基于MSP430F149的电力操作电源智能电池巡检系统的设计

体电压监测、温度检测、电池充放电以及报警电路。电池单体电压监测包括采样电路设计和巡检逻辑电路。温度检测电路主要分为三路，分别为环境温度、电池组温度、单片机内部温度，共采用三路A／D转换器。电池充电回路采用高频开关整流电源对其充电，部分采用高频开关充电器作为充电电源，采用继电器控制电池组充电。当正常供电时，高频开关电源直接给二次电路继电器供电，一旦主电源出现故障，立即采用备用电源以防止事故的发生，电池组处于常备用状态。报警电路主要驱动一个蜂鸣器和一个报警发光二极管，从而实现声光报警功能。

　　整流直流电源监测包括电压电流监测和操作电源自动调压控制。直流电压监测可以采用与单体电池电压采样相同的电阻分压方式，可以与单体电池电压进行共地。操作电源包括所有二次测的动作电压，由高频开关电源提供。

　　开关量输入及控制量输出主要由信号调节电路、控制逻辑电路、驱动电路、地址译码电路、隔离电路等组成，控制量的输出电路构造与之基本相同。

3.2 交流采样硬件设计

　　交流部分主要用于对交流供电电路的电压、电流、功率、谐波等参数进行实时监测，以保证供电电路的安全运行，并实时地了解三相交流电源的状况，消耗的电能以及无功、功率因素等参数，一旦电源出现故障，可以及时采取故障处理措施。在本设计中，交流模块的采样和计算均由多功能三相电能计量器件ATT7022B实现。为了保证系统安全稳定的运行，本设计采用外部电源结合电池组同时供电的方式。

3.3 通信及人机接口电路硬件设计

　　该电路设计主要包括人机接口电路设计和串行通信接口电路设计两部分。人机接口电路设计主要包括键盘矩阵电路和液晶显示电路。键盘矩阵电路主要用于输入数据，从而实现人机交互，该系统的键盘设计是采用扫描方式实现矩阵键盘。液晶显示电路作为重要的人机接口元件在智能设备中是非常重要的，本设计采用LCM 12864ZK中文液晶显示屏。通信接口电路设计属于系统与主机以及与操作者之间的信息交流部分。本系统与上位机的通信采用UART异步通信方式。

4 软件设计

4.1 直流模块软件设计

　　由于系统采用模块化设计，所以各个模块可以独立编程。直流模块的软件设计主要包括对单体电池电压、温度以及系统的开关量输入输出控制等参数进行采样．涉及到采样的巡回时间间隔、温度巡检时间间隔、数据处理方式等内容。

　　(1) 电池巡检回路的监测主要包括对电池的单体电压、电池温度、环境温度以及电池的充放电状态等参数的测量。温度检测共包括三个子程序，采用中断方式进入温度采集子模块，实现温度采集。

　　(2) 整流直流母线电源的监控包括电压电流监测和操作电源自动调压装置。该软件模块实现的功能主要包括电压检测、合闸电流检测以及操作电源自动调压装置三部分。

4.2 交流采样软件设计

　　交流采样部分用于对交流供电电路的电压、电流进行实时采样，并对数据进行相关处理，以获得电网的有功功率、无功功率、谐波等参数。这些功能都可以用一个专用电能计量器件ATT7022B实现。

4.3 通信及人机接口软件设计

　　人机接口是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。人机接口是智能设备中不可缺少的部分．它是了解与控制智能设备的关键，本设计中主要包括键盘设计、液晶中文显示两个部分。

　　键盘输入部分由矩阵扫描键盘、键盘总共设置10个功能键，包括：系统复位、电池参数显示、交流参数显示、直流参数显示、开关状态显示、温度显示、上翻、下翻、报警状态复位。另外，还留有一个供扩展的键盘。

　　结合键盘电路的设计，液晶显示的模式采用默认和中断处理两种方法，在没有任何键输入的情况下，液晶模块显示交流采样数据：一旦有键输入，如电池巡检参数显示，显示模块则立即进入电池参数显示状态。

　　串口通信实现单片机与上位机的通信，从而将采集到的数据传送到上位机进行处理和控制。

4.4 主程序处理模块

　　主程序处理模块作为系统的框架，主要负责对各个模块之间的协调处理和数据交互。主程序处理模块首先初始化，主要包括对单片机各个引脚功能的定义以及相应寄存器的赋值，这其中还包括对各个功能模块控制寄存器的赋值和参数的设定。然后进入主程序的处理过程，这中间包括SPI通信和液晶显示两个模块。主程序处理流程如图5所示。整个程序基本采用中断服务结构，为了实现中断程序与主程序之间的数据交互，系统可以适当的定义一些全局变量和全局缓存区来实现数据交互。

主程序经过参数设定后立即进入SPI通信，将交流数据的值存入单片机寄存器中，保存并进行参