多回路分散型嵌入式电池化成充放电控制器的设计

任务及调度示意图。

后台任务1由系统定时器T0每100ms产生一次中断，形成基本时钟源，为控制和通信任务提供各类软件计数器。主控调度程序根据定时器计数状态调度各个任务，控制4路充电机的运行。这些任务包括：每隔1秒扫描一次键盘，根据键盘输入的命令激活相应任务，如启动或终止过程、显示设置参数等；每隔1秒进行例行数据采集与处理，分别采集4路充电机的电压、电流量，并对转换的结果作相应的处理；每隔1秒循环显示4路充电机的实时工作状态参数，包括当前工作阶段、工作方式、运行时间、电压电流值、安时数等；每隔2秒分别计算4路充电机的安时数；每隔3秒进行闭环反馈控制PI调节；每隔1分钟分别累计4路充电机的安时数，同时备份相关的数据到E2PROM中。运行过程中定时检查电流、电压信号，如遇异常、断流、过流、过压等故障则及时显示故障类型和对应的充电机号。

后台任务2为串行通信中断任务。由于采用主从式异步串行通信，通信中断任务的优先级比定时器中断的优先级高。通信中断包括接收中断和发送中断两种情况，并需根据需要进行切换控制和处理。平时处于接收中断允许状态，当收到上位机轮询报文时即组织发送报文，将报文帧送到发报缓冲区，启动发送中断和发送计数器，在以后的发送中断任务中按计数器发送一个字节直到发完该帧即禁止发送中断。如收到上位机数据/命令报文头则清理收报缓冲区，等待下次接收中断字节。

4.2模块化的软件设计

本控制器的软件设计采用模块化结构，使程序明晰简洁。同时各模块间相对独立，可以单独调试，程序扩充时，不要更改原有的结构，只需修改相应的模块。根据图2中系统任务的划分，程序模块主要由主控程序及定时器中断程序模块、通信程序模块、显示及键盘处理模块、输入输出及控制量计算模块构成。各模块之间的联系是采用单片机的逻辑处理功能，设置标志位，通过查询标志位的操作进行控制和调用。

由于篇幅的原因，就不详细介绍各模块工作的流程。

5通信系统的设计

本文的应用对象是蓄电池工厂的极板或密闭电池充放电控制装置，为了降低成本，便于管理并提高系统可靠性，控制系统设计可以采用小型的分散型控制系统，即两层结构：分散的多回路控制器配一个操作站（俗称上位机和下位机）。通过低成本、高可靠的RS-485实时通信网络，将数十台多回路控制器与PC机相连，实现对生产过程的集中监控操作。上位机和下位机之间的通信包括数据下载、数据上装、命令下发等。通信系统设计如下：

（1）系统物理层协议采用RS－485标准，为了在允许范围内尽量提高通信速率，波特率选择了非标准的3125bps。当上位机采用软件轮询方式与20个现场控制器逐个通信，通过适当的软件设计，可基本满足充放电过程操作的实时性要求。

（2）据链路层协议参考HDLC，采用短帧定长传送，每帧有效字节为7个。应用层要求实现即时数据上装、历史数据上装、控制参数数据下载和命令下发等功能。

（3）本系统采用主站轮询的主从方式，由主站发起通信，没有网络冲突；由主站选择它要求通信的次站，各次站可以有不同的优先级。相对于总线式控制网络，这种方式易于理解和实现。

6结束语

实验和现场实际运行表明，该多回路化成充放电控制器具有较好的人机对话窗口，结构简单，操作简便，参数设置灵活，有较强的适应性。系统软硬件设备工作正常，功能齐全，稳定可靠，具有完善的系统自诊断、故障定位功能。而且具有成本低、体积小（80×160×100）的特点。

参考文献

[1]贾英江，贾向英，浅议蓄电池充电，1998，（4）：22-24.

[2]何立民,MCS-51系列单片机应用系统设计,北京航空航天大学出版社，1990.

[3]李维諟，郭强,液晶显示应用手册，电子工业出版社，2002.

[4]冉全，章涤峰，单片机系统中的多任务多线程机制的实现，单片机与嵌入式系统应用，2003,(6)