航空蓄电池监测系统的设计与实现

张华忠+李军辉

摘要：本文主要实现基于DS2780独立式电量计芯片的航空蓄电池监测系统。该系统包括控制模块、测量模块、语音模块和电源模块。控制模块采用MSP430F149单片机，实现了对DS2780的单总线通信和读写控制；测量模块实现了对蓄电池的各项数据的采集；语音模块则是对当前蓄电池状态信息进行语音播报；在此基础上增加了各种人机交互接口和显示电路，组成了整个硬件系统。软件测试部分则是依次对应各硬件模块进行程序设计，包括单总线通信模块、人机交互控制、显示报警模块等。进行软硬件综合测试表明，该系统能很好的对蓄电池进行实时状态监测，且稳定性高，扩展性强，具有很高的实用价值。

关键词：航空蓄电池；DS2780；MSP430F149单片机；语音播报

中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）11-0120-02

航空蓄电池作为飞机电源系统的重要组成部分，起着储备电能、应对飞机电网异常和特殊工作情况，维持飞机电力系统正常运转的关键作用，是需要高可靠保障领域的最后一道防线[1-2]。在蓄电池的日常维护管理中，往往缺乏有效的检测维护手段，不能及时准确掌握蓄电池的运行状态，无法对蓄电池进行安全有效的维护[3-4]。因此，研究对蓄电池的检测十分重要。通过蓄电池检测系统可以发现蓄电池浮充电压问题、蓄电池充放电流问题、剩余容量问题[5]。同时，对蓄电池的正常运行，提高使用寿命，减少应用领域事故发生，降低财产损失有着重要的意义，应用前景广阔。

1 蓄电池检测系统

1.1 系统总体结构

系统采用待测蓄电池来提供电源，通过降压模块来为系统各个模块供电；测量模块采集蓄电池和负载的状态信息，并发送到主控模块；主控模块处理收集到的信息，并送到显示模块；人机交互接口模块可供外界选择需要语音播报的状态信息，再由主控模块控制语音模块工作。

1.2 显示模块设计

显示模块采用的是2.8寸TFT彩色液晶显示屏，屏幕显示分辨率为240X320。低电压低功耗也是其显著特点，通过可调电阻可以调节显示屏的对比度，如图1。

1.3 测量模块设计

采用DS2780独立式电量计芯片用于测量，测量模块电路图，如图2。

1.4 语音模块设计

使用NY3P035AP8语音芯片，控制方式采用模拟串行的控制方式，通过控制脉冲来选择需要播放内容的地址，语音和控制电路图，如图3。

1.5 电源模块设计

采用LM2576-ADJ降压型开关稳压器，其具有非常小的电压调整率和电流调整率，3A的负载驱动能力，带有电流限制和热关断电路，开关频率为52KHz，内置频率补偿电路和固定频率振荡器，转换效率高[6]。

2 测试方案与结果

2.1 测试条件与仪器

测试条件：必须确保仿真电路和实际硬件电路与系统原理图具有完全正确的电气连接，硬件电路确保无虚焊。

测试仪器：数字示波器，数字万用表，温度计，电阻箱，直流稳压电源等。

2.2 测试结果及分析

采用DS2780独立式电量计芯片用于测量，该芯片可以提供16位电流测量、11位电压。

（1）蓄电池端电压（空载）（表1）。

（2）蓄电池端电压（负载为12W的LED灯）（表2）。

（3）蓄电池充电电流（空载）（表3）。

（4）蓄电池放电电流（负载为12W的LED灯）（表4）。

（5）蓄电池浮充电流（负载为12W的LED灯）（表5）

3 结语

本文设计航空蓄电池检测系统，由于受到DS2780芯片的限制，电压电流分辨率有一定偏差，这多是因为使用环境的影响。在温度检测方面也存在一定的误差，需要后期进一步的改进。

参考文献

[1]孟武胜，王益军.航空蓄电池恒流充放电系统设计[J].测控技术，2008，27（2）：98-100.

[2]侯中峰，谢利理，茹芬.航空蓄电池温度控制器的设计和实现[J].计算机测量与控制，2011，19（6）：1373-1376.

[3]張厚升.大容量航空蓄电池充电器的设计与实现[J].电气自动化，2007，29（5）：36-38.

[4]花波，林明耀，顾卫钢.基于DSP处理器的航空蓄电池智能充电器的设计[J].电工电气，2008（4）：8-12.

[5]刘明强，王成，刘迅，等.基于MSP430F5529的电池管理系统[J].电源技术，2015，39（12）：2608-2611.

[6]刘雄飞，张磊，胡志坤，等.无线分布式开关电源老化监控系统设计[J].电源技术，2015，39（12）：2734-2736.

Abstract：This article mainly based on DS2780 independent fuel gauge chip aviation battery monitoring system. The system includes control module， measurement module， voice module and power module. A variety of human-computer interface and display circuit， composed of the entire hardware system. Voice module is the current battery status information for voice broadcast .The software testing part corresponds to each hardware module in sequence， including single bus communication module， human-computer interaction control， display alarm module and so on. The comprehensive test of software and hardware shows that the system can monitor the battery in real time in real time and has high stability and expansibility， which is of high practical value.

Key Words：Aviation battery； DS2780；MSP430F149 microcontroller；Voice broadcast.endprint