【正文】 13 1415 1617 1819 20JTAG1Header 10X2JNTRSTGND234VCC81 67GND5DRABU25MAX3485MJAGNDRS485ARS485BC130120R1242kR1202kR123GNDPC12VDDVDDVDDUART4_RXUART4_TXCANHCANL1234J2Header4第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì) 21 圖 CAN 通訊接口電路 電流信號(hào)采集模塊 如下圖 ， 精密電阻 R1 和 U1A(OPA2277)組成第一路電感電流信號(hào)的前級(jí)采樣，得到的前級(jí)采樣信號(hào) DC_I1_P。 C138221160R135221160R134BGND+5V_BBGNDC135+5V_BBGNDTXD1GND2VCC3RXD4SPLIT5CANL6CANH7STB8U27TJA1040CANLCANHBGNDCAN_TXCAN_RXCANVDD11VOA2VIB3GND14GND25VOB6VIA7VDD28U26ADUM1201+5V_BBGNDVDDGNDCAN_TXCAN_RXCAN_TX_1CAN_RX_1C134+5V_BBGNDC133VDDGND1%: 20kR1SGND1%: 10kR31%: 1kR8TP1DC_I1C9SGND+15C5SGND15DC_I1100pF/ 暫不焊C65300R2DC_I1_P84231U1AOPA2277哈爾濱工程大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 22 若 DC_I1_P 信號(hào)為正，那么經(jīng)過反相運(yùn)放 U2A 后，得到電壓信號(hào) U2A 變?yōu)樨?fù)信號(hào)，則使 D15導(dǎo)通而導(dǎo)致 D17關(guān)斷，這樣正電壓信號(hào) DC_I1_P便加到運(yùn)放 U2B同相輸入端，輸出 I1_Protect 為正信號(hào)；同理，若 DC_I1_P 為負(fù)信號(hào)，那么經(jīng)過反相運(yùn)放 U2A 后，得到電壓信號(hào) U2A變?yōu)檎盘?hào)，導(dǎo)致 D17導(dǎo)通而致使 D15關(guān)斷，這樣負(fù)電壓信號(hào) DC_I1_P便被加到運(yùn)放 U2B 反相輸入端，輸出 I1_Protect 為正信號(hào)。 圖 濾波電路 電流采樣電路共分為 3 路，其它兩路的原理與此類似，詳見原理圖。當(dāng)電路工作正常時(shí)， I1_Error 為低， PR=0 且 CLR=1，此時(shí)無論輸入端 D 為何，輸出 Q=1， Q?=0，即觸發(fā)器被置 1，信號(hào) I1_BRK 為低 ； 如果過流，則 I1_Error 為高，并被 U15B(74HC74)鎖存，鎖存后信號(hào)為 I1_BRK（由于輸入 D為高，故輸出 Q 為高） ，此時(shí) I1_BRK 一方面被傳送到 ARM，另一方面被傳送到 PWM輸出模塊，對(duì) PWM 信號(hào)進(jìn)行封鎖 。此為第一路蓄電池電壓信號(hào)采集原理，第二路和第三路與此類似，詳見原理圖。其中反相驅(qū)動(dòng)器為U24(74HC14)，或門為 U19A、 U19D (74HC32)，輸出橋臂上管 PWM 信號(hào) 。將 UIN 輸入到 ARM 的 AD 上，由 ARM 進(jìn)行采樣和處理。 圖 信號(hào)鎖存 電壓信號(hào)采集模塊 如圖 ， 從第一路主電路板上傳送過來的電壓信號(hào) DC_U1，經(jīng)過 R85（ 10kΩ）、R13（ 10kΩ）和 R83（ 30kΩ）、 R9（ 30kΩ）組成的 5kΩ和 15kΩ的電阻分壓， 分壓后得到的值變?yōu)樵瓉淼?3/4， 再經(jīng)由 U1B(OPA2277)濾波后 （濾波原理同圖 類似） 得到蓄電池端壓信號(hào) U1。 如果 I1_Protect 電壓值高于 REF_IP 電壓值，則比較器 LM339 輸出高電平；反之輸出低電平。 圖 絕對(duì)值電路 如圖 ， 將 I1_Protect 再通過 U3(OPA2277)濾波后 ， 得到的電感電流信號(hào) I1 輸入到 ARM 的 AD 上，由 ARM 進(jìn)行采樣和處理。這就需要一個(gè)如圖 的電路模塊對(duì)其取絕對(duì)值。 CAN 通訊接口電路 如圖 ， CAN 收發(fā)器通過總線終端 CANH 和 CANL 連接到總線網(wǎng)絡(luò)，隔離器ADUM1201通過一條串行數(shù)據(jù)輸出線 CAN_TX和一條串行數(shù)據(jù)輸入線 CAN_RX連接到收發(fā)器，隔離器則通過 CAN_TX_1 與 CAN_RX_1 與主控制器連接。 圖 UR3(OP07) 通訊模塊 通訊模塊包含 JTAG 電路、 RS485 通訊接口電路和 CAN 通訊接口電路。 15V為運(yùn)算放大器 OP07AJ/883 提供電源，輸出的REF_IP 為過流保護(hù)提供 。輸出的VREF+為 ARM 的 AD 采樣提供 ， REF_IP 為過流保護(hù)提供 比較電壓（目前對(duì)應(yīng)保護(hù)電流 12A）。 V 1 + 1 V 1 G 2 V 2 + 3 V 2 G 4 V 3 + 5 V 3 G 6 V 4 + 7 V 4 G 8 + 5 V 9 G N D 10 15G 11 + 1 5 12 15 13 VDC 14 24G 15 + 2 4 16 P 20 N 21 P O W 1 + 1 2 V 12V + 1 5 15 S G N D G N D V C C 1 5 V 1 1 5 G 1 1 5 V 2 1 5 G 2 1 5 V 3 1 5 G 3 1 5 V 4 P O W ER POWER+ POWER 0 . 1 u F C2 1 2 3 J1 He a de r 3H 圖 JS158 模塊 表 JS158 輸出的分配 JS158 輸出 對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò) 轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)換后對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò) 供電范圍 第一路 15V 15V4/15G4 — — 用于三個(gè)支路的下管驅(qū)動(dòng) 第二路 15V 15V1/15G1 — — 用于支路 1 上管驅(qū)動(dòng) 第三路 15V 15V2/15G2 — — 用于支路 2 上管驅(qū)動(dòng) 第四路 15V 15V3/15G3 — — 用于支路 3 上管驅(qū)動(dòng) +/15V +15/GND/15 — — 用于控制板上運(yùn)放和電流傳感器供電 5V VCC/GND VDD/GND 用于 ARM 及其外圍電路供電 VCC/GND ZJYS51R52P +5V_A/SGND 用于 REF2933 輸入電源 24V +12V/12V 7812 +12V/PGND/12V 用于光耦原邊、繼電器、急停按鈕 （ 1） 直流 400V電源為 JS158 供電，經(jīng)其轉(zhuǎn)換后得到 4 路 15V作為驅(qū)動(dòng)電源使用 哈爾濱工程大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 18 （ 2） JS158 產(chǎn)生的 177。 圖 存儲(chǔ)器（兩片 FM24CL64） 主控制器 本控制系統(tǒng)以 ARM 控制器 STM32F103VET6 作為 CPU， 在 該 系統(tǒng)中STM32F103VET6 的 部分 管腳資源分配及說明如表 所示。 通過 Visual Basic 軟件完成對(duì) CAN 總線上位機(jī)監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)，通過上位機(jī)軟件可實(shí)現(xiàn)對(duì) CAN 總線設(shè)備的啟動(dòng)、復(fù)位及收發(fā)過程等的相關(guān)控制。 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)方案 本課題設(shè)計(jì)的硬件部分采用 STM32F103VET6 芯片作為主控制器 。在掃描模式下，在選定的一組模擬輸入上的轉(zhuǎn)換自動(dòng)進(jìn)行。所有的 GPIO管腳都有大電流通過能力。 1 通用串行總線 (USB) 內(nèi)嵌一個(gè)兼容全速 USB的設(shè)備控制器，遵循全速 USB設(shè)備 (12兆位 /秒 )標(biāo)準(zhǔn)，端點(diǎn)可由軟件配置，具有待機(jī) /恢復(fù)功能。 USART USART2和 USART3接口具有硬件的 CTS和 RTS信號(hào)管理、與兼容 ISO7816的智能卡模式和類 SPI通信模式，除了 USART5所有其他接口都可以使用 DMA操作。 很多功能都與標(biāo)準(zhǔn)的 TIM定時(shí)器相同，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也相同，因此高級(jí)控制定時(shí)器可以通過定時(shí)器鏈接功能與 TIM定時(shí)器協(xié)同操作，提供同步或事件鏈接功能。 高級(jí)控制定時(shí)器 (TIM1和 TIM8) 高級(jí)控制定時(shí)器 (TIM1和 TIM8)可以被看成是分配到 6個(gè)通道的三相 PWM發(fā)生器，還可以被當(dāng)成完整的通用定時(shí)器。 在調(diào)試模式下，計(jì)數(shù)器可以被凍結(jié)。它具有下述特性： 24位的遞減計(jì)數(shù)器 ； 重加載功能 ； 當(dāng)計(jì)數(shù)器為 0時(shí)能產(chǎn)生一個(gè)可屏蔽中斷 ‘ 可編程時(shí)鐘源 。為補(bǔ)償天然晶體的偏差，可以通過輸出一個(gè) 512Hz的信號(hào)對(duì) RTC的時(shí)鐘進(jìn)行校準(zhǔn)。該寄存器不會(huì)被系統(tǒng)或電源復(fù)位源復(fù)位；當(dāng)從待機(jī)模式喚醒時(shí)，也不會(huì)被復(fù)位。 VDDA和 VSSA必須分別連接到 VDD和 VSS。 當(dāng)需要 ADC采樣時(shí)間為 1μs時(shí)， APB2必須設(shè)置在 14MHz、 28MHz或 56MHz。 具有多個(gè)預(yù)分頻器用于配置 AHB的頻率、高速 APB(APB2)和低速 APB(APB1)區(qū)域。C的溫度范圍，供電電壓 。 主要性能及參數(shù)有： 集電極 發(fā)射極電壓最小為 55Ｖ ， 經(jīng)常轉(zhuǎn)移的最小比例為 50， 隔離電壓 最小為 2500 Vrms， 電源電壓（ VCC） 0― 24 V， 正向電流（ IF） 0― 25 mA， 集電極電流（ IC） 0― 10 mA， 操作溫度 25― 85℃ 。C 至 +85176。V超低的偏移電壓 ， 134dB高的開環(huán)增益 ，140dB 高共模抑制 ， 大功率電源的排斥反應(yīng)。1 ～177。 HCNR200 有 非線性度高，數(shù)值為 %；傳遞增益 (IPD2 / IPD1?K3)為 177。輸入光二極管可以用來監(jiān)測(cè)并穩(wěn)定 LED 的光度輸出，因此 LED 的非線性和漂移特性幾乎被消除，輸出光二極管會(huì)產(chǎn)生線性對(duì)應(yīng) LED 光輸出的光電流，光二極管間的緊密匹配和先進(jìn)的封裝設(shè)計(jì)可以確保光電耦合器的高線性度和穩(wěn)定增益。另外， ADUM120x具有很低的脈寬失真 （ 3ns） 。 接收器比較器總是激活的 ， 即當(dāng)總線節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)報(bào)文時(shí) ， 它同時(shí)監(jiān)控總線 。 如果沒有總線節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)顯性位 ， 則總線處于隱性狀態(tài) 。 在隱性狀態(tài)中見圖 ， CANH 和 CANL 輸入通過典型內(nèi)部阻抗為 25k 的接收器連接入網(wǎng)絡(luò)偏置到Vcc/2 的電平電壓 。 由于 SJA1000 具有數(shù)字輸入因此它不需要這個(gè)電壓 。 CAN 高速收發(fā)器的一般應(yīng)用 如 圖 所示。 CAN總線（現(xiàn)場(chǎng)總線）是一種全分散、全數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化、全透明的總線，不同傳感器、不同設(shè)備、不同公司網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都可以與現(xiàn)場(chǎng)總線相連接。而通過化成這一過程，使得準(zhǔn)備形成正極板的極板鉛膏物質(zhì)轉(zhuǎn)化成為以二氧化鉛為主體的物相結(jié)構(gòu)而形成正極板，同時(shí)使得準(zhǔn)備形成負(fù)極板的極板鉛膏轉(zhuǎn)化成以海綿狀鉛為主體的物相結(jié)構(gòu)而形成負(fù)極板。 哈爾濱工程大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 4 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 蓄電池化成相關(guān)知識(shí)介紹 蓄電池極板的化成工藝是蓄電池生產(chǎn)過程中的重要一環(huán)，所謂化成就是指對(duì)極板充放電的過程，即利用電化學(xué) 化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng) 反應(yīng)使電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲(chǔ)存起來 。簡要的解釋了硬件電路主要模塊的原理及功能。 本文共分為四章 ，論文結(jié)構(gòu)如下 ： 第一章為論文緒論部分 ， 包括了課題研究背景、現(xiàn)狀和研究意義，當(dāng)下流行的開發(fā)平臺(tái) ，課題內(nèi)容及論文的結(jié)構(gòu)。 而對(duì)于上機(jī)軟件的編寫，開發(fā)工具更是數(shù)不勝數(shù)，諸如 Microsoft SQL Server、Microsoft Visual C++、 Visual Basic 等，對(duì)于未有編程基礎(chǔ)或者編程基礎(chǔ)較差的初學(xué)者來說， Visual Basic 相對(duì)于 Microsoft SQL Server 與 Microsoft Visual C++來說，更容易上手，更利于初學(xué)者編寫一簡單的上機(jī)軟件， 考慮時(shí)間及自身能力等因素，本課題選擇使用Visual Basic， 但缺點(diǎn)是程序運(yùn)行效率較低。 Kiel 是目前 ARM 內(nèi)核單片機(jī)開發(fā)的主流工具。 本課題具有一定的實(shí)用價(jià)值和工程參考意義。 隨著技術(shù)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，蓄電池化成監(jiān)控系統(tǒng)也在不斷地發(fā)展完善。蓄電池制造流程一般包括： 鉛粉制造、板柵鑄造、極板制造、極板化成、裝配電池。 PWM 基于 CAN 總線的蓄電池化成監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 目 錄 摘要 ......................................................