基于STM32F103控制器的蓄电池双向电流检测设计(4)

基于STM32F103控制器的蓄电池双向电流检测设计

3.3软件滤波措施

该应用中考虑电压量和电流量为变化较缓的信号，故软件采取防脉冲干扰平均滤波算法。连续采样N个数据，去掉一个最大值和一个最小值，然后计算N-2个数据的算术平均值。通过实验N取值5，即可达到满意的效果。该算法能够剔除偶然出现的脉冲性干扰，消除由于脉冲干扰所引起的采样值偏差。

4.提高信号检测精度的措施

为提高ADC处理的精度和系统抗干扰能力，该设计从控制器ADC使用、电压基准和供电、滤波及元器件的选择等方面采取了系列的措施。

4.1控制器ADC使用

在STM32F103控制器的ADC使用中，考虑了两个方面，一是两个模拟量输入口临近的管脚不安排数字量IO，因为I/O脚之间的耦合电容，I/O端口的翻转可能对ADC的模拟输入产生一些噪声。可能会因为PCB走线过于靠近，或互相交叉而产生这样的串扰影响。内部数字信号和I/O脚的翻转会产生高频的噪声；二是温度会对ADC的精度产生较大的影响，主要有2项误差：偏移误差和增益误差。这些误差可以通过微控制器的固件程序补偿。一个方法是根据不同的温度范围，测量出完整的偏移和增益变化，再在存储器中建立一个对照表。这样的方式需要额外的费用和时间。另一个方式是当温度达到某个数值时，使用内部的温度传感器和ADC看门狗功能，重新校准。

4.2电压基准芯片和独立电源供电

在该设计中为保证信号的质量，重要的电平信号采用专用芯片来实现，如使用REF2912和REF2925电压基准芯片产生+1.25V和+2.5V两个电压基准源，+1.25V基准信号用于放大器累加电路，+2.5V基准信号提供给STM32F103控制器Vref+；其次，模拟电路、控制器模拟供电和数字电路供电采用独立电源，由专用DC/DC提供±15V电源，为LA-28P电流传感器及LM324运算放大器供电，STM32控制器模拟部分VDDA和数字部分VDD使用独立的+3.3V供电。最后三种独立电源于一点共地，尽可能地减少电源间的互扰。这样做的好处是避免了很多的I/O端口翻转操作在直流电源上产生的大量噪声干扰。

4.3其它抗干扰措施

另外，该设计还采取了其它的一些抗干扰措施，如在STM32F103控制器的VDDA和Vref+管脚连接到2个外部的去藕电容器(10nF瓷介电容+1μF的钽电容)；模拟电路中的所有电阻采用1%精度的金属膜电阻；在PCB的布置中，模拟电路部分远离数字部分，避免了在模拟电路底下通过数字信号线。

5.结语

该设计实现了充放电电流信号的累加升压、跟随反向，利用STM32F103控制器片内12位AD实现了实时监测，最终电压检测实际精度达到0.005V，电流实际精度达到0.005A，效果稳定、可靠，实现了设计目的，满足了设计要求。需进一步改进之处在于处理系统温漂问题，即温度对电路的影响。

参考文献：

[1]李宁.基于MDK的STM32处理器开发应用[M].北京:北京航空航天大学出版社.2008.

[2]STMicroelectronics.How to get the best ADC accuracy in STM32F10xxx devices V1.0 .2008.