基于RS485的嵌入式電池化成充放電控制系統的設計
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后臺任務(wù)1由系統定時(shí)器T0每100ms產(chǎn)生一次中斷，形成基本時(shí)鐘源，為控制和通信任務(wù)提供各類(lèi)軟件計數器。主控調度程序根據定時(shí)器計數狀態(tài)調度各個(gè)任務(wù)，控制4路充電機的運行。這些任務(wù)包括：每隔1秒掃描一次鍵盤(pán)，根據鍵盤(pán)輸入的命令激活相應任務(wù)，如啟動(dòng)或終止過(guò)程、顯示設置參數等；每隔1秒進(jìn)行例行數據采集與處理，分別采集4路充電機的電壓、電流量，并對轉換的結果作相應的處理；每隔1秒循環(huán)顯示4路充電機的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)參數，包括當前工作階段、工作方式、運行時(shí)間、電壓電流值、安時(shí)數等；每隔2秒分別計算4路充電機的安時(shí)數；每隔3秒進(jìn)行閉環(huán)反饋控制PI調節；每隔1分鐘分別累計4路充電機的安時(shí)數，同時(shí)備份相關(guān)的數據到E2PROM中。運行過(guò)程中定時(shí)檢查電流、電壓信號，如遇異常、斷流、過(guò)流、過(guò)壓等故障則及時(shí)顯示故障類(lèi)型和對應的充電機號。
后臺任務(wù)2為串行通信中斷任務(wù)。由于采用主從式異步串行通信，通信中斷任務(wù)的優(yōu)先級比定時(shí)器中斷的優(yōu)先級高。通信中斷包括接收中斷和發(fā)送中斷兩種情況，并需根據需要進(jìn)行切換控制和處理。平時(shí)處于接收中斷允許狀態(tài)，當收到上位機輪詢(xún)報文時(shí)即組織發(fā)送報文，將報文幀送到發(fā)報緩沖區，啟動(dòng)發(fā)送中斷和發(fā)送計數器，在以后的發(fā)送中斷任務(wù)中按計數器發(fā)送一個(gè)字節直到發(fā)完該幀即禁止發(fā)送中斷。如收到上位機數據/命令報文頭則清理收報緩沖區，等待下次接收中斷字節。
4.2模塊化的軟件設計
本控制器的軟件設計采用模塊化結構，使程序明晰簡(jiǎn)潔。同時(shí)各模塊間相對獨立，可以單獨調試，程序擴充時(shí)，不要更改原有的結構，只需修改相應的模塊。根據圖2中系統任務(wù)的劃分，程序模塊主要由主控程序及定時(shí)器中斷程序模塊、通信程序模塊、顯示及鍵盤(pán)處理模塊、輸入輸出及控制量計算模塊構成。各模塊之間的聯(lián)系是采用單片機的邏輯處理功能，設置標志位，通過(guò)查詢(xún)標志位的操作進(jìn)行控制和調用。
由于篇幅的原因，就不詳細介紹各模塊工作的流程。
5通信系統的設計
本文的應用對象是蓄電池工廠(chǎng)的極板或密閉電池充放電控制裝置，為了降低成本，便于管理并提高系統可靠性，控制系統設計可以采用小型的分散型控制系統，即兩層結構：分散的多回路控制器配一個(gè)操作站（俗稱(chēng)上位機和下位機）。通過(guò)低成本、高可靠的RS-485實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò )，將數十臺多回路控制器與PC機相連，實(shí)現對生產(chǎn)過(guò)程的集中監控操作。上位機和下位機之間的通信包括數據下載、數據上裝、命令下發(fā)等。通信系統設計如下：
（1）系統物理層協(xié)議采用RS－485標準，為了在允許范圍內盡量提高通信速率，波特率選擇了非標準的3125bps。當上位機采用軟件輪詢(xún)方式與20個(gè)現場(chǎng)控制器逐個(gè)通信，通過(guò)適當的軟件設計，可基本滿(mǎn)足充放電過(guò)程操作的實(shí)時(shí)性要求。
（2）據鏈路層協(xié)議參考HDLC，采用短幀定長(cháng)傳送，每幀有效字節為7個(gè)。應用層要求實(shí)現即時(shí)數據上裝、歷史數據上裝、控制參數數據下載和命令下發(fā)等功能。
（3）本系統采用主站輪詢(xún)的主從方式，由主站發(fā)起通信，沒(méi)有網(wǎng)絡(luò )沖突；由主站選擇它要求通信的次站，各次站可以有不同的優(yōu)先級。相對于總線(xiàn)式控制網(wǎng)絡(luò )，這種方式易于理解和實(shí)現。
6結束語(yǔ)
實(shí)驗和現場(chǎng)實(shí)際運行表明，該多回路化成充放電控制器具有較好的人機對話(huà)窗口，結構簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，參數設置靈活，有較強的適應性。系統軟硬件設備工作正常，功能齊全，穩定可靠，具有完善的系統自診斷、故障定位功能。而且具有成本低、體積?。?0×160×100）的特點(diǎn)。
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