隨著電子產(chǎn)品小型便攜化發(fā)展趨勢(shì),，充電電池應(yīng)用越來越廣泛了,。市面上電池種類繁多，良莠不齊?，F(xiàn)在的電池容量虛標(biāo)是非常普遍的事情,，只有很少一部分正規(guī)廠家的產(chǎn)品采用了實(shí)事求是的態(tài)度。曾經(jīng)見過一種標(biāo)注容量8000mAH的手機(jī)電池,，實(shí)際容量?jī)H能達(dá)到標(biāo)注容量的一兩成而已,，以目前的技術(shù)，以手機(jī)電池的體積要達(dá)到如此容量尚無可能,，只怕將來也未必能夠?qū)崿F(xiàn),。隨著小電子產(chǎn)品越來越多，每個(gè)人對(duì)于電池的需求將越來越多,，手邊也會(huì)積累大量的充電電池,。一塊高質(zhì)量的電池使用時(shí)效可以達(dá)到4、5年以上,，劣質(zhì)電池就很差了,，而且容易損壞。鑒于這個(gè)現(xiàn)狀,，個(gè)人使用也有必要建立一個(gè)完整的評(píng)估體系,，作為長(zhǎng)期選購(gòu)、使用的指導(dǎo)參考,。
電池容量是衡量電池質(zhì)量的重要指標(biāo),。充電電池的容量測(cè)試有很多的方法?？梢砸罁?jù)電池的放電曲線,，進(jìn)行短時(shí)間放電，從而粗略得出電池容量,。這種方法最大的優(yōu)點(diǎn)是快速,，但是充電電池的放電曲線并不具有普遍性，很多劣質(zhì)電池放電初期電壓也很平穩(wěn),，一旦進(jìn)入中后期,，電壓下降非常迅速，所以采用這種方法得出的結(jié)論將非常不準(zhǔn)確的,。最可靠最準(zhǔn)確無誤的還是以標(biāo)準(zhǔn)電流放電,，全程測(cè)量實(shí)際放電時(shí)間的方式。不同的放電電流,，充電電池最終能夠釋放出的電量是不同的,，有一定的差距。蓄電池的容量標(biāo)注都是有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的,。目前使用最多的是10小時(shí)率放電容量與20小時(shí)率放電容量?jī)煞N,。10小時(shí)率放電容量就是電池以恒定電流放電,，至電量耗盡放電時(shí)間能夠維持10個(gè)小時(shí)左右，這個(gè)電流就被稱作10小時(shí)率電流（衡量電量用盡的標(biāo)準(zhǔn),，不能以電池放電端電壓降低到零為準(zhǔn),。電池過度放電，會(huì)導(dǎo)致電池容量減少,，無法恢復(fù),，乃至提早損壞,、完全失效,。所以每種電池放電終止電壓都有嚴(yán)格的規(guī)定,，這個(gè)可以查閱相關(guān)資料,。過度放電與過度充電是造成充電電池不能達(dá)到使用年限,、提前報(bào)廢的主要原因）,。實(shí)時(shí)放電的測(cè)量方法最大的缺點(diǎn)就是費(fèi)時(shí)費(fèi)力,，因?yàn)楹臅r(shí)久這樣測(cè)量精度也很容易受到各種外部因素的影響,。測(cè)量過程中如果用10小時(shí)率電流持續(xù)放電時(shí)間至少都要在5個(gè)小時(shí)以上,，作這樣長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)試更需要足夠的耐心與精力以及充裕的時(shí)間,?？萍嫉陌l(fā)展是非常迅速,，今天單片機(jī)已經(jīng)非常普及了,。通過單片機(jī)程序控制對(duì)放電時(shí)間,，深度進(jìn)行自動(dòng)化控制,，就很容易精準(zhǔn)測(cè)出電池的實(shí)際容量,，實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程的自動(dòng)控制,。模擬實(shí)際放電測(cè)量容量的方法雖然對(duì)能源有一點(diǎn)浪費(fèi),，但是對(duì)于1A,、2A以下的小容量充電電池還是完全可行的,，對(duì)大容量電池進(jìn)行抽樣檢查也是很有必要,。
下面介紹的電池容量測(cè)試儀采用89S51作為控制芯片,，圖1就是硬件的電路原理圖。
圖1 硬件的電路原理圖
這個(gè)電池容量測(cè)試儀由放電電路,、單片機(jī)控制計(jì)時(shí)兩個(gè)完全獨(dú)立部分組合而成。單片機(jī)部分制作費(fèi)時(shí)費(fèi)力,，而且市面上單片機(jī)已很普及，沒必要親手制作,，隨便找一片51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板就可以了,。放電電路則是比較簡(jiǎn)單的,，僅由四五只元件構(gòu)成,。單片機(jī)部分主要負(fù)責(zé)對(duì)放電時(shí)間計(jì)時(shí),，最終得到一組可靠的數(shù)據(jù),，用于電池性能的考量。
這種放電電路的實(shí)質(zhì)就是一模擬可控硅,。當(dāng)我們將待測(cè)電池接入電路相應(yīng)位置時(shí),，點(diǎn)按啟動(dòng)鍵,，如果電池尚有余量,，則電池兩端放電電壓將維持在設(shè)定值以上,，三極管VT1就會(huì)瞬間飽和，電池通過電阻R2進(jìn)行放電,。這種電路有可靠精確陡峭的開關(guān)特性，VT1絕對(duì)工作于飽和截止兩種狀態(tài)之下,。通過可調(diào)電阻對(duì)開關(guān)電路臨界值（即充電電池放電終止電壓）進(jìn)行調(diào)節(jié)設(shè)定，便可適應(yīng)于各種不同類型充電電池的全程保護(hù)放電,。由于個(gè)人的應(yīng)用不需要非常精準(zhǔn)的測(cè)試結(jié)果,，所以實(shí)際測(cè)試中電池模擬放電原則上還是以快些為好,，只需要得到一個(gè)大致的電池容量,。為了較快完成電池測(cè)試過程，這里的電路設(shè)計(jì)采用兩小時(shí)率電流進(jìn)行放電,。通過對(duì)各種電池測(cè)量結(jié)果的橫向比較,，容量的差異還是顯而易見的，以此作為衡量電池優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn),，就已經(jīng)足夠了,。這里以1000mAH、1.2V規(guī)格鎳氫電池測(cè)試為例,，放電電流500mA就需要采用2Ω的放電電阻,，電池終止放電電壓應(yīng)控制在1V以上。放電終止電壓通過可調(diào)電阻R1來調(diào)節(jié)設(shè)定,。普通可調(diào)電阻精度較差,，且容易產(chǎn)生漂移，會(huì)導(dǎo)致設(shè)定好的終止電壓隨時(shí)間推移以及使用環(huán)境變化產(chǎn)生較大的波動(dòng),。為了保證放電終止電壓的精準(zhǔn)且易于設(shè)定,，R1可以使用3296系列精密可調(diào)電位器。3296多圈可調(diào)精密電位器的可調(diào)范圍一般在50T,，所以每圈的調(diào)節(jié)范圍為2%,，每轉(zhuǎn)動(dòng)一度，阻值變化大約0.005%,，所以很容易調(diào)節(jié)獲得一個(gè)精確,、穩(wěn)定的阻值。
終止電壓的設(shè)定必須在實(shí)際放電過程中進(jìn)行,，負(fù)載電阻R2阻值變動(dòng),，已經(jīng)設(shè)定的終止電壓也會(huì)隨之改變，需要重新設(shè)置,。具體的調(diào)試方法就不再詳述了,，參考一下相關(guān)資料。
這個(gè)放電電路不需要單獨(dú)的工作電源,，而且與電池種類沒有相關(guān)性,，完全可以適應(yīng)鎘鎳、鎳氫,、鋰電池,、鉛酸電池各種類型蓄電池的保護(hù)性放電，只是需要根據(jù)電池類型以及容量大小重新設(shè)置電路的終止電壓及放電電流,。如果電池容量相對(duì)較高,，那么三極管VT1、VT2的耗散功率也要相應(yīng)加大一些,，同時(shí)不要忘了加大負(fù)載電阻R2的功率,。
隨著電子產(chǎn)品小型便攜化發(fā)展趨勢(shì),，充電電池應(yīng)用越來越廣泛了。市面上電池種類繁多,，良莠不齊?，F(xiàn)在的電池容量虛標(biāo)是非常普遍的事情，只有很少一部分正規(guī)廠家的產(chǎn)品采用了實(shí)事求是的態(tài)度,。曾經(jīng)見過一種標(biāo)注容量8000mAH的手機(jī)電池,，實(shí)際容量?jī)H能達(dá)到標(biāo)注容量的一兩成而已，以目前的技術(shù),，以手機(jī)電池的體積要達(dá)到如此容量尚無可能,，只怕將來也未必能夠?qū)崿F(xiàn)。隨著小電子產(chǎn)品越來越多,，每個(gè)人對(duì)于電池的需求將越來越多,，手邊也會(huì)積累大量的充電電池。一塊高質(zhì)量的電池使用時(shí)效可以達(dá)到4,、5年以上,，劣質(zhì)電池就很差了，而且容易損壞,。鑒于這個(gè)現(xiàn)狀,，個(gè)人使用也有必要建立一個(gè)完整的評(píng)估體系,，作為長(zhǎng)期選購(gòu),、使用的指導(dǎo)參考。
電池容量是衡量電池質(zhì)量的重要指標(biāo),。充電電池的容量測(cè)試有很多的方法,。可以依據(jù)電池的放電曲線,，進(jìn)行短時(shí)間放電,，從而粗略得出電池容量。這種方法最大的優(yōu)點(diǎn)是快速,，但是充電電池的放電曲線并不具有普遍性,，很多劣質(zhì)電池放電初期電壓也很平穩(wěn)，一旦進(jìn)入中后期,，電壓下降非常迅速,，所以采用這種方法得出的結(jié)論將非常不準(zhǔn)確的。最可靠最準(zhǔn)確無誤的還是以標(biāo)準(zhǔn)電流放電,，全程測(cè)量實(shí)際放電時(shí)間的方式,。不同的放電電流，充電電池最終能夠釋放出的電量是不同的,，有一定的差距,。蓄電池的容量標(biāo)注都是有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的,。目前使用最多的是10小時(shí)率放電容量與20小時(shí)率放電容量?jī)煞N。10小時(shí)率放電容量就是電池以恒定電流放電,，至電量耗盡放電時(shí)間能夠維持10個(gè)小時(shí)左右,，這個(gè)電流就被稱作10小時(shí)率電流（衡量電量用盡的標(biāo)準(zhǔn)，不能以電池放電端電壓降低到零為準(zhǔn),。電池過度放電,，會(huì)導(dǎo)致電池容量減少，無法恢復(fù),，乃至提早損壞,、完全失效。所以每種電池放電終止電壓都有嚴(yán)格的規(guī)定,，這個(gè)可以查閱相關(guān)資料,。過度放電與過度充電是造成充電電池不能達(dá)到使用年限、提前報(bào)廢的主要原因）,。實(shí)時(shí)放電的測(cè)量方法最大的缺點(diǎn)就是費(fèi)時(shí)費(fèi)力,，因?yàn)楹臅r(shí)久這樣測(cè)量精度也很容易受到各種外部因素的影響。測(cè)量過程中如果用10小時(shí)率電流持續(xù)放電時(shí)間至少都要在5個(gè)小時(shí)以上,，作這樣長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)試更需要足夠的耐心與精力以及充裕的時(shí)間,。科技的發(fā)展是非常迅速,，今天單片機(jī)已經(jīng)非常普及了,。通過單片機(jī)程序控制對(duì)放電時(shí)間，深度進(jìn)行自動(dòng)化控制,，就很容易精準(zhǔn)測(cè)出電池的實(shí)際容量,，實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程的自動(dòng)控制。模擬實(shí)際放電測(cè)量容量的方法雖然對(duì)能源有一點(diǎn)浪費(fèi),，但是對(duì)于1A,、2A以下的小容量充電電池還是完全可行的，對(duì)大容量電池進(jìn)行抽樣檢查也是很有必要,。
下面介紹的電池容量測(cè)試儀采用89S51作為控制芯片,，圖1就是硬件的電路原理圖。
圖1 硬件的電路原理圖
這個(gè)電池容量測(cè)試儀由放電電路,、單片機(jī)控制計(jì)時(shí)兩個(gè)完全獨(dú)立部分組合而成,。單片機(jī)部分制作費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且市面上單片機(jī)已很普及,，沒必要親手制作,，隨便找一片51單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板就可以了。放電電路則是比較簡(jiǎn)單的,，僅由四五只元件構(gòu)成,。單片機(jī)部分主要負(fù)責(zé)對(duì)放電時(shí)間計(jì)時(shí),，最終得到一組可靠的數(shù)據(jù)，用于電池性能的考量,。
這種放電電路的實(shí)質(zhì)就是一模擬可控硅,。當(dāng)我們將待測(cè)電池接入電路相應(yīng)位置時(shí)，點(diǎn)按啟動(dòng)鍵,，如果電池尚有余量,，則電池兩端放電電壓將維持在設(shè)定值以上，三極管VT1就會(huì)瞬間飽和,，電池通過電阻R2進(jìn)行放電,。這種電路有可靠精確陡峭的開關(guān)特性，VT1絕對(duì)工作于飽和截止兩種狀態(tài)之下,。通過可調(diào)電阻對(duì)開關(guān)電路臨界值（即充電電池放電終止電壓）進(jìn)行調(diào)節(jié)設(shè)定,，便可適應(yīng)于各種不同類型充電電池的全程保護(hù)放電。由于個(gè)人的應(yīng)用不需要非常精準(zhǔn)的測(cè)試結(jié)果,，所以實(shí)際測(cè)試中電池模擬放電原則上還是以快些為好,，只需要得到一個(gè)大致的電池容量。為了較快完成電池測(cè)試過程,，這里的電路設(shè)計(jì)采用兩小時(shí)率電流進(jìn)行放電,。通過對(duì)各種電池測(cè)量結(jié)果的橫向比較，容量的差異還是顯而易見的,，以此作為衡量電池優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn),，就已經(jīng)足夠了。這里以1000mAH,、1.2V規(guī)格鎳氫電池測(cè)試為例,，放電電流500mA就需要采用2Ω的放電電阻，電池終止放電電壓應(yīng)控制在1V以上,。放電終止電壓通過可調(diào)電阻R1來調(diào)節(jié)設(shè)定。普通可調(diào)電阻精度較差,，且容易產(chǎn)生漂移,，會(huì)導(dǎo)致設(shè)定好的終止電壓隨時(shí)間推移以及使用環(huán)境變化產(chǎn)生較大的波動(dòng)。為了保證放電終止電壓的精準(zhǔn)且易于設(shè)定,，R1可以使用3296系列精密可調(diào)電位器,。3296多圈可調(diào)精密電位器的可調(diào)范圍一般在50T，所以每圈的調(diào)節(jié)范圍為2%,，每轉(zhuǎn)動(dòng)一度,，阻值變化大約0.005%，所以很容易調(diào)節(jié)獲得一個(gè)精確,、穩(wěn)定的阻值,。
終止電壓的設(shè)定必須在實(shí)際放電過程中進(jìn)行,，負(fù)載電阻R2阻值變動(dòng)，已經(jīng)設(shè)定的終止電壓也會(huì)隨之改變,，需要重新設(shè)置,。具體的調(diào)試方法就不再詳述了，參考一下相關(guān)資料,。
這個(gè)放電電路不需要單獨(dú)的工作電源,，而且與電池種類沒有相關(guān)性，完全可以適應(yīng)鎘鎳,、鎳氫,、鋰電池、鉛酸電池各種類型蓄電池的保護(hù)性放電,，只是需要根據(jù)電池類型以及容量大小重新設(shè)置電路的終止電壓及放電電流,。如果電池容量相對(duì)較高，那么三極管VT1,、VT2的耗散功率也要相應(yīng)加大一些,，同時(shí)不要忘了加大負(fù)載電阻R2的功率。
圖2是放電電路的印刷電路圖,，元件數(shù)量少,，很容易制作。
圖2 印刷電路圖
各種電池兩小時(shí)率電流放電能夠維持的放電時(shí)間一般都是在1.5小時(shí)以下的,。這里單片機(jī)計(jì)時(shí)系統(tǒng)使用秒計(jì)時(shí),，4位LED數(shù)碼管顯示。最大計(jì)時(shí)時(shí)間9999秒,，大約2.7小時(shí),。
圖1單只LED數(shù)碼管內(nèi)部都是由8只發(fā)光管組合而成，分別作為8的7段字型部分,，以及一位小數(shù)點(diǎn),。這里使用的是共陽(yáng)極數(shù)碼管，內(nèi)部8只發(fā)光管的陽(yáng)極是并連共同引出的,，作為使能控制,。
在實(shí)際電路中，L1就是第一只數(shù)碼管的共陽(yáng)極端,。單片機(jī)的輸出,、輸入接口數(shù)量都很有限，所以4位LED數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)都是使用動(dòng)態(tài)顯示的方式,。4只獨(dú)立數(shù)碼管LED的內(nèi)部a,、b、c、d,、e,、f、g,、dp這8段發(fā)光管相對(duì)應(yīng)的陰極都是并連的,。統(tǒng)一由單片機(jī)P0口8位輸出進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。數(shù)碼管要顯示出數(shù)碼還必須在共陽(yáng)極端同時(shí)施加正電壓才行,。所以要讓4位中某一數(shù)碼管進(jìn)行顯示,，只要在P0口輸出字型碼的同時(shí)，給這位數(shù)碼管共陽(yáng)極端加上正電壓就行了,，當(dāng)然與此同時(shí)其他三位數(shù)碼管的共陽(yáng)極端要保持低電壓,，才不致顯示出現(xiàn)混亂。數(shù)碼管共陽(yáng)極端驅(qū)動(dòng)電流較大,，所以采用了三極管進(jìn)行控制,。以第一只數(shù)碼管為例，在P0端口輸出字型碼的同時(shí),，P37輸出低電平,，三極管T4導(dǎo)通，則共陽(yáng)極端L1就得到高電平了,，數(shù)字就會(huì)顯示在第一只數(shù)碼管上了,。
程序設(shè)計(jì)是以單片機(jī)P37口作為計(jì)時(shí)控制端子，P37口輸入低電平,，計(jì)時(shí)程序啟動(dòng),，4只數(shù)碼管顯示時(shí)間。放電電路中按下啟動(dòng)按鍵,，放電過程觸發(fā),，VT1導(dǎo)通，電池端電壓降落到放電電阻R2兩端,，A端對(duì)地為高電平,，通過電阻R4迫使三極管VT3導(dǎo)通，P37口電平就被拉低了,，單片機(jī)計(jì)時(shí)程序啟動(dòng),。電池電壓降到終止電壓以后，放電電路自動(dòng)關(guān)閉,，A端電壓消失，VT3恢復(fù)截止?fàn)顟B(tài),，計(jì)時(shí)程序停止,，數(shù)碼管維持顯示當(dāng)前持續(xù)時(shí)間。
如要進(jìn)入下次測(cè)試,，首先按動(dòng)單片機(jī)復(fù)位鍵,，當(dāng)前計(jì)時(shí)清零,，等待下一次測(cè)試開始。
程序設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單,。它的大致流程如下：初始化,，P3端口置位，設(shè)立常量a為時(shí)間計(jì)數(shù)器,，依次對(duì)a的十進(jìn)制數(shù)值各位進(jìn)行提取,，順序輸送到P0端口，P2端口中的P24,、P25,、P26、P27各位是依次作為四位數(shù)碼管的使能控制端,，通過P2端口的配合,，就可以完成對(duì)各位數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)，時(shí)間的動(dòng)態(tài)顯示,。程序進(jìn)行中要不斷地檢測(cè)P3端口數(shù)值以決定計(jì)時(shí)狀態(tài)：如果電池處于放電過程之中,，三極管VT3導(dǎo)通，將迫使P37端口電壓降到零,，P3端口值就是127,，單片機(jī)程序檢測(cè)到這一結(jié)果，時(shí)間常量a將自動(dòng)加1,，指示期間放電時(shí)間已經(jīng)延續(xù)1秒種了,。這1秒鐘的時(shí)間精確計(jì)算是比較麻煩的。計(jì)時(shí)程序是一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu),，每一周期耗用時(shí)間都是一致的,。所以在使用keil軟件調(diào)試過程中，通過對(duì)時(shí)間計(jì)數(shù)寄存器sec的觀察計(jì)算,，可以得出一次循環(huán)大致需要的時(shí)間,。以此為據(jù)再通過適當(dāng)改變延時(shí)子程序循環(huán)次數(shù)將常量a計(jì)時(shí)周期控制在1秒以下，剩余微小的時(shí)間差就可以通過插補(bǔ)空指令來校正了,。計(jì)時(shí)精度只要控制在千分之一以下就可以了,。在51單片機(jī)使用11.0592MHz晶體振蕩器的情況下，指令周期大約1.085微秒,，所以將計(jì)時(shí)精度控制在千分之一以下問題不大,。誤差總是會(huì)有的，只能通過精確計(jì)算來控制了,，也可以通過更換更高頻率的晶體振蕩器提高單片機(jī)時(shí)鐘頻率的方法來進(jìn)一步提高計(jì)時(shí)的精度,。如果放電過程中，意外原因或者人為終止放電過程，P37端口變?yōu)楦唠娖?，程序循環(huán)依舊會(huì)進(jìn)行下去,，只是時(shí)間常量a停止自動(dòng)加一，時(shí)間顯示維持不變,。
編譯后,，寫入單片機(jī)內(nèi)部，做好放電電路部分與51單片機(jī)的連接,，便可投入使用,。
電池接入后，按動(dòng)輕觸按鍵“啟動(dòng)”,，就會(huì)進(jìn)入一次容量測(cè)試過程,，期間電池取出接入，都不會(huì)影響到單片機(jī)計(jì)時(shí),。電池放電完畢,，單片機(jī)數(shù)碼管顯示鎖定，給出總放電持續(xù)時(shí)間,，單位為秒,。可以自行人工計(jì)算放電小時(shí)數(shù),。當(dāng)然也是可以自行對(duì)程序進(jìn)行改進(jìn),，直接以小時(shí)分鐘形式進(jìn)行顯示。只要單片機(jī)不斷電,，數(shù)碼管將持續(xù)顯示當(dāng)前放電時(shí)長(zhǎng),。如果要進(jìn)入下次測(cè)量過程，只需要按動(dòng)單片機(jī)復(fù)位鍵,，數(shù)碼管清零,，單片機(jī)程序轉(zhuǎn)入起點(diǎn)，你就可以進(jìn)入新一次的容量測(cè)試過程了,。
充電電池如果較長(zhǎng)時(shí)間閑置,，它的實(shí)際容量將受到影響，重新啟用第一次能夠釋放的容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到標(biāo)注容量,，放電電壓也很不平穩(wěn),。至少要經(jīng)過三次以上的充電放電循環(huán)，電池完全激活,，容量才能恢復(fù)到應(yīng)有的水平,。充分考慮這種因素的影響，所以容量測(cè)試一般采取多次平均的方式,，或者循環(huán)充放電三次以后放電持續(xù)時(shí)間為準(zhǔn),，以此衡量電池容量才算是恰當(dāng),。
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b=b/10;
led3=b%10;
P2=191;
P0=disp［led3］;
delay（6）；
P2=255;
b=b/10;
led4=b%10;
P2=127;
P0=disp［led4］;
delay（6）,；
P2=255;
for（c=44;c>0;c--）
{
P2=239;
P0=disp［led1］;
delay（5）,；
P2=255;
P2=223;
P0=disp［led2］;
delay（5）；
P2=255;
P2=191;
P0=disp［led3］;
delay（5）,；
P2=255;
P2=127;
P0=disp［led4］;
delay（5）,；
P2=255;
}
if（P3==127）
delay（3）；
if（P3==127）
a=a+1;
else a=a;
}
}