基于電力操作電源智能電池巡檢系統(tǒng)的設(shè)計

4 軟件設(shè)計

4.1 直流模塊軟件設(shè)計

　　由于系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，所以各個模塊可以獨(dú)立編程。直流模塊的軟件設(shè)計主要包括對單體電池電壓、溫度以及系統(tǒng)的開關(guān)量輸入輸出控制等參數(shù)進(jìn)行采樣．涉及到采樣的巡回時間間隔、溫度巡檢時間間隔、數(shù)據(jù)處理方式等內(nèi)容。

　　（1） 電池巡檢回路的監(jiān)測主要包括對電池的單體電壓、電池溫度、環(huán)境溫度以及電池的充放電狀態(tài)等參數(shù)的測量。溫度檢測共包括三個子程序，采用中斷方式進(jìn)入溫度采集子模塊，實現(xiàn)溫度采集。

　?。?） 整流直流母線電源的監(jiān)控包括電壓電流監(jiān)測和操作電源自動調(diào)壓裝置。該軟件模塊實現(xiàn)的功能主要包括電壓檢測、合閘電流檢測以及操作電源自動調(diào)壓裝置三部分。

4.2 交流采樣軟件設(shè)計

　　交流采樣部分用于對交流供電電路的電壓、電流進(jìn)行實時采樣，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理，以獲得電網(wǎng)的有功功率、無功功率、諧波等參數(shù)。這些功能都可以用一個專用電能計量器件ATT7022B實現(xiàn)。

4.3 通信及人機(jī)接口軟件設(shè)計

　　人機(jī)接口是系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行交互和信息交換的媒介，它實現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。人機(jī)接口是智能設(shè)備中不可缺少的部分．它是了解與控制智能設(shè)備的關(guān)鍵，本設(shè)計中主要包括鍵盤設(shè)計、液晶中文顯示兩個部分。

　　鍵盤輸入部分由矩陣掃描鍵盤、鍵盤總共設(shè)置10個功能鍵，包括：系統(tǒng)復(fù)位、電池參數(shù)顯示、交流參數(shù)顯示、直流參數(shù)顯示、開關(guān)狀態(tài)顯示、溫度顯示、上翻、下翻、報警狀態(tài)復(fù)位。另外，還留有一個供擴(kuò)展的鍵盤。

　　結(jié)合鍵盤電路的設(shè)計，液晶顯示的模式采用默認(rèn)和中斷處理兩種方法，在沒有任何鍵輸入的情況下，液晶模塊顯示交流采樣數(shù)據(jù)：一旦有鍵輸入，如電池巡檢參數(shù)顯示，顯示模塊則立即進(jìn)入電池參數(shù)顯示狀態(tài)。

　　串口通信實現(xiàn)單片機(jī)與上位機(jī)的通信，從而將采集到的數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)進(jìn)行處理和控制。

4.4 主程序處理模塊

　　主程序處理模塊作為系統(tǒng)的框架，主要負(fù)責(zé)對各個模塊之間的協(xié)調(diào)處理和數(shù)據(jù)交互。主程序處理模塊首先初始化，主要包括對單片機(jī)各個引腳功能的定義以及相應(yīng)寄存器的賦值，這其中還包括對各個功能模塊控制寄存器的賦值和參數(shù)的設(shè)定。然后進(jìn)入主程序的處理過程，這中間包括SPI通信和液晶顯示兩個模塊。主程序處理流程如圖5所示。整個程序基本采用中斷服務(wù)結(jié)構(gòu)，為了實現(xiàn)中斷程序與主程序之間的數(shù)據(jù)交互，系統(tǒng)可以適當(dāng)?shù)亩x一些全局變量和全局緩存區(qū)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

　　主程序經(jīng)過參數(shù)設(shè)定后立即進(jìn)入SPI通信，將交流數(shù)據(jù)的值存入單片機(jī)寄存器中，保存并進(jìn)行參數(shù)整定，然后立即進(jìn)行開關(guān)量狀態(tài)的掃描（掃描I／O狀態(tài)）。

　　由圖5可以看出，主程序處理只有兩個簡單的功能模塊，然后是負(fù)責(zé)標(biāo)志判斷和標(biāo)志設(shè)置。另外就是從指定的緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)暫存到指定的緩沖區(qū)。其他所有的功能模塊都由中斷處理來完成，主程序只對這些模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

　　
5 結(jié)束語

　　該系統(tǒng)是基于MSP430F149單片機(jī)的一個多任務(wù)處理系統(tǒng)，主要面向中小型變電站的自動化運(yùn)行綜合管理，具有專用性強(qiáng)、可靠性高以及造價低等特點(diǎn)。該系統(tǒng)包括蓄電池組單體電壓測量、電池以及環(huán)境溫度檢測、操作電源電壓及電流檢測、交流電壓（電流、功率因數(shù)）的檢測（SPI通信部分）、開關(guān)量狀態(tài)檢測、操作電源自動調(diào)壓控制、電池低壓自 動充電控制、鍵盤及顯示、通信等共9個主體模塊，同時還保留有一定的擴(kuò)展空間，基本上能夠滿足中小型變電站的檢測與控制需要。另外。由于該系統(tǒng)的處理器具有運(yùn)行可靠和多種低功耗運(yùn)行模式，所以特別適用于變電站這種能量控制單位的使用

參考文獻(xiàn):

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