毕业论文-电动汽车自助充桩设计.docx

辽宁科技大学本科生毕业设计(论文) 第32页电动汽车自助充电桩设计摘 要目前世界上大部分汽车仍然使用石油作为行车能源，随着石油这种不可再生能源的日渐枯竭，以及我们对于环境保护的逐渐重视，人们开始研制电动汽车。电动汽车具有效率高、使用电力这种可再生能源等优势使其逐渐开始占领市场。这对于环境保护、建设可持续性发展社会具有重大意义。我国对于电动汽车的研制起步较晚，但随着投入资金的增多，因此我国的电动汽车行业发展迅速。随着我国道路上行驶的电动汽车越来越多，充电问题也开始变成一个迫在眉睫需要解决的问题。为了应对这一亟待我们去面对去解决的问题，本文设计了一种自助充电桩系统，该系统使用人机交互的方式使得用户可以在没有管理人员的参与下自主使用充电桩对其电动汽车进行充电。在便利了用户充电行为的同时也减轻了管理人员的工作强度，减少管理方的运营成本。关键词：自助充电桩；电动汽车；环境保护；人机交互AbstractMost cars in the world are still use oil as a driving power, as the oil as an energy draining on again, and we gradually pay attention to environmental protection, people begin to develop electric vehicles. Electric vehicles have the advantage of high efficiency and the use of renewable energy such as electricity, which gradually began to occupy the market. This is of great significance to environmental protection and sustainable development of society.The development of electric vehicle in China started late, but with the increase of investment, Chinas electric car industry develops rapidly. With the increasing number of electric vehicles on the road in China, the problem of charging is becoming an urgent problem to be solved. In response to this need us to face to solve the problem, this paper designed a kind of independent charging system, the system use the man-machine interactive mode allows the user to no management personnel to participate in independent use charging piles under the electric cars were charging. At the same time, it also reduces the managements working strength and reduces the operating cost of the management.Keywords: Self-charging pile； Electric cars；Environmental protection；The human-computer interaction 目 录摘 要IAbstractII1绪论11.1课题背景研究的目的和意义11.2国内外研究现状21.2.1国外研究现状21.2.2国内研究现状31.3本设计研究的主要内容42电动汽车自助充电桩总体方案52.1自助充电桩工作原理52.2自助充电桩需求分析52.3自助充电桩整体设计63电动汽车自助充电桩系统硬件设计83.1自助充电桩主控设计83.2自助充电桩射频电路设计93.3自助充电桩显示电路设计123.4自助充电桩电源电路设计133.5自助充电桩开关电路设计143.6自助充电桩电池电压检测电路设计154电动汽车自助充电桩系统软件设计164.1自助充电桩射频电路软件设计164.2自助充电桩显示系统软件设计224.3自助充电桩充电控制功能软件设计25结 论28致 谢30参考文献31附 录321 绪论 1.1 课题背景研究的目的和意义汽车是交通工具领域最优秀的创新之一，它的出现不仅改变了人们的生活出行方式， 而且极大地促进了世界各国的经济发展，同时推动了人类文明史的发展。然而，汽车发动机的直接动力来源是石油燃料，由于汽车数量的不断增多，不可再生的石油被大量消耗，这不仅加剧了世界石油资源的紧缺，所排放的尾气更给自然生态环境带来了不可避免的污染和破坏，比如城市的严重雾霾天气、全球气候变暖、城市的噪声污染等一系列问题。因此，面对这亟待解决的资源紧缺和环境保护两大重要问题，汽车产业必将向着节能、环保的方向发展。电动汽车是全部或部分地把电力作为驱动系统动力来源的汽车，相对于传统汽油发动机汽车来说，其自身不排放有害气体，且具有能源利用率高、噪音小、结构简单、运作成本低廉等明显优势。因此，发展电动汽车已成为当今社会发展绿色环保汽车经济的主要方向，既是我国新一轮经济增长的突破口，又是实现我国交通能源转型的必要途径，有着广阔的市场前景和巨大的商业价值，现已成为我国及世界其他发达国家汽车制造厂商的共同战略选择，同时也是世界各国科研机构研究和探讨的重要课题。电动汽车作为一种新式电力驱动型交通工具，其相应的配套充电基础设施紧随着电动汽车的发展而迅速发展起来，目前对充电设施的研究和开发同样受到了广泛重视。电动汽车配套的充电设施通常分为公用充电站、分散式充电桩和电池更换站三种类型。分散式充电桩通常是指交流充电桩，它是一种慢速充电装置，具备充电计量计费、液晶操作界面等，方便用户自助完成充电操作。此外，交流充电桩通常分散地建设于公用停车场、居民小区停车场、写字楼停车场及商场停车场等公共场所，为用户在充电地点和时间上的自由选择带来了极大的便利，方便他们在上班、购物或夜间休息时为电动汽车充电。相比于公用充、换电站，交流充电桩所具有的建造成本低、 占地面积小、 安置灵活等优势已使其成为目前电动汽车配套充电设施中的不可或缺的充电装置。而且，今年我国最新发布的 2015 - 2020 年电动汽车充电基础设施发展指南指出，我国将新增分散式交流充电桩 480 万个以上，集中式充换电站 1.2 万座以上，用于满足未来 5 年全国 500 多万量电动汽车的充电需求。由此可以看出，交流充电桩的规划建设已经从少数城市的初步推广逐步走向全社会的大面积建设阶段， 因此研究与探讨交流充电桩的相关技术问题，统一行业标准规范，对促进充电设施产业的快速发展具有重要意义。而交流充电桩作为充电设备，通常应具备计量计费功能，设计适用于交流充电桩用的电能计量计费系统，用于对充电数据进行实时采集、存储、显示及充电消费结算，便于用户直观地查看充电状态，对交流充电桩的设计与优化是一项具有重要意义的工作。1.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究现状十九世纪末期，美国科学家在对蓄电池的研究中，发明了电池的快速充电技术，并设计制造了第一辆以铅酸电池为能源的电动汽车，使用恒流输出的车载充电器对电池进行充电，充电器能对电池内的电解液密度进行监测，根据电解液的密度情况选择相应的充电电流。随着科技的进步，研究人员发明了应用低电压的恒定电压充电方式和由恒压充电方式衍生而来的 0.5C 充电的新技术，这种充电技术能够有效地缩短充电所需的时间，并能延长电池的寿命。上世纪中期，美国的马斯教授在对蓄电池充电技术进行研究时，通过大量实验分析得出了以最低析气率为前提的蓄电池可接受的充电电流曲线。在 1972 年，他提出了著名的马斯三定律和最佳充电曲线等理论，为蓄电池快速充电技术奠定了基础。上世纪八十年代初期，来自日本的Tomohiko Ikeya教授发明了蓄电池阶段式充电技术。应用这种技术对蓄电池进行充电时，需要保证充电过程的不同阶段的电流维持恒定，并对充电过程中观测其对蓄电池充电效果的影响。上世纪末期，来自美国的L.T Lam等人在对电池充电阶段的脉冲电流进行研究时，得出了采用脉冲充电的方式对电池进行充电能有效地缩短充电时间并能延长电池的使用寿命的结论。与此同时， Sung Chul Kim通过大量实验对蓄电池进行极化研究，得出了间歇和放电的方案能够有效地降低极化现象，而且脉冲充电方式与蓄电池去极化可缩短充电时间，而且能减小电能的消耗。前苏联科学家Pablov教授在对电池充电技术进行研究时发现蓄电池的充电过程中电流大小、蓄电池内的活性物质的利用情况与过充时间会对电池寿命产生影响。当电池的充电量不足时，电池循环使用的次数只有100200 次；当电池处于严重过充状态时，循环使用次数在 400500 次；而当电池经常处于过充状态时，循环使用次数可达 700800 次；只有当电池的充电状态为理想状态时，循环使用次数才能达到 900 次以上。因此，只有良好的充电习惯才能延长电池的使用寿命。通过各国科学家对蓄电池充电技术的研究，现已有许多科研单位和企业设计生产出快速充电装置。日本的一家公司研制出一种电量从0充至50%仅需3min的快速充电装置，并将这种蓄电池应用到电动汽车中，能满足电动汽车连续行进 100 公里左右。1.2.2 国内研究现状上世纪七十年代，我国的王鸿麟教授在他的专著智能快速充电器设计与制作一书中，对他的快速充电技术研究成果进行了详细介绍。虽然带动了蓄电池快速充电技术的发展，但是书中提到的充电模式都比较单一，都存在效率低、耗电量大等问题。上世纪八十年代初期，我国的王佩玉工程师设计出一种应用计算机进行控制的大功率快速充电机；陈体衔等人在实验中研究出一种间歇式快速充电方法，这种充电方法能有效地缩短电池的充电时间；郭亮教授在实验中，得出了在阶段式恒流充电时初始阶段的充电电流较大能缩短电池的充电时间的结论。最近几年，部分研究学者不断尝试运用其他学科的算法来完善充电技术，提出了一些新型的快速充电方法，比如神经网络法，模糊控制法以及智能控制法等，比较有代表性的是神经网络法。神经网络法用于电池充电可以最大程度的逼近电流最佳接受曲线，减少电池析气，延长电池寿命。1.3 本设计研究的主要内容本设计研究了一种电动汽车自助充电桩的设计方案，其中包括对于充电桩硬件电路的设计以及相关软件驱动程序的原理及编制。通过对用户射频卡的识别来判断用户身份信息，用户只有射频卡识别成功后才能进行充电，并依据用户实际使用设置来进行相应的扣费。当充电结束后充电桩切断充电线路以完成充电的目的。本设计主要工作内容如下：（1）研究目前电动汽车行业中充电桩的发展现状，将国外与国内现状进行对比，寻找我国目前电动汽车行业配套基础设施建设中的优缺点。（2）自助充电桩的总体方案设计。首先对充电桩的工作原理进行研究，了解快充和慢充技术的详细原理。之后对充电桩的需求进行分析，探讨目前电动汽车充电桩需要的功能以及各个功能的意义。最后对整体的工作流程进行设计，通过对系统的整体设计以明确整个工作的具体流程。（3）自助充电桩的硬件电路设计。其中包括电源模块设计、51单片机的最小系统电路分析以及其他各个功能模块的设计。保障预期的各功能能被准确实现。（4）自助充电桩的软件设计。2 电动汽车自助充电桩总体方案2.1 自助充电桩工作原理常见的充电桩是固定在地面上，用户将充电桩与汽车连接使之能够充电的设备。充电桩分为直流充电和交流充电两种。直流充电桩将电网中的交流电转化为直流，采用大电流直流的方式给汽车供电，这样的方式充电较为快速，也就是常说的快充技术。交流充电则是指充电桩从交流电网中取电后不经过处理直接将交流电送入汽车中，由汽车的车载充电器给内部电池供电。由于车载充电器输出的电流较低，自身功率有限，因此充电速度较慢，也就是常说的慢充。快慢充在技术上具有极大的不一致，同时在充电速度也有较大差别。经研究发现同一辆汽车从0电量状态到充满电，使用交流充电技术需要8到10个小时，而使用直流大电流充电技术只需要三四个小时。时间的缩短可以在一定程度上促进用户偏向购买电动汽车作为日常生活中的交通工具。2.2 自助充电桩需求分析目前随着依靠电力驱动的新能源汽车的逐渐流行，相关的充电设备也开始随之投入。如何对电动汽车进行高效、无损地充电是目前需要解决的一大问题。若用户使用充电桩为自己的汽车充电时没有感到任何的不便利则对于推广电动汽车的大量投入使用具有重大意义。因此设计的电动汽车充电桩必须要具有以下几个特点：1)充电桩要具有安全保护功能。在充电过程中可能会发生任何突发状况，例如汽车电池出现故障、电缆磨损导致断裂、电网电压不稳定等。若发生类似突发状况时自助充电桩需要能检测到问题并及时断电以保护自身设备及用户汽车不受损害。2)充电桩要具有高效、安全的充电能力。例如电网电压不稳定或其他问题时充电桩要能够保证输出给电动汽车的电力始终保持稳定状态不变化，以保证不损害汽车的电池。3)充电桩应该具有电池状态检测功能以及充电电流控制电路。首先在使用大电流充电时，要考虑到不同厂家生产的电动汽车其电池所能承受的最大电流不同，因此不能盲目使用较大电流进行充电。在充电时要能够实时检测汽车电池的状态，并以此为依据来调整自身的充电电流，以达到不损害电池的目的。4)充电费用的计算以及凭条的打印。当用户设定充电模式后，充电桩应当能正确计算出所需费用并打印出收费凭条。5)自助充电桩应当具有良好的人机交互功能。由于自助充电桩由用户自行使用，并没有管理人员的陪同参与，因此用户应当可以依据人机交互界面自助进行充电设置。这就对充电桩的人机交互能力提出了要求。2.3 自助充电桩整体设计当用户使用充电桩时，通过在设备上扫描IC卡使充电桩识别出所服务用户的相关信息。若能够读取到相关信息则立即锁定该IC卡，防止用户同时在其他充电桩上刷卡获取服务。待用户确认后选择充电模式，充电模式可以设置为充满电结束或设置到达指定时间后结束。此外还可以设置在某时段开始充电，这样的功能是考虑到有些区域白天和晚上电量价格差距较大，用户可以设置为晚上电量价格较低的时段进行充电。随着自主充电桩提供这项选择充电时段的功能，大量用户可能会选择在夜间进行充电，这样对电网的负担也可以均匀分摊至晚上，对于电网的高效运行也起到了巨大的作用。在充电模式选择结束后充电桩对用户金额进行预扣，随后开始进行充电并提示用户拔出IC卡防止将IC卡遗忘在自助充电桩上。若用户临时有事需要结束充电同样需要刷IC卡，选择停止充电，系统重新依据所耗电量或时间来修改扣费金额，将多余的费用返还至用户账户内。此外充电结束后系统需打印收费凭条并提示充电结束。自助充电桩的操作流程如图2.1所示。图 2.1 充电桩操作流程图3 电动汽车自助充电桩系统硬件设计 3.1 自助充电桩主控设计结合充电桩实际所需功能以及使用环境分析，电动汽车自助充电桩系统采用51单片机来作为其主控对整个充电系统进行控制。51单片机的诞生历史悠久，具有成本低、稳定性高等优点，目前被广泛应用于生活中的可控制设备中。51单片机中例如STC12C5A60S2芯片具有40个引脚，其中具有输入输出功能的引脚为4x8个。作为一个充电桩的控制设备，主要用于控制充电电流大小，射频卡读取模块、显示屏显示电路以及电池状态监控等功能，32个引脚能够完成本系统的设计要求。此外51单片机的价格普遍较低，例如STC12C5A60S2的价格约为人民币10元左右，这在一定程度上降低了充电桩的投入成本。51单片机的最小系统原理图如图3.1所示。 图 3.1 51单片机最小系统原理图主控电源部分采用5V直流供电的方式，在电源与地之间并联两个电容用于滤波，在一定程度上减少了外部电压的波动对单片机运行的干扰。51单片机的第9脚为复位引脚，复位引脚采用串联一个10k的电容接到地端。当复位引脚为低电平时系统正常运行，当该引脚被拉高时单片机进入复位状态，之后开始回到程序第一行开始运行。因此在设计中会使用一个独立按键与C1并联，当按下按键后引脚被拉高系统复位。在本设计中并不希望程序在充电运行中系统被复位，因此最小系统的复位电路中设置的复位按键可以装在保护壳内部。此外本系统使用的晶振频率为11.0592Mhz，使用该频率的晶振可以使51单片机产生9600的波特率，方便我们使用串口功能进行调试。3.2 自助充电桩射频电路设计自助充电桩必须具有使用用户信息的功能。为了用户使用便利以及方便确认用户身份，在本系统中采用RF射频识别的方式来判断用户信息。用户持有射频卡片靠近识别区验证身份后依据具体使用方式来对用户进行相应扣费。MF-RC522是一种非接触式的低功耗读写基站芯片，满足13.56MHz下所有类型的非接触式通读方式和协议，其优越的RF性能和可适用于不同电压操作的模拟和数字部分都使其适用性大大提高，其功能和成本均满足本设计信息识别的需求，所以选用该芯片。用户手持的射频卡内置8K的存储区用来存储相应数据。在内部存储区中一共有16个扇区，其中第0个扇区由于被设计用来存储内部固件已经被固化，因此无法被使用。在每个扇区中又有4个块。其中可以被存放数据的是前3个块，存储区被设计可以进行十万次写操作，无限次读操作，因此非常适合于充电桩这种必须能够长时间稳定工作的系统。第4个块被设计用于存放控制信息，例如扇区的密码等。本设计中射频卡的内部存储区被用于存储用户的账户余额。在射频卡靠近读写器以后由读写器发出电磁波给其供电，之后读写器向射频卡发送数据识别是否为MI射频卡。由于可能会同时有多张射频卡同时进入刷卡区域，因此读写器通过使用防冲突机制选中其中一张卡，将剩余的卡放入队列中等待通讯。选中卡片后对卡片进行密码校验，等待三次认证以后读写器与射频卡开始正式建立通讯，其中通讯方式采用加密的形式。在通讯过程中可以对数据进行读、写、加值、减值、终止等操作。其通讯流程图如图3.2所示。图 3.2 M1射频卡与读写器的通讯读写模块电路原理图如图3.3所示。本读写模块采用SPI总线接口，天线是通过MF-RC522的 11脚和13脚提供能量载波驱动的。在进行工作时读写模块通过天线E1向射频卡发送无线载波信号，经由射频卡的天线接收后经由自身进行调制/解调等处理后再次通过天线将载波信号返回，由通讯模块自身进行调制/解调处理。通过这样一个通讯回路实现MF-RC522对射频卡的读写。图 3.3 读写模块电路原理图其中MF-RC522的部分管脚选择配置原理如下表3.1、表3.2所示：表3.1 MF-RC522接口类型配置说明引脚名称类型SPI方式SDA带施密特触发器的NSSI2C输入LEA输入HD7带施密特触发器的MISOD6带施密特触发器的MOSID5带施密特触发器的SCKD4带施密特触发器的D3带施密特触发器的D2带施密特触发器的D1带施密特触发器的表3.2 天线管脚配置说明管脚名称类型功能TX1,TX2输出缓冲天线驱动VMID模拟量参考电压RX输入模拟量 天线输入信号3.3 自助充电桩显示电路设计考虑到实际使用中显示屏需要显示的信息较多以及用户实际视力的影响，因此需采用相对较大屏幕来显示界面，本系统综合以上情况，选择使用LCD12864大屏作为整个系统的显示界面。LCD12864是128个像素点x64个像素点的大显示屏，可以显示多行汉字，因此适合用于多信息的显示用途。12864具有成本，低、使用简单、系统稳定等优点。传输数据时使用8位并口数据传输，如图3.4为12864的系统原理图。图 3.4 12864显示屏原理图12864由1、2脚接入电源，显示屏使用5V供电。在3脚上接一个5k的滑动变阻器，可以通过调节该滑动变阻器的阻值大小来调节显示屏显示亮度，因此适合于不同光强环境下的使用。4脚为RS读写数据/命令脚，当该引脚置高以后表示51单片机向显示屏写入的数据为命令数据，用于控制显示屏做相应配置。当该引脚置低时表示向显示屏中写入的数据为显示数据，显示屏收到数据后将其在屏幕上显示出来。5脚R/W为读写引脚，通过控制该引脚的高低电平可以让显示屏明白是要向其写入数据还是从显示屏中读出数据。6脚E脚为使能信号引脚。单片机与显示屏直接通信使用7-14脚的八根线并行传输数据，具有速度快、程序简单等优点。19、20脚为显示屏的背光供电引脚，采用背光显示屏可以使得系统在较暗环境下同样可以被用户自行使用。通常在显示屏的电源引脚间并联一个电容，以此来减少外部电源的波动对显示屏正常运行的干扰。3.4 自助充电桩电源电路设计电动汽车充电桩电源一般通过220V交流电网供电，通过整流、滤波后输出12V直流。在实际使用中需要考虑到电网故障或其他原因可能会造成设备突发性掉电，造成系统运行数据丢失等情况。因此需要在电路中加入UPS电源以保证电源的不间断供电。图 3.5 充电及UPS主电路图系统电源电路中包括两种模式，如图3.5所示，其中实线代表电路的实际通路。当电源依靠电网供电时，系统从电网中取电，经过电源压降模块后将电源电压稳定为12V直流从而给电池供电。当电网的220V交流电因为突发性原因停止供电后，UPS检测到12V直流电源电压低于蓄电池电压后自动将电源线路切换为蓄电池供电，以此来保证电源的不间断供电，保障系统的稳定运行。3.5 自助充电桩开关电路设计汽车充电桩充电功率一般在7KW，那么如果要控制电路的通断必须采用接触器的方式。在本系统中由51单片机引脚控制三极管的通断，继而控制继电器的开关，通过继电器的开关来控制接触器使之达到控制电路通断的目的。通过一层层的电信号放大和隔离作用使得单片机仅需要控制三极管的基极即可控制整个充电电路的通断。图 3.6 电流开关电路由于充电线路中电流过大，因此在开断线路的瞬间在线圈中会出现高反电动势，高反电动势的产生可能会导致单片机的复位，干扰系统的正常运行。因此继电器单独使用5V直流电进行供电，单片机与继电器只需共地即可进行正常的开断操作，通过这样的方式使得继电器与主控电路的电源隔离开来，在最大程度上减少对主控电路的干扰。此外由于开断瞬间继电器内部线圈中存在电能，通过在继电器线路中串接一个二极管可以使得电能通过二极管释放出来，防止残余电能对单片机造成干扰。开关电路如图3.6所示。3.6 自助充电桩电池电压检测电路设计当充电桩为电动汽车充电时需时刻检测电池当前的电压状况，若检测到电池电压已满说明充电完毕需要及时断电防止对电池造成过充。当电池电压获取后首先使用ISO124芯片对电压进行隔离。由于电压是模拟量，因此在本设计中使用的为ISO124模拟量隔离芯片。图 3.7 电压检测电路电压电池对于单片机来说有些过高，因此需要采用电阻分压的方式降低电池的采样电压，这里采用精密电阻对电池采样电压进行分压，分压后得到的小电压进入AD0832进行ADC转换。当经过AD0832后电池电压转化为数字量可以由单片机直接采集获得。电压检测电路如图3.7所示。4 电动汽车自助充电桩系统软件设计 4.1 自助充电桩射频电路软件设计本系统中51单片机与射频电路采用SPI的方式通信。SPI是一种全双工的通信总线，整个通讯总线一共使用了四个引脚，分别是SDI、SDO、SCLK、CS。SDI表示数据的输入端，SDO表示数据的输出端，因为输入输出是分别的两根线，因此SPI支持全双工的通信方式，即可以同时进行输入和输出的操作。SCLK表示时钟信号，时钟信号线由主设备发出。例如在51单片机与RF射频芯片通信时，由51单片机负责控制时钟线，由射频芯片读取线上的时钟来判断数据的给定过程以达到相互通信的目的，当时钟线上没有电平的变化时表示目前没有数据在单片机与射频芯片之间传输。因为SCLK时钟是由主设备发出的，因此主设备可以依据自己的实际情况控制数据传输状态，例如可以一位一位传，甚至在数据传输过程中可以通过停止时钟信号的方式来暂停传输过程。依据不同设备的实际情况，不同设备上的SPI通信可能是在SCLK的上升沿传输数据，也可能在SCLK的下降沿传输数据。CS表示SPI数据线上芯片的片选。一个SPI总线上可以挂载多个SPI从设备，主设备通过片选的方式选中某个设备，表示接下来传输的数据是发送给该设备。SPI总线的时序图如图4.1、图4.2所示。图 4.1 下降沿传输数据图 4.2 上升沿传递数据射频卡读写流程图如图4.3所示。射频芯片将发送和接收的数据都存在内部FIFO中，待内部数据经过加密处理后发送。若发送完毕且外部为合法射频卡则射频卡会回发一个回应信号。射频读写芯片读取到回应的数据包后进行解密，再把数据传入到内部FIFO中。图 4.3 射频卡数据传输流程其核心控制程序如下：void iccardcode(unsigned char cmd) unsigned char GetDatstatuss;if(cmd = 1)GetDatstatus = GetDatRecevie();GetGetDatRecevieRecevie0 = 1;GetDatRecevie1 = GetDatstatus;if(cmd = 2)GetDatstatus = GetDatPcdRequest(GetDatRecevie1, &GetDatRecevie2);if(GetDatstatus)GetDatstatus = GetDatPcdRequest(GetDatRecevie1, &GetDatRecevie2);if(GetDatstatus)GetDatRecevie0 = 1;GetDatRecevie1 = GetDatstatus;break;GetDatRecevie0 = 3;GetDatRecevie1 = GetDatstatus; if(cmd = 3)GetDatstatus = GetAnticoll(&GetDatRecevie2);if(GetDatstatus != 0)GetDatRecevie0 = 1;GetDatRecevie1 = GetDatstatus;break;memcpy(MLastSelectSnr,&GetDatRecevie2,4);GetDatRecevie0 = 5;GetDatRecevie1 = GetDatstatus;if(cmd = 4)GetDatstatus = GetSelect(MLastSelectSnr);if(GetDatstatus != MOK)GetDatRecevie0 = 1;GetDatRecevie1 = GetDatstatus;break;GetDatRecevie0 = 3;GetDatRecevie1 = GetDatstatus;if(cmd = 5)GetDatstatus = PcdAuthState(GetDatRecevie1, GetDatRecevie3, Key, MLastSelectSnr);GetDatRecevie0 = 1;GetDatRecevie1 = GetDatstatus;if(cmd = 6)GetDatRecevie0 = 1;GetDatRecevie1 = GetDatstatus;if(cmd = 7)GetDatRecevie0 = 1;GetDatRecevie1 = GetDatstatus;if(cmd = 8)GetDatstatus = GetRead(GetDatRecevie1, &GetDatRecevie2);if(GetDatstatuss = 0)GetDatRecevie0 = 17;elseGetDatRecevie0 = 1;GetDatRecevie1 = GetDatstatus;if(cmd = 9)GetDatstatus=GetWrite(GetDatRecevie1, &GetDatRecevie2);GetDatRecevie0 = 1;GetDatRecevie1 = GetDatstatus;if(cmd = 10)GetValue(GetDatRecevie1, GetDatRecevie2, &GetDatRecevie3);GetDatRecevie0 = 1;GetDatRecevie1 = GetDatstatus;if(cmd = 12)GetBakValue(GetDatRecevie1, GetDatRecevie2);GetDatRecevie0 = 1;GetDatRecevie1 = 0;4.2 自助充电桩显示系统软件设计本自助充电桩采用12864显示屏来作为人机交互的媒介。12864由于其像素点为128x64，而显示一个汉字需要16x16的像素区域，因此一块12864显示屏可以显示32个汉字，足以满足本系统的使用。12864可以选择并行传输和串行传输两种方式，在本系统中考虑到传输速度的因素因此选择使用8位并行总线方式的12864，通过八根数据线同时传递数据构成一个字节。八位并行总线具有数据发送快且内置字库等优点使得编程简单方便。图 4.4 写数据时序图向LCD12864写数据的时序图如图4.4所示。在启动时首先控制RS数据线，若RS数据线置高表示向LCD12864内部写入的是数据，反之表示向其内部写入的是命令。与此同时R/W数据线置低，表示要向内部写入一个字节数据，反之表示从内部读出一个字节数据。待两RS与R/W线稳定后将使能线拉高选中LCD12864显示屏。所有准备工作结束后八位并口DB0至DB7传输一个字节的数据给显示屏。传输结束后将使能线拉低停止对显示屏的控制防止之后数据线上传输其他数据时误操作。最后将RS以及R/W拉高回到原先状态。图 4.5 读数据时序图如图4.5为单片机从LCD12864内部读数据的时序图。读数据与写数据相比只有R/W线存在不同，当需要读出一个字节数据时需要将R/W线置高表示从内部读出数据。其核心控制程序如下：1、向12864中写入一个字节数据void LCD12864_WriteData (uchar Data)E = 0;RS = 1;RW = 0;E = 1;DatPort = Data;E = 0;2、向12864中写入一个字节命令void LCD12864_WriteCmd (uchar cmd)E = 0;RS = 0;RW = 0;E = 1;DatPort = cmd;E = 0;3、在12864中显示所收费用void LCD12864_DisPries (void) int pries_buf8 = 0; unsigned char disPos = 0; unsigned char DisPoint = 6; int i = 0; if (DisPriesFlag) pries = weigh * unit_price; pries_buf0 = (int)pries / 1000; pries_buf1 = (int)pries % 1000 / 100; pries_buf2 = (int)pries % 100 / 10; pries_buf3 = (int)pries % 10; pries = (float)(pries - (int)pries); pries *= 1000; pries_buf4 = (int)pries / 1000; pries_buf5 = (int)pries % 1000 / 100; pries_buf6 = (int)pries % 100 / 10; pries_buf7 = (int)pries % 10; for (i = 0; i 3; i+) if (pries_bufi = 0) /disPos disPos+; for (i = disPos; i 4; i+) LCD12864_DisNum(pries_bufi,6,DisPoint+); LCD12864_Dischar(xiaoshudian, 6, DisPoint+); for (i = disPos + 2; i 7; i+) LCD12864_DisNum(pries_bufi,6,DisPoint+); 4.3 自助充电桩充电控制功能软件设计由于充电桩充电时需要提供7KW的功率，因此采用单片机引脚控制三极管的通断，继而控制继电器的通断，通过继电器的通断从而控制接触器的通断。因此在实际操作中若要控制充电线路的通断只需控制单片机与三极管连接的引脚的高低电平即可。在实际使用中不断检测是否存在异常，若不存在异常则检测充电是否结束，若充电结束则切断充电线路。否则继续检测是否存在异常。若存在异常同样切断线路以达到保护电池不受损的目的。其控制流程图如图4.6所示。图 4.6 充电监测流程图其核心控制程序如下：sbit ChargeLinePort = P25;void getChargeStatue (void)unsigned char statues;statues = getChargeError();if(statues = ERROR)ChargeLinePort = 0;return;statues = ChargeisEnd();if(statues = CHARGE_OK)ChargeLinePort = 0;return;ChargeLinePort = 1;结 论目前随着石油等不可再生资源的日益消耗，环境污染问题愈发严重。以电力驱动为代表的新能源汽车在一定程度上可以减少石油的消耗，对环境保护起到一定的促进作用，因此在未来的社会中电动汽车一定会占领更大的市场。但与此同时与电动汽车配套的基础设施建设也要同步发展，否则用户光买电动汽车却无处充电必然会使电动汽车的购买竞争力下降。到目前为止我国乃至全世界电动汽车自助充电桩的建设仍然处于发展时期，并没有一套充电桩方案能够被大面积推广并广泛使用，本设计对电动汽车自助充电桩的设计旨在推动我国充电桩的发展，从而加快我国电动汽车相关的配套基础设施的建设。本设计主要完成了以下几项工作：1）对目前国内外电动充电桩行业发展的现状进行了探讨。通过比对国内与国外的