蓄電池組在線(xiàn)監測維護系統研究與設計

　　3 系統設計

　　3.1 硬件設計

　　本系統的硬件由三部分組成:單片機最小系統、電流/ 電壓和溫度采集電路、放電控制電路,系統硬件結構如圖3 所示。

圖3 系統硬件結構框圖

　　單片機最小系統由DS80C320、時(shí)鐘電路、復位電路、鍵盤(pán)、液晶、擴展的串行接口等組成。DS80C320是高性能的8 位CMOS 單片微型計算機,具有豐富的I/O 控制功能;片內帶有3 個(gè)16 位定時(shí)器/ 計數器;多個(gè)中斷源;2 個(gè)串口等。外部擴展64KB 的程序存儲器AT29C512、32KB 的數據存儲器62256 以及512B 的EEPROM 參數存儲器AT24C04。系統采用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。為了增強系統的抗干擾性,采用了MAXIM 公司的硬件看門(mén)狗芯片MAX813。

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

　　蓄電池溫度的采集采用的是Dallas 公司的數字溫度傳感器DS1*,它具有I 2C 總線(xiàn),測量溫度范圍-55°C～＋ 125°C,具有0.03125℃的分辨率,最長(cháng)在1S 內就可完成溫度的轉換, 單片機只需讀取13bi t 的轉換結果即可。用戶(hù)可在放電前設置好安全溫度,放電過(guò)程中系統實(shí)時(shí)采集溫度, 并與用戶(hù)設定值進(jìn)行比較, 一旦超出設定值, 系統會(huì )自動(dòng)停止放電, 以防止大電流放電對蓄電池性能的進(jìn)一步損害。

　　系統的一路可調電流放電控制是利用斬波技術(shù)來(lái)實(shí)現的。本系統使用了TI 公司的脈寬調制器TL494 來(lái)實(shí)現對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40V,輸出電流達200mA,輸出控制可選單端或推挽式。12 位D/A 轉換器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去控制MOS 管開(kāi)關(guān),結合電容和大功率電感便可實(shí)現連續可調的電流。其控制部分電路如圖4 所示。

圖4 PWM 控制電路.

　　本系統的特別之處是: 系統在CPU 的兩個(gè)串口基礎上實(shí)現了兩個(gè)RS232 接口,一個(gè)用于連接PC 機,另一個(gè)用于級聯(lián)另一個(gè)本系統,這樣用戶(hù)就可通過(guò)PC 機對系統進(jìn)行遠程控制,并可將系統內存中記錄的數據讀取到PC 機,實(shí)時(shí)查看各項參數,對電池組性能進(jìn)行監控。