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基于STM32F103的数字式电镀电源并联均流系统设计

2012-02-27 14:19
Hsiao Chen
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  1 总体设计

  并联均流系统由主控模块和功率模块组成,如图1所示。主控模块和功率模块间以高效和高可靠性的CAN总线为通信媒介。主控模块完成人机交互和整机的运行监控。每个功率模块实质为单个电源模块,按照主控模块的指令以稳压或稳流的方式工作。系统在稳流工作方式下,主控模块将设定工作电流均匀分配给每个功率模块,功率模块根据分配电流控制本模块以稳流方式运行,从而实现系统稳流和均流。系统在稳压工作方式下,主控模块指定一个功率模块为主模块,其余为从模块。主模块按照主控模块给定的电压以稳压方式工作,实现系统稳压。同时主控模块获取每个功率模块的电流,计算平均电流并分配给从模块,从模块按照平均电流以稳流方式工作,实现系统均流。在稳流或稳压工作的基础上,安培时模式下主控模块统计工作安培时数,当达到设定安培时数时进行加药控制。工艺曲线模式下主控模块控制系统按照设定的稳压或稳流工作曲线工作。远程控制模式下,上位机通过与主控模块通信完成对系统的运程监控。

 

图1 系统总体结构图

  2 系统硬件设计

  2.1 主控芯片STM32F103VET6

  STM32F103VET6属于STM32F103增强系列处理器,具有更多片内RAM和外设,具体特性如下:

  1)采用基于哈佛架构的3级流水线内核Cortex-M3,具有单周期乘法、硬件除法特性,最高工作频率72 MHz,运算速度高达1.25DMips /MHz.

  2)内置高速存储器,高达512 k字节的闪存和64 k字节的SRAM.

  3)多达80个快速多功能双向I/O口,所有I/O口可以映射到16个外部中断;几乎所有端口均可容忍5V信号。

  4)多达11个定时器,包括4个16位通用定时器、2个16位带死区控制的PWM高级控制定时器、2个看门狗定时器、系统时间定时器、2个用于驱动DAC的16位基本定时器。

  5)多达13个通信接口,包括2个I2C接口、5个USART接口、3个SPI接口、CAN接口、USB2.0全速接口、SDIO接口。

  6)3个12位A/D转换器,1μs转换时间(多达21个输入通道)和2通道12位D/A转换器。

  STM32F103VET6出色的性能和丰富的资源使得几乎不需要扩展外围电路就能完全满足设计要求,使硬件设计大为简化。执行速度和内存容量完全满足主控模块的多任务实时应用。如图1所示,主控模块设计使用STM32F103VET6的CAN、USART、USB等通信接口,CAN用于和功率模块通信,2个USART分别用于微型打印机和485通信(上位机通信),USB用于笔记本现场配置电源系统参数。主控模块人机界面中的LCD、按键、LED指示、蜂鸣器以及加药开关,均通过GPIO连接,共计34个。

 

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