【導(dǎo)讀】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。基于ARMCortex-M3內(nèi)核的STMF103系列微處理器具有功耗少、成本低、性能。高的特點(diǎn)，而且有眾多的開(kāi)發(fā)編譯平臺(tái)支持，其中便有一款優(yōu)秀的軟件——KieluVision4。通信提供了強(qiáng)有力的支持。蓄電池的化成作為蓄電池制作過(guò)程中的關(guān)鍵一環(huán)，直接影響著蓄電池質(zhì)量的。Basic進(jìn)行上位機(jī)軟件的編寫(xiě)。主要通過(guò)編譯程序輸出不同占空比的PWM波，以實(shí)現(xiàn)

　　

【正文】 1R52P +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。 15V作為基準(zhǔn)電源、過(guò)流保護(hù)、電壓檢測(cè)、電流檢測(cè)等模塊的模擬電源 （ 3） JS158 產(chǎn)生的 5V VCC 經(jīng)過(guò) 變換后作為數(shù)字電源 VDD （ 4） JS158 產(chǎn)生的 24V直接給急停按鈕和繼電器用， 24V經(jīng)過(guò) 7812 轉(zhuǎn)化成 177。 12V為線(xiàn)性光耦原邊供電 模塊 圖 電壓變換電路 JS158 模塊產(chǎn)生的 5VVCC 經(jīng)由 變換后得到 作為數(shù)字電源，為ARM 等器件提供電源。 基準(zhǔn)電源模塊 基準(zhǔn)電源部分電路主要由 UR1(OP07)和 UR2(REF2933)、 UR3(OP07)組成。輸出的VREF+為 ARM 的 AD 采樣提供 ， REF_IP 為過(guò)流保護(hù)提供 比較電壓（目前對(duì)應(yīng)保護(hù)電流 12A）。 如圖 ， 5V電壓經(jīng) REF2933 電壓轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換后輸出 VREF_OUT。得到的 VREF_OUT 為過(guò)流保護(hù)參考電壓模塊與 AD 參考電源模塊中運(yùn)放 OP07AJ/883 提供比較電壓。 圖 UR2(REF2933) 如圖 ，經(jīng)由 JS158 產(chǎn)生的177。 15V為運(yùn)算放大器 OP07AJ/883 提供電源，輸出的REF_IP 為過(guò)流保護(hù)提供 。電路原理如下： GNDIN3OUT21GNDPOW4E1247uF/16VC70E147uF/16VC79VCC VDD3IN1OUT2GNDUR2REF2933SGNDC1710uFE11C18VREF_OUT5R19+5V_A第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì) 19 由 ??+ = ???可得到 ????????_??????(??20 +??17) ???17 =??????????(??21 +??95+ ??1) ???21 即 （ 1+1） ?1 =??????_????(10+ +1) ?10 即可得到 REF_IP。 圖 UR1(OP07) 如圖 ，經(jīng)由 JS158 產(chǎn)生的177。 15V為運(yùn)算放大器 OP07AJ/883 提供電源，原理同上，可得到輸出 VREF+，為 ARM 的 AD 采樣提供基準(zhǔn)電壓。 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。 JTAG 電路 85234671 UR1OP07AJ/883REF_IPR951 321kW1C21+15SGNDC16SGND1510kR21SGND1kR201kR17SGNDVREF_OUTVREF+VREF_OUT85234671UR3OP07AJ/883R971kW2C76+15SGNDC72SGND15R2922111kR221kR98SGND哈爾濱工程大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 20 JTAG 電路由 2 10 的 JTAG 端子、上拉電阻 (R12 R13 R13 R133)和下拉電阻（ R12 R130）組成。信號(hào)連接見(jiàn)原理圖所示。 圖 JTAG 電路 RS485 通訊接口電路 圖 RS485 通訊接口電路 RS485 通訊接口電路芯片采用 8 引腳、傳輸速率可達(dá) 10Mbps 的 MAX3485，半雙工模式， 其 數(shù)據(jù)的收發(fā) 要 通過(guò) PC12 信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換控制。 CAN 通訊接口電路 如圖 ， CAN 收發(fā)器通過(guò)總線(xiàn)終端 CANH 和 CANL 連接到總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，隔離器ADUM1201通過(guò)一條串行數(shù)據(jù)輸出線(xiàn) CAN_TX和一條串行數(shù)據(jù)輸入線(xiàn) CAN_RX連接到收發(fā)器，隔離器則通過(guò) CAN_TX_1 與 CAN_RX_1 與主控制器連接。 由于采用隔離方式，ADUM1201 和 TJA1040 隔離輸出側(cè)的直流 +5V電源（ +5V_B， BGND）需外部提供。 GNDVDD VDDJTDIJTMS/SWDIOJTCK/SWCLKJTDOGNDGNDVDDJTDIJTMS/SWDIOJTCK/SWCLKJTDORTCKRTCKC132VDD GNDRESETJNTRST10kR12710kR12610kR13310kR13210kR13110kR12810kR12910kR1301 23 45 67 89 1011 1213 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。 這是一個(gè)反相比例放大電路，由運(yùn)放電路知識(shí) 知： ???? = ???3??1 易得 DC_I1_P 電壓值為 DC_I1 的 1/2，且方向相反。這就需要一個(gè)如圖 的電路模塊對(duì)其取絕對(duì)值。 圖 前級(jí)采樣 電路 如圖 ， DC_I1_P 經(jīng)過(guò)過(guò)流保護(hù)模塊中的 U2A(OPA2277)和 U2B(OPA2277)取絕對(duì)值后，得到電流采樣的絕對(duì)值信號(hào) I1_Protect。 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(guò)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(guò)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)。于是達(dá)到了對(duì)信號(hào) DC_I1_P取絕對(duì)值的效果。 圖 絕對(duì)值電路 如圖 ， 將 I1_Protect 再通過(guò) 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。 如果經(jīng)過(guò) R11 后 的信號(hào) 壓 值大于 4V， 即 D3 兩端電壓差超過(guò) ，則 D3 導(dǎo)通，這樣便起到了濾波效果，保護(hù)了 ARM 主控制器。 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(lèi)似，詳見(jiàn)原理圖。 過(guò)流保護(hù) 如圖 ， 用 U4A(LM339)將 I1_Protect 與 REF_IP 進(jìn)行比較，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。 15+15SGNDI1_ProtectSGNDSGND10k/1%R684231U2AOPA2277657U2BOPA2277A1K2D17Diode 1N4148221110k/1%R10221110k/1%R79DC_I1_P10k/1%R7A1K2D15Diode 1N4148C7C6310k/1%R78TP1I1A1K2D3Diode 1N4148D4Diode 1N4148VDDSGND1%: 300R1212nFC6012nFC67SGND+15151122C68104/0805C6104/0805SGNDSGND1%: 2kR51%: 2kR41%: 300R11I112nFC4I1_Protect85234671U3OPA277第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì) 23 圖 比較電路 74HC74 為 D 觸發(fā)器，如圖 所示，下面說(shuō)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(wú)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(guò)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(guò)流保護(hù)電路，第二路與第三路的過(guò)流保護(hù)原理與此類(lèi)似，詳見(jiàn)原理圖。 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(guò)來(lái)的電壓信號(hào) DC_U1，經(jīng)過(guò) 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?lái)的 3/4， 再經(jīng)由 U1B(OPA2277)濾波后 （濾波原理同圖 類(lèi)似） 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(lèi)似，詳見(jiàn)原理圖。 SGNDREF_IP1nFC11SGND200pFC12VDDI1_Protect 10kR9010kR8810kR43510kR89542312U4ALM339I1_ErrorC69+15SGNDSGND10CLK11D1213Q9Q8CLRPRU15BMC74HC74ADClear_Erorr1100pFC31GNDVDDI1_BRKI1_Error哈爾濱工程大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 24 圖 電壓信號(hào)采集濾波 如圖 ，直流母線(xiàn)電壓經(jīng)過(guò)分壓后，由 U29(HCNR200，線(xiàn)性光耦 )、 U28 (OPA277)和 U30A(OPA2277)組成的采樣電路采樣后，再經(jīng)過(guò)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 分壓 采樣 濾波電路 PWM 輸出電路 第一路從 ARM 中輸出的 PWM 信號(hào) PWM1 經(jīng)過(guò) PWM 輸出電路輸出到主電路的驅(qū)動(dòng)電路前級(jí)的過(guò)程如圖 所示，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(mén)為 U19A、 U19D (74HC32)，輸出橋臂上管 PWM