1、基于STM32的動(dòng)力電池組信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)，答辯人：專(zhuān)業(yè)：機(jī)電工程，參考老教師：目錄，基于STM32的動(dòng)力電池組信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)，總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)，系統(tǒng)測(cè)試2。根據(jù)系統(tǒng)要求，選擇合適的傳感器組成信息采集模塊；3.結(jié)合各個(gè)模塊完成整體硬件設(shè)計(jì)；4.編寫(xiě)溫度、電流和電壓采集軟件程序；5.調(diào)試系統(tǒng)采集電池組的關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)，主要包括電池組的： (1)工作電壓；(2)電池組放電時(shí)的工作電流；(3)電池組實(shí)時(shí)溫度，溫度過(guò)高時(shí)報(bào)警。基于STM32的動(dòng)力電池組信息采集系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)任務(wù)，總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)，綜合分析市場(chǎng)上各種動(dòng)力電池的性能參數(shù)后，選擇動(dòng)力鋰電池作為設(shè)計(jì)該信息采集系統(tǒng)的出發(fā)點(diǎn)。鋰電池結(jié)

2、構(gòu)穩(wěn)定；多次循環(huán)，使用壽命長(zhǎng)；它具有良好的溫度特性和高安全性，滿(mǎn)足本課題的研究要求。選擇合適的研究對(duì)象作為本次設(shè)計(jì)的切入點(diǎn)，電壓特性：穩(wěn)定性和高安全性，動(dòng)力鋰電池，溫度特性：耐高溫和高可靠性，STM32，電流采集模塊，電池信息采集系統(tǒng)的總體框架。它主要由兩部分組成。第一部分是基于STM32芯片的控制器。第二部分是由電流、電壓和溫度傳感器組成的動(dòng)力電池組信息采集模塊。采集模塊采集的實(shí)時(shí)信息通過(guò)輸入輸出傳輸?shù)絊TM32的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，實(shí)時(shí)顯示在屏幕上。硬件第一部分：STM32最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)；STM32最低系統(tǒng)設(shè)計(jì)；5V電源設(shè)計(jì)：5V電源主要為主控板和電流傳感器供電?？紤]到電壓、電流

3、等影響因素，動(dòng)力電池信息采集系統(tǒng)的電源模塊設(shè)計(jì)采用了VRB2405LD。它能穩(wěn)定地輸出5V電壓，輸出電流在-1.5a到1.5a之間，最大功率為15W。STM32最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)，3.3V電源設(shè)計(jì)：通過(guò)5V降壓為STM32芯片供電。本設(shè)計(jì)選擇了TPS7333穩(wěn)壓模塊。STM32晶體振蕩器的最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)：一般來(lái)說(shuō)，STM32應(yīng)該有兩個(gè)晶體振蕩器：一個(gè)外部高速晶體振蕩器，通常為8兆赫，當(dāng)外部輸入信號(hào)需要與內(nèi)部振蕩信號(hào)同步時(shí)使用；另一種是外部低頻晶振，通常在整個(gè)系統(tǒng)處于待機(jī)或低功耗時(shí)使用，一般為32768赫茲。用于實(shí)時(shí)時(shí)鐘的外部晶體振蕩器需要一個(gè)專(zhuān)用的6PF內(nèi)部負(fù)載晶體振蕩器，以確保實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)的準(zhǔn)

4、確性并防止無(wú)振動(dòng)的發(fā)生。STM32最小系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)：該電池組信息采集系統(tǒng)用于連接LTC6820和STM32的SPI2接口。其引腳如左圖所示。復(fù)位電路：將STM32恢復(fù)到初始狀態(tài)的電路。STM32液晶顯示電路最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)：本設(shè)計(jì)采用薄膜晶體管液晶顯示器作為下位機(jī)的界面顯示工具。STM32F103ZET6的片上外設(shè)沒(méi)有液晶控制器，需要通過(guò)總線(xiàn)擴(kuò)展。本文直接選擇了一個(gè)成熟的TFT LCD模塊，集成了ILI9320LCD控制器、驅(qū)動(dòng)程序和觸摸芯片ADS7843?？刂破鞯姆直媛蕿?20*240，可以顯示16位真彩色。工作電流約為170毫安。STM32最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元本次選擇24LC02存儲(chǔ)芯片，

5、可擦除數(shù)百萬(wàn)次，存儲(chǔ)容量大，性能穩(wěn)定。它通過(guò)I2C總線(xiàn)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。SDA數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn)和SCL時(shí)鐘信號(hào)線(xiàn)可以形成三種信號(hào)模式，即開(kāi)始、結(jié)束和問(wèn)答模式。STM32最小系統(tǒng)調(diào)試電路設(shè)計(jì)：STM32處理器具有復(fù)雜的調(diào)試接口，可以滿(mǎn)足不同目的的調(diào)試需要。它由三種信號(hào)模式組成：可選pin TRST；TDI引腳；TMS引腳；TCK引腳；TDO引腳。數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集模塊總體原理圖：該部分主要完成動(dòng)力電池組電壓、電流和溫度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。根據(jù)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要，本設(shè)計(jì)選用LTC6804作為電壓采集芯片。Lts 6-NP被選為電流傳感器。溫度傳感器采用DS18B20、STM32最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)，溫度檢測(cè)模塊采

6、用DS18B20: (1)采用單總線(xiàn)連接形式；(2)測(cè)溫范圍寬，DS18B20的溫度能在-55 125的環(huán)境下正常工作；(3)在測(cè)溫過(guò)程中，無(wú)需外圍設(shè)備，可以獨(dú)立使用；(4)由于只讀存儲(chǔ)器可以標(biāo)記不同的DS18B20，多個(gè)DS18B20可以同時(shí)使用一條總線(xiàn)；在實(shí)際測(cè)試中，兩個(gè)溫度傳感器測(cè)得的溫差小于0.02，因此本設(shè)計(jì)僅使用一個(gè)溫度傳感器，便于硬件構(gòu)建。數(shù)據(jù)通信芯片LTC6820電路：LTC6820是電池監(jiān)控器LTC6804的配套器件，內(nèi)置IOS SPI接口，利用LTC6804采集電壓的系統(tǒng)可以通過(guò)LTC6820連接到外部元件。它可以通過(guò)串行外設(shè)接口總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)隔離器件之間的雙向串行接口通信。

7、并具有匹配電源電流的功能，可為L(zhǎng)TC6804提供5V電壓。STM32通過(guò)4線(xiàn)SPI(CS、SCK、MISO、MOSI)連接到6820，然后通過(guò)isospi連接到6804。STM32最小系統(tǒng)LTS 6-NP電路設(shè)計(jì)：LTS6-NP霍爾傳感器利用電流的磁效應(yīng)檢測(cè)電流信號(hào)和輸出電壓信號(hào)。其整體響應(yīng)速度非?？?，電流測(cè)量精度可高達(dá)0.2%，并能在高溫下工作。然而，電流傳感器LTS6-NP具有稍高的功率。在電池組出口端串聯(lián)后，給薄膜晶體管屏幕供電的5V電壓略有下降，屏幕閃爍，這是本設(shè)計(jì)的不足，需要改進(jìn)。STM32最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)，電池監(jiān)控器LTC6804電路(電壓采集):通過(guò)SPI接口與STM32進(jìn)行數(shù)據(jù)交換

8、。如果多個(gè)LTC6804可以并聯(lián)，就可以實(shí)現(xiàn)多組電池組的信息采集功能。軟件設(shè)計(jì)，信息采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，本次設(shè)計(jì)分為四個(gè)模塊，分別是主程序設(shè)計(jì)、電流檢測(cè)模塊子程序設(shè)計(jì)、電壓檢測(cè)模塊子程序設(shè)計(jì)和溫度檢測(cè)模塊子程序設(shè)計(jì)。用c語(yǔ)言編寫(xiě)代碼。每一步都列出了流程圖，闡述了具體的設(shè)計(jì)思路，然后結(jié)合Keil uVision4提供的方便實(shí)用的窗口界面編譯了實(shí)際代碼。步驟1、步驟2、步驟3、步驟4、主程序編譯、電流檢測(cè)子程序編譯、溫度檢測(cè)子程序編譯、電壓檢測(cè)子程序編譯、主程序編譯本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一個(gè)四節(jié)鋰電池的信息采集系統(tǒng)，電池組從這四節(jié)串聯(lián)的動(dòng)力鋰電池中采集信息。為了完成采集動(dòng)力電池組的電壓、電流和溫度信息的任務(wù)，

9、除了利用各傳感器采集數(shù)據(jù)外，還需要利用通信模塊傳輸信息。具體主程序設(shè)計(jì)流程如圖所示。部分主程序代碼：void main() u8 start=0；薄膜晶體管_初始化()；/薄膜晶體管彩色屏幕初始化.模數(shù)轉(zhuǎn)換器_初始化()；/模數(shù)轉(zhuǎn)換器初始化BEEP _ Init()；圖形用戶(hù)界面顯示初始化()；key _ init()；/按下按鈕初始化靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器配置()；/存儲(chǔ)器初始化透明屏幕(黑色)；/刷屏、溫度檢測(cè)子程序。每個(gè)DS18B20溫度傳感器都有一個(gè)唯一的只讀存儲(chǔ)器編號(hào)。當(dāng)需要訪(fǎng)問(wèn)特定設(shè)備時(shí)，首先發(fā)送命令0X55進(jìn)行只讀存儲(chǔ)器匹配，匹配成功后開(kāi)始溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完成后保存相應(yīng)的溫度值。動(dòng)力電

10、池組信息采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要采集動(dòng)力電池組的實(shí)時(shí)溫度值，計(jì)劃先采集某條道路的溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。為了防止電池組溫度過(guò)高的危險(xiǎn)，當(dāng)溫度高于35時(shí)，屏幕上會(huì)實(shí)時(shí)顯示“過(guò)高溫度”以防止危險(xiǎn)。具體流程如圖所示。溫度檢測(cè)子程序?qū)懭?、void ds18b 20 init() DQOUTINT()；/輸出ds18b 20 _ dq _ L；延遲_ us(480)；ds18b 20 _ dq _ H；延遲_ us(480)；、第一步初始化、if(gpio _ readinputdatabit(gpio _ ds18b 20，dq)=1) value |=0x 80；/從低位讀取數(shù)據(jù))；，第二步是讀取和寫(xiě)入數(shù)據(jù)序列

11、，第三步是讀取溫度值ds18b 20 init()；/初始化ds18b 20 wr(0 xcc)；/發(fā)送指令忽略只讀存儲(chǔ)器(強(qiáng)調(diào))ds18b 20 wr(0x 44)；/發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換指令delay _ ms(10)；ds18b 20 init()；/初始化ds18b 20 wr(0 xcc)；/發(fā)送忽略只讀存儲(chǔ)器指令ds18b 20 wr(0x be)；/讀取寄存器指令a=DS18b 20 rd()；/溫度的低八位b=DS18b 20 rd()；/溫度的上八位，第四步是高溫提示，如果(tem_dat3500) /如果溫度高于th，則高溫是危險(xiǎn)的GPIO _ SetBits(GPIOB，BZ)；

12、延遲_毫秒(200)；GUI_Show12Char (10，40，“溫度太高！”、黃色、黑色)；編寫(xiě)了電壓檢測(cè)子程序。當(dāng)使用LTC6804采集電池電壓時(shí)，數(shù)據(jù)通過(guò)SPI端口與STM32傳輸。編程時(shí)，調(diào)用LTC6804的SPI固件功能。最后，將收集的四組電池組的電池信息相加，并將電池組的總電壓輸出到屏幕上。一些電壓檢測(cè)程序如下。void wake up _ idle()；/模式轉(zhuǎn)換，從空閑到工作void wake up _ sleep()；/模式轉(zhuǎn)換，從待機(jī)到工作.無(wú)效SPI _ write _ array (uint8 _ tlen，/寫(xiě)入SPI端口的字節(jié)數(shù)uint8_t數(shù)據(jù) /寫(xiě)入SPI端口

13、的字節(jié)數(shù)組) uint 8 _ t I；對(duì)于(I=0；i lenI) SPI _ i2s _發(fā)送數(shù)據(jù)(SPI1，數(shù)據(jù)I)；/發(fā)送SPI數(shù)據(jù) 。void SPI _ write _ read(uint 8 _ t tx _ data，uint8 _ t tx _ len，/定義數(shù)組長(zhǎng)度uint8_t *rx_data，/讀取由SPI端口uint8_t rx_len存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)/從SPI端口讀取的字節(jié)數(shù)寫(xiě)入電流檢測(cè)子程序，該子程序根據(jù)霍爾效應(yīng)輸出來(lái)自電流傳感器LTS6-NP的模擬電壓值，然后將其發(fā)送到STM32的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出。右側(cè)顯示了電流檢測(cè)的具體流程圖。void Curre

14、nt _ get() /當(dāng)前讀取 while(！idspninfopath u gt。模數(shù)轉(zhuǎn)換器_獲取標(biāo)志狀態(tài)(模數(shù)轉(zhuǎn)換器_標(biāo)志狀態(tài))。/轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位current _ data=ADC _ getconversion值(ad C1)；/返回ADCx規(guī)則組的最新轉(zhuǎn)換結(jié)果、系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果、5個(gè)實(shí)驗(yàn)鋰電池組、信息采集系統(tǒng)、電壓采集模塊、電流傳感器、溫差傳感器、動(dòng)力電池組信息采集系統(tǒng)整體物理圖、實(shí)際測(cè)試結(jié)果、匯總、90%，電池信息采集系統(tǒng)完成，軟件部分整體完成，物理基本功能實(shí)現(xiàn)，問(wèn)題及改進(jìn)，電池信息采集系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題如下：LTC6804采集電池組(四節(jié)電池)的電壓信息，電池組與其接口連接錯(cuò)

15、誤，導(dǎo)致電容器燒毀。分析和解決方案：根據(jù)LTC6804的原理圖，從右到左有三個(gè)接口，第四個(gè)是負(fù)的，第五個(gè)是正的，依此類(lèi)推。如左圖所示，當(dāng)5V穩(wěn)壓電源同時(shí)給LTS6-NP和液晶顯示屏供電時(shí)，顯示屏閃爍。問(wèn)題和改進(jìn)分析：應(yīng)該是由于所選電流傳感器的高功率，屏幕電源不能穩(wěn)定在5V，導(dǎo)致屏幕閃爍。解決方案：計(jì)算機(jī)的USB接口暫時(shí)給屏幕供電，然后嘗試用更少的功率來(lái)替換當(dāng)前的傳感器，或者用更粗的電線(xiàn)給屏幕供電。PPT模板下載：行業(yè)PPT模板：節(jié)日PPT模板：PPT材料下載：PPT背景圖片：PPT圖表下載：優(yōu)秀PPT下載：PPT教程：Word教程：Excel教程：數(shù)據(jù)下載：PPT課件下載：模型論文下載：教學(xué)計(jì)劃下載：PPT論壇：當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，電