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基于STM32的动力电池组信息采集系统设计答辩人：专业：机械电子工程指导老师：目录基于STM32的动力电池组信息采集系统设计1系统总体设计2硬件部分设计3软件部分设计4系统测试结果5总结6课题主要任务课题主要任务11.设计STM32最小系统各工作模块；2.根据系统要求选取合适的传感器，组成信息采集模块；3.组合起来各个模块，完成整体的硬件设计；4.编写温度、电流与电压采集的软件程序；5.调试系统，实现对电池组运行关键参数的采集，主要包括:（1）电池组工作电压；（2）电池组放电时工作电流；（3）电池组实时温度，并在温度过高时发出警报。基于STM32的动力电池组信息采集系统设计主要任务系统总体设计2本次动力电池组信息采集系统在综合分析了市面上各种动力电池的性能参数后，选取了动力锂电池作为切入点，进行本次信息采集系统的设计。锂电池结构稳定；可循环次数多，寿命长；其温度特性好，安全性很高，符合本次课题的研究要求。选取合适的研究对象作为本次设计的切入点电压特性：稳定、安全性高动力锂电池温度特性：耐高温、可靠性高STM32电流采集模块电源模块高温报警电池信息采集系统总体框架硬件部分设计3本次动力电池信息采集系统总体原理图如左图所示。主要由两大部分组成，第一部分是以STM32芯片为核心的控制器；第二部分是由电流、电压和温度传感器组成的动力电池组信息采集模块。采集模块收集到电池组实时信息，通过I/O传送到STM32的AD转换模块，将实时信息转换成数字信号，实时在屏幕上显示出来。EN1MISO2CLK6V+GNDVCCI2MOSI5CS7V-TI1k6M5V485R485SK1K2K3K4K5控1控制器V+1V-7IMA8CnSnIPA8BMS1LTC6804-2v6V-V+v5V+0V-1控1电池组1v6V-V+v5V+0V-1控1电池组6123456*PE-68386NLV+1V-7IMA8CnSnIPA8BMS6LTC6804-2123456*PE-68386NL123456*PE-68386NLV-1T2V+318B20温度1V-1T2V+318B20温度6EN1MOSI2MISO3SCK4CS5VDDS6POL7PHA8VDD9IM10IP11MSTR12SLOW13GND14ICMP15IBIAS16*LTC6820NC1COM2NO3C17C26K1继电器NC1COM2NO3C17C26K2继电器NC1COM2NO3C17C26K3继电器VCCVCCVCCV-1T2V+318B20温度7NC1COM2NO3C17C26K4继电器NC1COM2NO3C17C26K5继电器VCC控制器24v+24v+VCCI1I2485S485RVCCUDC输出选择222V+J4LACLLJ1LJ2LJ3LKLACMN222V-NC1COM2NO3C17C26K1继电器VCCLNSTM32最小系统的设计VBAT1PC13_TEMPER-RTC2PC14_OSC32_IN3PC15_OSC32_OUT4PD0/OSC_IN5PD1/OSC_OUT6NRST7VSSA8VDDA9PA0/WKUP/AN0/TIM2_CH110PA1/AN1/TIM2_CH211PA3/AN3/RX2/TIM2_CH413PA4/AN4/SP11_NSS14PA5/AN5/SPI1_SCK15PA6/AN6/SPI1_MISO/TIM3_CH116PA7/AN7/SP11_MOSI/TIM3_CH217PB0/AN8/TIM3_CH318PB1/AN9/TIM3_CH419PB2/BOOT120PB10/I2C2_SCL/TX321PB11/I2C2_SDA/RX322PA2/AN2/TX2/TIM2_CH312VDD_124PB12/SPI2_NSS/TIM1_BKIN25PB13/SPI2_SCK/TIM1_CH_1N26PB14/SPI2_MISO/TIM1_CH2N27PB15/SPI2_MOSI/TIM1_CH3N28PA8/TIM1_CH129PA9/TX1/TIM1_CH230PA10/RX1/TIM1_CH331PA11/TIM1_CH4/CANRX/USBDM32PA12/TIM1_ETR/CANTX/USBDP33VSS_123PA13/JTMS/SWDIO34VSS_235VDD_236PA14/JTCK/SWCLK37PA15/JTDI38PB3/JTDO/TRACESWO39PB4/JNTRST40PB5/I2C1_SMBAI41PB6/I2C1_SCL/TIM4_CH142PB7/I2C1_SDA/TIM4_CH243BOOT044PB8/TIM4_CH345PB9/TIM4_CH446VSS_347VDD_348U2STM32F103ZET6132VVGNDINOUTU1TPS7333C6104C8104+C510pF+C710pFGND5VVCC3V3电源稳压LED1LEDLED2LEDR9RES11KR10RES11KGNDVCC3V3指示灯C920pC1020pC1120pC1320pY132768HzY28MHzR111MGNDGND晶振电路R810kC12104S1SW-PBVCC3V3GND复位电路1234567891011121314151617181920P3HEADER201234567891011121314151617181920P4HEADER20扩展接口C1104C2104C3104C4104VCC3V3VCC3V3VCC3V3VCC3V3GNDGNDGNDGND电源滤波VREF1VS2nTRST3GND4TDI5GND6TMS7GND8TCK9GND10RTCK11GND12TDO13GND14nSRST15GND16DBGRQ17GND18DBGACK19GND20JTAGJTAGR110KR210KR310KR410KR510KNRSTJTAGR6R710KGNDGNDVCC3V3A01A12A23VSS4VDD8WP7SCL6SDA5U24C24LC023V3RD14K7RD24K7SDASCLGNDGNDSCLSDA数据存储单元485RXD485TXDVCC3V3GNDPB9PB9PB8PB8RP210KGNDPB7PB6PB5PB4JTRSTPB3JTDOPA15JTDIPA14JTCKVBATVCC3V3GNDK1PB7PB6PB5PB4JTRSTPB3JTDOPA15JTDIPA14JTCKPA13PA12PA11PA10PA9GND5VK2K3PA0PA1PA2PA3PA4SPI1_SCKSPI1_MISOSP11_MOSIPB0PB1PB10PB11PB12SPI2_SCKPA8SPI2_MOSISPI2_MISOGNDMCUNetLabel64NetLabel65NetLabel66VCC3V3GNDPA13JTMSPA12PA11PA10PA9KEYUPSPI2_MOSISPI2_MISOSPI2_SCKPB12PA3PA4SPI1_SCKSPI1_MISOSP11_MOSIPB0PB1PB2GNDVCC3V3VBATK1K2K3OSCINOSCOUTNRSTGNDVCC3V3PA0PA1PA2PC13PC14PC15OSCINOSCOUTNRSTPB4JTRSTPA15JTDIPA13JTMSPA14JTCKPB3JTDO最小系统原理图TFT显示模块5VGNDC14104GND+3.3V12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334JP2HEADER17X2SP11_MOSISP11_MISOSPI1_SCKRESTFSMCNWEFSMCNE4K_UPK_LEFTK_DOWNK_RIGHTR121K+3.3VGNDKEYUPK1K2K3按键模块PA0PA1PA2PA3PA4PB0PB1PB10PB11PB12PB9PB8PB7PB6PB5PA13PA12PA11PA10PA9SPI接口SPI2_MOSISPI2_MISOSPI2_SCKCS3V3GND12A3E5A5A7A6E6SPIDC3-8PIRQCSN12345678U3SP3485C15104GND3.3VR1312P6GND485RXDFSMCA13485TXDRS485模块EN1MOSI2MISO3SCK4CS5VDDS6POL7PHA8VDD9IM10IP11MSTR12SLOW13GND14ICMP15IBIAS16C20LTC68203V35V2KR163V3866RR701K21R18GND91326*PE-68386NLMOSIMISOSCKCS62RR192341t1ACT45B-220-2PC17104GNDC16104GND0RR170RR15C1851PF62RR24GNDIMIP5VGNDIRQ0RR405VTD+1TD-2CT3CT6RD+7RD-89V+49V-59101112TOBMSHR911102A12GND12VIPIMLTC6820硬件第一部分：STM32最小系统设计STM32最小系统的设计5V电源设计：5V电源主要是为主控板和电流传感器供电，综合考虑到电压、电流等等影响因素,本次动力电池组信息采集系统的电源模块设计采用VRB2405LD。它能够稳定地输出5V电压，输出电流范围在-1.5A～1.5A，功率最大为15W。123456U12VRB2405LD+12VGNDGND+5V+C1547pFGND+5VSTM32最小系统的设计3.3V电源设计：由5V电压降压得到，用以给STM32芯片供电。本次设计中选取了TPS7333稳压模块。12345678U1TPS7333C110.1UC144.7+C1310u+C1210uGND+3.3V+5VSTM32最小系统的设计晶振的设计：一般情况下，STM32是要具备两个晶振的：一个外部高速晶振，在需要外部的输入信号与内部的振荡信号进行同步时使用，通常为8MHz；另一个为外部低频晶振，通常在整个系统待机或者低功耗时使用，一般为32768Hz。外接的那个用于实时时钟的晶振，需要专用的6PF内部负载晶振来保证实时时钟（RTC）的准确性，同时防止不起震现象的出现。C920pC1020pC1120pC1320pY132768HzY28MHzR111MGNDGNDPC14PC15OSCINOSCOUTSTM32最小系统的设计SPI接口：本次电池组信息采集系统运用到SPI2接口，用于LTC6820与STM32连接。其引脚如左图所示。复位电路：使STM32恢复到起始状态的电路。R810kC12104S1SW-PBVCC3V3GNDNRSTSPI接口SPI2_MOSISPI2_MISOSPI2_SCKCS3V3GND12A3E5A5A7A6E6SPIDC3-8PIRQCSN复位电路STM32最小系统的设计LCD电路的设计：本次设计使用了TFT型LCD作为下位机的界面显示工具。STM32F103ZET6片内外设中没有LCD控制器,需要通过总线扩展,本文直接选择了一款成熟的TFT型LCD模块,该模块上集成了ILI9320LCD控制器、驱动器,触摸芯片ADS7843。该控制器分辨率为320*240,能进行16位真彩显示，工作电流大约在170mA左右。5VGNDC14104GND+3.3V12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334JP2HEADER17X2SP11_MOSISP11_MISOSPI1_SCKRESTFSMCNWEFSMCNE4PA0PA1PA2PA3PA4PB0PB1PB10PB11PB12PB9PB8PB7PB6PB5PA13PA12PA11PA10PA9STM32最小系统的设计数据存储单元的设计：本次选用了24LC02存储芯片，该芯片可擦除次数可高达百万次，存储容量大，性能稳定。其通过I2C总线发