高速AVR實現(xiàn)振動/溫度信號采集和存儲

　　本文所介紹的新型智能充電機(jī)系統(tǒng)，解決了動態(tài)跟蹤電池可接受充電電流曲線的技術(shù)關(guān)鍵，形成了獨具特色的智能充電機(jī)系列，提高了充電質(zhì)量和效率，充電工人只擔(dān)任輔助性工作，為充電技術(shù)和充電設(shè)備闖出了一條嶄新的路。

　　1硬件部分

　　電池充放電過程中，可進(jìn)行恒流、恒壓、涓流、充放電時間以及終止電壓等多種控制規(guī)律選擇。整個系統(tǒng)分2層，下層是執(zhí)行層，上層為控制層。

　　1.1節(jié)點層

　　利用三相橋式全控整流橋技術(shù)實現(xiàn)充放電轉(zhuǎn)換。晶閘管的觸發(fā)由MSP430來完成。擬采用雙窄沖觸發(fā)，以減少觸發(fā)裝置的輸出功率。下層的核心就在于對MSP430的控制。MSP430F135是TI 公司新近推出的Flash系列的16位單片機(jī)，他具有內(nèi)置12位A/D轉(zhuǎn)換器、串行通訊接口，集成JTAG接口，內(nèi)置Flash存儲器，具有看門狗定時器，2個16位定時器，可實現(xiàn)計數(shù)、時序發(fā)生、PWM等功能。并通過對堆棧的處理，實現(xiàn)了中斷和子程序調(diào)用層次無限制，具有嵌套中斷結(jié)構(gòu)，即高級中斷程序可以被低級中斷請求打斷，當(dāng)中斷請求同時發(fā)生時，按優(yōu)先級別處理。利用他的12位A/D采集電流電壓值，作為閉環(huán)控制的反饋變量。處理后的反饋變量與設(shè)定的值進(jìn)行比較，根據(jù)一定的控制規(guī)律進(jìn)行計算，確定觸發(fā)角度，由單片機(jī)直接給出觸發(fā)信號，打開可控硅?？刂凭瓤蛇_(dá)到2.5‰。電流電壓采集采用差模放大技術(shù)，該電路簡單，實現(xiàn)容易，且反饋精度高。單路結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

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　　1.2控制層

　　實現(xiàn)控制系統(tǒng)的集散式控制。中間層的主要任務(wù)就是集合多路下位機(jī)的數(shù)據(jù)。中間層以ATmega16單片機(jī)為核心，他是一個與51系列兼容的8位單片機(jī)，易進(jìn)行外圍擴(kuò)展。下位機(jī)數(shù)據(jù)經(jīng)過通訊接口，上傳到本層的非易失大容量存儲器(Flash)DA28F640中。在本層加入人機(jī)界面LCD液晶顯示屏以及鍵盤輸入，由操作人員在本層對下位機(jī)直接控制。本系統(tǒng)也可組網(wǎng)，連接到計算機(jī)上。操作人員可以通過PC機(jī)實現(xiàn)對下位機(jī)的監(jiān)控管理。

　　2軟件部分

　　本系統(tǒng)采用匯編語言設(shè)計，模塊化程序結(jié)構(gòu)，由主程序模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、定時脈沖發(fā)出模塊以及通訊模塊等幾大模塊組成。程序首先判斷出執(zhí)行命令，再轉(zhuǎn)入條件設(shè)定子程序，如恒流充電命令，程序首先把設(shè)置電流、終止時間等命令結(jié)束條件賦值與判斷變量，然后設(shè)置這些變量的布爾量為真，這樣各種充放電命令簡化為由主循環(huán)直接進(jìn)行條件判斷。整體程序結(jié)構(gòu)緊湊、簡潔、易懂，且易于設(shè)計、調(diào)試、維護(hù)和移植。

　　2.1數(shù)據(jù)采集/處理

　　本系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集采用差分放大電路，直接從電池兩端引入電壓、電流信號。選用放大器OP07.模擬到數(shù)字轉(zhuǎn)換部分由MSP430內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換器完成。在主循環(huán)中起動A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換結(jié)束后由中斷程序把轉(zhuǎn)換后的值存入指定的寄存器，留待全部轉(zhuǎn)換結(jié)束后處理。設(shè)置轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位，以防重復(fù)啟動。由于現(xiàn)場各種干擾的存在，使得采用所得的數(shù)據(jù)有一定的誤差。為使轉(zhuǎn)換結(jié)果更精確，同時考慮到系統(tǒng)靈敏性，可令每個輸入信號采樣4次左右，在處理上運(yùn)用數(shù)字濾波處理，采用算術(shù)平均值法。算術(shù)平均值法適合于對一般的具有隨機(jī)干擾的信號濾波，特別適合信號本身在一數(shù)值附近上下波動的情況。

　　應(yīng)用中也可根據(jù)被測參數(shù)的實際情況及所得數(shù)據(jù)規(guī)律，而綜合采用多種算法，以取得更有效的濾波效果。處理后的值先與設(shè)定值比較，得出差值，再由關(guān)系式：

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　　其中：Ud為變壓器二次相電壓有效值;

　　U2L為變壓器二次線電壓有效值。

　　加實驗得出電壓電流差值于度數(shù)相對應(yīng)的調(diào)整關(guān)系，再由度數(shù)和時間的關(guān)系轉(zhuǎn)化為時間參量。將電壓電流差值量轉(zhuǎn)化為時間差值量后，再將時間差值量與原設(shè)定值相加(充電)或相減(放電)，從而動態(tài)的調(diào)整角度，進(jìn)一步動態(tài)的調(diào)整電壓電流的值，維持電壓電流的以定的可接受的曲線變化。由于系統(tǒng)能夠不斷的采集反饋回來的電流電壓的值，根據(jù)情況隨時動態(tài)的調(diào)整控制量，使系統(tǒng)能隨時跟上電流電壓的變化而采取相應(yīng)的措施，避免了在充/放電過程中產(chǎn)生過大電流的可能性，使電流曲線變化平緩。