蓄電池監控系統的以太網(wǎng)接口設計

1引言

　　蓄電池的化成充放電過(guò)程是一個(gè)在外加電壓下復雜的化學(xué)反應過(guò)程，需要監控系統對極板電流電壓值進(jìn)行監視并對充放電參數不斷調整。一般一個(gè)蓄電池生產(chǎn)廠(chǎng)有上十臺甚至上百臺化成充電機在各自控制系統的控制下同時(shí)運行，而這些控制系統通常以RS485/CAN總線(xiàn)連接，通過(guò)串口與上位機實(shí)現主從式通信。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )化日益普及，出現了底層依然采用RS485總線(xiàn)連接，而留出以太網(wǎng)接口直接用于與企業(yè)內部網(wǎng)連接。這里重點(diǎn)講述以太網(wǎng)連接的實(shí)現過(guò)程。

　　2監控系統的組成及原理

　　該系統以AVR為主控制核心，由CS5460A實(shí)時(shí)采集電流電壓值發(fā)送到主控制器。主控制器根據實(shí)時(shí)數據，采取特定充放電機制，由D/A轉換器TLC5615通過(guò)電壓跟隨器輸出0～5 V電壓以控制外部電源電路，進(jìn)而對蓄電池極板進(jìn)行不同的充放電過(guò)程。選用RTL8019AS作為網(wǎng)卡，系統內嵌uIP協(xié)議棧，從而實(shí)現了監控系統與PC機的以太網(wǎng)連接。其基本結構如圖1所示。

　　3系統硬件設計

　　3.1主控制器的選擇

　　Atmega128采用RISC結構，128 Kb可在系統編程/應用編程Flash程序存儲器，4 Kb EEPROM，4 Kb SRAM，豐富的片內資源很方便運行一個(gè)小型的操作系統，如μC/OS-Ⅱ可以嵌入TCP/IP協(xié)議。

　　3.2數據采集電路設計

　　CS5460A器件負責采集極板的電流電壓瞬時(shí)值，它是一種帶有能量計算引擎的CMOS單芯片功率測量器件，可以測量瞬時(shí)電流、瞬時(shí)電壓、瞬時(shí)功率、能量以及RMS電流和RMS電壓。它采用SPI接口與主機對應接口連接，具有4個(gè)I/O口，分別是片選CS、數據串入SDI、數據串出SDO和串行時(shí)鐘SCLK。為避免外部干擾，它與主控制器之間由光電隔離器件6N137進(jìn)行隔離。數據采集電路如圖2所示。其中，VIN+，VIN-為電壓輸入端，用于檢測充放電回路中的瞬時(shí)電壓值;IIN+，IIN-為電流輸人端，用于檢測瞬時(shí)電流。豐控制器外擴并行存儲器AM29F040B及時(shí)保存采樣值，外接串行EEP-ROM AT24C04保存充放電參數。

　　3.3以太網(wǎng)接口電路設計

　　RTL8019AS是一種高度集成的10 MB以太網(wǎng)控制器，與NE2000兼容，支持8位、16位數據總線(xiàn);內置16 KBSRAM緩存;可連接同軸電纜和雙絞線(xiàn)，并可自動(dòng)檢測所連接的介質(zhì)，其連接電路示意圖如圖3所示。

　　RTL8019AS的JP引腳決定網(wǎng)卡的工作方式。設計中JP引腳接高電平(VCC=+5 V)，即使用跳線(xiàn)方式，此時(shí)可省掉外部EEPROM。主機通過(guò)I/O模式訪(fǎng)問(wèn)以太網(wǎng)控制器。RTL80-19AS工作在8位模式下，其引腳IOCS16B經(jīng)電阻接地，所有的控制功能或數據傳輸都是通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)地址偏移為00H～1FH寄存器完成的，所以只需5條地址線(xiàn)(SA4～SA0)即中。在跳線(xiàn)方式下RTL8019AS的I/O地址由引腳IOS3～IOS0決定。將IOS3～IOS0對應引腳全部接低電平，SA8和SA9接高電平，這時(shí)RTL8019AS的I/O基地址為300H。8位數據線(xiàn)是SD0～DS7。PL0和PLl1地，采用雙絞線(xiàn)連接。AEN是地址使能端，低電平有效。