蓄電池組在線監(jiān)測(cè)維護(hù)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

　　3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　3.1 硬件設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)的硬件由三部分組成:單片機(jī)最小系統(tǒng)、電流/ 電壓和溫度采集電路、放電控制電路,系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

　　單片機(jī)最小系統(tǒng)由DS80C320、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、鍵盤、液晶、擴(kuò)展的串行接口等組成。DS80C320是高性能的8 位CMOS 單片微型計(jì)算機(jī),具有豐富的I/O 控制功能;片內(nèi)帶有3 個(gè)16 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器;多個(gè)中斷源;2 個(gè)串口等。外部擴(kuò)展64KB 的程序存儲(chǔ)器AT29C512、32KB 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器62256 以及512B 的EEPROM 參數(shù)存儲(chǔ)器AT24C04。系統(tǒng)采用22M 晶振、4 x 4 按鍵和5 英寸點(diǎn)陣式T F T 彩色液晶顯示模塊YD501。為了增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性,采用了MAXIM 公司的硬件看門狗芯片MAX813。

　　系統(tǒng)的采集部分采用高精度的A/D 轉(zhuǎn)換器MAX197,它具有8 通道12 位轉(zhuǎn)換精度,單5V 供電,程序可選的輸入范圍:± 10V、± 5V、0~10V、0~5V,6us 的轉(zhuǎn)換時(shí)間,100ksps 的采樣頻率,輸入多路開(kāi)關(guān)具有± 16.5V 的錯(cuò)誤輸入電壓保護(hù), 自帶4. 096V 電壓基準(zhǔn)并可向外部提供, 內(nèi)部或外部時(shí)鐘, 兩種節(jié)點(diǎn)模式。

　　蓄電池溫度的采集采用的是Dallas 公司的數(shù)字溫度傳感器DS1*,它具有I 2C 總線,測(cè)量溫度范圍-55°C～＋ 125°C,具有0.03125℃的分辨率,最長(zhǎng)在1S 內(nèi)就可完成溫度的轉(zhuǎn)換, 單片機(jī)只需讀取13bi t 的轉(zhuǎn)換結(jié)果即可。用戶可在放電前設(shè)置好安全溫度,放電過(guò)程中系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集溫度, 并與用戶設(shè)定值進(jìn)行比較, 一旦超出設(shè)定值, 系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止放電, 以防止大電流放電對(duì)蓄電池性能的進(jìn)一步損害。

　　系統(tǒng)的一路可調(diào)電流放電控制是利用斬波技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本系統(tǒng)使用了TI 公司的脈寬調(diào)制器TL494 來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)MO S 開(kāi)關(guān)的控制, 它的工作頻率為1 k H z ～300kHz,輸出電壓達(dá)40V,輸出電流達(dá)200mA,輸出控制可選單端或推挽式。12 位D/A 轉(zhuǎn)換器MAX508 輸出模擬電壓控制PWM 控制器TL494 的第3 腳,則從TL494第9 和10 腳便會(huì)輸出脈沖寬度受控的方波,以此方波為控制信號(hào)去控制MOS 管開(kāi)關(guān),結(jié)合電容和大功率電感便可實(shí)現(xiàn)連續(xù)可調(diào)的電流。其控制部分電路如圖4 所示。

圖4 PWM 控制電路.

　　本系統(tǒng)的特別之處是: 系統(tǒng)在CPU 的兩個(gè)串口基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)RS232 接口,一個(gè)用于連接PC 機(jī),另一個(gè)用于級(jí)聯(lián)另一個(gè)本系統(tǒng),這樣用戶就可通過(guò)PC 機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制,并可將系統(tǒng)內(nèi)存中記錄的數(shù)據(jù)讀取到PC 機(jī),實(shí)時(shí)查看各項(xiàng)參數(shù),對(duì)電池組性能進(jìn)行監(jiān)控。