Transcript 飞思卡尔智能车（第三组）

飞思卡尔智能车（第三组）
实时电池电压检测系统
1、设计测量电池电压
2、可以实时显示电池电压
3、确定车辆运行速度与电池电压之间的关系
4、确定车辆运行的最佳电压
1.设计测量电池电量
容量
容量是指电池存储电量的大小。电池容量的单位是“mAh”，中文名
称是毫安时（在衡量大容量电池如铅蓄电池时，为了方便起见，一
般用“Ah”来表示，中文名是安时，1Ah=1000mAh）。若电池的额
定容量是1300mAh，如果以130mA的电流给电池放电，那么该电
池可以持续工作10小时（1300mAh/130mA=10h）；如果放电电流
为1300mA，那供电时间就只有1小时左右（实际工作时间因电池
的实际容量的个别差异而有一些差别）。
车用电源
智能车电源为7.2V/2Ah的镍镉电池组。
该电池组可以在2A的供电电流下持续供电1小时。
镍镉电池组放电曲线
在3A的大电流放电条件下得到的结果
以1.5A恒流充电时的充电曲线
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来自网络资料
5V稳压电路的设计：
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市场上5V的稳压芯片有很多，例
如LM2940、LM7805、开关型
LM2575、LM2596，其中2940
和7805转换效率比较低，只有
40%左右，但是输出纹波很小，
对于单片机这种对电源要求比较
高的元件而言很适合，而2575
和2596师开关型的稳压芯片，
转换效率可以达到75%甚至80%
以上，但是输出有纹波，很可能
让单片机出现重启现象。
图是2940稳压的电源模块原理
图，7805和2940的原理图相同
，但是7805需要输入7.5V以上才
可以稳定输出5V，而2940载输
入电压达到6V以上就可以稳定输
出5V了，因此，在给单片机供电
的电源中选择LM2940-5稳压芯
片。
当输入为6、7、10、26伏时，1端输出为4.85到5.25伏；2、3端输出为4.75到5.25伏。
选用LM2596作为稳压芯片
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S12最小系统板等数字电路需要稳定5V电源，选用了LM2596作为稳压芯片。
当输入大于7V时，输出电压稳定在5V上。当输入电压小于7V时，输出电压比
输入电压低2V。本系统的电池电压为7.2V，而控制系统要求输入电压范围为
5±0.5V。所以，即使电池电压下降到6.5V，系统依然可以继续工作。而且该
芯片最大的优点就是转换效率高，线形度好。
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LM1117是一个低压差电压调节器系列。其压差在1.2V输出，负载电流为800mA时为
1.2V。它与国家半导体的工业标准器件LM317有相同的管脚排列。LM1117有可调电压
的版本，通过2个外部电阻可实现1.25～13.8V输出电压范围。另外还有5个固定电压输
出（1.8V、2.5V、2.85V、3.3V和5V）的型号。 LM1117提供电流限制和热保护。电路
包含1个齐纳调节的带隙参考电压以确保输出电压的精度在±1%以内。LM1117系列具
有LLP、TO-263、SOT-223、TO-220和TO-252 D-PAK封装。输出端需要一个至少10uF的
钽电容来改善瞬态响应和稳定性。特性 提供1.8V、2.5V、2.85V、3.3V、5V和可调电压
的型号 节省空间的SOT-223和LLP封装 电流限制和热保护功能 输出电流可达800mA 线
性调整率：0.2% (Max) 负载调整率：0.4% (Max) 温度范围－LM1117：0℃~125℃ －
LM1117I：-40℃~125℃
单
片
机
端
口
分
配
表
RS-485智能电量采集模块
产品简介
DAM－3500
1.
单相电参数、温度、湿度数据采
集模块
2.
输入信号：交流50/60Hz电压、
电流，环境温度、湿度
3.
电压量程：400V
4.
电流量程：40A
5.
温度量程：-40℃～＋120℃
6.
湿度量程：0～100％
7.
精度：±0.2%
8.
隔离电压：1000VDC
9.
输出接口：RS-232
10.
内置看门狗
11.
电源: AC 220V
12.
功耗: <0.8W
DAM－3501/T
1.单相智能交流电量采集模块
2.电压量程：10V、250V、400V、
500V等可选
3.电流量程：1A、5A、10A、20A等
可选
4.精度：±0.2%
5.隔离电压：3000 VDC
6.内置看门狗
7.外置电流互感器
8.板载温湿度传感器（可选）
车辆运行速度与电池电压之间的关系
首先介绍脉冲宽度调制器PWM：
PWM可以控制电机转动速度。例如，一个直流电机在输入电压时会转动，
而转速与平均输入电压的大小成正比。假设每分钟转速（r/min）为
输入电压的100倍，如果转速要达到125 r/min，则需要1.25V的平均
输入电压；如果转速要达到250 r/min，则需要2.5V的平均输入电压。
如果逻辑1是5V，逻辑0是0V，则占空比为25%时的输出平均电压是
1.25V，占空比为50%时的输出平均电压是2.5V，占空比为75%时输出
平均电压是3.75V。所以可以利用适当的平均电压，就能够达到利用
OWM控制电机转速的目的。
名词解释：
占空比：信号处于高电平的时间（或时钟周期数）占整个信号周期的百分比。
用定时器实现PWM
定时器的每一个通道都可以设置为在溢出时自动翻转电平，利用这这个
特性，定时器通道就可以实现PWM。
预置计数寄存器的值将决定脉宽调制波的周期。当计数器的计数达
到预置计数器的值时，该通道的输出讲自动翻转。因此两次益处之间的
时间就是脉宽调制波的周期。
占空比由通道寄存器的值决定。这是因为在发生比较输出时，输出电平
将根据每一个通道的控制状态寄存器的ELSxA和ELSxB位的设置而发
生改变。这样，再一次时钟溢出的周期内输出电平将发生两次翻转，发
生比较输出到发生时钟溢出之间的时间就是脉宽调制波的占空比。
PWM初始化
脉宽调制（PWM）模块有8 路独立的可设置周期和占空比的8 位PWM
通道，每个通道配有专门的计数器。该模块有4 个时钟源，能分别控制8
路信号。通过配置寄存器可设置PWM的使能与否、每个通道的工作脉冲
极性、每个通道输出的对齐方式、时钟源以及使用方式（单独输出还是
合并输出）。
为了提高控制精度，将PWM0、PWM1 两路8 位通道合并为一个16 位通
道来控制舵机，这样可使舵机的控制精度从1/255 提高到1/65536。
PWM 模块的初始化设置过程为
#include <hidef.h>
/* common defines and macros */
#include <mc9s12dg128.h> /* derivative information */
#pragma LINK_INFO DERIVATIVE "mc9s12dg128b"
/*
*********************************************************
*pwm初始化函数
*********************************************************/
void pwm_initial()//pwm初始化函数
{
PWME=0x22;//通道01,45使能
PWMPOL=0x22;//通道01,45输出波形开始极性为1
PWMCTL=0x50;//通道01,45级联
PWMCLK=0x02;//通道01选择SA为时钟源
PWMSCLA=0X04;//通道01时钟SA为3MHz(24/(2*4))
PWMPER01=60000;//设定通道01输出频率(50Hz)
PWMPER45=12000;//设定通道45输出频率(2KHz)
}
/*
*********************************************************
*pwm输出函数
*程序描述；由输入参数向舵机和电机输出相应pwm
*参数：舵机方向：3300-5700 速度：0-12000
*********************************************************/
void pwm(int speed,int direction)//pwm
{
pwm_initial();
if(direction<3300) direction=3300;
if(direction>5700) direction=5700;
PWMDTY01=direction;
if(speed>12000) speed=12000;
PWMDTY45=speed;
}
电机正转
加速:减小PWM波占空比
减速:增加PWM波占空比
刹车:使电机反转
电机反转
pwm波与实际速度的关系
首先，测定开环时不同PWM 占空比对应的稳定速度值。由于电机启动
时，初始角速度为0，此时转动惯量很小，因此角加速度很大。电机在
直流电压的驱动下不断加速，同时转动惯量也逐渐增大，使得角加速度
减小。最后角加速度为0，电机速度稳定在某一水平上。这一速度值反
映的是该PWM 占空比下，电机所能达到的最高速度。实验测得的结果
如图5-6所示。
图5-6 pwm占空比与稳态速度的对应关系
实验例图