基于GSM短信的電動(dòng)自行車充電裝置控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
2014-12-31 00:00:00胡齡爻黃偉軍葛雙
電子世界 2014年10期
【摘要】本文介紹了一種新型的電動(dòng)自行車充電裝置，以單片機(jī)為主控制模塊，通過增加GSM短信通信的功能，實(shí)現(xiàn)車主的手機(jī)與充電裝置控制系統(tǒng)的通信，一方面車主通過發(fā)送短信對(duì)電動(dòng)自行車智能充電進(jìn)行控制，另一方面充電的信息通過短信發(fā)給車主手機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)充電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)和控制。
【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；GSM；短消息；充電裝置
1.引言
電動(dòng)自行車具有零排放無污染、百公里行駛費(fèi)用低、終生保養(yǎng)費(fèi)用低、制造費(fèi)用越來越低的特點(diǎn)，而另一方面，隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)的推進(jìn)，普通市民的出行范圍也將日益增大，所以，今后相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)車仍將是市民的主要交通工具。但是電動(dòng)車的充電過程也存在很多不確定的安全隱患，諸如交流電壓過高/過低、輸出過壓/欠壓、溫度過高、電流沖擊浪涌、過載等問題，并且也導(dǎo)致了許多火災(zāi)事故，造成了重大財(cái)產(chǎn)損失。電動(dòng)車的充電過程中交流電壓過高/過低、輸出過壓/欠壓、溫度過高、電流沖擊浪涌、過載等這些問題信息如果都必須及時(shí)地讓車主知曉并作出相應(yīng)的安全措施，將能避免火災(zāi)事故的產(chǎn)生。目前移動(dòng)通信已在市民中普遍使用，GSM短信由于其使用的網(wǎng)絡(luò)是移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)，只有發(fā)送短信才需費(fèi)用，所以運(yùn)營(yíng)費(fèi)用極低，同時(shí)其網(wǎng)絡(luò)的可靠性極高，能很好地滿足充電信息傳輸?shù)陌踩浴⒖煽啃院图皶r(shí)性的要求。本項(xiàng)目在原充電器的基礎(chǔ)上增加GSM短信通信的功能，可將充電的信息通過短信發(fā)給車主手機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線監(jiān)測(cè)，有事故隱患可及時(shí)消除這為電動(dòng)車在無人看守的情況下安全充電創(chuàng)造了條件。
2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理
系統(tǒng)框架如圖1所示：所述的一種基于手機(jī)短信的電動(dòng)自行車充電裝置包括手機(jī)、GSM通信終端模塊、充電電路、微處理器控制單元，電動(dòng)自行車充電裝置由微處理器控制單元控制，微處理器控制單元通過GSM網(wǎng)絡(luò)通信模塊與車主進(jìn)行短信交換信息，在充電過程中，由微處理器控制單元采集有關(guān)的電流、電壓、溫度等信息并對(duì)所采集到的參數(shù)進(jìn)行預(yù)判斷，微處理器控制單元得出交流電壓過高/過低、溫度過高、電流沖擊浪涌、過載等結(jié)果時(shí)，微處理器控制單元將所采集到的故障信息通過短信發(fā)至車主手機(jī)并可根據(jù)車主所發(fā)回的短信信息發(fā)出相應(yīng)的安全控制指令。
2.1 GSM模塊TC35介紹
GSM網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過移動(dòng)通信部門的多年建設(shè)，已成為成熟、穩(wěn)定、可靠的通信網(wǎng)絡(luò)。本系統(tǒng)的GSM通信終端模塊采用TC35 ，TC35是德國(guó)西門子（SIEMENS）公司推出的GSM模塊，是目前市場(chǎng)上廣泛使用的低成本、高性能手機(jī)模塊，它支持（900MHz1800MHz），可通過40腳的ZIF接口建立控制接口，使用戶能夠通過AT命令實(shí)現(xiàn)對(duì)TC35模塊的控制。模塊提供ZIF接口連接器和天線連接器分別連接SIM卡讀卡器和天線。
2.2 充電電路結(jié)構(gòu)
充電電路的結(jié)構(gòu)如圖2所示：包括整流電路、主充電電路、電流/電壓采樣電路、控制電路、溫度采樣電路以及保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)電路，外部電源經(jīng)整流電路接入主充電電路，送至充電電池對(duì)充電電池進(jìn)行充電，同時(shí)主充電電路的輸出電流送至電流/電壓采樣電路進(jìn)行電流/電壓采樣，采樣結(jié)果送至微處理器控制單元，微處理器控制單元根據(jù)采樣結(jié)果發(fā)出控制指令，控制主充電電路的電壓/電流。溫度采樣電路用于采集所述充電電池的內(nèi)部溫度，并將所采集到的溫度參數(shù)送至微處理器控制單元，微處理器控制單元根據(jù)所采集到的溫度參數(shù)判斷充電電池內(nèi)部溫度是否過高。保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)電路均設(shè)于主充電電路與微處理器控制單元之間，微處理器控制單元根據(jù)電流/電壓采樣電路、溫度采樣電路的采樣結(jié)果得出交流電壓過高/過低、輸出過壓/欠壓、溫度過高、電流沖擊浪涌、過載等判定結(jié)果時(shí)，發(fā)出指令開啟保護(hù)電路用以對(duì)主充電電路進(jìn)行保護(hù)，在嚴(yán)重時(shí)微處理器控制單元通過驅(qū)動(dòng)電路關(guān)閉主充電電路停止充電動(dòng)作。
2.3 單片機(jī)控制單元
單片機(jī)控制單元的原理框圖如圖3所示，它包括接口模塊、信號(hào)采樣模塊、顯示模塊、人機(jī)接口模塊、GSM通信終端模塊、SIM卡以及微處理器電源和微處理器復(fù)位電路，接口模塊與微處理器相連，包括充電電路控制接口模塊、充電電路保護(hù)接口模塊、充電電路驅(qū)動(dòng)接口模塊，接口模塊用于與充電電路中的控制電路、保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)電路的快速連接，信號(hào)采樣模塊與所述充電電路中的電流/電壓采樣電路、溫度采樣電路相連，用于向微處理器反應(yīng)所采集到的電流/電壓信號(hào)以及充電電池的內(nèi)部溫度，顯示模塊、人機(jī)接口模塊、GSM通信終端模塊均與微處理器保持雙向通信，GSM通信終端模塊通過SIM卡聯(lián)接用戶的手機(jī)終端。
3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)。由主程序、初始化子程序、中斷服務(wù)程序、GSM撥打電話程序和停止報(bào)警程序等模塊組成。
3.1 初始化程序
初始化程序先進(jìn)行硬件的初始化，讓硬件處于就緒工作狀態(tài)，初始化串口。包括選擇串口工作方式和波特率的設(shè)定。初始化單片機(jī)I/0口電平，初始化GSM 手機(jī)模塊，使GSM 處于待機(jī)狀態(tài)，打開總中斷，打開外部中斷。
3.2 GSM 撥打電話程序
若有信息與外界交換，則啟動(dòng)GSM撥打電話程序，單片機(jī)和GSM 模塊進(jìn)行串口通信，單片機(jī)通過串口發(fā)送AT指令.控制GSM，若單片機(jī)和GSM握手成功，即單片機(jī)成功發(fā)數(shù)據(jù)到GSM，GSM成功接收來自單片機(jī)的數(shù)據(jù)后，但單片機(jī)再發(fā)送ATD撥打電話指令控制GSM撥打電話，車主接收到報(bào)警電話后，即可處理報(bào)警。
3.3 收發(fā)短信的控制
TC35模塊采用AT賀氏指令。單片機(jī)可以通過正確的AT指令對(duì)TC35模塊進(jìn)行短消息的接收發(fā)送。發(fā)送信息指令：AT+CMGF=1
4.結(jié)束語
本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為主控制模塊，通過增加GSM短信通信的功能，完成車主的手機(jī)與充電裝置控制系統(tǒng)的通信，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)自行車充電的遠(yuǎn)程監(jiān)控。本方法通過實(shí)際的測(cè)試，效果良好。該系統(tǒng)具有使用簡(jiǎn)單，費(fèi)用少，控制效率高等優(yōu)點(diǎn)。以GSM短消息為數(shù)據(jù)傳輸手段建立遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)， 再加上高性能的嵌入式CPU作為系統(tǒng)的控制核心，使電動(dòng)自行車具有智能充電功能，將會(huì)得到廣泛應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
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作者簡(jiǎn)介：胡齡爻（1994—），女，江西九江人，現(xiàn)就讀于蘇州科技學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，研究方向：通信與信息系統(tǒng)。
