基于STM32F103的蓄電池組故障及蓄電池室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)的綜述報告

基于STM32F103的蓄電池組故障及蓄電池室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)的綜述報告一、前言蓄電池組在現(xiàn)代的電力系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，它們是實(shí)現(xiàn)UPS系統(tǒng)、半導(dǎo)體制造、船舶動力、電動汽車、太陽能或風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)等應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)不間斷電源的主要組成部分。為了保證蓄電池組的可靠性和安全性，需要對蓄電池組的運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。本文旨在介紹一種基于STM32F103的蓄電池組故障及蓄電池室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。二、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)由蓄電池監(jiān)測模塊、環(huán)境監(jiān)測模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和通信模塊四部分組成，其主要功能和特點(diǎn)如下。1.蓄電池監(jiān)測模塊本系統(tǒng)采用10通道高精度ADC芯片ADS1256實(shí)現(xiàn)對蓄電池電壓、電流、溫度等參數(shù)的監(jiān)測。其中電壓監(jiān)測部分采用精度高、抗干擾性好的INA219電流監(jiān)測芯片實(shí)現(xiàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)1%的電流精度和0.1%的電壓精度。2.環(huán)境監(jiān)測模塊本系統(tǒng)采用溫濕度傳感器DHT11實(shí)時監(jiān)測蓄電池室的溫度和濕度，并采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器實(shí)時監(jiān)測蓄電池的溫度。3.數(shù)據(jù)處理模塊本系統(tǒng)采用STM32F103核心板作為處理器，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理和顯示，可支持LCD顯示、RS232串口通信、以及USB接口等功能。4.通信模塊本系統(tǒng)支持RS485和以太網(wǎng)通信兩種方式，可實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)通信和遠(yuǎn)程監(jiān)控，采用TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要涉及軟件設(shè)計(jì)、嵌入式軟件開發(fā)和網(wǎng)頁應(yīng)用設(shè)計(jì)三個方面。1.軟件設(shè)計(jì)在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方面，主要采用KeilC51嵌入式軟件開發(fā)環(huán)境，可支持①模塊化編程，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的快速開發(fā)和維護(hù)；②數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)算法的高效運(yùn)行；③調(diào)試和仿真，利用軟件仿真減少硬件調(diào)試的時間和成本。2.嵌入式軟件開發(fā)本系統(tǒng)嵌入式軟件主要包括系統(tǒng)啟動、監(jiān)控、系統(tǒng)調(diào)度、數(shù)據(jù)處理、通信等模塊。其中，系統(tǒng)啟動模塊主要完成系統(tǒng)初始化和硬件復(fù)位；監(jiān)控模塊主要對系統(tǒng)異常進(jìn)行監(jiān)測和處理；系統(tǒng)調(diào)度模塊采用優(yōu)先級隊(duì)列調(diào)度算法，根據(jù)優(yōu)先度的高低為不同任務(wù)分配時間片；數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)時對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理和傳輸；通信模塊主要完成與上位機(jī)的數(shù)據(jù)通信和遠(yuǎn)程監(jiān)控。3.網(wǎng)頁應(yīng)用設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用嵌入式WEB服務(wù)器技術(shù)，提供遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理功能。用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器登錄系統(tǒng)，實(shí)時查看蓄電池組的狀態(tài)和環(huán)境參數(shù)，并對蓄電池組進(jìn)行操作和控制。四、系統(tǒng)應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)效果本系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于UPS系統(tǒng)、半導(dǎo)體制造、船舶動力、電動汽車、太陽能或風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)等領(lǐng)域，能夠?qū)崿F(xiàn)對蓄電池組的運(yùn)行狀態(tài)和環(huán)境進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。經(jīng)過實(shí)際測試和應(yīng)用驗(yàn)證，本系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)。1.高精度：本系統(tǒng)采用高精度ADC芯片和電流傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)1%的電流精度和0.1%的電壓精度，有效消除信號干擾和測量誤差。2.多參數(shù)監(jiān)測：本系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測電壓、電流、溫度和濕度等多個參數(shù)，確保了蓄電池組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。3.實(shí)時通信：本系統(tǒng)支持RS485和以太網(wǎng)通信兩種方式，采用TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，能夠?qū)崟r完成數(shù)據(jù)通信。4.遠(yuǎn)程監(jiān)控：本系統(tǒng)采用嵌入式WEB服務(wù)器技術(shù)，提供遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理功能，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器登錄系統(tǒng)，實(shí)時查看蓄電池組的狀態(tài)和環(huán)境參數(shù)，并對蓄電池組進(jìn)行操作和控制。五、結(jié)論基于STM32F103的蓄電池組故障及蓄電池室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是一種高精度、多參數(shù)監(jiān)測、實(shí)時通信和遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)時監(jiān)測方案。該系統(tǒng)以STM32F103為核心，采用高精度ADC芯片和電流傳感器、溫濕度傳感器和D