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基于电力操作电源智能电池巡检系统的设计

作者:时间:2013-07-04来源:网络收藏

4 软件设计

4.1 直流模块软件设计

  由于系统采用模块化设计,所以各个模块可以独立编程。直流模块的软件设计主要包括对单体电池电压、温度以及系统的开关量输入输出控制等参数进行采样.涉及到采样的巡回时间间隔、温度巡检时间间隔、数据处理方式等内容。

  (1) 电池巡检回路的监测主要包括对电池的单体电压、电池温度、环境温度以及电池的充放电状态等参数的测量。温度检测共包括三个子程序,采用中断方式进入温度采集子模块,实现温度采集。

  (2) 整流直流母线电源的监控包括电压电流监测和操作电源自动调压装置。该软件模块实现的功能主要包括电压检测、合闸电流检测以及操作电源自动调压装置三部分。

4.2 交流采样软件设计

  交流采样部分用于对交流供电电路的电压、电流进行实时采样,并对数据进行相关处理,以获得电网的有功功率、无功功率、谐波等参数。这些功能都可以用一个专用电能计量器件ATT7022B实现。

4.3 通信及人机接口软件设计

  人机接口是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介,它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。人机接口是智能设备中不可缺少的部分.它是了解与控制智能设备的关键,本设计中主要包括键盘设计、液晶中文显示两个部分。

  键盘输入部分由矩阵扫描键盘、键盘总共设置10个功能键,包括:系统复位、电池参数显示、交流参数显示、直流参数显示、开关状态显示、温度显示、上翻、下翻、报警状态复位。另外,还留有一个供扩展的键盘。

  结合键盘电路的设计,液晶显示的模式采用默认和中断处理两种方法,在没有任何键输入的情况下,液晶模块显示交流采样数据:一旦有键输入,如电池巡检参数显示,显示模块则立即进入电池参数显示状态。

  串口通信实现单片机与上位机的通信,从而将采集到的数据传送到上位机进行处理和控制。

4.4 主程序处理模块

  主程序处理模块作为系统的框架,主要负责对各个模块之间的协调处理和数据交互。主程序处理模块首先初始化,主要包括对单片机各个引脚功能的定义以及相应寄存器的赋值,这其中还包括对各个功能模块控制寄存器的赋值和参数的设定。然后进入主程序的处理过程,这中间包括SPI通信和液晶显示两个模块。主程序处理流程如图5所示。整个程序基本采用中断服务结构,为了实现中断程序与主程序之间的数据交互,系统可以适当的定义一些全局变量和全局缓存区来实现数据交互。

  主程序经过参数设定后立即进入SPI通信,将交流数据的值存入单片机寄存器中,保存并进行参数整定,然后立即进行开关量状态的扫描(扫描I/O状态)。

  由图5可以看出,主程序处理只有两个简单的功能模块,然后是负责标志判断和标志设置。另外就是从指定的缓冲区读取数据或将数据暂存到指定的缓冲区。其他所有的功能模块都由中断处理来完成,主程序只对这些模块进行数据交互。

主程序流程图

  
5 结束语

  该系统是基于MSP430F149单片机的一个多任务处理系统,主要面向中小型变电站的自动化运行综合管理,具有专用性强、可靠性高以及造价低等特点。该系统包括蓄电池组单体电压测量、电池以及环境温度检测、操作电源电压及电流检测、交流电压(电流、功率因数)的检测(SPI通信部分)、开关量状态检测、操作电源自动调压控制、电池低压自 动充电控制、键盘及显示、通信等共9个主体模块,同时还保留有一定的扩展空间,基本上能够满足中小型变电站的检测与控制需要。另外。由于该系统的处理器具有运行可靠和多种低功耗运行模式,所以特别适用于变电站这种能量控制单位的使用

参考文献:

[1].MSP430F149datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/MSP430F149_4.html.
[2].RS-232datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/RS-232_584855.html.
[3].SP3220Edatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/SP3220E_618381.html.
[4].MSP430datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/MSP430_490166.html.

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