基于嵌入式的野外智能电源.doc

嵌入式原理与系统设计课程考核报告(设计) 课程设计题目基于嵌入式的野外智能电源指导教师学生姓名二O 一一年六月十六日计算机与信息工程系基于嵌入式的野外智能电源设计 1 基于嵌入式的野外智能电源设计 1. 摘要: 在实际的应用中,有相当多的设备是在野外进行工作的,比如某地点的温度、风速、湿度等等。相当多的数据需要对其进行采集,需要很多设备。这些设备的供电就是个要考虑的问题,也是很重要的问题。我们需要一个能够无人情况下自动控制设备供电的设备, 这样我们就可以更好的控制其它设备的供电,合理利用资源。比如我们可以利用太阳能、风能等自然能源为设备提供电能。实现无人监视的野外智能电源供电就需要一套可行的方案,一个完整的嵌入式系统代替人为的操作来实现相应的功能。利用嵌入式系统具有专用性,我们可以利用这个特点来开发适合我们只能电源的专用系统,实现特定的功能;利用嵌入式系统的高可靠性,我们可以达到我们预先的目的,无人值守进行高可靠性的管理;利用嵌入式系统的裁剪特性, 我们可以去掉相当多的无用模块,精简开销。设计思想是采用模块化的设计方法,这样可以保证系统具备良好的可裁剪、可移植、可二次开发的优势,方便对系统进行维护,是开发过程更加迅速。可以预先考虑要使用的模块,该设计要使用的东西我们就可以分为几个模块嵌入式控制、继电器组、充电模块、逆变器、显示、串口通信等。对控制系统的整体进行设计、规划,然后进行模块化编程, 尽量使程序高效率、实时性高。输入方面采用目前最广泛使用的市电交流 220VAC ,太阳能 24V DC 供电;输出采用用电设备的通用电压: 220V AC 、 24V DC 供电输出; 2. 功能: 1)光充足时使用太阳能给蓄电池供电、充电; 2)光不充足时,切换到市电供电、充电; 3)正常时,切换到太阳能蓄电池供电(直流逆变成交流); 4)不正常,太阳能不足时,采用蓄电池逆变供电。 3. 主要模块: 1) 嵌入式:充电电流的检测与控制、逆变器输出监视与控制、通讯端口、状态指示, 控制继电器组来进行电源的切换; 2)继电器组:接收来自单片机的控制信号进行供电模块之间的切换; 3)充电模块:控制直流电瓶的充电电压、电流,对电瓶状态的检测等; 4) 逆变器:市电停止工作时, 对直流电瓶所提供的直流电进行逆变, 形成交流电为设供电。 5)通信模块:实现控制指令的传入以及反馈信息的传出。 4. 系统控制结构图: 系统控制图是设计一开始要慎重考虑的一项重要内容,它直接反映了系统的结构,控制及反馈关系,好的系统控制图可以直观的描述出系统的工作原理,左右的模块化开发都应该围绕着系统控制结构图进行开发。下图展示了各个模块之间的控制与反馈关系(注: 红色箭头为控制关系,蓝色箭头为反馈关系) 基于嵌入式的野外智能电源设计 2 控制变量区备份区工作状态去存储区接受数据缓冲区临时数据存储区显示缓冲区 ROM RAM 主程序通信程序默认配置存储区控制程序显示程序嵌入式芯片串行口通讯继电器组 LED 数码管直流蓄电池市电交流太阳能供电输出直流输出充电模块逆变器图1系统控制结构图 5. 系统存储结构图: 存储结构图反应系统运行时程序和数据的存储位置,提前规划好这些存储机构可以是变成的效率更高,例如我们可以提前定义这些区域,提高程序的可读性。图 2系统存储结构图 6. 故障处理流程图: 故障时