电池巡检技术的应用设计

    当电源监控系统运行时，单片机的P3口输出数据00～FF到总线接口的DC0～DC7，其中，DC7选定两块巡检板中一块，DC3～DC6（0000～1111）选定16个BSU中的某一个，DC0～DC2（000～111）把已选定BSU上外挂的8节蓄电池中的某一节的电压输送到VC＋与VC－上，具体的巡检原理如表4所列。

表 4  单 片 机 的 P3口 的 数 据 与 所 巡 检 的 蓄 电 池 的 对 应 关 系 P3口数据 DC7 DC6 DC5 DC4 DC3 DC2 DC1 DC0 巡检板号 电池号 VC＋ VC－ 00H 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 ＋C1 －C1 01H 0 0 0 0 0 0 0 1 1 2 ＋C2 －C2 02H 0 0 0 0 0 0 1 0 1 3 ＋C3 －C3 03H 0 0 0 0 0 0 1 1 1 4 ＋C4 －C4 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... FCH 1 1 1 1 1 1 0 0 2 253 ＋C253 －C253 FDH 1 1 1 1 1 1 0 1 2 254 ＋C254 －C254 FEH 1 1 1 1 1 1 1 0 2 255 ＋C255 －C255 FFH 1 1 1 1 1 1 1 1 2 256 ＋C256 －C256

3.4  信号处理电路

    设计思路是单片机不仅需要识别每节电池的电压，还需识别每节电池的极性，因此，把采样总线VC＋和VC－上的信号处理成单片机所需的模拟信号和数字信号。

    如图5所示，VC＋和VC－经PART1_A（差分比例运算放大器）处理后的模拟信号，作为PART1_B的输入信号。PART1_B是绝对值电路和比较器的合成电路，从PART1_B的比较器输出的正负信号经PART2_B（由比较器、二极管和电阻构成的电平转换电路）处理后得到每节电池的极性数字信号（高电平：正极性，零电平：负极性）；从绝对值电路输出的正值信号Vco（0～12V）经PART2_A（跟随器）输出到由R1～R6和X3跳线构成的电阻网络。此电阻网络经X3跳线来对不同型号的蓄电池采样电压进行调整，比如：如果R1～R6阻值为10kΩ，X3不跳线时，适合采样2V电池；X3的1－4跳线，模拟信号的幅值则为Vco的1/2，适合采样4V电池；X3的2－5或3－6跳线，模拟信号的幅值则为Vco的1/3，适合采样6V电池；X3的全部跳线，模拟信号的幅值则为Vco的1/6，适合采样12V电池。

图 5  信 号 处 理 电 路

    在巡检120节、容量200Ah、单节2V蓄电池的情况下，图6和图7分别是模拟信号测试点和数字信号测试点波形。

图6  Analog测试点波形图

图7  Digital测试点波形图

4  软件设计

    电源监控系统的软件包括键盘处理、液晶显示、交流监测、直流监测、电池巡检、绝缘监测、环境监测、电气控制、集中监控、整流模块通信和控制、告警回报等软件。电池巡检主要汇编程序清单如下：

          DATA；外部RAM

CellV   DS5  12 ；每节蓄电池电压采样数据区首址

CellPol:  DS2  56 ；每节蓄电池极性采样数据区首址

AuxFP:    EQU     0EC00H ；74HC574的入口地址

          RSECT；内部RAM

ax：      DS       2 ；暂存寄存器定义

bx:       DS       2

cx:       DS       2

al:       EQU      ax

ah:       EQU      (ax＋1)

bl:       EQU      bx

bh:       EQU      (bx＋1)

cl:       EQU      cx

ch:       EQU      (cx＋1)

Pointer   DS    2 ；蓄电池地址指针

Px        DS    1 ；蓄电池组数（用户设置）

Py        DS    1 ；每组蓄电池节数（用户设置）

Pz        DS    1 ；每节蓄电池额定电压（用户设置）

BatEn     DS    1；电池巡检功能使能（用户设置）

Bat1En    DS    1；电池巡检板1使能（用户设置）

Bat2En    DS    1；电池巡检板2使能（用户设置）

Num       DS    2；整个电源系统蓄电池的总节数

i         DS    2

          CODE；程序代码部分

ld        Pointer,＃0；相关变量初始化

ld        i,＃1

ld        ax,＃CellVo

Init1:    st    ＃0,[ax]＋；蓄电池电压采样数据区初始化

          inc   i

          cmp   i,＃256

          jlt   Init1

          ld    i,＃1

          ld     bx,＃CellPol

Init2:    st    ＃0,[bx]＋；蓄电池极性采样数据区初始化

          inc    i

          cmp    i,＃128

          jlt    Init2

          ld     ax,＃CellVo

          ld     bx,＃CellPol；电池巡检中断服务程序

Patrol:cmpb    BatEn,＃1；电池巡检功能是否使能

       jne     Endptl

       mulb    Num,Px,Py

       cmpb    Num,＃128

       jle     Check1

       cmpb    Bat2En,＃1；电池巡检板2是否使能

       je      Check1

       ld      Num,＃128

Check1:cmp       Bat1En,＃1；电池巡检板1是否使能

       jne       Endptl

       ld        AuxFP,Pointer；电池巡检入口地址

       lcall     ADC；12位A/D转换

       stb       Ioport0,cl；转换结果处理

       stb       Ioport2,ch

       shrb      ch,4；高四位移位

       st        cx,[ax]＋；保存当前该节电池电压

       stb       Ioport2,cl

       shrb      cl,3；开关量移至低位

       andb      cl,＃01

       stb       cl,[bx]＋；保存当前该节电池极性

       inc       Pointer；指针下移

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