本发明属于蓄电池状态指示器领域，具体涉及到一种带有蓝牙功能的蓄电池状态监测装置及方法。
背景技术：
目前，蓄电池作为一种可移动的电源设备，在车辆、照明、ups等领域都有广阔的应用。当蓄电池电压不足仍然继续使用导致电池过放电时，可能会影响电池使用寿命甚至会对电池造成永久损害。
通常，司机或者维修人员在检测电池电压时，一般都是用万用表或者用酸度计测量电池的酸碱度比例，但往往因为没有随身携带或者测量不及时而造成一些不必要的事故。所以，实时检测蓄电池电压、使用天数和使用寿命并且实时发送给用户的蓄电池实时状态显示器就成了业界的一个空白，本发明正是在这样的技术背景下发明出来。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单，工作可靠，通过蓝牙功能为用户随时随地提供蓄电池的端电压、使用天数、使用寿命和使用日期等状态数据，降低事故发生率，提高蓄电池的安全性能的带有蓝牙功能的蓄电池状态监测装置及方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
带有蓝牙功能的蓄电池状态监测装置，其特征在于，包括有作为上位机的手机、作为下位机的mcu系统，手机内安装有app软件，其中所述的app软件的人机界面包括有已使用天数、当前电量、启动次数和电池健康程度四个组件；所述的mcu系统包括有mcu最小系统和外围电路，外围电路包括有电源电路、备用电源电路、基准电压源电路、ad采样电路、蓄电池接入检测电路、蓝牙传输电路及数码管驱动显示电路；其中，所述的ad采样电路直接连接蓄电池的输入电源的一路，对电池电压进行采样；所述的基准电压源电路连接蓄电池的输入电源的另一路，该路上串联有变压器将电源电压降压稳压后成3.3v电压，该3.3v电源还经过基准电压产生电路输出1.25v的基准电压，以供给ad采样电路作为参考电压源；所述的蓄电池接入检测电路连入并控制蓝牙传输电路，若无蓄电池接入电源则蓝牙进入待机模式以节约电量，此时备用电源电路输出电压向外供给能量；所述的蓝牙传输电路检测到有网络连接时，mcu会将用户实时数据通过蓝牙传输电路传送到用户手机app软件上，刷新四个组件的数据。
在上述方案中，所述的mcu最小系统包括有mcu控制器、复位电路（c21、k0和r7）、振荡电路（c19、c20和y2）、低能耗振荡电路（c9、c10和y1）、电源vcc、滤波电容c5、c6、c7、c8、c11、c12和c13；使用的mcu是一款针对bluetooth（蓝牙）低能耗以及专有2.4ghz应用的功率优化的真正片载系统，它将领先rf收发器的出色性能和一个业界标准的8051mcu、系统内可编程闪存存储器、8kb的ram和很多其他功能强大的特性和外设组合在一起，非常适合超低能耗的系统。
在上述方案中，所述的电源电路包括有限流电阻r1、防反接二极管d1、滤波电容c1、c2、c3、c4、降压稳压芯片u1和肖特基二极管d2、电阻r0，电源电路为整个系统提供能量。
在上述方案中，所述的基准电压源电路包括有芯片u2和电阻r2，基准电压源电路为mcu进行ad转换提供参考电压。
在上述方案中，所述的备用电源电路包括有3v电池bat1和肖特基二极管d3，备用电源电路将为系统提供在蓄电池未接入系统时提供能量。
在上述方案中，所述的ad采样电路包括有精密电阻r3、r4、d4、d5和c22；其中d4和d5组成钳位电路确保mcu的i/o口不被干扰脉冲击穿，ad采样电路通过将蓄电池的模拟电压转换成mcu能够识别的数字量并通过计算，最终仍以数字量的形式输出蓄电池电压。
在上述方案中，所述的蓄电池接入检测电路包括有q1、r8和r9，蓄电池接入检测电路是判断蓄电池有没有接入系统的电路，如果mcu检测到蓄电池没有接入，则蓝牙处于待机状态以节约电量。
在上述方案中，所述的蓝牙传输电路包括有电容c14、c15、c16、c17、c18和电感线圈l1、l2、l3、l4组成传输天线向外发送和接收2.4ghz网络信号。
在上述方案中，所述的数码管驱动显示电路包括有三位八段共阳数码管ldp1、pnp三极管q2、q3、q4和npn三极管q5、q6、q7、q8、q9、q10、q11、q12、电阻r10、r11、r12、r13、r14、r15、r16、r17、r18、r19、r20、r21、r22、r23、r24、r25、r26、r27、r28、r29、r30、r31和c23；其中，pnp三极管q2、q3、q4组成位码控制开关，电阻r10、r11、r12、r13、r14、r15组成其偏置电路，npn三极管q5、q6、q7、q8、q9、q10、q11、q12组成段码控制开关，电阻r10、r11、r12、r13、r14、r15、r16、r17、r18、r19、r20、r21、r22、r23、r24、r25、r26、r27、r28、r29、r30、r31组成其偏置电路，当mcu以低电平轮流扫描dc1、dc2、dc3位时，相应的lc1、lc2、lc3位输出高电平，该位数码管选通，mcu对la、lb、lc、ld、le、lf、lg、lp输出段码控制电平时，相应的在da、db、dc、dd、de、df、dg、dp得到段码，从而在该位数码管显示0到9某位数字或字符。
在上述方案中，所述的app软件的人机界面包括有已使用天数、当前电量、启动次数和电池健康程度四个板块，最下栏还有一键导航”、网上商城栏目。
本发明的监测方法及原理如下：
蓄电池启动次数检测实现原理：当蓄电池与外接负载连接的瞬间，蓄电池回路电流将急剧增加，同时在其内阻上消耗的压降将急剧上升，外电路电压将急剧减小，mcu的a/d采样电路将实时捕捉到这一变化并记录这种变化的次数，一方面存储到自身内部存储器eeprom中供下次处理数据之用，另一方面将这种变化次数通过所连接的三位八段共阳数码管进行显示。
蓄电池使用天数及寿命计算：当蓄电池成功启动10次后，从第11次开始记录启动次数（第1次启动），并启动mcu内部实时时钟记录该次的使用日期，在此基础上累加使用天数，将检测结果送led数码管显示。当检测到有网络连接时，启动蓝牙传输功能将用户数据通过app软件发送到用户手机上。
蓄电池健康程度检测：本发明对蓄电池的健康程度检测是通过对蓄电池的当前满充电量与蓄电池的额定电量的比值来计算的。经验表明，蓄电池的开路电压与蓄电池的电量存在定量关系，本发明通过开路电压法来测算蓄电池的电量比从而来推算蓄电池的健康度的，其计算公式为：当前蓄电池的满充电量时，
soc=(v1-v2)/(v0-v2)
其中，v0——制造商提供的出厂满充开路电压；
v1——蓄电池当前的满充开路电压；
v2——蓄电池充分放电时的开路电压；
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
本发明结构简单，工作可靠，通过蓝牙功能为用户随时随地提供蓄电池的端电压、使用天数、使用寿命和使用日期等状态数据，降低事故发生率，提高蓄电池的安全性能，是一种理想的蓄电池状态显示器。
附图说明
图1是本发明实施例的整体结构图；
图中：1—mcu最小系统2—电源电路3—备用电源电路4—基准电压源电路5—ad采样电路6—蓄电池接入检测电路7—蓝牙传输电路8—数码管驱动显示电路10—手机。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易清楚地被理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示带有蓝牙功能的蓄电池状态监测装置，包括有作为上位机的手机10、作为下位机的mcu系统，手机10内安装有app软件，其中所述的app软件的人机界面包括有已使用天数、当前电量、启动次数和电池健康程度四个组件；所述的mcu系统包括有mcu最小系统1和外围电路，外围电路包括有电源电路2、备用电源电路3、基准电压源电路4、ad采样电路5、蓄电池接入检测电路6、蓝牙传输电路7及数码管驱动显示电路8；其中，所述的ad采样电路5直接连接蓄电池的输入电源的一路，对电池电压进行采样；所述的基准电压源电路4连接蓄电池的输入电源的另一路，该路上串联有变压器将电源电压降压稳压后成3.3v电压，该3.3v电源还经过基准电压产生电路输出1.25v的基准电压，以供给ad采样电路5作为参考电压源；所述的蓄电池接入检测电路6连入并控制蓝牙传输电路7，若无蓄电池接入电源则蓝牙进入待机模式以节约电量，此时备用电源电路3输出电压向外供给能量；所述的蓝牙传输电路7检测到有网络连接时，mcu最小系统1会将用户实时数据通过蓝牙传输电路7传送到手机10的app软件上，刷新四个组件的数据。
在本实施例中，所述的mcu最小系统1包括有mcu控制器、复位电路（c21、k0和r7）、振荡电路（c19、c20和y2）、低能耗振荡电路（c9、c10和y1）、电源vcc、滤波电容c5、c6、c7、c8、c11、c12和c13；使用的mcu是一款针对bluetooth（蓝牙）低能耗以及专有2.4ghz应用的功率优化的真正片载系统，它将领先rf收发器的出色性能和一个业界标准的8051mcu、系统内可编程闪存存储器、8kb的ram和很多其他功能强大的特性和外设组合在一起，非常适合超低能耗的系统。
在本实施例中，所述的电源电路2包括有限流电阻r1、防反接二极管d1、滤波电容c1、c2、c3、c4、降压稳压芯片u1和肖特基二极管d2、电阻r0，电源电路为整个系统提供能量。
在本实施例中，所述的基准电压源电路4包括有芯片u2和电阻r2，基准电压源电路为mcu进行ad转换提供参考电压。
在本实施例中，所述的备用电源电路3包括有3v电池bat1和肖特基二极管d3，备用电源电路将为系统提供在蓄电池未接入系统时提供能量。
在本实施例中，所述的ad采样电路5包括有精密电阻r3、r4、d4、d5和c22；其中d4和d5组成钳位电路确保mcu的i/o口不被干扰脉冲击穿，ad采样电路通过将蓄电池的模拟电压转换成mcu能够识别的数字量并通过计算，最终仍以数字量的形式输出蓄电池电压。
在本实施例中，所述的蓄电池接入检测电路6包括有q1、r8和r9，蓄电池接入检测电路是判断蓄电池有没有接入系统的电路，如果mcu检测到蓄电池没有接入，则蓝牙处于待机状态以节约电量。
在本实施例中，所述的蓝牙传输电路7包括有电容c14、c15、c16、c17、c18和电感线圈l1、l2、l3、l4组成传输天线向外发送和接收2.4ghz网络信号。
在本实施例中，所述的数码管驱动显示电路8包括有三位八段共阳数码管ldp1、pnp三极管q2、q3、q4和npn三极管q5、q6、q7、q8、q9、q10、q11、q12、电阻r10、r11、r12、r13、r14、r15、r16、r17、r18、r19、r20、r21、r22、r23、r24、r25、r26、r27、r28、r29、r30、r31和c23；其中，pnp三极管q2、q3、q4组成位码控制开关，电阻r10、r11、r12、r13、r14、r15组成其偏置电路，npn三极管q5、q6、q7、q8、q9、q10、q11、q12组成段码控制开关，电阻r10、r11、r12、r13、r14、r15、r16、r17、r18、r19、r20、r21、r22、r23、r24、r25、r26、r27、r28、r29、r30、r31组成其偏置电路，当mcu以低电平轮流扫描dc1、dc2、dc3位时，相应的lc1、lc2、lc3位输出高电平，该位数码管选通，mcu对la、lb、lc、ld、le、lf、lg、lp输出段码控制电平时，相应的在da、db、dc、dd、de、df、dg、dp得到段码，从而在该位数码管显示0到9某位数字或字符。
在本实施例中，所述的手机10的app软件的人机界面包括有已使用天数、当前电量、启动次数和电池健康程度四个板块，最下栏还有一键导航”、网上商城栏目。
本发明实施例的实施方法及原理是：当蓄电池与外接负载连接的瞬间，蓄电池回路电流将急剧增加，同时在其内阻上消耗的压降将急剧上升，外电路电压将急剧减小，mcu的a/d采样电路将实时捕捉到这一变化并记录这种变化的次数，一方面存储到自身内部存储器eeprom中供下次处理数据之用，另一方面将这种变化次数通过所连接的三位八段共阳数码管进行显示。
蓄电池使用天数及寿命计算：当蓄电池成功启动10次后，从第11次开始记录启动次数（第1次启动），并启动mcu内部实时时钟记录该次的使用日期，在此基础上累加使用天数，将检测结果送led数码管显示。当检测到有网络连接时，启动蓝牙传输功能将用户数据通过app软件发送到用户手机上。
蓄电池健康程度检测：本发明对蓄电池的健康程度检测是通过对蓄电池的当前满充电量与蓄电池的额定电量的比值来计算的。经验表明，蓄电池的开路电压与蓄电池的电量存在定量关系，本发明通过开路电压法来测算蓄电池的电量比从而来推算蓄电池的健康度的，其计算公式为：当前蓄电池的满充电量时，
soc=(v1-v2)/(v0-v2)
其中，v0——制造商提供的出厂满充开路电压；
v1——蓄电池当前的满充开路电压；
v2——蓄电池充分放电时的开路电压；
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。