單片機在燃料電池監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用
編程要點:
a. 單片機與微機串行通訊時必須同步,否則微機接收到的將是錯誤的數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)采用方式3,定時器初值設(shè)為E6H。
b. 系統(tǒng)外部干擾比較大時,A/D轉(zhuǎn)換時可多采集幾組數(shù)據(jù),去除極端數(shù)據(jù)后,將剩下的數(shù)據(jù)做算術(shù)或幾何平均運算。
c. 每采集完一路電壓值后,應(yīng)令指針指向下一路,使程序可以循環(huán)往復(fù)運行。
微機部分
LabView開發(fā)平臺功能強大,電壓值采集到微機中后,先被恢復(fù)為原始值,然后以隊列排列方式每小時存儲一次電壓值,并保留一個月的數(shù)據(jù)以便觀測燃料電池的性能變化。當有單體電池不能正常工作時,軟件控制工控機關(guān)閉氫氣供氣閥門,人工進行檢修。
(2)硬件設(shè)計
系統(tǒng)的硬件設(shè)計原理圖如圖2所示:
a. 由于系統(tǒng)的工作環(huán)境具有較大的干擾(交直流電路同在一個控制柜中),若采用扁平40芯總線電纜,雖然接線時簡單方便,但由于系統(tǒng)中的高頻信號較多,電纜中的電容效應(yīng)不可忽視。所以結(jié)合實際,單體電壓的傳輸線采用多芯屏蔽電纜。
b. 單片機MPU選用89C51,它本身帶有4K的RAM,不用另外擴展,配6MHz晶振,以保證A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809可以正常運行。
c.多路集成模擬開關(guān)陣列AD7506,具有多選一的傳輸功能,雙片AD7506配合使用即可在某一時刻采集到一片單體電池的電壓差。燃料電池單體電壓比較小,而系統(tǒng)不僅要監(jiān)控每一片單體電池電壓,還要知道它從0V升高至正常工作電壓的時間。為了使數(shù)據(jù)更加準確,就需要將電壓值放大。實現(xiàn)這一環(huán)節(jié),本系統(tǒng)采用了集成4運放LM324,以負反饋的形式將采集到的電壓差3倍放大。
d. 串行通信采用MAX232C,它具有傳輸距離遠,抗干擾性強等優(yōu)點,而且外圍電路簡單,只需5個鉭電容即可。
e. 監(jiān)控板外接±15V電源,+5V 電源由7805獲得。因為雙七段碼顯示需要較大電流,所以7805應(yīng)外接散熱器。
f. 由于系統(tǒng)的外界干擾較大,為了防止MPU由于干擾進入死機狀態(tài),本系統(tǒng)不僅在每片芯片的電源部分加入了抗干擾電容,還在程序中添加了抗干擾部分,使系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性。
4 結(jié)束語
利用監(jiān)控板與微機相配合的這套監(jiān)控系統(tǒng),反應(yīng)迅速、抗干擾能力強、性能穩(wěn)定,取得了很好的實驗效果。工作人員在操作室中足不出戶即可實時準確的掌握燃料電池的情況。
參考文獻
[1]李華主編,MCS-51系列單片及應(yīng)用接口技術(shù),北京航空航天大學(xué)出版社,1993.8
[2]林維明主編,燃料電池系統(tǒng),化學(xué)工業(yè)出版社,1996.6
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