# 2021Capacitance

**Repository Path**: XMUT-PFA/capacitance

## Basic Information

- **Project Name**: 2021Capacitance
- **Description**: fun_fix是软件最终版本
readme是超级电容说明文档
master是硬件+外壳
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: fun_fix
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 1
- **Forks**: 1
- **Created**: 2021-04-16
- **Last Updated**: 2025-12-05

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: 超级电容

## README

# capacitance-超级电容-技术手册

## 基本情况

* 本仓库为2021赛季最终版本
  后续赛季如有更改需新建仓库存放超级电容的资料
  此仓库不再更改
* 作者：廖哲林，张粤炫

## 底层逻辑

### 超级电容工作机理

![请添加图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/f871a07198e347f097473daac69dc64e.png)


## 超级电容代码逻辑

```cpp
int main(void)
{
  ALL_INIT();
  while (1)
  {
	MODE_SELECT(MODE);
	HAL_Delay(10);
  }
}

```

### ALL_INIT()所有模块的初始化函数

其余的adc，oled之类的初始化都在这里，这里比较重点的是继电器的变化

```cpp

#define	 CHARGE_OFF  HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET); //充电继电器关闭
#define  MOTOR_EMC   HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_RESET); //电机紧急状态（直通后级）

#define  CHARGE_ON   HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_SET); //充电继电器开启
#define	 MOTOR_CAP   HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_SET); //电机电容模式
```

```cpp
void ALL_INIT(void)
{ 
	u8 i;
	HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc1);
	HAL_ADC_Start_DMA(&hadc1, (uint32_t*)&ADC_Value_STA, 300);//ADC DMA传输开启
	OLED_Init();
	CHARGE_OFF;//CHARGE_OFF
	MOTOR_EMC;
	SET_DAC_VAL(DAC_CHANNEL_1,0.5);//充电电流    1.4-3.38A  1.3-3.09A   1.2-2.84A   1.1-2.62A   1.0-2.39A   0.9-2.15A   0.8-1.94A  0.7-1.71A  0.6-1.47A  0.5-1.22A  0.4-1.01A   0.3-0.78A  0.2-0.55A   0.1-0.33A  0.0-0.2A
	SET_DAC_VAL(DAC_CHANNEL_2,2.3);//充电电压      2.3-21v
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_1); //PWM 
    HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_2); //PWM 
	HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_3); //PWM 
	__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_1, 0);
	__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_2, 0);
	__HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_3, 0);
	OLED_CLS();
	OLED_DrawBMP(20,0,54,6,BMP1);
	OLED_ShowStr(0,7,"Design By LiaoZheLin",1);//显示字符串
	OLED_ShowStr(70,3,"PFA",2);//显示字符串
	BEEP_ON;
	HAL_Delay(500);
	BEEP_OFF;
	OLED_CLS();
	for(i=0;i<2;i++)
	{
		OLED_ShowCN(i*16,0,i);//电容电压
		OLED_ShowCN(i*16,2,i+2);//电容电压
		OLED_ShowCN(i*16,4,i+4);//电容电压
		OLED_ShowCN(i*16,6,i+6);//电容电压
		OLED_ShowCN(i*16+92,0,i+8);//电容电压
		OLED_ShowCN(i*16+92,4,i+10);//电容电压
	}
//	KEY=KEY_Scan();
//	if(KEY==0)MODE=MODE_ONLINE;
//	else if(KEY==1)MODE=MODE_OFFLINE;
//	else if(KEY==2)MODE=MODE_EMC;
//	else if(KEY==3)MODE=MODE_TEST;
//	else MODE=MODE_ONLINE;
	MODE=MODE_ONLINE;
	HAL_TIM_Base_Start_IT(&htim5);
	__HAL_UART_ENABLE_IT(&huart1,UART_IT_IDLE);      //串口6使能UART_IT_RXNE         视觉
	HAL_UART_Receive_DMA(&huart1,rx_buff,2);//串口6DMA接收初始化

}
```

* 第52行和53行
  充电继电器关闭，直通后级状态，此时便是初始状态，也就是整块超级电容被短路，相当于直接去掉。
* 第85行直接选择了超级电容的工作模式：在线模式

### MODE_SELECT(MODE)

* 因为在初始化的85行中选择了在线模式，所以第二部为在线模式
* 在线模式分为三个阶段，无限循环

```cpp
	switch(mode)
	{
		case MODE_ONLINE:{   //在线模式
			//蓝灯情况
			//////////////////////第一个步骤//////////////////////////////////////////////////
			if(STATE_FLAG==1)//     第一次进入，低于17V时  30W+直通后级充电，
			{

				if(ADC_Value_Ture[1]<17)//电容电压小于17  开始充电  直通后级
				{
					HAL_Delay(20);
					if(ADC_Value_Ture[1]<17)
					{
						LED.LED_COLOR(BLUE_,100);
						CHARGE_ON;
						MOTOR_EMC;
						SET_DAC_VAL(DAC_CHANNEL_1,0.5);//充电电流    1.4-3.38A  1.3-3.09A   1.2-2.84A   1.1-2.62A   1.0-2.39A   0.9-2.15A   0.8-1.94A  0.7-1.71A  0.6-1.47A  0.5-1.22A  0.4-1.01A   0.3-0.78A  0.2-0.55A   0.1-0.33A  0.0-0.2A
						SET_DAC_VAL(DAC_CHANNEL_2,2.1);//充电电压      2.3-21v
					}
				}
				else if(ADC_Value_Ture[1]>=17)
				{
					HAL_Delay(20);
					if(ADC_Value_Ture[1]>=17)
					{
					HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_11, GPIO_PIN_SET);
						LED.LED_COLOR(GREEN_,100);
						CHARGE_ON;
						MOTOR_CAP;
						STATE_FLAG=2;
					}
				}
			}
```

#### 第一个步骤

1. 刚开机的状态，电容里面消耗光的情况下，超级电容会先给电容充电，继电器为直通后级，也就是此时如果底盘超功率是直接会被裁判系统检测到并且扣血，所以一定要有反馈信号，就是起码要能区别此时是否是直通后级，如果是的话用ui画个标记，体现操作手此时要慢速。
2. 如果充满电，则关闭直通后级模式，打开电容模式

```cpp
			////////////////////////////第二个步骤////////////////////////////////////////////
			else if(STATE_FLAG==2) //   
			{
				if(ADC_Value_Ture[1]<EMC_VAL)//当电容电压小于预警电压时，蜂鸣器，LED警告.串口，CAN发出警告
				{
					HAL_Delay(20);
					if(ADC_Value_Ture[1]<EMC_VAL)
					{
						BEEP_ON;
						LED.LED_COLOR(YELLOW_,100);
						if(ADC_Value_Ture[1]<MIN_VAL)//当电容电压小于最低电压时，自动切换到EMC模式
						HAL_Delay(20);
						if(ADC_Value_Ture[1]<MIN_VAL)
						{
							CHARGE_OFF;//为什么关闭充电？     直通后级，再继续充电，就变成电源同时给电机还有电容供电了

							MOTOR_EMC;//直通后级
							SET_DAC_VAL(DAC_CHANNEL_1,0);//充电电流    1.4-3.38A  1.3-3.09A   1.2-2.84A   1.1-2.62A   1.0-2.39A   0.9-2.15A   0.8-1.94A  0.7-1.71A  0.6-1.47A  0.5-1.22A  0.4-1.01A   0.3-0.78A  0.2-0.55A   0.1-0.33A  0.0-0.2A
							SET_DAC_VAL(DAC_CHANNEL_2,0);//充电电压      2.3-21v

							STATE_FLAG=0;
						}
					}
				}
				else
				{
					switch(Taget_V)//Taget_V为A版发来的数据，用来选择充电功率
					{
						//case 0: CHARGE_ON;MOTOR_CAP ; break;//电容模式
						case 1: dac_A=0.8  ; break;//“1”
						case 2: dac_A=0.9  ; break;
						case 3: dac_A=1    ; break;
						case 4: dac_A=1.1  ; break;
						case 5: dac_A=1.2  ; break;
						case 6: dac_A=1.3  ; break;
						case 7: dac_A=1.4  ; break;
						case 8: dac_A=1.5  ; break;
						case 9: dac_A=1.6  ; break;

						default:dac_A=0.8  ; break;

					}
					SET_DAC_VAL(DAC_CHANNEL_1,dac_A);//充电电流    1.4-3.38A  1.3-3.09A   1.2-2.84A   1.1-2.62A   1.0-2.39A   0.9-2.15A   0.8-1.94A  0.7-1.71A  0.6-1.47A  0.5-1.22A  0.4-1.01A   0.3-0.78A  0.2-0.55A   0.1-0.33A  0.0-0.2A
					//SET_DAC_VAL(DAC_CHANNEL_2,2.9);//充电电压      2.3-21v
					BEEP_OFF;
					LED.LED_COLOR(GREEN_,100);
				}
			}
```

#### 第二个步骤

经过第一步，此时电容电压是够的，所以读取裁判系统此时的最大输入功率，并控制超级电容以这个功率继续给电容充电，，其中Taget_V就是裁判系统的闭环参数，如果检测到此时电容被消耗的差不多了，就跳入上面的if中，直通后级，关闭充电，准备进入第三个步骤。

```cpp
			else if(STATE_FLAG==0){   
				if(Taget_V == 0){//电容模式
					STATE_FLAG=1;
					BEEP_OFF;

					HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_11, GPIO_PIN_RESET);

				}
				LED.LED_COLOR(RED_,100);
			}
```

#### 第三个步骤

当时比赛来不及改，大致思路是用一个io口的0和1状态表示此时是否是直通后级的状态，然后flag标志位更新为1，又从第一步开始循环。

### 流程图

![请添加图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/bfd8e9b6632a41aca67589239ea9fc5d.png)

### 关于充电功率的计算

```cpp
	else if(STATE_FLAG==2) //   
			{
				if(ADC_Value_Ture[1]<EMC_VAL)//当电容电压小于预警电压时，蜂鸣器，LED警告.串口，CAN发出警告
				{
					HAL_Delay(20);
					if(ADC_Value_Ture[1]<EMC_VAL)
					{
						BEEP_ON;
						LED.LED_COLOR(YELLOW_,100);
						if(ADC_Value_Ture[1]<MIN_VAL)//当电容电压小于最低电压时，自动切换到EMC模式
						HAL_Delay(20);
						if(ADC_Value_Ture[1]<MIN_VAL)
						{
							CHARGE_OFF;//为什么关闭充电？     直通后级，再继续充电，就变成电源同时给电机还有电容供电了

							MOTOR_EMC;//直通后级
							SET_DAC_VAL(DAC_CHANNEL_1,0);//充电电流    1.4-3.38A  1.3-3.09A   1.2-2.84A   1.1-2.62A   1.0-2.39A   0.9-2.15A   0.8-1.94A  0.7-1.71A  0.6-1.47A  0.5-1.22A  0.4-1.01A   0.3-0.78A  0.2-0.55A   0.1-0.33A  0.0-0.2A
							SET_DAC_VAL(DAC_CHANNEL_2,0);//充电电压      2.3-21v

							STATE_FLAG=0;
						}
					}
				}
				else
				{
					switch(Taget_V)//Taget_V为A版发来的数据，用来选择充电功率
					{
						//case 0: CHARGE_ON;MOTOR_CAP ; break;//电容模式
						case 1: dac_A=0.8  ; break;//“1”
						case 2: dac_A=0.9  ; break;
						case 3: dac_A=1    ; break;
						case 4: dac_A=1.1  ; break;
						case 5: dac_A=1.2  ; break;
						case 6: dac_A=1.3  ; break;
						case 7: dac_A=1.4  ; break;
						case 8: dac_A=1.5  ; break;
						case 9: dac_A=1.6  ; break;

						default:dac_A=0.8  ; break;

					}
					SET_DAC_VAL(DAC_CHANNEL_1,dac_A);//充电电流    1.4-3.38A  1.3-3.09A   1.2-2.84A   1.1-2.62A   1.0-2.39A   0.9-2.15A   0.8-1.94A  0.7-1.71A  0.6-1.47A  0.5-1.22A  0.4-1.01A   0.3-0.78A  0.2-0.55A   0.1-0.33A  0.0-0.2A
					//SET_DAC_VAL(DAC_CHANNEL_2,2.9);//充电电压      2.3-21v
					BEEP_OFF;
					LED.LED_COLOR(GREEN_,100);
				}
			}
			//////////////////////////////////第三个步骤//////////////////////////////////////
			else if(STATE_FLAG==0){   
				if(Taget_V == 0){//电容模式
					STATE_FLAG=1;
					BEEP_OFF;

					HAL_GPIO_WritePin(GPIOC, GPIO_PIN_11, GPIO_PIN_RESET);

				}
				LED.LED_COLOR(RED_,100);
			}
```

首先要明确超级电容控制的是充电功率，只要充电功率不超过裁判系统规定的就不会扣血，电压已经确定是24v，所以控制功率只能通过电流

举例：

* 当dac_A=1.6时，查下表发现此时对应的电流为3.78A，可得此时超级电容充电功率为3.78*24=90.72w。
* 当dac_A=1.5时，查下表发现此时对应的电流为3.56A，可得此时超级电容充电功率为3.56*24=85.44w。

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