基于dsp+arm双核的太阳能光伏智能充电器人机交互系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种太阳能光伏智能充电器人机交互系统，尤其是涉及一种基于DSP+ARM双核的太阳能光伏智能充电器人机交互系统。
【背景技术】
[0002]随着新型能源技术的日益成熟，各类清洁能源已经被全世界广泛的开发和利用，太阳能作为一种重要的可再生能源，以其独有的特点被用来发电，越来越受到世界的关注。
[0003]当前太阳能发电技术日益成熟，如中国专利CN201220425958.1中所叙述的无论是太阳能电池最大功率追踪、独立运行、光伏并网以及孤岛保护技术、电能双向计量、电磁兼容、避雷等关键技术都取得了相应的技术成果。
[0004]ARM与DSP是嵌入式系统应用最广泛的两类型的微处理器，ARM主要指采用ARM内核的各种嵌入式微处理器和微控制器，具有低功耗功能强，支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集，兼容性高，能够大量使用寄存器，寻址方式简单灵活，执行率高，指令速度更快，具有比较强的事务管理功能，目前市场应用主要体现在控制、设计界面以及应用程序等，但是数据处理和高速运行计算方面远不如DSP。
[0005]DSP采用的是哈佛结构，数据总线和地址总线分开，程序和数据存储在两个独立空间，允许取指令和执行指令重叠，大大提高了微处理器的速度。强大数据处理能力和高运行速度，强运算能力，体积很小，而且采用软件编程具有高度的灵活性，因此为从事各种复杂的应用提供了一条有效途径。DSP主要指具有针对高速运算而进行各种优化处理的数字信号处理器，在当前复杂的应用场合中，控制和事务管理能力方面也显露出了不足之处，无法满足当前应用的多样化综合性的复杂应用场合，为了更好能能满足应用和媒体的需求，集成众多接口，需要一种的双核架构开发板，优劣互补，满足各类应用控制和数据处理场合。
[0006]目前，太阳能光伏智能充电系统控制器多采用单核DSP控制，控制方式简单，开发模式也比较单纯。信息通讯单一，随着科技的发展，已经难以满足复杂算法、高速运算及实时性的控制要求，由于DSP在图形图像人机互动方面的不足，根本难以实现现在复杂多样的人机双向交互。
[0007]在太阳能智能充电器的人机交互方面市场普遍所采用的是简单的数码管或普通LCD显示，功能单一，显示内容简单，无法很好的反应系统的工作情况、内部参数、复杂数据图形的显示，根本无法满足当今人机互动界面的需要。因此设计一个可以满足复杂算法控制需求，实现人机双向交互的变流器运行参数的采集与显示系统显得尤为重要。
[0008]在传统的太阳能光伏智能充电器中采用的DSP控制系统为整点型，用户要在编写控制算法处理小数操作上耗费很大的时间和精力，并没有高精度的PWM输出通道。
[0009]当前市场的太阳能光伏智能充电器采用单一的微处理器，并没有良好的人机交互界面，不能够很好的反应太阳能智能充电器内部的参数、工作情况，无法让用户很好的直观全面了解太阳能光伏智能充电系统是否达到要求，不能让用户简易的操作控制系统完成用户需求。
【发明内容】
[0010]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种采样精确、效率高、人机界面直观全面的基于DSP+ARM双核的太阳能光伏智能充电器人机交互系统，实现信号实时采集和人机交互界面改善，让用户直观全面了解太阳能光伏智能充电器是否达到要求，并通过人机交互界面，实现对充电需求的控制，提升了系统的性能。
[0011]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:一种基于DSP+ARM双核的太阳能光伏智能充电器人机交互系统，连接太阳能光伏系统，用于为负载充电，包括供电模块、主电路模块、信号采样模块、DSP控制器、ARM控制器、显示模块及通讯模块，
[0012]所述的供电模块为主电路模块、信号采样模块、DSP控制器、ARM控制器及显示模块提供电源，
[0013]所述的主电路_旲块的输入端连接太阳能光伏系统的电源输出端，主电路t旲块的输出端连接负载，将太阳能光伏系统输出的电能转换成负载可用的电能，
[0014]所述的信号采样模块分别与主电路模块和DSP控制器连接，采集主电路模块的信号并处理输送至DSP控制器，
[0015]所述的DSP控制器与主电路模块连接，并与ARM控制器通过通讯模块互相传输信号，
[0016]所述的显示模块与ARM控制器连接，显示ARM控制器反馈的参数或者将用户发出的指令反馈给ARM控制器，实现人机交互功能。
[0017]所述的主电路模块包括依次连接的BUCK-BOOST电路、逆变器、高频变压器及整流滤波电路，形成升压型高频环节DC/DC变换，
[0018]所述的BUCK-BOOST电路的输入端连接太阳能光伏系统的电源输出端。
[0019]所述的BUCK-BOOST电路为升压斩波器。
[0020]所述的BUCK-B00ST电路中的IGBT的通断由DSP控制器控制，实现电压的闭环稳定输出，追踪最大功率，有效的提尚太阳能效率，通过DSP控制器控制开关管的导通关断，其电压增益随着控制脉冲占空比的变化可以升压也可以降压；
[0021]所述的逆变器为单相全桥方波逆变器，并与DSP控制器连接，通过DSP控制器输出四路两两互补的PWM信号控制其中的IGBT，将BUCK-B00ST电路输出的电压转换成交流电，逆变器采用的方波逆变是所有逆变输出的电能效率最高的；
[0022]所述的高频变压器将逆变器输出的电压变换成适当的电压输送给整流滤波电路，
[0023]所述的整流滤波电路将高频变压器输出的电压变换成负载可用的电压，
[0024]所述的BUCK-B00ST电路与逆变器中的IGBT均为英飞凌IKW40N120T型号的IGBT，是绝缘栅双极型晶体硅(IGBT)，驱动功率小，饱和电压低，热导性能好，耐压值高；
[0025]所述的ARM控制器与显示模块通过驱动芯片连接，该驱动芯片为XPT2406芯片。
[0026]所述的显示模块为TFT-1XD，其上设有用于对用户数据的储存的SD卡模块，所述的TFT-LCD显示输入和输出的电压和电流、实时温度、实时湿度及时间，使得显示界面更加的人性化。TFT-1XD的尺寸为7寸。
[0027]所述的通讯模块为CAN总线。
[0028]所述的信号采样模块包括依次连接的采样电路、信号调理电路及数模转换器，该数模转换器为ADC0809芯片，是12位逐次逼近模拟数字转换器，拥有多个通道，每个通道可以单次、连续或间接模式进行数模转换。
[0029]所述的采样电路的输入端分别与主电路模块的输入端和输出端连接，采集主电路模块的电压电流信号、温湿度信号，并转换成弱电模拟信号，
[0030]所述的信号调理电路将采样电路输出的信号转换成数模转换器可用的电信号，
[0031]所述的数模转换器的输出端与所述的DSP控制器连接，将信号调理电路输出的模拟信号转换成数字信号给所述的DSP控制器处理。
[0032]所述的采样电路包括霍尔电流传感器、霍尔电压传感器及温湿度传感器。霍尔电流传感器和霍尔电压传感器的型号分别为HNC60AY和HNV050AV，对于较弱小的电压电流及谐波信号也能很好的采样，实现内部参数数据精确反馈，使得系统内部的干扰信号得以实时处理。
[0033]所述的DSP控制器为TMS320F28335芯片，为浮点型DSP控制器，具有精度高，成本低，功耗小，性能高，外设集成度更高，数据及程序存储量大，A/D转换更加的快速准确等诸多优点;大大减少用户在编写控制算法处理小数操作上耗费的时间和精力。
[0034]所述的ARM控制器为STM32F407VG芯片，具有极强的数据处理能力和抗干扰能力、其内建的各种类比与混合信号元器件，可实现高可靠的快速通讯，执行效能数倍于传统微控制器，强化了 LCD液晶显示屏的控制功能信号输出。
[0035]本系统工作时，霍尔电流传感器、霍尔电压传感器和温湿度传感器实时采集系统的电流、电压和温度湿度信号，并经信号调理电路处理后送给数模转换器，数模转换器将模拟信号转换为数字信号后送给DSP处理器，DSP处理器读取转换的结果，完成对输入输出电压、电流、功率、频率等相应的参数数据运算，通过DSP处理器CAN通信发送命令到ARM，或用户通过人机交互界面对ARM发出指令，ARM通过处理CAN通信将信号传递给DSP处理器回送测量的数据及运算结果，控制系统的工作状态，ARM处理器再按照事先设定的程序进行本地存储，并反馈参数到人机界面，用户也可以通过键盘模块的操作和显示模块的配合实现本地显不O
[0036]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0037](I)本发明采用ARM+DSP双核控制太阳能光伏智能充电器，DSP控制器控制逆变器和BUCK-BOOST电路的开关管，调节系统的工作电压电流，并通过ARM实现人机交互界面改善，让用户直观全面了解太阳能光伏智能充电器是否达到要求，并通过交互界面，实现对充电需求的控制，提升了系统性能；
[0038](2)本发明采用TMS320F28335芯片，有精度高，成本低，功耗小，性能高，外设集成度更高，数据及程序存储量大，A/D转换更加的快速准确等诸多优点，使得用户在编写控制算法节省很大的时间和精力，六通道的高精度PWM输出通道，可满足该智能充电器的需要；
[0039 ] (3) STM3 2F407 VG芯片是ST公司推出的基于全新ARM内核的高性能3 2位微控制器，具有极强的数据处理能力和抗干扰能力、其内建的各种类比与混合信号元器件，可实现高可靠的快速通讯，执行效能数倍于传统微控制器，强化了 TFT-LCD液晶显示屏的控制功能信号输出。在对应的开发应用环境下，更加良好的人机交互界面设计更容易满足用户的需求；
[0040](4)本发明采用霍尔电压电流传感器采集信号，对于较弱小的电压电流及谐波信号也能很好的采样，实现内部参数数据精确反馈，使得系统内部的干扰信号得以实时处理；
[0041](5)本发明采用由ARM为核心的显示控制系统，有良好的人机交互界面，能够很好的反应太阳能智能充电器内部的参数、工作情况，让用户很好的直观全面了解太阳能光伏智能充电系统是否达到要求，而且让用户简易的操作控制系统完成用户需求；
[0042](6)本发明BUCK-BOOST电路与逆变器中的IGBT均为英飞凌IKW40N120T型号的IGBT，驱动功率小，饱和电压低，热导性能好，耐压值高；
[0043](7)本发明逆变器为单相方波逆变器，方波逆变输出的电能效率在所有逆变中是最尚的；
[0044](8)本发明可以在现有的家居独立运行太阳能供电系统或并网运行中，也可推广安装，用户可直观的了解到电能生