蓄电池组在线监测维护系统研究与设计

　　3 系统设计

　　3.1 硬件设计

　　本系统的硬件由三部分组成:单片机最小系统、电流/ 电压和温度采集电路、放电控制电路,系统硬件结构如图3 所示。

图3 系统硬件结构框图

　　单片机最小系统由DS80C320、时钟电路、复位电路、键盘、液晶、扩展的串行接口等组成。DS80C320是高性能的8 位CMOS 单片微型计算机,具有丰富的I/O 控制功能;片内带有3 个16 位定时器/ 计数器;多个中断源;2 个串口等。外部扩展64KB 的程序存储器AT29C512、32KB 的数据存储器62256 以及512B 的EEPROM 参数存储器AT24C04。系统采用22M 晶振、4 x 4 按键和5 英寸点阵式T F T 彩色液晶显示模块YD501。为了增强系统的抗干扰性,采用了MAXIM 公司的硬件看门狗芯片MAX813。

　　系统的采集部分采用高精度的A/D 转换器MAX197,它具有8 通道12 位转换精度,单5V 供电,程序可选的输入范围:± 10V、± 5V、0~10V、0~5V,6us 的转换时间,100ksps 的采样频率,输入多路开关具有± 16.5V 的错误输入电压保护, 自带4. 096V 电压基准并可向外部提供, 内部或外部时钟, 两种节点模式。

　　蓄电池温度的采集采用的是Dallas 公司的数字温度传感器DS1*,它具有I 2C 总线,测量温度范围-55°C～＋ 125°C,具有0.03125℃的分辨率,最长在1S 内就可完成温度的转换, 单片机只需读取13bi t 的转换结果即可。用户可在放电前设置好安全温度,放电过程中系统实时采集温度, 并与用户设定值进行比较, 一旦超出设定值, 系统会自动停止放电, 以防止大电流放电对蓄电池性能的进一步损害。

　　系统的一路可调电流放电控制是利用斩波技术来实现的。本系统使用了TI 公司的脉宽调制器TL494 来实现对MO S 开关的控制, 它的工作频率为1 k H z ～300kHz,输出电压达40V,输出电流达200mA,输出控制可选单端或推挽式。12 位D/A 转换器MAX508 输出模拟电压控制PWM 控制器TL494 的第3 脚,则从TL494第9 和10 脚便会输出脉冲宽度受控的方波,以此方波为控制信号去控制MOS 管开关,结合电容和大功率电感便可实现连续可调的电流。其控制部分电路如图4 所示。

图4 PWM 控制电路.

　　本系统的特别之处是: 系统在CPU 的两个串口基础上实现了两个RS232 接口,一个用于连接PC 机,另一个用于级联另一个本系统,这样用户就可通过PC 机对系统进行远程控制,并可将系统内存中记录的数据读取到PC 机,实时查看各项参数,对电池组性能进行监控。