摘 要：蓄電池是現(xiàn)代裝甲車輛電源系統(tǒng)的重要組成部分。傳統(tǒng)的蓄電池充放電工作效率低、工作環(huán)境差、為此研究一種基于R 48總線的分布式充放電系統(tǒng)。該系統(tǒng)以遠程控制蓄電池充放電裝置為目的，利用R 48接口特點、組網(wǎng)方式，詳細說明了該系統(tǒng)軟硬件設(shè)計過程。經(jīng)過多次試驗實現(xiàn)一種低成本、高效率的遠程控制蓄電池充放電裝置方案。

關(guān)鍵詞：蓄電池；遠程控制；串行通信；R 48總線

ystem of Long-distance Control Charge/Discharge Equipment Based on R 48 Bus

YANG Yali，LI Kuangcheng，LI Chunping

(Armored Forces Engineering，Beijing College，100072，China)[J1]

Abstract：he accumulator cell is an important constituent in the modern armored vehicle electrical power systemraditional charge/discharge working has low efficiency，and the working conditions are bad，so the article introduces a system based on the bus of R 48In terms of long-distance control of the charge/discharge equipment，the system makes use of the peculiarity of the R 48 and the method of setting up network，detailed illuminates the approach of designing hardware and softwareProvids the methods of long-distance control of the charge/discharge equipment with the peculiarity of low cost and high efficiency

Keywords：accumulator;long-distance control;serial communication;R 48 bus[J12/3]

蓄電池作為一種主要的直流電源，在工業(yè)、航空航天、民用等各領(lǐng)域扮演著重要的角色。在定期的蓄電池充放電操作及維護中，現(xiàn)有的充放電裝置工作時間過長，工作效率較低；被充放電電池的狀態(tài)不能及時監(jiān)測，且充放電現(xiàn)場工作環(huán)境惡劣，有損于操作人員的健康。針對這些問題，設(shè)計了一種遠程控制的智能充放電裝置。該裝置主要通過下位機——單片機將采集到的蓄電池電壓電流信號經(jīng)處理后發(fā)送給上位機——PC機，再經(jīng)可視化的人機界面實現(xiàn)充放電的控制和實時狀態(tài)顯示?？紤]到該系統(tǒng)要具有較強抗干擾能力，傳輸距離長、工程布線簡單、適合擴展、便于控制的特點，故采用R 48總線實現(xiàn)遠距離數(shù)據(jù)傳輸。

1 遠程通信總體方案設(shè)計

該系統(tǒng)中采用的R 48是半雙工接口，雙向單信道的連接方式。在整個系統(tǒng)中他用1根雙絞線將分布在不同地理位置的充放電裝置并接在一起，在各個裝置中，單片機采集模塊和命令控制模塊作為下位機。其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。

PC機的串口通過232-48轉(zhuǎn)換器接入網(wǎng)絡(luò)。另外添加半雙工低功率收發(fā)器件MAX48來為單片機提供L電平與R 48的接口電平之間的轉(zhuǎn)換。差分平衡型收發(fā)器MAX48是R 48的一種接口芯片，他集成了1個驅(qū)動器和1個接收器。處于禁止狀態(tài)的驅(qū)動器和多個接收器掛在傳輸線上不會影響信號的正常傳送，故多個驅(qū)動器和接收器可以共享一組公用傳輸線。網(wǎng)絡(luò)上可掛32個站，每個站點都有固定的地址。同一時刻只能有一個站點發(fā)送數(shù)據(jù)，而其他站點只能處于接收狀態(tài)，以免發(fā)生數(shù)據(jù)碰撞錯誤。

單片機，MAX48和充放電驅(qū)動電路作為一個站點接入R 48總線。A，B是總線的接口，DI是發(fā)送端，RO是接收端，連接單片機的串口，單片機通過引腳進行收發(fā)控制。

2 通信硬件設(shè)計

MAX48與單片機的電路連接如圖3所示。

第2腳接收輸出使能端低電平有效，第3腳(DE端)驅(qū)動輸出使能端，第4腳(DI端)驅(qū)動輸入端，第腳為地，第[GK!9]6，7腳為總線接口端，第8腳為電源端。單片機將采集到的蓄電池狀態(tài)信息經(jīng)MAX 48轉(zhuǎn)變成適合傳輸?shù)碾娏鳝h(huán)信號。該信號具有傳輸距離遠，抗干擾能力強的特點，以保證信號無衰減地傳到232/48轉(zhuǎn)換器端。232/48轉(zhuǎn)換器主要完成電流環(huán)到微機R 232接口的轉(zhuǎn)換，如此即可實現(xiàn)PC機到單片機的通信。其原理圖如圖4所示。用戶通過PC機的界面控制網(wǎng)絡(luò)上各站點的工作，各站點的設(shè)備也可將反饋的信息發(fā)送給PC機進行蓄電池充放電裝置的[K]實時監(jiān)測。

3 通信軟件設(shè)計

31 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

R 48是一種硬件連接說明標準，并沒有指定所使用的通信協(xié)議。為了使命令和數(shù)據(jù)能在網(wǎng)絡(luò)上正確傳輸，必須在數(shù)據(jù)鏈路層上提供一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，當物理層的比特流出現(xiàn)錯誤時能起到檢驗和校正的功能。參見（見圖1）遠程控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡圖，單片機采集子系統(tǒng)將采集到的蓄電池狀態(tài)上傳到PC，命令控制子系統(tǒng)主要是接受PC機的各種命令并對充電系統(tǒng)進行控制。兩子系統(tǒng)與PC機之間均采用主從協(xié)議，串口通信，其通信參數(shù)設(shè)置為：傳輸速度：9 600 b/s；校驗位：無；數(shù)據(jù)位：8；停止位：1。

311 上位機向下位機發(fā)送控制命令

（1） 上位機發(fā)送

擴展在雙絞線上的每個充電模塊必須有惟一的地址編號，以便保證PC機發(fā)送控制命令時能準確無誤地找到所需的充電的模塊。分布式模塊的命令格式被分為發(fā)送與接收兩部分，格式如下：[6K]

起始位地址位命令類型設(shè)定數(shù)值終止位[]

每一幀代表的信息如下：

起始位：單片機與PC機之間通訊的起始標志；

地址位：下位機的地址號設(shè)計為01～1F（即1～31），上位機的地址為00。

命令類型：0為停機命令，1為充電命令；

設(shè)定數(shù)值：控制命令為充電時，數(shù)值量為充電電流；

（2） 控制板返回：Y （如果接收成功則返回Y）。

312 下位機向上位機發(fā)送采集數(shù)據(jù)

（1） 下位機每隔10 s間斷性的發(fā)送電壓電流采集值給上位機；

（2） 采集板返回7個連續(xù)字符（中間不插入空格），格式如下：[6K]

蓄電池端電壓充電電流終止位[]

前3個字符為蓄電池端電壓，接著3個為充電電流值。蓄電池端電壓用3個字符表示，如：12 V～12 V。充放電電流3個字符表示：17 A～17 A （如果電流值<10 A，左邊補0，如：89～089）。

注意：所有的字符均為10進制數(shù)值對應(yīng)的ACⅡ碼?？紤]到單片機要及時將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，故使用無握手的通信機制，不等待確認幀就不停發(fā)送。另外，若接收方在約定時間內(nèi)未收到數(shù)據(jù)，則發(fā)送復(fù)位幀，雙方回到通信程序的開始并清空緩沖區(qū)，然后重新同步。

32 單片機程序設(shè)計

在主程序中，先將單片機及其存儲器初始化，進入死循環(huán)，等待中斷程序。中斷程序包括：A/D采集中斷，他主要是將采集到的電壓，電流瞬時信號值處理并保存；另外1個就是串口通信中斷程序，他的主要作用是：當接收一個地址時，判斷是否是本機地址，若是則判斷控制命令，否則結(jié)束。繼續(xù)執(zhí)行PC機接收的數(shù)據(jù)命令，分別表示停機、充電、放電等命令。通過字符串比較，判斷出執(zhí)行的命令。具體流程如圖所示。

33 PC機程序設(shè)計

PC機的人機交互界面由C++Builder語言開發(fā)實現(xiàn)的，他主要包含通信模塊，數(shù)據(jù)顯示和處理模塊。

在綜合考慮開發(fā)效率和程序功能后，選擇了Win32API函數(shù)來編寫通信程序。此函數(shù)在C++Builder里面中均已被聲明，直接引用即可。為了提高通信程序的響應(yīng)速度，程序通過hread類實現(xiàn)多線程通信。在主線程中打開串口并發(fā)送數(shù)據(jù)，另外再建立1個線程來監(jiān)聽串口，若接收到數(shù)據(jù)后就調(diào)用數(shù)據(jù)分析和處理線程，顯示狀態(tài)曲線并且將數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫。部分程序代碼如下：

4 結(jié) 語

基于R 48的遠程充放電裝置控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)1臺PC機上最多可控制32個站點。由于R 48采用的是平衡驅(qū)動和差分接收的方法，因此能從根本上消除信號地線，有很強的抗共模干擾信號的能力。他還具有一對線路驅(qū)動器和接收器，能夠作長距離的信號傳輸，最長為1 200 m。且傳輸結(jié)構(gòu)簡單、成本低、實用性強。可以廣泛應(yīng)用與工作環(huán)境惡劣，耗時勞民的充放電現(xiàn)場。

參 考 文 獻

［1］范逸之，江文賢，陳立元C＋＋Builder與R 232串口通信控制［M］北京：清華大學出版社，2002

［2］李朝青PC機及單片機數(shù)據(jù)通信技術(shù)［M］北京：北京航空航天大學出版社，2000

［3］ 韓國慶單片機與微機長距離通信系統(tǒng)中的設(shè)計及應(yīng)用［J］微計算機信息，2001，17(4):30-32

［4］金勇，潘永才一種基于R 48總線的工控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]現(xiàn)代電子技術(shù)，2006，29(12):134-136

作者簡介 楊亞麗 女，1981年出生，河南商丘人，碩士研究生。研究方向為電源充放電技術(shù)。