【導(dǎo)讀】正逐步進(jìn)入并改變著我們的生活。在32位微處理器領(lǐng)域里，ARMCortex-. M3處理器性能尤為突出。眾多的開發(fā)編譯平臺(tái)支持，其中便有一款優(yōu)秀的軟件——KieluVision4。數(shù)據(jù)傳輸，為數(shù)據(jù)通信提供了強(qiáng)有力的支持。著不可替代的作用。蓄電池的化成作為蓄電池制作過程中的關(guān)鍵一環(huán)，直接影。響著蓄電池質(zhì)量的好壞。本課題正是基于CAN總線技術(shù)，采用STM32F103VET6作為系統(tǒng)主控制器，Basic進(jìn)行上位機(jī)軟件的編寫。主要通過編譯程序輸出不同占空比的PWM波，以實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池化成過程的充放電控制。

　　

【正文】 較，比較輸出結(jié)果是I1_Error。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 74HC74為 D觸發(fā)器，如圖 ，下面說明一下其工作原理： PR和 CLR分別為預(yù)置端與清零端，低電平有效。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， =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。 以上為第一路電感電流的過流保護(hù)電路，第二 路與第三路的過流保護(hù)原理與此類似，詳見原理圖。 圖 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 ）得到蓄電池端壓信號(hào) U1。將 U1輸入到 ARM的 AD上，由 ARM進(jìn)行采樣和處理。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。 圖 如圖 ，直流母線電壓經(jīng)過分壓后，由 U29(HCNR200，線性光耦 )、 U28 (OPA277)和 U30A(OPA2277)組成的采樣電路采樣后，再經(jīng)過電阻分壓和 U30B(OPA2277)濾波后得到信號(hào) UIN。將 UIN輸入到 ARM的 AD上，由 ARM進(jìn)行采樣和處理。 圖 PWM輸出電路 第一路從 ARM中輸出的 PWM信號(hào) PWM1經(jīng)過 PWM輸出電路輸出到主電路的驅(qū)動(dòng)電路前級(jí)的過程如圖 ，控制一個(gè)橋臂的上下兩個(gè) IGBT。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) PWM1_UP的為與非門 U18(74HC10)的一路，輸出橋臂下 管信號(hào) PWM1_DOWN的為與非門 U13(74HC10)的一路。 PWM_EN信號(hào)作為 3路 PWM信號(hào)的總的輸出允許信號(hào)，控制 U23(74HC245)的輸出允許引腳。 圖 PWM輸出的邏輯控制電路 對(duì)此原理圖進(jìn)行以下分析： U19D的輸入為 PWMEN（來自于 ARM控制器）和 BREAK（外部手動(dòng)急停信號(hào)）； U19A的輸入為 I1_BRK（支路 1過流保護(hù)信號(hào)）和 SLOCK1（來自于 ARM控制器，用于通過軟件的方式控制一個(gè)橋臂 PWM信號(hào)的輸出允許）； SCL_UP1信號(hào)來自于 ARM控制器，用于通過軟件控制的方式實(shí)現(xiàn)一個(gè)橋臂上下兩管的邏輯互鎖功能。 第二路和第三路的 PWM輸出的邏輯控制與第一路相似，詳見原理圖。 復(fù)位信號(hào)可通過手動(dòng)復(fù)位按鈕和上電復(fù)位芯片 MAX809TD產(chǎn)生，低電平有效，與 ARM主控制器 NRST引腳相連。 兩個(gè)外部晶振貼片分別產(chǎn)生頻率為 8MHz和 ，分別為ARM提供高速和低速外部時(shí)鐘信號(hào)。 急停按鈕由控制板上的 24V電源供電，該信號(hào)有效時(shí)通過光電耦合器 U9（ TLP521）隔離后進(jìn)入 ARM端口產(chǎn)生外部中斷，軟件控制封鎖 IGBT，切斷主電路板上的兩個(gè)繼電器。 ARM腳去耦電容焊接在靠近 ARM管腳的地方，幫助去除干擾信號(hào)。 散熱器溫度超限檢測主要由安裝在鋁質(zhì)散熱器上的溫度開關(guān)（ 70186。C動(dòng)作）和光電耦合器 U14(TLP521)構(gòu)成， U14輸出信號(hào)進(jìn)入 ARM端口，軟件檢測到過溫電平信號(hào)后軟件控制封鎖 IGBT，切斷主電路板上與蓄電池連接的繼電器。 JPOW JPOW2和 JPOW3為控制板與 3塊主電路板之間的電源連接端子； Board Board1和 Board1端子為控制板與 3塊主電路板之間的信號(hào)連接端子，采用 16芯扁平電纜連接。 圖 圖 外部晶振 圖 圖 圖 本章主要探討了硬件電路的實(shí)現(xiàn)問題。本課題硬件電路主要包括主控制器、電源電路、通訊、電流信號(hào)采集、過流保護(hù)、電壓信號(hào)采集、 PWM輸出電路及存儲(chǔ)器等主要模塊，還包括其他必不可少的模塊，如連線端子、外部晶振等。這些模塊之間通過直接或間接地聯(lián)系來實(shí)現(xiàn)硬件電路的整體功能，電流、電壓信號(hào)的檢測，以及 PWM信號(hào)的輸出，并具有過流保護(hù)功能。 第 4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 開發(fā)平臺(tái) 所用到的 Keil μVision4與 Visual Basic軟件前面已經(jīng)介紹過，這里不再介紹。 ARM主控制器控制程序 由于在硬件電路測試過程中不小心將硬件燒壞，而短時(shí)間內(nèi)又無法獲得替代的板子，鑒于時(shí)間限制，本課題只討論對(duì)于主控制器的控制程序及其仿真。 ARM控制程序解釋 ARM主控制程序詳見附錄 A，主要部分有 GPIO管腳的設(shè)置、系統(tǒng)時(shí)鐘的設(shè)置、 CAN控制器設(shè)置、 TIM的設(shè)置與 USART設(shè)置等。圖 PWM輸出仿真圖，自上而下分別對(duì)應(yīng)管腳 ， ， ，占空比分別為 100%， 50%， 25%。 下面對(duì)附錄 A程序做一下解釋： 系統(tǒng)時(shí)鐘設(shè)置 一般情況下時(shí)鐘設(shè)置的流程都是一樣的，這里不做過多解釋。為得到 72MHz的系統(tǒng)時(shí)鐘，這里選擇鎖相環(huán)（ PLL）時(shí)鐘源作為系統(tǒng)時(shí)鐘。設(shè)置 PLL為 HSE 1分頻，倍頻數(shù)為 9，則 PLL輸出頻率為 8MHz * 9 = 72MHz。（ HSE為外部高速時(shí)鐘信號(hào)， ， HSE頻率為 8MHz） GPIO管腳設(shè)置 設(shè)置 GPIOA 上的 TIM1 1， 2， 3通道對(duì)應(yīng)引腳 ， ， 為復(fù)用推挽輸出，設(shè)置 CAN的 Rx， Tx對(duì)應(yīng)的引腳 ， 與復(fù)用推挽輸出。以下便是設(shè)置 PA8 ， ， ，其他管腳的設(shè)置與此類似，詳見附錄 A。 = GPIO_Pin_8| GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10 。 = GPIO_Mode_AF_PP。 = GPIO_Speed_50MHz。 GPIO_Init(GPIOA, amp。GPIO_InitStructure)。 CAN控制器設(shè)置 初始化 CAN控制器寄存器組，其中 CAN工作模式為正常模式，其中三個(gè)重要參數(shù)如下配置： = CAN_SJW_1tq。 = CAN_BS1_8tq。 = CAN_BS2_7tq。 分頻數(shù)設(shè)置為 5，配置接收緩沖標(biāo)識(shí)符為 0x00AA0000，配置過濾器為 32位屏蔽位模式，過濾器屏蔽標(biāo)識(shí)符為 0x00FF0000。使用擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀格式發(fā)送數(shù)據(jù)， ID為 0xAA，數(shù)據(jù)長度為 8。 CAN波特率的計(jì)算公式為： 其中，。 SJW、 BS1和 BS2其實(shí)是 CAN總線物理層中所要求的三個(gè)階段的位時(shí)序，這三個(gè)階段的時(shí)間長度都以 tp的時(shí)間單元為單位。則 CAN的波特率可求出。 于是可求， 最后求出波特率， 于是附錄 A中的參數(shù)實(shí)際上將 CAN的波特率設(shè)置為 450kbps。 根據(jù) CAN總線物理層的要求， CAN總線的波特率和傳輸距離成反比，于是要通過位時(shí)序來調(diào)整 CAN總線的波特率。 表 CAN總線的波特率與傳輸距離的關(guān)系 波特率 /kbps 1000 500 250 125 100 50 20 10 距離 /m 40 130 270 530 620 1300 3300 6700 TIM設(shè)置 選取附錄 A中如下兩部分程序： （ 1） vu16 CCR1_Val =50000。 //初始化輸出比較通道 1計(jì)數(shù)周期變量 vu16 CCR2_Val = 25000。 //初始化輸出比較通道 2計(jì)數(shù)周期變量 vu16 CCR3_Val = 12500。 // 初始化輸出比較通道 3計(jì)數(shù)周期變量 （ 2） = 50000。 = 0。 = 0。 = TIM_CounterMode_Up。 TIM_TimeBaseInit(TIM1 , amp。TIM_TimeBaseStructure)。 程序（ 1）中分別給 CCR1_Val、 CCR2_Val、 CCR3_Val賦值為 50000、 25000、 12500。程序（ 2）中 TIM_Period為設(shè)置系統(tǒng)定時(shí)器計(jì)數(shù)重載值（計(jì)數(shù)周期），最大值不超過 65535； TIM_Prescaler為設(shè)置預(yù)分頻數(shù)，取值為 0~65535； TIM_ClockDivision為設(shè)置時(shí)鐘分割； TIM_CounterMode為選擇計(jì)數(shù) 器模式。 程序（ 2）中設(shè)置定時(shí)器 TIM1計(jì)數(shù)重載值為 50000，預(yù)分頻數(shù)為 0，時(shí)鐘分割為 0，向上計(jì)數(shù)模式。（即定時(shí)器從 0開始計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到 50000時(shí)重新從 0開始計(jì)數(shù)） 若想改變 ， PWM波形占空比，可通過重新設(shè)置 CCR1_Val、 CCR2_Val、 CCR3_Val及計(jì)數(shù)重載值來改變。 占空比可通過此計(jì)數(shù)公式獲得： 要改變其他兩路 PWM占空比只需改變 CCR2_Val、 CCR3_Val的值即可。 圖 PWM輸出仿真圖 USART設(shè)置 一般情況下 USART的設(shè)置模式固定，這里不做出解釋。 STM32固件庫 為了使開發(fā)人員能更快地進(jìn)行 STM32的應(yīng)用程序開發(fā)， ST公司提供了一個(gè)完美的 STM32設(shè)備固件（驅(qū)動(dòng)）庫。該固件庫提供了 STM32所有外設(shè)的底層驅(qū)動(dòng)函數(shù)，開發(fā)人員可以在這些底層函數(shù)的基礎(chǔ)上編寫應(yīng)用程序，這樣就不需要自己編寫驅(qū)動(dòng)函數(shù)了。 下面給出一些重要固件庫文件： 表 STM32固件庫函數(shù) 函數(shù)名 說明 主示例函數(shù)體 stm32f10x_c參數(shù)配置文件，它要求用戶在運(yùn)行應(yīng)用程序之前對(duì)它進(jìn)行修改，定義需要與庫進(jìn)行交互的參數(shù)。用戶可以使用模板使能或者禁能外圍模塊，并且可以改變外部石英振蕩器的數(shù)值 onf.h stm32f10x_i 頭文件，包括所有中斷處理函數(shù)原型 stm32f10x_it.c 外圍模塊中斷處理函數(shù)文件，用戶可以引入在應(yīng)用程序中需要使用的中斷處理函數(shù)。如果有多個(gè)中斷請求映射到同一個(gè)中斷向量，該函數(shù)采用輪循環(huán)圍中斷標(biāo)志的方式來確認(rèn)中斷源。這些函數(shù)的名字在固件庫中提供。 stm32f10x_lib.h頭文件，包括所有外圍模塊的頭文件，這是唯一一個(gè)需要在用戶應(yīng)用程序中引用的文件，它作為庫的接口。 stm32f10x_lib.c 調(diào)試模式初始化文件，它包括變量指針的定義，每個(gè)指針指向相應(yīng)外圍模塊的首地址和當(dāng)調(diào)試模式使能時(shí)被調(diào)用的函數(shù)的定義。該函數(shù)初始化已定義的指針。 stm32f10x_map.h 該文件實(shí)現(xiàn)用于調(diào)試，釋放模式的內(nèi)存映射和寄存器物理地址定義。它提供給所有的外圍模塊。 stm32f10x_普通聲明文件。包括所有外圍驅(qū)動(dòng)程序使用的普通類型和常量。 type.h stm32f10x_ppp.h PPP外圍模塊的頭文件。包括 PPP外圍模塊函數(shù)的定義和在這些函數(shù)中使用的變量的定義。 stm32f10x_ PPP外圍模塊驅(qū)動(dòng)程序源代碼文件，用 C語言編寫 cortexm3_m 頭文件 cortexm3_m 專用的 CortexM3指令的指令封裝。 如何用 Visual Basic開發(fā)應(yīng)用程序 通過 Visual Basic軟件設(shè)計(jì) CAN總線上機(jī)軟件。創(chuàng)建 Visual Basic應(yīng)用程序一般遵循如下幾個(gè)主要的設(shè)計(jì)步驟： ? 創(chuàng)建應(yīng)用程序界面 ? 設(shè)置對(duì)象屬性 ? 編寫程序代碼，建立事件過程 ? 保存文件 ? 調(diào)試運(yùn)行 ? 生成可執(zhí)行（ EXE）文件 窗體中控件屬性設(shè)置 表 標(biāo)簽控件列表 對(duì)象名 屬性名 屬性值 對(duì)象名 屬性名 屬性值 Label1 Caption 驗(yàn)收碼： 0x Label5 Caption 幀格式： Label2 Caption 屏蔽碼： 0x Label6 Caption 幀 ID： Label3 Caption 發(fā)送格式： Label7 Caption 數(shù)據(jù)： Label4 Caption 幀類型： — — — 表 命令按鈕控件列表 對(duì)象名 屬性名 屬性值 對(duì)象名 屬性名 屬性值 Command1 Caption 發(fā)送 Command3 Caption 復(fù)位 CAN Command2 Caption 啟動(dòng) CAN Connect Caption 連接 表 文本框控件列表 對(duì)象名 屬性名 屬性值 對(duì)象名 屬性名 屬性值 Text1 Text 00000080 Text3 Text FFFFFFFF Tex