速充電結(jié)束并進(jìn)入enter流電源。通過(guò)在監(jiān)視階段（t2?t3）從單片機(jī)輸出的PWM控制信號(hào)，功率監(jiān)視可以以約0.09C的功率監(jiān)視電流，在這種狀態(tài)下，可以長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)視電池以延長(zhǎng)電池壽命。電量監(jiān)控如何工作根據(jù)框圖所示的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，鉛酸蓄電池電源監(jiān)控裝置的原理圖主要包括開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，斬波開(kāi)關(guān)，控制器和輔助電源四部分，并提供過(guò)流保護(hù)。交流電流輸入整流電路和輔助電源，輔助電源給單片機(jī)提供工作電壓，然后輸入半橋轉(zhuǎn)換器，再使用TL494設(shè)計(jì)的電壓控制和電流監(jiān)控，用一半控制橋式轉(zhuǎn)換器斬波開(kāi)關(guān)智能控制電池電量監(jiān)測(cè)，單片機(jī)可以控制燈的工作和停止，并可以看到該階段電量監(jiān)測(cè)的當(dāng)前狀態(tài)。在此圖中，您需要首先設(shè)置值，然后在微控制器控制的每個(gè)階段進(jìn)行功率監(jiān)控。LM7805穩(wěn)壓電路由于太陽(yáng)能電池板的電壓隨太陽(yáng)光的強(qiáng)度而波動(dòng)，因此強(qiáng)陽(yáng)光會(huì)增加太陽(yáng)能電池板的電壓。當(dāng)日光強(qiáng)度降低時(shí)，太陽(yáng)能電池板的輸出電壓自然降低。為無(wú)人機(jī)鋰電池的電量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)了獲得穩(wěn)定的輸出，本設(shè)計(jì)使用穩(wěn)壓器LM7805，該輸出端口可以輸出維持穩(wěn)定輸出電壓所需的電壓（5V）。在圖中，C4和C7用于消除長(zhǎng)期連接過(guò)程中由于電感效應(yīng)引起的自激并降低紋波電壓。電容器C6和C5在電路輸出中的作用是通過(guò)消除高頻電路產(chǎn)生的噪聲來(lái)改善所用負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。通常，耐壓功能要強(qiáng)于電源的輸入和輸出電壓。此外，在穩(wěn)壓器的輸入和輸出之間添加一個(gè)二極管可以避免損壞穩(wěn)壓器，從而保護(hù)LM7805。LM7805的輸入電壓為7V37V，最大工作電流可以達(dá)到1.5A，電路簡(jiǎn)單，輸出電流大，工作穩(wěn)定。即使電壓不穩(wěn)定，也可以使電池保持恒定的輸出電壓（5V）。最后，由單片機(jī)控制的電路可以正常，穩(wěn)定地工作，具有成本效益，并且不需要消耗多余的材料。電量監(jiān)控主電路的設(shè)計(jì)DC/DC轉(zhuǎn)換是將直流電源轉(zhuǎn)換為固定或可調(diào)電壓的另一直流電源（也稱為直流斬波器）的轉(zhuǎn)換。當(dāng)輸出電壓低于輸入電源電壓時(shí)，稱為降壓直流斬波器，即頻率調(diào)制（1）降壓電路。當(dāng)輸出電壓高于輸入電源電壓時(shí)，稱為升壓直流斬波器?？梢钥闯?，主電路的核心主要由三部分組成：電感器L1，晶體管區(qū)域和連續(xù)電流二極管D1，它們構(gòu)成了降壓DC/DC轉(zhuǎn)換電路。上面的Q2具有打開(kāi)和放大PWM信號(hào)以驅(qū)動(dòng)Q1開(kāi)關(guān)的功能。信號(hào)采集與處理電路為了確保無(wú)人機(jī)鋰電池能夠完成安全的電源監(jiān)控，該設(shè)計(jì)的電流采樣處理電路圖如下圖4.5所示。電池電壓連接到單芯片A/D接口。值得計(jì)算和處理通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換和單片機(jī)（即單片機(jī)）測(cè)得的電壓。功率監(jiān)控電流通過(guò)一個(gè)0.1Q采樣電阻，所產(chǎn)生的電壓由LM358放大，然后饋入微控制器的A/D接口進(jìn)行采集。電壓傳感的輸出電壓直接轉(zhuǎn)換為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，然后發(fā)送至A/D輸入接口進(jìn)行處理。單片機(jī)選擇AT89C51單片機(jī)被稱為混合信號(hào)處理器，因?yàn)樗趯?shí)際應(yīng)用需求，并且在單個(gè)芯片上集成了多個(gè)模擬電路，數(shù)字電路模塊和具有多種功能的微處理器，從而提供了“微型計(jì)算機(jī)”解決方案。該系列的單片機(jī)主要用于需要電池供電的便攜式設(shè)備中。AT89C51介紹AT89C51是一款低電壓，高性能CMOS8位微控制器，具有8K字節(jié)的可重復(fù)閃存只讀程序存儲(chǔ)器和256字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）。該設(shè)備采用ATMEL的高密度非易失性存儲(chǔ)技術(shù)，與標(biāo)準(zhǔn)的MCS-52命令系統(tǒng)兼容，內(nèi)置通用的8位中央處理器和閃存設(shè)備，并具有強(qiáng)大的功能。AT89C51微控制器可以提供更復(fù)雜的系統(tǒng)控制應(yīng)用。AT89C51具有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入/輸出（I/0）端口，并包括2個(gè)外部中斷，3個(gè)16位可編程定時(shí)器計(jì)數(shù)器，2個(gè)全雙工串行通信端口和2個(gè)讀/寫(xiě)端口。AT89C51可以用通常的方式編程，但不能在線編程（S系列僅支持在線編程）。將通用微處理器與閃存（尤其是可擦寫(xiě)閃存）結(jié)合使用可以有效降低開(kāi)發(fā)成本。主要特點(diǎn)：32個(gè)雙向I/O端口256x8位內(nèi)部RAM3個(gè)16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷，時(shí)鐘頻率0-24MHz兩個(gè)串行中斷可編程的UART串行通道2個(gè)外部中斷源總共8個(gè)中斷源兩條讀寫(xiě)中斷線?3級(jí)加密位與MCS52命令系統(tǒng)兼容?可以重復(fù)擦除8k（＞1000次）FlashROM單片機(jī)電路復(fù)位電路當(dāng)系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，上圖使用按鍵復(fù)位，因此在電源監(jiān)視電容器電源時(shí)，電容器的存儲(chǔ)能量增加，這會(huì)降低微控制器復(fù)位端子的電平，因此必須手動(dòng)按下此鍵。收集信號(hào)以提高電平后，微控制器將自動(dòng)復(fù)位。MCU時(shí)鐘電路可以使用單片機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘定時(shí)邏輯電路，在工作過(guò)程中，您可以看到在時(shí)鐘信號(hào)的控制下正在完成的所有工作。執(zhí)行指令時(shí)，CPU控制器必須發(fā)出一系列特定的控制信號(hào)。單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換ADC0809是基于模數(shù)轉(zhuǎn)換的連續(xù)逼近原理的8位采樣分辨率。它由8通道模擬開(kāi)關(guān)，地址鎖存器，解碼器和A/D轉(zhuǎn)換器組成。內(nèi)部有8個(gè)多路復(fù)用器，可以根據(jù)信號(hào)地址進(jìn)行鎖存和解碼，然后對(duì)8個(gè)模擬輸入信號(hào)進(jìn)行門A/D轉(zhuǎn)換。多路復(fù)用器選擇8個(gè)模擬通道，允許8個(gè)模擬輸入和共享的A/D轉(zhuǎn)無(wú)人機(jī)鋰電池的電量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)換器轉(zhuǎn)換。數(shù)字鎖存器的A/D轉(zhuǎn)換完成了三態(tài)輸出鎖存器。如果OE端子為高電平，則可以轉(zhuǎn)換三態(tài)輸出鎖存器的數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)換為A/D的數(shù)據(jù)必須在數(shù)據(jù)傳輸后傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)進(jìn)行處理。重要的問(wèn)題是如何檢查數(shù)據(jù)的A/D轉(zhuǎn)換是否已完成傳輸，因?yàn)樗荒茉隍?yàn)證完成后才能傳輸。A/D轉(zhuǎn)換電路圖如圖4.9所示。ADC0809引腳功能及功能IN0?IN7：8個(gè)模擬輸入端子。2-1?2-8：8位數(shù)字輸出端子。ADDA，ADDB，ADDC：3位地址輸入線，用于門控8位模擬輸入之一。ALE：地址鎖存使能信號(hào)，輸入端子，高電平有效START：?jiǎn)?dòng)A/D轉(zhuǎn)換脈沖輸入端子，通過(guò)輸入正脈沖（最小寬度100ns）啟動(dòng)（脈沖上升沿復(fù)位0809，下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換）EOC：A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出端子A/D轉(zhuǎn)換完成時(shí)，此端子輸出高電平（轉(zhuǎn)換期間始終為低電平）。OE：數(shù)據(jù)輸出使能信號(hào)，輸入端子，高電平有效。A/D轉(zhuǎn)換完成后，將高電平輸入到此端子以打開(kāi)輸出3狀態(tài)門并輸出數(shù)字量。CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端子。時(shí)鐘頻率應(yīng)低于640KHz。REF（+），REF（-）:參考電壓。Vcc:電源（+5V）。GND：地線按鍵電路根據(jù)鍵盤(pán)與單片機(jī)的連接方式，分為獨(dú)立鍵盤(pán)和矩陣鍵盤(pán)。獨(dú)立的鍵盤(pán)彼此獨(dú)立，每個(gè)按鈕占用一個(gè)I/O端口線，并且每個(gè)I/O線路的按鈕操作狀態(tài)不會(huì)對(duì)其他按鈕的操作狀態(tài)產(chǎn)生不利影響。此按鈕軟件程序很簡(jiǎn)單，但是它更適合于具有更多I/O線（一條線只能連接到一個(gè)鍵）且鍵盤(pán)應(yīng)用程序較少的系統(tǒng)。與獨(dú)立鍵盤(pán)相比，矩陣鍵盤(pán)（也稱為行鍵盤(pán)）使單芯片計(jì)算機(jī)的端口資源利用率提高了一倍。鍵盤(pán)震顫通常持續(xù)5到10毫秒。這種抖動(dòng)會(huì)導(dǎo)致CPU多次處理關(guān)鍵操作，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤。因此，必須消除抖動(dòng)的不利影響。防彈跳處理可提供穩(wěn)定的鍵合和分離。為了準(zhǔn)確確定關(guān)閉鍵的位置，必須對(duì)每個(gè)鍵進(jìn)行編碼。根據(jù)矩陣鍵盤(pán)的結(jié)構(gòu)，使用行掃描方法識(shí)別按鍵。如果一行上沒(méi)有關(guān)閉鍵，則每行的狀態(tài)為高；如果一行上有關(guān)閉鍵，則該行為低。然后根據(jù)行號(hào)和行號(hào)計(jì)算關(guān)閉無(wú)人機(jī)鋰電池的電量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)鍵的鍵碼。掃描從第一列開(kāi)始。也就是說(shuō)，PA端口首先輸出0FEH，然后PC端口進(jìn)入行狀態(tài)，以確定哪一行被取消。如果沒(méi)有關(guān)閉鍵，則輸出0FDH以檢測(cè)下一行上鍵的關(guān)閉狀態(tài)以保持掃描。在此設(shè)計(jì)中，鍵的數(shù)量設(shè)置為3,其中一個(gè)鍵用作重置按鈕，另一鍵用作電壓按鈕。該設(shè)計(jì)為周期提供3V，3.5V，4.0V和4.5V的四個(gè)電壓值。“電壓選擇”按鈕可以選擇一個(gè)電壓輸出，另一個(gè)電壓選擇開(kāi)始燃料監(jiān)控，安裝電池以進(jìn)行燃料監(jiān)控，然后按下“啟動(dòng)燃料監(jiān)控”按鈕以連接系統(tǒng)。他們所有人都開(kāi)始監(jiān)視無(wú)人機(jī)的鋰電池電量。因此，使用單獨(dú)的密鑰方法可以減少編程難度。數(shù)碼管電路將幾個(gè)由LED數(shù)字管組成的發(fā)光二極管封裝在一起，以形成“8”字形的設(shè)備。連接線是內(nèi)部制造的，只要可以引導(dǎo)出行程和公共電極即可。本設(shè)計(jì)使用4位LED數(shù)字管數(shù)碼管段，帶7或8個(gè)帶小數(shù)點(diǎn)的數(shù)字管，數(shù)字管有陰陽(yáng)兩種，使用共陰極數(shù)字管8段LED陰極它接地。通常，二極管會(huì)導(dǎo)通并發(fā)光，根據(jù)設(shè)計(jì)，可以將數(shù)字電子管的正極組合設(shè)置為較高。單片機(jī)的電量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思維首先，主程序由兩部分組成：初始化部分和循環(huán)主體部分。當(dāng)執(zhí)行循環(huán)體時(shí)，必要的任務(wù)模塊將被一一調(diào)用，并且程序不會(huì)直接執(zhí)行。每個(gè)任務(wù)都是一個(gè)子功能。也稱為輪詢機(jī)制。示例：如果主程序執(zhí)行子功能，它將自動(dòng)檢查可執(zhí)行文件并返回是否可以執(zhí)行。每10毫秒選擇一次按鈕處理。PWM控制的調(diào)整不能太快，最好以200ms為周期。如果速度太快，則會(huì)影響數(shù)字電子管的屏幕，并且A/D采樣率將相同。該子程序主要由四個(gè)部分組成，包括初始化程序，PWM波程序，鍵獲取程序，信號(hào)獲取和轉(zhuǎn)換程序，從系統(tǒng)功能的角度可以分為功率監(jiān)視子程序和功率子程序。該程序使用4個(gè)子例程程序。此設(shè)計(jì)中使用的PWM波形用于基于低電平和高電平輸出的轉(zhuǎn)換和延遲來(lái)控制開(kāi)關(guān)管的占空比。也就是說(shuō)，當(dāng)輸出為低電平時(shí)，輸出信號(hào)被放大以驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管截止，否則開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通為高電平。開(kāi)關(guān)管的占空比由低電平與高電平之間的時(shí)間比（即PWM波的占空比）控制。本設(shè)計(jì)單片機(jī)采用AT89C51芯片，由于內(nèi)部沒(méi)有AD轉(zhuǎn)換模塊，因此需要外部轉(zhuǎn)換模塊，本設(shè)計(jì)采用ADC0809,一個(gè)是電壓信號(hào)，另一個(gè)是電流信號(hào)，當(dāng)對(duì)多個(gè)輸入模擬量執(zhí)行模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)，ADC0809采用時(shí)分多路復(fù)用方法。換句話說(shuō)，AD轉(zhuǎn)換器交替收集和轉(zhuǎn)換兩個(gè)信號(hào)。根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間和控制條件設(shè)置旋轉(zhuǎn)周期。單片機(jī)的電力監(jiān)控系統(tǒng)全程序設(shè)計(jì)該設(shè)計(jì)由單片機(jī)程序控制以實(shí)現(xiàn)整個(gè)操作，其工作過(guò)程主要包括電路啟動(dòng)初始化，電路功能選擇，輸出選擇和輸出確定，單片機(jī)計(jì)算和輸出PWM信號(hào)，定期數(shù)據(jù)采集和輸出。PWM信號(hào)占空比調(diào)整處理程序的整個(gè)框架如下圖5.1所示。單片機(jī)的電量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的子程序的設(shè)計(jì)電路啟動(dòng)初始化初始設(shè)置初始操作環(huán)境是單片機(jī)操作，通常完成以下任務(wù)：清除片上RAM時(shí)，打開(kāi)每個(gè)微控制器的電源，然后再次打開(kāi)它，單片機(jī)就可以工作了。復(fù)位操作完成后，單片機(jī)寄存器被設(shè)置為另一個(gè)值，并且該值的很大一部分是未知的。在微控制器的復(fù)位完成這些未知值之后，正式工作后，將導(dǎo)致編無(wú)人機(jī)鋰電池的電量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)程器無(wú)法控制，并且系統(tǒng)也可能受到損壞。因此，在微控制器運(yùn)行之后，首先將其設(shè)置為0。此初始參數(shù)設(shè)置便于程序員掌握和簡(jiǎn)化系統(tǒng)工作。設(shè)置系統(tǒng)操作所需的參數(shù)，并設(shè)置計(jì)時(shí)器和中斷設(shè)置。初始化過(guò)程的流程圖如下圖5.2所示。按鍵采集程序鍵盤(pán)子例程用于檢測(cè)交換機(jī)是否處于有效的交換機(jī)狀態(tài)，以確定是否啟動(dòng)系統(tǒng)。讀取線路，讀取并連接到該端口后，將存儲(chǔ)該值以確定相關(guān)的緩存。檢查端口后，端口會(huì)稍有延遲，以防止按鍵震顫故障。數(shù)據(jù)采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換程序數(shù)據(jù)采集主要由控制ADC0809的微控制器完成。該程序分為數(shù)據(jù)初始化，轉(zhuǎn)換開(kāi)始命令發(fā)送，轉(zhuǎn)換結(jié)束等待，數(shù)據(jù)接收，處理和存儲(chǔ)在高速緩存中。程序流程如圖5.4所示。數(shù)碼管顯示子程序在啟動(dòng)時(shí)，我