燃料电池单片电压巡检显示模块设计

作者：时间：2009-03-19来源：网络收藏

前言
燃料电池电动汽车是治理汽车尾气污染和解决燃料问题最现实的途径, 燃料电池技术将成为21世纪汽车工业的核心。在燃料电池发动机的研发应用中，为了延长电堆的使用寿命和鲁棒性，必须确定和优化燃料电池测试时能量输出的特性，因此测试系统必须能够灵活的采集实时数据、并具有监视及报警功能，以精确地测试出燃料电池性能。
燃料电池单片电压巡检系统作为燃料电池堆的关键检测设备，它能准确监控燃料电池堆在各个氢气流量、温度、压力和湿度情况下对燃料电池单片的输出电压的影响。通过设计高精度电压检测单元、高速网络控制单元和LCD显示及键盘硬件接口电路，制定CAN和SCI应用层协议，设计功能完善的上位机软件，巡检系统可通过LCD显示采集的燃料电池单片电压数据，监测燃料电池堆的运行状况，并对接收到的数据进行处理、分析，电压异常及时报警，同时也可将数据实时上传到上位机或液晶显示存储。
1. PIC18F258与CA12864F的硬件接口电路
大功率燃料电池堆通常由几百片单片电池串联组成。由于电池堆中单片电池的串联结构，在燃料电池堆运行过程中，单片电池的异常会影响整个电堆的性能与安全，需要实时监测各单片电池电压，便于控制系统作出正确的决策，保障燃料电池安全可靠运行。
巡检系统采用MICROCHIP公司的PIC18F258单片机作为MPU，PIC18F258单片机MICROCHIP公司主推的一款高性价比的8位单片机，它的工作电压范围是4.2V至5.5V（LF系列工作电压范围为2.0V至5.5V），具有高达32KB的FLASH程序存储器，高达1.5K字节的用户SRAM及256字节的EEPROM，它采用精简指令集（RISC）、哈佛总线结构、流水线取指令方式，具有实用、低价、抗干扰性能好、功耗低、速度高、体积小、功能强等特点。本文所提出的系统主要由信号采集电路,数据处理单片机PIC18F258,上位机（巡检主机板) ,键盘系统和液晶显示器五个模块组成,整个系统通过PIC18F258驱动LCD显示。该模块的硬件设计框图如图1所示。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/173849.htm

按键有六个按键组成，功能分别为UP、DOWN、LEFT、RIGHT、ENTER、ESC，单片机的RA0～RA5作为键盘输入端口，当键盘按下时，产生一个低电平发送到单片机I/O口，单片机控制液晶做出相应按键的处理，如翻页等。
2.液晶模块CA12864F的特点
液晶显示器(LCD) 具有可编程驱动、接口控制方便、显示信息多、高画质、无辐射、体积小、功耗低、具有良好的可视化人机界面等特点,在智能设备尤其是便携式仪器仪表中得到了广泛应用。在本设计中，采用的液晶模块是松山电子科技有限公司的CA12864F，逻辑电路如图2所示，CA12864F作为大规模点阵式液晶显示器，板载负压、带LED背光，使用KS0108B作为列驱动器， KS0107B作为行驱动器，共有20个引脚， 7-14脚以8位数据并行接收电压信号,最大驱动能力达128×64点阵。

PIC18F258的I/O口具有很强的驱动能力, 其PORTB口最大可通过25mA的电流,单片机的通用I/O口对液晶的控制信号直接进行控制和驱动，将单片机的RB端口进行数据交换和指令发送。PORTC口与液晶显示器CA12864F的RS, RW, E, CS1, CS2引脚相连,控制数据交换的性质和方向。液晶显示器CA12864F的工作电压为:- 5V～+ 5V,且其内部已集成了所需的负电源,CA12864F的Vout引脚将输出-5V。通过调节V0的电压来改变液晶显示器的亮度。CA12864F第19和第20引脚LED +、LED - 作为背光电源,本设计将+ 5V通过一个限流电阻和一个起驱动作用的电容接到LED-引脚上,减少了功耗。
3.系统软件设计
CA12864F液晶显示屏分为两块，因模块自身不带字库，所以要显示的字符和图片动画要通过字模软件获得，然后随程序固化在Flash中。