本文關(guān)鍵詞：鋅空電池連續(xù)發(fā)電裝置的嵌入式控制系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 鋅空電池 連續(xù)發(fā)電 嵌入式系統(tǒng) 軟硬件 觸摸屏

【摘要】：鋅空燃料電池作為金屬空氣電池的一種,是當前電池領(lǐng)域中的最新科技,被稱為是“面向21世紀的綠色能源”,有著比能量高、無污染、放電電壓平穩(wěn)等獨特的優(yōu)勢。但由于受鋅電極自放電問題的困擾,鋅空電池在國內(nèi)并未得到廣泛應(yīng)用。在深入研究相關(guān)知識的基礎(chǔ)上,文章運用極片與發(fā)電環(huán)境脫開隔離的思路開發(fā)了鋅空電池連續(xù)發(fā)電裝置,并基于該裝置的功能需求完成了控制系統(tǒng)的研究,為解決鋅空電池自放電問題開辟了新的研究途徑。首先,本文從整體上介紹了鋅空電池連續(xù)發(fā)電裝置的機械結(jié)構(gòu)特點及工作流程,分析了發(fā)電裝置的功能需求,在確定被控對象及選擇核心控制器后確立了本課題嵌入式控制系統(tǒng)的總體方案。其次,根據(jù)總體控制方案,按功能類型將硬件系統(tǒng)劃分為電源電路、最小系統(tǒng)、輸入電路、輸出電路及通訊電路五個模塊。結(jié)合硬件開發(fā)總體原則及本系統(tǒng)特殊性,完成了各模塊硬件電路的控制原理的研究及電路板結(jié)構(gòu)的開發(fā),實現(xiàn)了硬件系統(tǒng)的低功耗、抗干擾以及高采樣精度等性能。再次,在完成硬件電路的開發(fā)的基礎(chǔ)上,對相應(yīng)的軟件系統(tǒng)進行了研究。進行了觸摸屏腳本驅(qū)動程序及操作界面的編制,開發(fā)了PIC單片機與觸摸屏的通訊程序;對步進電機的平穩(wěn)控制、模擬量的高精度采集及編碼器信號的準確接收部分,以流程圖及關(guān)鍵程序段的形式進行了詳細的分析說明。針對本系統(tǒng)特點對工藝流程中的低速放卷部分進行了控制算法的研究,達到了通過電池放電電壓、放電電流及電解液溫度的采集與記錄調(diào)整放卷速度,進而控制裝置平穩(wěn)發(fā)電的目的。最后,對基本硬件電路進行了測試,確保了硬件的可靠性。利用現(xiàn)有條件,基于觸摸屏與單片機對電機控制模塊、采集模塊及編碼器輸入模塊進行了聯(lián)合調(diào)試,驗證了各模塊軟硬件的正確性與穩(wěn)定性,校對了自行開發(fā)的通訊協(xié)議對各類數(shù)據(jù)處理的精確性,為下一步結(jié)合機械設(shè)備進行實際操作奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：鋅空電池 連續(xù)發(fā)電 嵌入式系統(tǒng) 軟硬件 觸摸屏
【學位授予單位】：河北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM911.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 本課題研究的背景和意義10-11
• 1.2 鋅空電池發(fā)電技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢11-14
• 1.2.1 國外鋅空電池發(fā)電技術(shù)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 我國鋅空電池發(fā)電技術(shù)研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 鋅空電池發(fā)電技術(shù)的發(fā)展趨勢14
• 1.3 嵌入式控制系統(tǒng)概述14-16
• 1.3.1 通用嵌入式控制系統(tǒng)概述14-15
• 1.3.2 用于電池模塊的嵌入式控制系統(tǒng)現(xiàn)狀15-16
• 1.4 課題主要研究內(nèi)容16-18
• 第二章 鋅空電池發(fā)電裝置控制系統(tǒng)總體方案18-24
• 2.1 鋅空電池發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)及工作流程分析18-20
• 2.1.1 鋅空電池的結(jié)構(gòu)分析18-19
• 2.1.2 鋅空電池發(fā)電裝置工作流程分析19-20
• 2.2 系統(tǒng)功能需求分析20
• 2.3 控制系統(tǒng)總體方案確定20-22
• 2.3.1 被控對象確定20-21
• 2.3.2 控制核心選擇21-22
• 2.3.3 控制系統(tǒng)總體方案建立22
• 2.4 本章小結(jié)22-24
• 第三章 嵌入式控制系統(tǒng)硬件電路開發(fā)24-40
• 3.1 嵌入式系統(tǒng)硬件開發(fā)的總體原則24-25
• 3.1.1 低功耗原則24-25
• 3.1.2 抗干擾原則25
• 3.1.3 可擴展性原則25
• 3.2 嵌入式系統(tǒng)硬件電路控制原理研究25-38
• 3.2.1 電源電路25-27
• 3.2.2 最小系統(tǒng)27-28
• 3.2.3 輸入電路28-34
• 3.2.4 輸出電路34-37
• 3.2.5 通訊電路37-38
• 3.3 嵌入式系統(tǒng)電路板結(jié)構(gòu)38
• 3.4 本章小結(jié)38-40
• 第四章 嵌入式控制系統(tǒng)軟件系統(tǒng)開發(fā)40-66
• 4.1 軟件系統(tǒng)的總體分析40-42
• 4.1.1 開發(fā)環(huán)境選擇40
• 4.1.2 單片機引腳分配40-42
• 4.2 主程序模塊的軟件開發(fā)42-52
• 4.2.1 通訊協(xié)議設(shè)定42-44
• 4.2.2 上位機程序開發(fā)44-48
• 4.2.3 單片機通訊協(xié)議開發(fā)48-52
• 4.3 步進電機控制模塊軟件開發(fā)52-56
• 4.3.1 步進電機運動過程52
• 4.3.2 步進電機控制算法52-53
• 4.3.3 步進電機運動控制的軟件實現(xiàn)53-56
• 4.4 編碼器輸入模塊的軟件開發(fā)56-58
• 4.4.1 鋅極片運動位置與速度反饋的實現(xiàn)原理56-57
• 4.4.2 編碼器雙相計數(shù)的軟件實現(xiàn)57-58
• 4.5 模擬量采集模塊的軟件開發(fā)58-62
• 4.5.1 主控方SPI模式配置59-60
• 4.5.2 從動方驅(qū)動模塊開發(fā)60-61
• 4.5.3 中斷模塊及對應(yīng)主函數(shù)程序開發(fā)61
• 4.5.4 數(shù)據(jù)處理程序開發(fā)61-62
• 4.6 鋅空電池連續(xù)發(fā)電裝置鋅卷運動速度算法研究62-64
• 4.6.1 鋅卷運動速度理論推導(dǎo)62-63
• 4.6.2 鋅空電池放電終止電壓確定63
• 4.6.3 鋅卷速度實際控制過程63-64
• 4.7 本章小結(jié)64-66
• 第五章 嵌入式控制系統(tǒng)的調(diào)試與試驗66-76
• 5.1 硬件電路測試66-69
• 5.1.1 電源系統(tǒng)測試66-67
• 5.1.2 最小系統(tǒng)測試67-68
• 5.1.3 通訊模塊測試68-69
• 5.2 基于MCGS與PIC16F877A單片機的聯(lián)合調(diào)試69-74
• 5.2.1 步進電機控制模塊調(diào)試69-71
• 5.2.2 模擬量采集模塊調(diào)試71-73
• 5.2.3 編碼器輸入模塊調(diào)試73-74
• 5.3 本章小結(jié)74-76
• 第六章 總結(jié)與展望76-78
• 6.1 總結(jié)76
• 6.2 展望76-78
• 參考文獻78-82
• 附錄A82-84
• 附錄B84-86
• 附錄C86-94
• 攻讀學位期間所取得的相關(guān)科研成果94-96
• 致謝96

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本文編號：896373