【正文】 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。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 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(lái)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?lái)的 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。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 。 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 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。 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。 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)。這就需要一個(gè)如圖 的電路模塊對(duì)其取絕對(duì)值。 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。 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。信號(hào)連接見原理圖所示。 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。 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，輸出的REF_IP 為過流保護(hù)提供 。得到的 VREF_OUT 為過流保護(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。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）。 12V為線性光耦原邊供電 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。 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。 電源電路 第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì) 17 電源電路對(duì)直流輸入進(jìn)行變換得到各種所需電源，并得到所需的基準(zhǔn)電壓。 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(shuō)明如表 所示。 第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì) 15 第 3 章硬件電路設(shè)計(jì) 硬件實(shí)現(xiàn)框圖 S TM 3 2 F 1 0 3 V B T 6 主控制器 電源電路 存儲(chǔ)器 FM2 4C L64 x5 通訊模塊 P W M 輸出電路 電流采集模塊 過流保護(hù) 電壓采集模塊 圖 系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)框圖 圖 是系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)主要模塊框圖 ，本章下面幾節(jié)將具體介紹一下各模塊組成、功能及作用。 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。 軟件設(shè)計(jì)方案 哈爾濱工程大學(xué)本科 生 畢業(yè)論文 14 通過 Keil μVision4 軟件對(duì) STM32F103VBT6 進(jìn)行編程控制，主要 對(duì)其 GPIO、時(shí)鐘、 ADC、 CAN 與定時(shí)器部分進(jìn)行設(shè)置，已完成對(duì) STM32F103VBT6 的管腳設(shè)定、內(nèi)部時(shí)鐘的設(shè)定，對(duì) CAN 總線收發(fā)信號(hào)的設(shè)置，對(duì)定時(shí)器的選擇及對(duì)選定定時(shí)器的模式的選擇 等。 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 。 1 串行單線 JTAG調(diào)試口 (SWJDP) 內(nèi)嵌 ARM的 SWJDP接口，這是一個(gè)結(jié)合了 JTAG和串行單線調(diào)試的接口，可以實(shí)現(xiàn)串行單線調(diào)試接口或 JTAG接口的連接。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。 在 APB2上的 I/O腳可達(dá) 18MHz的翻轉(zhuǎn)速度。所有的 GPIO管腳都有大電流通過能力。 1 通用輸入輸出接口 (GPIO) 每個(gè) GPIO管腳都可以由軟件配置成輸出 (推拉或開路 )、輸入 (帶或不帶上拉或下拉 )或其它的外設(shè)功能端口。 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。它可以接收和發(fā)送 11位標(biāo)識(shí)符的標(biāo)準(zhǔn)幀，也可以接收和發(fā)送 29位標(biāo)識(shí)符的擴(kuò)展幀。 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。 這 5個(gè)接口提供異步通信、支持紅外線傳輸編解碼、多處理器通信模式、單線半雙工通信模式和 LIN主 /從功能。 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。配置為 16位 PWM發(fā)生器時(shí)，它具有全調(diào)制能力 (0~100%)。 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。每個(gè)定時(shí)器都有獨(dú)立的 DMA請(qǐng)求機(jī)制。 在調(diào)試模式下，計(jì)數(shù)器可以被凍結(jié)。每個(gè)定時(shí)器都有一個(gè) 16位的自動(dòng)加載遞加 /遞減計(jì)數(shù)器、一個(gè) 16位的預(yù)分頻器和 4個(gè)獨(dú)立的通道，每個(gè)通道都可用于輸入捕獲、輸出比較、 PWM和單脈沖模式輸出，在最大的封裝配置中可提供最多 16個(gè)輸入捕獲、輸出比較或 PWM通道。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 。有一個(gè) 20位的預(yù)分頻器用于時(shí)基時(shí)鐘，默認(rèn)情況下時(shí)鐘為 時(shí)它將產(chǎn)生一個(gè) 1秒長(zhǎng)的時(shí)間基準(zhǔn)。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)。 RTC的驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘可以是一個(gè)使用外部晶體的、內(nèi)部低功耗 RC振蕩器或高速的外部時(shí)鐘經(jīng) 128分頻。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。 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 11 圖 供電方案 RTC(實(shí)時(shí)時(shí)鐘 )和后備寄存器 RTC和后備寄存器通過一個(gè)開關(guān)供電，在 VDD有效時(shí)該開關(guān)選擇