…………………………一皇 蕴 一 － 基于革片讥技术胄与电池检测系统的设计与实现探析 长春职业技术学院王雪丽 【摘要】将单片机技术作为基础的电池检测系统是一种对电压、温度、电流进行实时在线的检测、监视、数据处理、数据采集、数据输出、控制等环节功能而设计出来的 检测系统。当超大规模集成电路技术发展到一定程度时，单片微型计算机便诞生出来了，且具备功能强、体积小以及性价比高等特点，能够达到温度检测与采集的要求。 对此，本文对基于单片机技术的电池检测系统的设计与实现进行了研究与探讨，旨在进一步探析其实用价值，推动其更好更快地发展。 【关键词】单片机技术；电池检测系统；锂电子蓄电池 引言 在蓄电池组维护中，人们越来越重视 其对单体电池的温度监测。因为当蓄电池内 部发生点解液或者过充电等异常变化，极有 可能造成电池的温度过高，出现电池损坏等 现象。同时，如果没有及时发现的话，只要 电网出现停电现象，蓄电池便难以达到预期 的供电效果。值得注意的是，在所有的环境 因素中，对电池充电性能影响最大的就是温 度。基于此，对基于单片机技术的电池检测 系统的设计与实现进行研究与探讨，具有非 常重大的意义。 １．单片机电池检测系统的软件设计与实 现 １．１数字滤波程序的设计 在设计与实现单片机技术的电池检测系 统中，设计数字滤波程序的目的就是要将程序 的抗干扰性与高精度性彰显出来，让其能够有 效的提升检测的效率。根据干扰信号的频率特 征，系统程序会对系统的同频带予以确定，并 在分析数学模型时将其融入进来，从而将滤波 程序的线性离散方程制定出来 。按照方程 的计算结果，可以对程序监控的效果进行明 确，同时也能够更加真实地将检测到的温度 变化规律检测出来。 １．２键盘模块的设计 在检测的过程中，单片机可以通过中断 式的扫描形式，采集好键盘输入的信号。因 此，在输入信息数据时，技术人员必须要对 数据信息的真实性与完整性予以保障，让其 能够将电池温度变化的情况明确体现出来。 直接的控制系统就是中断信号，只要按下了 键盘，那么一个低电平信号便会从单片机的 外部中断信号中产生出来，而后技术人员需 要按照低电平信号的类型对检测系统的电量 与电压进行判断，从而让单片机能够进入中 断的服务程序中。这样，检测系统的工作效 率便能更准确的掌握到。 １．３温度采集模块的设计 在设计温度采集模块的过程中，需要通 过数据模拟量的范围对温度变化的区间予以 确定。设计温度采集模块时，要对电量转换 与显示的需求予以满足，所以，技术人员可 以按照实际的检测系统形式将数字量转换的 空间与环境设置出来，让其能够对单片机控 制的要求予以满足 。此外，单片机技术的 参考文献 控制形式会对温度采集的数据造成一定的影 响，因此，要想对数据信息的准确性进行提 升，并顺利通过温度的采集，就需要对中断 方式进行利用，将Ａ／Ｄ的转换形式实现出来， 从而使单片机能够对数据进行处理与储存。 １．４温度显示模块的设计 在设计温度显示模块软件的过程中，要 让其与ＬＥＤ控制系统进行有效的结合，可以 利用软件程序的功能，采集与处理好数据信 息，并让ＬＥＤ灯显示出相应的温度变化内容。 通过这一技术控制，温度变化的情况就能够 快速、真实的显示出来，并将程序高效的工 作效率体现出来。通过单片机技术，可以有 效的对温度控制能力进行提升，让其能够在 ＬＥＤ灯上将具体的变化过程显示出来。在设计 温度显示模块过程中，技术人员一定要对显 示的内容时刻掌握好，以便更好的对电池检 测系统的电量转换形式进行分析。 ２．单片机电池检测系统的硬件设计与实 现 ２．１温度控制电路的设计 将单片机技术的电池温度检测目标作为 依据，在进行工业生产时，可以利用温度控 制电路的设计与实现，对检测电路的运行情 况进行及时的检测，以便更好地对温度变化 池组的实际运行情况以及两端的电压更为准 确的进行实时了解。相关技术人员也能够按 照检测出来的结果，将系统优化的方案有效 的制定出来。 ２．３温度报警电路的设计 从多路温度控制系统的运行情况来看， 在设计温度报警电路时，负责运行与操作控 制的应该是单片机的处理器，控制器与 报警系统的运算器是其主要内容。设计这种 温度报警系统，能够对系统检测的需求予以 满足。及时发现系统电流与电压的变化规律 是设计温度报警系统的主要功能，当系统的 安全受到电流与电压含量影响时，需立刻发 出警报，让相关技术人员能够对存在安全故 障的系统进行及时的了解，从而停止运行电 池检测系统，有效的规避了系统硬件设施的 破坏。 ２．４电量的转换设计 对电量进行转换时，有必要组成一个 运算电路，并对电路两端的输入电压予以保 障。这样做可以起到两个有效作用，一个是 对系统的电压值进行稳定，另一个是对电阻 上的电压进行降低。通过这种双重控制的形 式，电池组的实际温度便能更加真实地反映 出来。此外，电量在进行转换时，涉及到的 输入电压比较大，因此，相关技术人员应该 对电压的流量进行较为合理的控制，尽可能 地对系统的正常运行予以保障。结束运算之 后，有必要在单片机上直接连接Ａ／Ｄ转换器， 通过转化器的接口达到控制电压的目的。此 外，Ａ／Ｄ转换器也有必要对输入的电压模式进 行转换，将其转换成模拟的数字电压量。转 换完成之后，模拟信号量便会通过ＬＥＤ灯的作 用，将其显示出来。转换完成之后，电量也 成功地进行了转换，自然便能得到可靠、真 实的数据。相关技术人员可以按照显示出来 的数据内容，对系统的工作方式进行适当的 调整。 ３结语 综上所述，随着科学技术的不断发展与 进步，不断发展与创新的单片机技术让电池 检测系统的设计与实现变为了可能。而且， 通过单片机技术，锂离子蓄电池在进行充放 电时，测得的性能比较稳定，温精度也比较 高，可以尽可能的提高锂离子蓄电池的寿 命。因此，对基于单片机技术的电池检测系 学出版社，２００５ 【ｌＯ］Ｉｓａｏ Ｔａｋａｈａｓｈｉ，Ｔｏｓｈｉｈｉｋｏ Ｎｏｇｕｃｈｉ．Ａ ｎｅｗ ｒｅｓｐｏｎｅｓｅ 的规律进行掌握。对电路进行设计时，需要 利用单片集成两端的温度传感器对温度的变 化进行检测。在这一过程中中，一定要将水 温与驱动电压控制好，温度在０－１００度范围之 内，驱动电压则在４—３Ｏ伏范围之内，转换电 量的形式则为电压型 。设计这一温度电路 时，技术人员一定要对电量与电压进行严格 地控制，这样不仅可以对电路的顺利运行予 以保障，还可以对温度控制的能力进行有效 提升。 ２．２电量检测的设计 只要单片机检测到一个电池的电量， 技术人员一定要利用检测锂电子蓄电池的充 放电回路的电流，对电池组的端电压予以明 确 。在锂离子蓄电池组的充放电回路中， 放置一个较小阻值的电阻，可以对电阻的阻 值予以保障，且对电池组的端电压不会产生 任何影响。电池组在充电的时候，电压值是 负；相反，电池组在放电的时候，电压值则 为正。然后再将这个电压设置为电路输入的 电压。利用这种电量检测的方式，可以对电 ［５］吴思楠，周世杰，秦志光．近场通信技术分析叩．电子科 技大学学报，２００７，３６（６）：１２９６—１２９８ ［６ｌＪＲ Ｏｒｕｚ ｓ．Ｉｓ ｎｅａｒ ｆｉｅｌｄ Ⅱ］．ＩＥＥＥ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｏｃｉｅｔｙ，２００６（３）：３６—３８． 【１］马捷，鄂金龙．基于ＮＦＣ￣ＷｉＦｉ传输快速连接方案Ⅱ］． 计算机工程，２０１２（３８）：１—５ 【２］付利军．智能卡芯片安全介绍Ｕ］金卡工程，２００５（１）：５６— ６２． ａｎｄ ｈｉｇｈ—ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｏｆ ａｎ ｍｏｔｏｒＯ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ Ｏｌｔｌ Ｉｎｄ Ａｐｐｌ，１９８６，２２（５）：８２０—８２７． ［７】韩利虎．浅谈步进电机的基本原理Ⅱ］．内蒙古石油化 工，２００７（１ １）：１０９ ［１１］张友德．单片微型机原理、应用与实验【 上海：复 旦大学出版社，２００５ ［３】公磊，周聪．基于Ａｎｄｒｏｉｄ的移动终端应用程序开发与 研究ＩＤ］．南昌：南昌大学信息工程学院，２００８ ［８］刘喜若无线门禁系统的设计与实现Ｕ】科技广 场，２００７ ：３３—４０． 【１２１杨莉．智能化小区安防系统的研究与设计［Ｄ］成都： 电子科技大学，２００８ ［４］吴国英．非接触Ｉｃ卡技术在门禁系统中的应用卟中国 安防产品信息，２００４． ［９］李朝清．单片机原理及接口技术嗍．北京航空航天大 屯子世界 一２３— Ｉ ．．皇 蕴 …………………………一 嵌入式系统软件设计方法应用分析 山东超越数控电子有限公司 孙磊 【摘要】软件是嵌入式系统最为重要的组成部分之一，软件设计的合理性也对系统具有极为重要的作用。在嵌入式系统越来越复杂的情况下，一个设计糟糕的系统，其运行 行为很难、甚至不可能预测，系统设计所带来的风险也就越来越大。该应用分析将嵌入式系统的图形界面、业务控制流程和输入／输出设备操作进行有效的解耦合，使得系统 的软件易于实现、测试与维护。 【关键词】嵌入武系统；软件设计；应用分析 用软件来体现系统的部分功能。嵌入式操作 常运行。因此，在软件设计过程中，一定要 嵌入式系统是一种以计算机技术为基 系统的引入，在应用系统目标软件和硬件之 按照实时性的不同，将软件功能分为实时和 础，以特定的应用功能为设计目的的一种 间架起了一座桥梁，它可以大大减少系统设 分时两个部分对软件的性能进行严格、合理 能够完全嵌入控制件内部的计算机系统。 计的复杂性。 设计，保证嵌入式系统软件的实时性能。 系统体系结构一旦确定，硬件和软件就 ３．２对软件的可靠性进行设计：为了能 嵌入式应用中虽然有很多像Ｑｔ／Ｅｍｂｅｄｄｅｄ、 引言 ＭｉｎｉＧＵｌ之类的图形界面处理软件或工具包来 可以相对地进行设计。协同设计的目标 够有效保证嵌入式系统运行的可靠性，在对 辅助系统设计，但在很多情况下中却无法使用 是做出恰当的体系结构决策，允许在以后的 软件进行设计过程中，还需要对软件的可靠 这些软件或工具包。尤其是近几年来，互联 实现阶段中完成。这样，嵌入式操作系 性进行合理设计。在对软件进行设计的过程 网和移动网络的高速发展， 更是将嵌入式系 统作为应用程序和系统硬件之间的虚拟“视 中，一定要在充分考虑嵌入式系统运行特点 统的发展带到了一个全新的高度，对嵌入式 系统应用的功能性要求也越来越高，给嵌入 式系统设计和开发带来了更大的难度。这些 应用的软件架构需要一种实用、简捷的设计 模式来解决上述设计问题，从而保证系统的可 靠性。 １．嵌入式系统的发展历程 １．１早期的嵌入式系统设计方法，一般 是采用“硬件优先”原则。即在只粗略估计 软件任务需求的情况下，首先进行硬件设计 图”，将目标应用软件和硬件系统隔离开 来，减少了目标应用软件对底层硬件系统的 依赖，这样既增强了应用软件的可移植性， 也减少了应用软件设计的复杂性。在设计或 者对嵌入式操作系统进行移植的时候，应该 将系统对硬件所产生的依赖部分转化到位于 底层的设备驱动程序上面，这些设备驱动程 序在这个时候只是提供给系统一个虚拟的视 图，在此之后再由微内核提供将以上系统合 的基础上，仔细编写功能模块的代码，尽可 能避免错误的出现。同时，在编写完功能模 块的执行代码之后，一定要立即对其进行试 运行，如果发现问题，及时进行解决，以避 免集成功能后对系统的运行的可靠性造成影 响。 ３．３由于嵌入式设备中的资源有限，只 能选择轻量级的Ｗｅｂ Ｓｅｒｖｅｒ（如：ｔｈｔｔｐｄ、 ｂｏａ等），考虑到应用的广泛性，建议选择 ｂ０ａ服务器。作为与用户交互的主要方式， Ｗｅｂ ｐａｇｅ力求简洁，并尽可能提供很多的功 能接口。这些功能接口基本可以分为两种类 型，一种是触发动作功能，主要利用ｂｕｔｔｏｎ 并在一起的有效机制，这样既可以简化内核 与实现。 所可能拥有的复杂程度，又能够进一步缩减 到现在，嵌入式系统的发展已经有了将 内核可能拥有的体积。为了便于使用，提高 近四十年的历程，在这四十年当中，嵌入式 系统已经陆陆续续的渗透到工程设计、科学 研究、军事技术以及网络技术中，成为人们 生活所必不可少的一部分。采用这种设计方 法，一旦在测试时发现问题，需要对设计进 行修改时，整个设计流程必须重新进行，对 成本和设计周期的影响很大。而且，随着科 学技术以及计算机网络技术的不断发展，对 系统的可维护性与可扩展性，将目标硬件相 关代码封装成软件包的形式，以便开发者定 制替换，定制和替换过程只是微内核中虚拟 视图的增加与删减，相应只需改变硬件抽象 层。嵌入式系统软件的设计，关键是有可用 的工具包，在不同的开发阶段需要不同的工 具包。在早期嵌入式应用系统软件设计时， 首先使用的是内部电路模拟器（ＩＣＥ）。内部 电路模拟器插在微处理器和总线之间的电路 中，开发者可以通过它控制所有的输入输出 以及微处理器的行为。但是内部电路模拟器 是异体，容易引起不稳定。近年来，出现的 各种集成开发环境集成了代码编辑器、编译 器、连接器、调试器、模拟器等工具，它使 触发实现现场图片的采集等动作的操作。另 种是文件交互功能，这种功能的实现相对 比较复杂，它不仅需要ｂｕｔｔｏｎ触发， 还需要 些文本域作为用户配置的传递机制。动态 Ｗｅｂ交互功能主要通过ｆｏｒｍ窗体来实现，当 用户点击功能接口，浏览器将窗体内容通过 ｈｔｔｐ协议传输给服务器，服务器再根据ｆｏｒｍ 中的ａｃｔｉｏｎ字段来调用相应的ＣＧＩ文件。 ３．４混合编程，提高软件的执行力：混 合编程指的是在软件编程过程中，同时利用 汇编语言和高级语言进行编程，这也是当前 编程发展的一种主要趋势。在编程过程中， 针对不同的编程要求选择不同的编程语言， 比如，对一些执行能力要求比较高或者是实 时性要求比较高的程序进行编程，应该选择 严谨性比较好的汇编语言进行编写，而对于 些对逻辑性要求比较高的程序进行编程， 可以选择具有一定智能性的高级语言进行编 写。如此以来，就可以同时提高软件的执行 力和分析能力，提高嵌入式系统的智能性。 ４．结语 嵌入式系统已经成为人们生活的重要 组成部分之一，因此，在日常工作当中，一 定要对嵌入式系统的设计和开发引起足够重 视。而在嵌入式系统中，软件占据着极为重 要的组成部分，也是系统设计、开发的重 点、难点，所以，在软件设计过程中，一定 一一嵌入式系统的功能和运行的可靠性要求也变 得越来越高，使得嵌入式系统的设计和开发 也变得越来越困难。 ｉ．２自从在上世纪七十年代最早的嵌入 式系统的前身单片机问世之后，经过无数科 学研究人员的不懈努力，各种各样的嵌入式 微处理器和嵌入式微控制器相继出现，正式 标志着嵌入式系统进入了发展阶段，成为了 时代发展的一部分。因而出现了软硬件协同 （ｃｏｄｅｓｉｇｎ）设计方法，即使用统一的方法 和工具协同设计软硬件体系结构，最大限度 地挖掘系统软硬件能力，避免由于设计 开发者可以首先脱离目标硬件环境，快速开 发出应用软件原型。 这种平台式开发对基于标准的市场尤其 有用，在这种市场中，产品必须支持一些基 本功能，其他功能须进行定制。现在，各种 各样的硬件开发板，为开发者提供了在与目 标硬件兼容的硬件环境中调试应用程序的功 能，更加加快了这个进程。 ３．嵌入式系统软件设计方法应用 ３．１对软件的实时性进行设计：跟通用 软件设计相比，嵌入式系统软件设计对系统 的实时性具有很高的要求，只有保证嵌入式 系统的实时性，让系统能够在规定时间内对 激励做出反应，才能够保证嵌入式系统的正 一软硬件体系结构而带来的种种弊病，来获得 高性能低代价的优化设计方案。 ２．嵌入式应用系统软件设计的思路 简单版本的嵌入式应用系统在使用的过 程中可以不涉及操作系统，但是当应用系统 需要设计的功能比较复杂的时候，对系统软 件所进行的设计是相当复杂的，当前，嵌入 式系统设计人员己将擅长的设计方法发展到 统设计与实现进行研究与探讨具有非常重大 １３４．［２］张永枫，陈海松．基于ＭＳＰ４３０单片机的视觉检测系统 的意义。 ［４］吴楠．基于Ｐ８９Ｃ５１ＲＤ２ＦＮ单片机的ＣＡＮ总线蓄电池 管理系统Ⅱ］．黑龙江科技信息，２０１０，０９（１１）：１２１—１２２ 作者简介：王雪丽（１９７７～），女，吉林长春人，硕 士研究生，长春职业技术学院讲师，主要从事单片机 应用设计和模具设计方面的研究。 参考文献 ［１】王志祥，何志敏，周明．气体浓度传感器用于固定床内示 踪剂浓度检测的研究田．仪表技术与传感器，２Ｏ１ ㈣：１３３＿ 一运动平台的设计Ⅱ】ｌ微计算机信息，２００９，１８￣：１２５—１２６． 【３】刘国聪，刘素琴，董辉．锂离子电池正极材料Ｌｉ３Ｖ２－ ２ｘ／３Ｍｎｘ（ＰＯ４）３的溶胶凝胶法合成和电化学性能ｏ１．无 机材料学报，２０１２，０９（１０）：１０７—１０８ ２４～ｌ鲁－￣ｔＭｎ
