远程电源管理系统设计

吴能伟

摘 要：在海军武器着靶试验中，为了保护实测数据和提高光电设备的可靠性，利用Atmegal61丰富的资源和接口，设计一套远程电源管理系统。该系统以锂电池组作为备用电源，依靠单片机处理远控中心发送的目标测量数据及控制命令，对固态继电器的工作状态进行控制。试验结果表明该系统能自主完成光电设备电源的远程管理，获取完整的目标实况景象，具有一定的现实意义。

关键词：AVR单片机；固态继电器；电源管理；串行通信

中图分类号：TN911?34；TP273 文献标识码：A 文章编号：1004?373X（2013）02?0162?03

光电设备具有低成本、易布站、高精度的优点，逐步成为海军武器试验中获取空间目标飞行状态和轨迹的主力军[1]。随着精确制导、远程打击等高技术兵器武器的出现，要检验和鉴定此类目标的性能和威胁，不仅需要获取目标的空间坐标，同时要求测量目标着靶时的姿态信息。而目标着靶是一个瞬态过程，不易捕捉，因此常用高速光电设备在靶船上实时获取高质量的目标运动图像序列[2?3]，经事后处理得到目标的运动参数。不难看出图像数据直接决定试验的成败，因此有必要对设备的工作状态及电源等情况进行远程监视和管理[4]。

该平台以AVR单片机为核心，利用2节串联的充电锂电池作为备用电源[5]，依靠外围接口获取目标的实时信息（实测弹道数据、T0时刻等）。

在光电设备工作异常或落水时，控制固态继电器（Solid State Relay，SSR）实现系统的远程重启和关机[6]，为获取及保护目标的实时图像数据提供有力保障，因而具有重要的现实意义。

AVR单片机所需的电源电压为2.7～5.5 V，为了简化电路设计，提高系统的可靠性，为AVR单片机设计外部基准电压为5 V，利用L7805防止电池出现过用现象。

2.2 主控电路

主控电路如图3所示，ATmegal61单片机有1个可编程的同步/异步串行接口USART，可以满足与远控中心的通信要求，2个具有比较模式的灵活定时/计数器，可以完成延时时间的计算，预留的8路10位ADC端口可以扩展其他功能。为了满足嵌入式的设计要求，选用易于安装在电路板的G6B?2014P?US固态继电器，实现两路直流电源的同步控制。而继电器的驱动需要控制系统具有大电流的输出能力，ULN2003是高压大电流达林顿晶体管系列产品，可以很好地满足要求[11]。

电路的设计中，考虑了对电源、CPU、时钟、印刷电路板等的抗干扰措施，使系统更加可靠。

3 软件设计

3.1 主程序设计

电源管理系统的控制程序由主程序和T1中断服务子程序组成。主程序完成ATmegal61单片机的初始化、定时器T1工作方式的设定等。

其流程图如图4所示。

5 结 语

在海军武器试验中，以AVR单片机为核心构建一套远程电源管理系统，计算目标相对落点的斜距信息，接收远控中心的控制命令，对光电设备的电源进行远程管理。将上述设计应用于某型目标飞行试验中，取得了良好的效果。另外，此设计具有编程简单、成本低廉、容易实现、运行稳定等特点，不仅适用于军事范畴，也值得冶金、化工和电力等领域借鉴，因此具有非常广阔的应用前景。

图6 目标相对靶船的斜距曲线

参考文献

[1] 何照才，胡保安.光学测量系统[M].北京：国防工业出版社，2002.

[2] 王平，张进秋，高永强.导弹着靶姿态和着靶过程测量方法[J].四川兵工学报，2008，29（3）：12?14.

[3] 刘英慈，王萍.运动目标姿态参数的一种CCD测量方法[J].计算机测量与控制，2006，14（4）：459?461.

[4] 胡仁旭，裴海龙.小型无人机飞行控制系统的硬件实现[J].计算机工程与设计，2008，29（6）：1377?1379.

[5] 李明.基于AVR单片机的炉温控制系统[J].仪表技术与传感器，2010（12）：86?88.

[6] 衣守志，王长麟.基于AVR单片机的在线测控系统[J].仪表技术与传感器，2007（12）：37?38.

[7] 王鸿麟，钱建立，周晓军.智能快速充电器设计与制作[M].北京：科学出版社，2001.

[8] 蒋原，杜晓伟，齐铂金.基于Freescale单片机的电池管理系统设计[J].现代电子技术，2011，34（1）：164?166.

[9] 蒋原.锂离子电池管理系统研制[D].北京：北京航空航天大学， 2008.

[10] 王涛， 齐铂金， 吴红杰，等.基于DSP和OZ890的电池管理系统设计[J].微计算机信息，2009，25（7）：210?211.

[11] 王春会.基于ULM 2003和固态继电器的稳压器的设计[J].辽东学院学报：自然科学版，2009，16（1）：68?70.