STM32F103的电池管理系统触摸屏设计教案资料

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。STM32F103的电池管理系统触摸屏设计-51电池搜索网qtekcSTM32F103的电池管理系统触摸屏设计电动车电池能量管理系统（EMS）主要包括：信息采集模块、充放电均衡模块、信息集中处理模块以及显示模块。图1为自主研发的电动车电池能量管理系统（EMS）的结构图，可见显示模块的人机交互功能是EMS中不可或缺的组成部分，从显示模块所需的功能看触摸屏是不错的选择。但如果市面上的触摸屏，不仅显示内容会受触摸屏本身显示功能固定的限制而降低显示设计的灵活度、影响显示质量，并且市面上触摸屏的也普遍较高，给产品

2、增加了很大一部分成本，这无疑会大大降低产品的市场竞争力。基于这种情况本文提出一种以STM32F103单片机为控制核心的比较通用的液晶触摸屏的设计方案。液晶触摸屏电动车电池STM32F103芯片11触摸屏的种类及原理触摸屏种类众多，可以分为电阻式、电容式、红外线式、声表面波式、矢量压力传感器等，其中电阻触摸屏使用最为普遍。触摸屏系统一般包括触摸屏控制器和触摸检测装置两个部分。其中，触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给微控制器，它同时能接收微控制器发来的命令并加以执行，触摸检测装置一般安装在显示器的前端，主要作用是检测用户的触摸位置，并传送给触摸屏控

3、制器。触摸屏的基本原理是，用手指或其他物体触摸安装在显示器前端的触摸屏时，所触摸的位置（以坐标形式）由触摸屏控制器检测，并通过接口送到微控制器，从而确定输入的信息。其中触点坐标的求取方法是：2所示，给触摸屏的X+加正电压V,X-接地时，在X+,X-方向上会形成均匀的电压梯度，当屏幕有触摸时，可以通过读取Y+的电压，经过A/D转换后计算求得触摸点X坐标。同理，在Y+,Y-方向上加电压，可以通过X+上的值计算出触摸点Y坐标。计算坐标的公式如下：式中，W为触摸屏的宽度；H为触摸屏的高度。本方案采用的是四线电阻式触摸屏并且不使用专用的触摸屏控制器，直接由STM32F103控制以降低成本2STM32F1

4、03介绍方案中主控器件STM32F103单片机使用的是ARM为要求性能高、成本低、功耗低的嵌入式应用专门设计的32位的ARMCortex-M3内核。拥有可达128KB的嵌入式闪存、20kB的SRAM和十分丰富的外设：两个1s的12位ADC,一个全速USB（OTG）接口，一个CAN接口，三个4M/S的UART,两个18M/S的SPI,两个I2C等。内部还集成了复位电路、低电压检测、调压器、精确的RC振荡器等，大大方便了用户的开发。该系列单片机不仅功能强大而且功耗相当低，在72MHz时消耗36mA（所有外设处于状态），相当于0.5mA/MHz,待机时下降到2A,是32位市场上功耗最低的产品。综上S

5、TM32F103系列单片机的性能完全可以满足液晶触摸显示屏的所有控制需要，内置A/D可以用于触摸屏控制，丰富的I/O接口可以用于与TFT液晶屏模块的通信，并且其本身自带CAN控制器可以作为与外界通信接口，用STM32F103做主控制器可以减少使用器件从而简化使整体电路，很好地达到降低EMS成本的目标。2.2TFT液晶屏模块本方案选用的是3.5寸的TFT液晶屏模块，电压3.3V,最大电流70mA.支持320240分辨率，内置230K内存显示可到256K色，可显示文字和图形，采用LED背光设计，使用软件即可对背光亮度进行调节，内置简体中文字库，支持2D的BTE引擎，同时建几何图形加速引擎，可以对显

6、示对象进行复杂的操作如画面旋转功能、卷动功能、图形Pattern、双层混合显示和文字放大等等。这些功能将可节省用户在TFT屏应用的开发时间，提升MCU软件的执行效率并且使画面更加绚丽，显示功能更加丰富，使显示屏显示能力大大增强。提供8位或16位总线接口，方便与MCU的连线，适应性强，连接设计灵活。3总体构架液晶触摸显示屏系统主要由微控制器STM32F103、TFT液晶屏模块、四线电阻触摸屏以及与外界通信的CAN总线接口组成。硬件模块连接3所示，其中四线电阻触摸屏的触摸检测装置安装在TFT液晶屏前面用于检测用户触摸的位置，本方案利用STM32F103自带A/D转换功能，由STM32F103实现触

7、摸屏控制器的功能来直接控制四线电阻触摸屏，检测触摸信息并计算出触点坐标。然后STM32F103通过I/O接口与TFT液晶屏模块通信，将处理好的有效信息通过TFT液晶屏显示出来。由于STM32F103内置CAN总线控制器所以CAN总线接口可以直接从STM32F103的管脚引出，用来与EMS进行通信，完成现实信息采集，设置参数等功能。4STM32F103与四线电阻触摸屏的接口电路4所示，STM32F103与四线电阻触摸屏直接通过自身的I/O口连接，实现触摸屏控制器功能。其中PA8、PA9、PA10、PA11分别作为四个三极管的控制端，通过控制三极管通断，来控制四线触摸屏的Y+、Y-、X+、X-.P

8、A1,PA2是两个A/D转换通道，分别连接Y+和X+用于计算触摸点的X和Y坐标。PA3连接内部中断用于检测触摸屏是否有触摸动作。触摸屏平时运行时，令PA8、PA9、PA11输出0,PA10=1,即只让VT2导通。当有触摸动作时，D1导通给PA3一个中断信号，STM32F103接收到中断请求后立即置PA8=1,导通VT1,这样在Y+、Y-方向上就加上电压，同时启动A/D转换通道PA2,通过输入X+上电压计算出触摸点的Y坐标，然后同理令PA8、PA10为0,PA9、PA11为1,启动A/D转换通道PA1,通过输入Y+上电压计算出触摸点X的坐标。5STM32F103与四线电阻触摸屏的接口电路4所示，

9、STM32F103与四线电阻触摸屏直接通过自身的I/O口连接，实现触摸屏控制器功能。其中PA8、PA9、PA10、PA11分别作为四个三极管的控制端，通过控制三极管通断，来控制四线触摸屏的Y+、Y-、X+、X-.PA1,PA2是两个A/D转换通道，分别连接Y+和X+用于计算触摸点的X和Y坐标。PA3连接内部中断用于检测触摸屏是否有触摸动作。触摸屏平时运行时，令PA8、PA9、PA11输出0,PA10=1,即只让VT2导通。当有触摸动作时，D1导通给PA3一个中断信号，STM32F103接收到中断请求后立即置PA8=1,导通VT1,这样在Y+、Y-方向上就加上电压，同时启动A/D转换通道PA2,

10、通过输入X+上电压计算出触摸点的Y坐标，然后同理令PA8、PA10为0,PA9、PA11为1,启动A/D转换通道PA1,通过输入Y+上电压计算出触摸点X的坐标。64软件设计软件部分的编程采用C语言，一方面主要完成STM32F103对I/O管脚的配置，用来实现对四线电阻触摸屏端子状态的控制，通过中断方式检测是否有触摸信息，配置A/D转换通道，读入电压根据公式计算出触点坐标。另一方面主要完成通过与TFT液晶模块的通信控制，实现触摸点坐标与液晶屏坐标的对应并有效完成显示任务。软件的开发环境是MDK,MDK将ARM开发工具RealViewDevelopmentSuite（简称为RVDS）的编译器RVC

11、T与Keil的工程管理、调试仿真工具集成在一起，支持ARM7、ARM9和最新的Cortex-M3核处理器，自动配置启动代码，集成Flash烧写模块，强大的Simulation设备模拟，性能分析等功能，与ARM之前的工具包ADS等相比，RealView编译器的最新版本可将性能改善超过20%.75结束语本文提出了基于STM32F103单片机的EMS液晶显示触摸屏的设计方案。STM32F103的高速、低耗的优越性能完全可以达到触摸屏的主控制芯片要求，TFT液晶显示器可以满足更复杂、多彩、灵活的显示任务，符合显示屏性能不断攀升的发展趋势。本设计充分利用了STM32F103芯片的优势，抛弃了传统触摸屏控

12、制器控制触摸屏的方案，利用自身A/D完成了触摸屏功能，本方案大大简化了硬件电路结构，通信更可靠，编程也更加简洁，最终既能达到EMS显示要求，出色地显示和设置了系统所需要的数据，又能降低系统的成本，通过实际使用达到了良好的效果。鉴于当前电动车的快速发展，本方案可以拥有不错的应用前景。电池保养常识：1记忆效应镍氢充电电池上常见的现象。具体表现就是：如果长期不充满电就开始使用电池的话，电池的电量就会明显下降，就算以后想充满也充不满了。所以保养镍氢电池的重要方式就是：电必须用完了才能开始充电，充满了电了才允许投入使用。现在常用的锂电池的记忆效应是可以小到忽略不计的。2完全充电，完全放电是针对锂电池来说

13、的。完全放电就是指把用电智能设备，如手机，调整到最低功率状态耗去电量直到手机自动关机的过程。完全充电就是指把完全放电的用电智能设备，如手机，接到充电器上直到手机上提示“充满”的过程。3过度放电是针对锂电池来说的。完全放电后锂电池内部还会留有少量电量，但这部分电量对于锂电池的活性和寿命至关重要。过度放电：完全放电后，如果继续采用其它方式，如：强行再次开启手机、电池接小灯泡耗费残留电量的话，这叫过度放电，会对锂电池造成不可逆转的伤害。4保护芯片锂电池对充放电时对接入的电流电压有极为严格的要求，为了保护电池不因为外界电环境失常而损坏，电池本体内部会设置管理电池状态的芯片。这个芯片同时还有记录电池容量

14、，校正电池容量的功能。现在，就算是山寨手机电池也是不会节省这个关键的保护芯片的，不然山寨手机电池根本不可能用很久。5过冲过放保护电路用电智能设备内置的全面管理电池的芯片及电路。比如手机上，就有这样的电路，大概功能如下：6电时，提供最合适的电压电流给电池。在合适的时机停止充电。7充电时，时刻检查电池残留电量，在合适的时机命令手机关机，防止过度放电。8开机时，检查电池是否已被完全放电，如果已被完全放电，则提示用户充电，然后关机。9避免电池或充电线电力异常，发现异常时断开电路，保护手机。10过度充电：是针对锂电池来说的。正常情况下，锂电池充到一定电压（也就是充满）就会被上级电路截断充电电流，但由于某

15、些设备内置的过冲过放保护电路的电压电流参数不同（如手机电池座充），导致虽已充满，但还未停止充电的现象。过度充电也会导致电池性能伤害。11激活锂电池长期（三个月以上）不使用，会产生电极材料钝化，电池性能下降，可以采用三次完全充电、完全放电来解除纯化，发挥出电池的最高性能。二、常见错误观点：1首先使用必须进行完全放电，然后进行完全充电，重复三次，以便于激活电池。否则电池就永远都不好用了！解答：如果实在闲的没事做，这么做可以，但不是必须的，因为激活操作不是必须放在第一次使用就做的。只要随着不断的使用,电极钝化无需刻意激活也可以慢慢消失。2，充电时不要使用手机，对电池有害，也会产生超大量辐射伤害人体。

16、解答：充电时使用手机是否对电池有害要根据情况来说（本文后会说明），但是有一点可以确定的是，充电时使用手机绝对不会产生比平时使用手机多的辐射。锂电池在寿命周期内只能充放电XXX次，所以每次用就尽量用到自动关机，每次充就尽量充到满电。第一个子句是对的，后面是错的。这个次数中的每一次，都是指完整的一次，比如从20%充电到30%停止充电，这个只算是1/10次，从80%放电到60%,只能算是1/5次。前三次充电必须达到12小时，否则就影响电池性能。如果是为了激活电池，只需要手机提示充满电就已经足够，一般手机，都会在5小时内提示充满，完成后如果继续接着充电器，过冲过放保护电路会截断手机的充电电流。之后电池

17、就处于不状态，和充满后马上拨除充电线的效果是一样的。前三次充电必须达到12小时是针对镍氢充电电池来说的，结果被很多厂家习惯性地、无知地写在锂电池用户手册上，没文化真可怕。国际大厂，如戴尔，联想，华硕，apple的产品上是绝对不会出现“12小时”这样的文字的。而且对于锂电池来说，这是共性，也是原理的一部分，不可能有的厂家生产的需要12小时，有的厂家的不需要。需要注意的是，如果采用座充，由于绝大部分座充达不到官方线充的最高电流，充电时间可能会超过6小时，但只要充满电，坐充也会自动断电，和用线充是一样的。充满电了就最好马上拨除充电线，防止过充。过冲过放保护电路不是吃素的，OK！如果发生过充，多半是因

18、为过冲过放保护电路损坏，但以现在的电子产品工艺和抗压能力来说,这概率实在低到不行，不必提心吊胆。手机一旦开始提示用户充电，就一定要马上充电，或者马上关机，避免过放。过冲过放保护电路不是吃素的，OK！这个电路会在必要的时候（也就是过放之前）强制关机，不会损坏电池的。手机的提示是为了让用户提前知道，以提前做好处理或者心理准备。需要注意的是，如果手机已经自动关机就千万不能为了打个电话而强行开机了，因为很有可能造成过放，而且由于保护的存在，开机未完成前多半会被过冲过放保护电路强行断电。三、正确地使用1新出厂的电池：无需任何处理，如激活等，可直接投入正常使用。2闲置不长时间的电池（三个月内）：无需任何处

19、理（如激活等），可直接投入正常使用。3置较长时间的电池（三个月以上）：可做激活处理，使得电池活性达到最高，也可不做，使其随着正常使用自然恢复到最高活性。4子产品的评测人员，为了保证对电池续航时间的正确统计，有必要在测试前进行激活处理。5锂电池正常充电方法：随时充电，并可随时停止充电，不要有所顾忌。这点是锂电池的重要优点-无记忆效应决定的，请正视这个优点，并让您的锂电尽量展现它的这个重要优点。四、中的锂电池最怕什么1100以上高温会严重影响电池寿命和储电能力，并可能成造成电池熔化，或爆炸。所以，请让锂电池远离火源及其它热源。25到100高温是的，你没有看错，从35开始（人体温一般为36.2-37.2）电池寿命就开始被温度明显影响，温度越高，影响越大。锂电池的设计寿命最少也有400次完全充放电，按手机平均每三天充一次电来算，一块电池应该至少能用三年半。但绝大多数电池都没有能活那么久，很大部分的原因是因为电池被人