【正文】 當(dāng)電容電壓達(dá)到 左右的時候充電電流開始下降，幾秒鐘之后電流下降到 ，充電電壓增加速度變慢，電流下降速度減慢，降壓板對超級電容的充電幾乎結(jié)束，當(dāng)電容電壓上升到 時，充電電流幾乎減到 0，此時PWM 驅(qū)動信號達(dá)最大占空比 96%，如圖 。由表 可以看出剛 開上電時，有 左右的沖擊電流。 表 電源經(jīng) buck 變換器給超級電容充電過程電壓電流的數(shù)據(jù) ,電源輸入電壓 Vin =15V。 本章小結(jié) 本章主要是對系統(tǒng)控制流程的分析，核心控制的代碼和一些關(guān)鍵子程序的分析，分別論述了 buck 控制器， boost 控制器的控制方式，同時對兩個控制器之間的協(xié)同工作做了分析。 PWM(duty)。 if(duty limit_min_duty) { duty = limit_min_duty。 Iout = Get_Iout()。 ⑥ boost 變換器恒流工作 函數(shù)名： Set_boost_constant_current() 此狀態(tài)通過單片機(jī)對 TL494 死區(qū)的控制實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)采樣輸出電流，根據(jù)采樣電流與設(shè)定值電流值進(jìn)行比較調(diào)整控制量，調(diào)節(jié) MOSFET 驅(qū)動 PWM 信號的占空比。兩種狀態(tài)到 Mode7 的切換都可完成，而且與之前的操作相比，繼電器的狀態(tài)切換過程沒有任何區(qū)別。而查繼電器狀態(tài)表可知 Mode3 時， SW3 接觸點(diǎn) 2， Mode2 時， SW4 接觸點(diǎn) 4。分析比較之后發(fā)現(xiàn)，只有轉(zhuǎn)換到 Mode7 的時候由 boost 控制器控制的繼電器狀態(tài)轉(zhuǎn)換有差異，其他狀態(tài)轉(zhuǎn)換繼電器狀態(tài)轉(zhuǎn)換都是一致。 ③ 檢測光伏電池通過 boost 變換器給超級電容充電是否完成 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 函數(shù)名： unsigned char Judge_buck_charge_cap_full(void) 該函數(shù)功能與②相識，均利用 AD 采樣檢測系統(tǒng)是否完成當(dāng)前模式，下一步需進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換。單片機(jī)內(nèi)部集成 ADC 模塊，采樣十分方便，簡單。 else return 0。 ②檢測光伏電池通過 boost 變換器給鉛酸電池充電是否完成 函數(shù)名： unsigned char Judge_boost_charge_battery(void) 該部分利用單片機(jī)內(nèi)部的 ADC 轉(zhuǎn)換模塊，充電電壓限制在 32v，代碼如下： unsigned char Judge_boost_charge_battery(void) { Get_boost_Voltage()。 default: break。 break。 break。 ⑤檢測模式轉(zhuǎn)換標(biāo)志 該函數(shù)根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前模式進(jìn)行相應(yīng)的信號檢測，獲取模式轉(zhuǎn)換標(biāo)志參數(shù)作為模式轉(zhuǎn)20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 換的 條件。 ④判斷光伏電池通過 buck 變換器對電容充電是否完成 該部分利用到了單片機(jī)內(nèi)部的 ADC 模塊，采集電容兩端電壓，判斷充電是否完成。例如：if(Get_Mode_from_boost() == 2)該語句獲取 boost 發(fā)送的狀態(tài)并進(jìn)行判斷，部分模式轉(zhuǎn)換的條件是由 boost控制器檢測的。 Buck 控制器先操作時，向 boost 發(fā)送轉(zhuǎn)換模式， boost 控制器接收到之后，進(jìn)行相應(yīng)操作，完成后發(fā)送模式數(shù)據(jù)，告知 buck 控制器模式轉(zhuǎn)換完成。 ③接收來自 boost 控制器的模式數(shù)據(jù) 模式轉(zhuǎn)換過程中需要繼電器按照指定的順序進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換，否則可能使系統(tǒng)進(jìn)入未可知的狀態(tài)，損壞電路。由于需要兩個控制器配合的狀態(tài)轉(zhuǎn)換有 6 種，兩個控制器之間通過 3 個 IO 口連接進(jìn)行通信，可傳送 8 種狀態(tài)。有些狀態(tài)可 有 buck 變換器單片機(jī)控制系統(tǒng)單獨(dú)完成轉(zhuǎn)換，有些狀態(tài)需與 boost 變換器單片機(jī)控制系統(tǒng)配合完成 。不同的狀態(tài)轉(zhuǎn)換對應(yīng)不同的繼電器狀態(tài)轉(zhuǎn)換。主函20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 數(shù)中調(diào)用的子函數(shù)具體功能及操作見子程序分析。首先這里根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)志位確定 boost 變換器的工作狀態(tài)，然后接收來自 buck 變換器的數(shù)據(jù)，與 buck 控制器協(xié)調(diào)進(jìn)行相應(yīng)的模式轉(zhuǎn)換。 } } 開始時，單片機(jī)先完成系統(tǒng)時鐘， IO， ADC， PWM 功能模塊的初始化。 break。 case 7: sw_to_mode7()。 Send_Mode_to_buck(4)。 case 6: boost_state = constant_current。 Send_Mode_to_buck(4)。 case 4: boost_state = constant_voltage。 Send_Mode_to_buck(7)。 case 3: sw_to_mode3()。 Send_Mode_to_buck(3)。 Send_Mode_to_buck(2)。 mode = Get_Mode_from_buck()。 while(1) { if(boost_state == constant_voltage) Set_boost_constant_voltage()。 boost 變換器單片機(jī)控制系統(tǒng) Boost 變換器主程序： void main(void) { unsigned char mode。 繼電器操作步驟為： ①閉合 SW6 ②斷開 SW5 ③斷開 SW1 ④ SW3 接觸點(diǎn) 2。 Send_Mode_to_boost(6)。例如：在 Mode5 下負(fù)載開關(guān)斷開時，進(jìn)行 Mode5 到 Mode6 的轉(zhuǎn)換。 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 } } } } 首先完成單片機(jī)中 IO 口、 ADC等功能模塊的初始化， Check_Mode_Conversion_Flag()是檢測系統(tǒng)工作狀態(tài)，使用相應(yīng)的標(biāo)志為記錄系統(tǒng)工作狀態(tài)，作為系統(tǒng)進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換的條件，之后根據(jù)具體模式轉(zhuǎn)換條件進(jìn)行相應(yīng)的系統(tǒng)模式轉(zhuǎn)換。 Mode4_Mode5()。 mode = 4。 } } } else { if(mode == 7) { Send_Mode_to_boost(4)。 break。 Send_Mode_to_boost(7)。 break。SW3 = 2。 case 2: Send_Mode_to_boost(7)。 mode = 7。 charge_finish = 1。 boost_charge_cap_full == 1) { Mode3_Mode7()。 } else if(mode == 3 amp。 boost_charge_battery_full == 1) { 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 Mode2_Mode3()。 mode == 2 amp。 } else if(boost_sw == ON amp。 Send_Mode_to_boost(2)。amp。amp。 mode = 1。amp。amp。 mode = 7。 default: break。 mode = 7。 break。 Send_Mode_to_boost(6)。 break。 Send_Mode_to_boost(6)。 while(1) { Check_Mode_Conversion_Flag()。具體的操作參見主程序分析。 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 Mode6 到 Mode7 的轉(zhuǎn)換條件是當(dāng)前工作模式為 Mode6，同時電機(jī)負(fù)載控制開關(guān)量斷開。 Mode4 到 Mode6 的轉(zhuǎn)換條件是當(dāng)前工作模式為 Mode4，同時電機(jī)負(fù)載控制開關(guān)量斷開。 Mode3 到 Mode7 的轉(zhuǎn)換條件是當(dāng)前工作模式為 Mode3，同時 boost 變換器控制開關(guān)量斷開。 Mode1 到 Mode7 的轉(zhuǎn)換條件是當(dāng)前工作模式為 Mode1，同時 buck 變換器控制開關(guān)量斷開。 Mode2到 Mode3的轉(zhuǎn)換條件是 boost變換器控制開關(guān)量閉合，當(dāng)前工作模式為 Mode2同時 Mode2 中光伏電池通過 boost 變換器對鉛酸電池的充電結(jié)束。 Mode7 到 Mode1 的轉(zhuǎn)換條件是 buck 變換器控制開關(guān)量閉合，當(dāng)前工作模式為 Mode7同時系統(tǒng)充電結(jié)束標(biāo)志為 0 即系統(tǒng)指示充電為完成。接下來 buck 控制器檢測其控制開關(guān)量的狀態(tài)，若閉合，則代表下一步進(jìn)入充電狀態(tài)。啟動電機(jī)之后一定時間，電機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)切換到 Mode5，掃描負(fù)載開關(guān)量，若開關(guān)斷開，需根據(jù)當(dāng)前工作模式進(jìn)行模式的轉(zhuǎn)換，同時把模式狀態(tài)位置為相應(yīng)的模式，指示系統(tǒng)的工作模式，控制系統(tǒng)的模式轉(zhuǎn)換。 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 Buck 變換器單片機(jī)控制系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì)流程： 圖 buck 控制器總體流程框圖 [10] 模式轉(zhuǎn)換具體流程 圖如下 ： 圖 buck 控制器流程框圖 1[11] 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 檢測 buck 開關(guān)，模式轉(zhuǎn)換具體流程 圖如下 ： 圖 buck 控制器流程框圖 2 檢測 boost 開關(guān)，模式轉(zhuǎn)換具體流程 圖如下 ： 圖 buck 變換器流程框圖 3 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 以上整體流程圖為 buck 變換器控制的流程圖，系統(tǒng)啟動之后，開始檢測負(fù)載開關(guān)控制量，當(dāng)檢測到負(fù)載開關(guān)閉合，并且處于停止模式，則進(jìn)入負(fù)載電機(jī)啟動模式。繼電器 SW2,SW5,SW6,SW7 由 buck 變換器上單片機(jī)控制系統(tǒng)控制，SW1,SW3,SW4 由 boost 變換器上單片機(jī)控制系統(tǒng)控制。兩個單片機(jī)控制系統(tǒng)需要相互配合來完成相應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。項(xiàng)目管理器可為軟件開發(fā)人員處理最高級別的文件管理；文本編輯器支持源代碼和其他文本文件的創(chuàng)建和處理；搜索引擎可查找特定的文字串以提到文字替換找到的文字；源瀏覽器可用來保存用 于程序的符號數(shù)據(jù)庫；構(gòu)建系統(tǒng)使用編譯器從源代碼生成可重新定位的目標(biāo)代碼，并使用鏈接器從目標(biāo)代碼生成最后的可執(zhí)行圖像；源級別調(diào)試器提供高性能窗口的源級別調(diào)試器，配備最新的高效率增強(qiáng)型圖形性能；指令組模擬器用于 jumpstarting 應(yīng)用開發(fā)的集成指令組模擬器 。無需擔(dān)心主機(jī)至主機(jī)的不兼容。 它是一個單一的開發(fā)環(huán)境，在所有所支持的 工作站 和個人電腦之間保持一致。 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 第 4 章 系統(tǒng)軟件控制方法分析 軟件編程環(huán)境介紹 本課題設(shè)計(jì)采用的是飛思卡爾的一款 8 位的單片機(jī)，型號為 MC9S08SG16。 主回路繼電器控制 圖 主回路繼電器控制電路圖 [9] 單片機(jī)可通過控制端口電平來控制繼電器的通斷，來控制主回路的通斷。 輸入、輸出出電壓采樣電路如下： 圖 輸入電壓，輸出電壓采樣模塊電路圖 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 TL494 輸出 PWM 控制 圖 驅(qū)動信號 PWM 控制電路 圖 PWM 控制電路， 單片機(jī)通過 TL494死區(qū)控制調(diào) 節(jié)占空比，調(diào)節(jié)輸出電壓電流。同時這里結(jié)點(diǎn) I_OUT2接 PWM 控制電路形成一個閉環(huán)以穩(wěn)定輸出電流。 開關(guān)量輸入隔離模塊 圖 開關(guān)量輸入隔離模塊電路圖 引入開關(guān)量是為了方便對系統(tǒng)電路的控制，這里采樣 TLP5214 芯片將輸入開關(guān)量信號與單片機(jī)信號進(jìn)行隔離，是 為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 該通信電路也可實(shí) 現(xiàn)單片機(jī)與單片機(jī)之間的通行，由于該系統(tǒng)需要兩個單片機(jī)控制系統(tǒng)協(xié)同工作，20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 該模塊可為兩者提供一個通信通道，完成數(shù)據(jù)的傳送與交換。 通信模塊 圖 單片機(jī)與計(jì)算機(jī)通信模塊電路圖 [7] 串口模塊可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的通信，單片機(jī)可將采集處理的數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)顯示，方便程序的運(yùn)行調(diào)試。本課題采用的是 buck 和 boost 變換電路。 其引腳分布圖如下 : 圖 MC9S08SG16 引腳分布圖 [錯誤 !未定義書簽。該單片機(jī)包含模數(shù)轉(zhuǎn)換 ADC、 IIC 總線、時鐘模塊 MTIM、實(shí)時時鐘 RTC、脈寬調(diào)制模塊 TPM 等等 [錯誤 !未定義書簽。 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 單片機(jī) 本課題中單片機(jī)采用的是飛思卡爾的 8位單片機(jī) MC9S08SG16,是低成本，高性能的HCS08系列的成員，提供多種模塊，內(nèi)存大小和封裝