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作者：唐山学院 魏开林 李胜军 石富天

指导教师：杨金泉

　　作品简介

　　作品完成图：

　　开发背景：

　　目前锂离子电池的在消费电子的应用越来越广泛，以数码产品为代表的智能手机、移动电源等大量使用锂离子电池或者锂聚合物电池。此次设计的电池容量检测仪可以对5000mAh以内的锂电池进行充放电以检测其容量，有较大的实用性。

　　结构说明：

　　整个系统由电源，恒流电路以及相应的ADC、DAC电路，主控核心板和触摸液晶屏组成。

　　电源部分：系统由两个电源组成，一个为电池或者电池组充电使用，输出+5V、+15V/-15V,功率65W。另一个电源是一个5V 1A的开关电源，给对电源纹波不敏感的数字电路供电。

　　恒流源电路：包含一个功率电源输入的固态选择开关，由功率场效应管来搭建，用于电池和电池组检测的切换;恒流充电由一个PMOS调整，恒流放电由一个NMOS调整，可以彼此独立控制和运行，接受主控的控制信号;为了达到题目的电压检测精度和电流控制精度，STM32内置的12位DAC/ADC均无法满足要求，为此使用外部扩展的方法。采用内置高精度基准的14位精度的DAC8162和16位的高精度AD7705来完成设计。

　　主控板和触摸屏：主控板使用STM32最小系统板，预留了需要的各种接口;液晶屏按要求接入总线即可。

　　功能与使用说明：

　　功能：可以对单节或多节电池组进行充放电以进行容量检测;显示充放电曲线。

　　使用说明：使用方法很简单，上电开机之后进入主界面，进行必要的参数设置之后，要实现容量检测点击触摸按钮即可。

　　作品特色：

　　1. 使用无触点开关切换电池和电池组;

　　2. 使用双MOS管进行恒流充放电，省去了机械继电器，比BJT有更高的效率;

　　3. 使用大尺寸液晶触摸操作，人机交互界面友好、简单、可靠;

　　使用开关电源供电，效率高、体积小、重量轻。

　　平台选型说明

　　根据题目要求，显示屏至少需要640*480分辨率，能够存储历史充放电曲线，题目对运算和存储的要求比较高，使用最常用的8位单片机实现起来比较困难。目前32位的微处理器越来越便宜，其中以STM32系列最为流行，性价比极高，还有较多的学习资料，为此我们选择STM32F103作为设计的主控。

　　设计说明

　　原理图

　　1. 主控原理图：

　　2. 外围控制电路：

　　3.功率回路：

　　设计原理

　　主控需要接入液晶屏、DAC、ADC，按照收据手册接入即可，液晶屏选择具有800*480分辨率和触屏接口的显示模组，以RA8875显示控制器。

　　外围控制电路按照题目要求设计，数据转换器的选择上面已经提及，其外围电路按要求接入即可;充放电回路不允许机械切换，使用功率放大器是不错的选择，但是其效率相比功率场效应管要低，而且在单位增益下工作通常需要补偿，权衡之后决定自行设计。

　　为提高效率降低体积和重量，大功率电源使用了开关电源;为了降低纹波，在后级增加了LC滤波电路。为了提高可靠性，在个功率回路都加入了保险丝，以提高可靠性。功率回路的切换时为了提高在给电池、电池组充电时的效率，同样使用场效应管实现。数字电路部分对开关噪声不敏感，可以使用开关电源直接供电，但是没有找到合适的电源，就使用一个额外的5V开关电源单独供电。

　　根据题目的要求，在3.6-4.2V的范围内实现1mV的分辨率使用内置的A/D是很难达到要求的。内置的DA性能也不是很好，不能实现1mA的电流分辨率。为此选择了TI的14位数模转换器DAC8162来实现;模数转换器使用了ADI的16位高精度AD7705。

　　系统比较复杂，涉及功率信号、模拟信号、数字信号，为此接地尤为重要，模拟信号处理使用差分放大的形式以提高精度;模拟数字地分离;关键器件进行旁路和去耦。

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