上期已經(jīng)和大家詳細講解了新型軍用發(fā)電機組控制器的硬件組成以及主控制板，本期重點針對電量采集模塊/油機參數(shù)采集模塊/顯示模塊以及控制器的軟件設(shè)計深入學習。

一、電量采集模塊

　　電量采集模塊采用珠海巨力生產(chǎn)的高精度三相電能專用計量芯片ATIT022b,它適用于三相三線和三相四線系統(tǒng)中。它集成了六路二階 sigma—deltaADC、參考電壓電路以及所有功率、能量、有效值、功率因數(shù)以及頻率測量的數(shù)字信號處理等電路。具有SPI接口，方便與外部MCU通訊，單 +5V供電，有很高的精度，在輸人動態(tài)工作范圍（10000:1）內(nèi)，非線性測量誤差小于0.1%.在此模塊的設(shè)計中，電流量和電壓量采集都采用了隔離傳感器，這樣不同的模塊同時使用時不會相互干擾。電量采集模塊的電氣原理，如下圖：

　　圖電量采集模塊

　　二、油機參數(shù)采集模塊

　　油機參數(shù)采集模塊以美國微芯公司的八位單片機 PIC16F887為核心，它是采用納瓦技術(shù)的增強型的8位CMOS閃存單片機，內(nèi)部具有高精度內(nèi)部振蕩器，并且可通過軟件選擇的頻率范圍為：31kHz至8MHz,具有上電復位功能和內(nèi)部看門狗，片內(nèi)具有高耐用性閃~/EEPROM單元，其中有8192字可承受1O萬次擦寫的閃存，以及有256字節(jié)可承受 1000萬次擦寫 EEPROM,這兩種存儲器的數(shù)據(jù)保持時間大于40年，10位分辨率和 14個通道A/1）轉(zhuǎn)換器。

　　由于具有這么豐富的資源，減少了外部元器件，大大降低了系統(tǒng)的成本，并且提高了系統(tǒng)的集成度。柴機油溫和水溫的采集采用美國DALLAS公司生產(chǎn)的數(shù)字溫度傳感器DS18B20,具有一55一+125%的采量范圍，精度高達 ±0.5℃。其他量的采集使用PIC16F887自帶A/D轉(zhuǎn)換器直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，通過 PIC16F887自帶的串行通訊接口SPI與主控制板傳輸數(shù)據(jù)。一組油機參數(shù)采集的電氣原理圖，如圖3所示。其中，開關(guān)量可以接高電平，也可以接低電平，并且每個模塊可以提供8路開關(guān)量輸人，用戶可以在程序中自行定義其功能。

　　三、顯示模塊

　　本控制器的人機對話界面具有豐富的選擇，更加靈活，更加人性化。如果用戶為了節(jié)省成本，可以不選擇顯示模塊，只需在一臺 PC機上安裝免費提供的客戶端軟件，把主控制器和 PC機連接起來。連接方式近距離可以選擇 RS232或USB直接連接，遠距離可以選擇 RS8Czrbeee連接方式。但是這種遠距離連接末端必須加裝轉(zhuǎn)換器才能跟PC機連接，此轉(zhuǎn)接器能夠把R45CiS8、AN和無線通信zgbeee轉(zhuǎn)換為USB接口，通過USB接口與PC機連接。

　　無論采用什么方式一旦把主控制板和Pc機建立了連接，就可以把柴油發(fā)電機組系統(tǒng)的所有參數(shù)和工作狀態(tài)顯示在PC機的屏幕上，并且可以實現(xiàn)對柴油發(fā)電機組的控制，比如開關(guān)機功能、雙路電源互相切換、調(diào)節(jié)發(fā)電機的輸出電壓、調(diào)節(jié)柴油機的轉(zhuǎn)速和設(shè)置各個參數(shù)的保護值等等，都可以通過在Pc機的屏幕上點擊鼠標輕松實現(xiàn)控制和操作。

　　圖油機參數(shù)采集模塊

　　另一方面，又設(shè)計了兩種數(shù)顯控制屏：一種為嵌入式安裝的數(shù)顯控制屏；另一種為手持式的數(shù)顯控制屏。兩者的顯示屏都采用下一代顯示技術(shù)（有機發(fā)光顯示技術(shù)）OLED顯示屏屏幕的尺寸為28i，16OOO萬色，240×320像素分辨率。OLED顯示屏具有重量輕、成本低、低溫性能好、壽命長、視界寬闊、功耗低和在陽光下不受影響的特點，克服了液晶屏低溫性能差、視角小、在陽光下模糊不清的缺點，以及真空熒光數(shù)碼管易碎、抗震性能差、壽命短、功耗大缺點。所以，能夠滿足軍品對環(huán)境、性能和可靠性的苛刻要求。在按鍵的設(shè)計中都采用電容式觸摸按鍵，按鍵的控制芯片選用美國賽普拉斯半導體公司（CpesssSmiodco）YC1×3SCyrecnutr的C824系列Po器件，它基于賽普拉斯半導體公司的CapSenseTM技術(shù)。PSoC器件能夠利用簡單的觸摸控制器來取代許多機械式開關(guān)和控制器。與功能相同的機械式產(chǎn)品相比，基于CapSense的"按鈕"和滑動觸頭控制器的可靠性更高，這是由于它們對環(huán)境磨損和撕裂具有很強的耐受力，而這些外來作用很容易破壞裸露的按鈕和開關(guān)，非常適合軍品野外的工作環(huán)境。

　　再加上靈巧簡潔的外觀，使得數(shù)顯控制屏的界面更加精美，給用戶非凡的體驗和感受。嵌入式安裝的數(shù)顯控制屏與主控制板的連接采用 RS232連接，而手持式的數(shù)顯控制屏則采用無線通信zigbeee連接方式，并且里面帶有 12000mAh,3.7V的鋰電池，還嵌入了電池充電芯片，最遠通信距離為1000m.

這兩種數(shù)顯控制器的核心控制芯片為韓國 sa—msung公司生產(chǎn)的 16/32位 RISC處理器。S3C44BOX,它采用了ARM7TDMI內(nèi)核，0.25um的工藝，而采用嵌入式操作系統(tǒng)為i~CLinux.在這種數(shù)顯控制器上都可以實現(xiàn)柴油發(fā)電機組系統(tǒng)的所有參數(shù)和工作狀態(tài)的顯示，以及對柴油發(fā)電機組的控制，并且采用中文顯示方式。

     
    四、新型軍用發(fā)電機組控制器的軟件設(shè)計

　　由于本控制器的硬件設(shè)計中，使用了多個系列的微控制器芯片，并且還有在PC機上運行的客戶端軟件，所有軟件的設(shè)計也比較繁瑣和復雜。本系統(tǒng)是實時系統(tǒng)，不能有延遲現(xiàn)象，所以主控制板、有機參數(shù)采集模塊和數(shù)顯控制屏的程序都采用匯編語言進行編寫。由于它們所對應(yīng)的微處理器不一樣，所以每種都采用各自的匯編語言進行編寫，使它們所用的程序代碼最短最有效。在PC機上運行的客戶端軟件，采用VB編寫。

綜上所述，新型軍用柴油發(fā)電機組控制器的設(shè)計，始終圍繞著軍用這個主題，采用了一些新技術(shù)、新思路和新器件，彌補一些現(xiàn)有柴油發(fā)電機組控制器在軍用條件使用中的缺憾，使它能夠滿足軍用環(huán)境苛刻條件對產(chǎn)品的考驗，為我軍現(xiàn)代化裝備事業(yè)貢獻一份力量。

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