1、扬州大学广陵学院本科生毕业设计（论文） 0 毕业论文（设计） 小区电动车无线取电系统的设计 学 院： 广陵学院 专 业： 机械电子工程系 班 级： 信科 80901 学 号： 090012111 学生姓名： 李亚苹 指导教师： 朱金荣 扬州大学广陵学院本科生毕业设计（论文） 1 小区电动车无线取电系统的设计 信科 80901 李亚苹 指导老师：朱金荣 摘要 本课题所研究的小区电动车无线取电系统 的设计 ， 就是为了解决 目前小区电动车充电难的 问题而 提出的具体设计方案 ，该 系统主要分为 3 个部分无线发射模块、无线接收模块 和 主控制模块 。 本文 采用 了 一种新型的无线编码芯片 EV1
2、527 在无线发射模块中的应用，通过天线发送编码信号给接收模块；接收模块通过无线接收芯片 SYN480R 接收信号，再将信号传送给主控制芯片 STC12C2052AD 单片机；然后通过 STC12C2052AD 单片机控制继电器的通与断，从而 来 控制电动车的充电情况；同时电动车充满电后亦可自行断电，需要再次接通电源必须要有与之配套的无线遥控器操作。因此小区电动车无线取电系统的设计使得电动车的充电更 加方便管理，并且可以节约能源，具有一定的市场前景。 关键词 ： STC12C2052AD； EV1527； SYN480R； 继电器 扬州大学广陵学院本科生毕业设计（论文） 2 Abstract
3、The subject studied cell electric vehicles take power wireless system design, is proposed in order to solve the difficult problem of the current cell electric vehicle c harging design, the system is divided into three parts wireless transmitter modules, wireless receiver modules and main control mod
4、ules. In this paper, a new type of wireless encoder chip ev1527 wireless transmitter module antenna to send a coded signal to the receiver module; the receiver module the wireless receiver chip syn480r of the received signal, and then the signal is sent to the main control chip stc12C2052AD microcon
5、troller; through stc12C2052AD single-chip control relay on and off, to control electric car charging; electric car is fully charged can also power on their own, again connected to the power supply must have a complete set of wireless remote control operation. Take power cell electric vehicle wireles
6、s system design makes the charging of electric vehicles more convenient management, and energy conservation, has a certain market prospects. Key words: STC12C2052AD; EV1527; SYN480R; Relay 扬州大学广陵学院本科生毕业设计（论文） 3 目录 摘要 . . . .1 Abstract . .2 第一章 绪论 . . .4 1.1 课题背景 . . .4 1.2 课题研究的目的与意义 . . .4 1.3 本课题主
7、要研究的内容 . . .5 第二章 无线取电系统的总体方案设计 . . . .5 2.1 系统的功能要求 . . .5 2.2 系统的技术要求 . . 6 2.3 系统的组成及总体方案设计 . . 6 第三章 系统的硬件设计 .7 3.1 复位电路的设计 .8 3.2 时钟电路的设计 11 3.3 蜂鸣器电路的设计 . .11 3.4 检测电流电路的设计 . . .12 3.5 继电器电路的设计 . . 13 3.6 无线发送电路的设计 . .14 3.7 无线接收电路的设计 . .17 第四章 系统的软件设计 . .22 4.1 控制程序的设计思路 . . 22 4.2 发送和接收程序的设计
8、思路 . .23 第五章 无线取电系统的测试结果及结论 . .25 5.1 调试 . .25 5.2 结论 . . 25 致谢 . .26 参考文献 . . . .27 附录 . .28 主控制程序 . .32 扬州大学广陵学院本科生毕业设计（论文） 4 第一章 绪论 1.1 课题背景 近几年，电动自行车的发展已经很普及，尤其是在二线城 市，成为了很多市民重要的代步工具。同时 随着经济和城市建设的快速发展，城市高层建筑不断地增加，小区电动车充电成为了一大难题。以前不少居民每次给电动车充电都会把沉重的电瓶卸下来，搬到自己家中充电然后第二天再搬下来装好，然而 大家又不愿费力气把很沉的电池搬到楼上，
9、所以只能从楼上扯电线充电，空降电线也实属无奈之举。据可靠媒体报道，目前不少小区都还存在乱拉电线给电动车充电的现象，其安全隐患令人担忧。 据了解 大多数车主一般下班回家就会为电动车充电，次日早上上班时才拔下电源，连续充电时间一般超过 12 个小时，而电动车一次 充电最多 10 个小时，如果充电时间过长，容易引起电瓶起火或爆炸。另外有的小区业主在物业管理单位提供了一块充电插板的基础上，加插一个分线插板，这样一来交纳一辆车的费用，能够同时为两辆电动自行车充电。殊不知在这样做的同时，也是极危险的，如果是线路老化而用电功率过大，线缆发热脱落引起火灾，损失将无法估量。同时目前不少小区 只能配备面积有限车位
10、，目前电动车的充电采取大家共用电源，最后费用均摊。这种方式存在很多问题，譬如充电时间过长容易造成火灾和损伤电池缩短电池的寿命，每户住户的拥有的电动车数量和每天使用电动车的电量不同 ，因此费用均摊是不合理的。 1.2 课题研究的目的与意义 小区电动车无线取电系统的设计的目的是为了有效的解决高层车主为电动车充电的问题，同时也能防止电动车过度充电的问题。本设计 考虑到每户单独电源计费，每户配备遥控器，通过遥控器控制电源通断电，同时电动车充满电亦可自行断电，需要再次接通电源必须要有与之配套的遥控器操作。因此 无线取电系统的设计使得充电更加方便管理，并且可以节约能源，具有一定的市场前景。 本课题研究的意
11、义在于 规范小区设施管理，营造“贴心、和谐”社区；便捷用户的使用，避免拎电池上楼充电等 现象继续存在，为中老年人使用电动设备提供方便，同时有效的杜绝私自乱拉乱接等现象的发生，避免可能发生的火灾事故。充满自动断电，有效的防止过度充电所带来的劣质电池爆炸等灾害事故，为小区的安全建设添砖加瓦。收费方式合理，单独计费，减少管理中可能存在的不同意见。 扬州大学广陵学院本科生毕业设计（论文） 5 1.3 本课题主要研究的内容 本设计的电路核心控制器件是带有 A/D 转换的 51 系列单片机 STC12C2052AD， 采用一种新型的无线编码芯片 EV1527 在无线发射模块中的应用，通过天线发送编码信号给
12、接收模块；接收模块通过无线接收芯片 SYN480R 接收信号，再将 信号传送给主控制芯片 STC12C2052AD 单片机；然后通过 STC12C2052AD 单片机控制继电器的通与断，从而控制电动车的充电情况；同时电动车充满电后亦可自行断电，需要再次接通电源必须要有与之配套的无线遥控器操作。 本课题主要完成的任务包括： （ 1）硬件部分：包括单片机的选择、电流互感器以及继电器等器件的选择，发射模块 电路的设计以及接收模块电路的设计。 （ 2）软件部分：包括单片机的主控制程序、编码程序和解码程序。 （ 3）系统的综合调试与分析：在软硬件完成以后，要对系统进行综合的调试与实践， 分析系统的 稳定
13、性与实用性，调整系统的不足。 第二章 无线取电系统的总体方案设计 本课题主要采用基于 STC12C2052AD 单片机的主控制模块、无线发射模块以及无线接收模块来实现小区电动车无线取电系统的设计，下面分别对系统的功能要求、系统技术要求及系统实现方案总体阐述。 2.1 系统的功能要求 本系统的研制主要包括以下几项功能： (1) 电流检测功能：当电流互感器产生一个电流时，通过单片机的 P1.0 端口送入单 片机内部，同时在单片机内部进行 AD 采样并不断的比较采样电流的大小。 (2) 无线收发的功能：当按下发送按键后，无线 发射模块通过编码芯片 EV1527 将指 令进行编码，通过发送天线传送到接
14、收模块；接收模块通过接收芯片 SYN480R 接收指令并传送给单片机的相应端口进行解码、存储和验证。 （ 3） 继电器的通断功能：当接收到来自发射模块的指令后，通过单片机的解码、存储和验证继而来控制继电器的通与断；或是当充电定时完成后自动断开继电器。 扬州大学广陵学院本科生毕业设计（论文） 6 2.2 系统的技术要求 在了解本系统的工作原理和功能之后，我们就可以确定该系统的技术要求。本系统采用的核心控制器单片机成本比较低而且无线发射模块适合批量生产。对于完整的系统而言，为了提高市场竞争力， 要求该系统应符合体积小、重量轻、低功耗和成本低廉等技术要求。 具体参数和指标如下 : (1) 小体积：无
15、线发射模块和无线接收模块的芯片目前都采用较小的贴片式，占用空间比较小，便于携带。 (2) 低功耗：无线发射模块采用 9V 的电池，功耗很低；而接收模块与单片机的启动电压只要 5V，功耗也相当的低。 (3) 安全性能高：采用新型的编码芯片 EV1527，是一片 由 CMOS 设计制造 可预烧内码的学习码，内码有 20 位元可预烧 100 万组内码组合，大大降低了使用编码上重复的机率。更重要的是其不可复制性 ,并且由于可以自学习，当发射 模块丢了，只要对接收模块进行自学习就可以使原先的发射模块失效，大大提高了安全性。 2.3 系统的组成及总体方案设计 本课题小区电动车无线取电系统的设计主要由电流互
16、感器、继电器、单片机、无线接收模块、无线发射模块等组成。设计的关键在于主控制程序的设计、无线发射模块的程序设计以及无线接收模块的程序设计。 系统的组成结构如下图： 2.3.1 系统的组成结构 无线发射模块 接收芯片 SYN480R 单片机的解码、存储、验证；检测电流 充电器 电源 220V 继电器 扬州大学广陵学院本科生毕业设计（论文） 7 第三章 系统的硬件的设计 单片机控制部分的原理图 图 3.1 单片机控制部分的原理图 左边的电路分别是 检测电流电路、继电器电路。当按下无线遥控器的发送按键时，单片机接收到来自无线发射模块的编码信号，单片机对其进行软件解码、存储和验证，并对继电器和蜂鸣器做
17、出相应的应答。在继电器闭合的情况下，通过不断地检测 AD 采样电流的大小，当采样电流小于设定值时，自动断开继电器并表明电动车充电已完成。 扬州大学广陵学院本科生毕业设计（论文） 8 3.1 复位电路的设计 图 3.1.1 复位电路 工作原理： 单片机的复位主要有上电复位、看门狗复位和手动复位，而本系统采用的是上电复位， 简单的复位电路 如图 3.1.1 所示是由 VCC 电容 电阻 GND， 接通电源 后 电容的充电 ， 使 得 复位电路 的 电压从接近 VCC 到接近 0 V， 完成启动复位 即将单片机初始化。 单片机 STC12C2052AD 芯片的介绍 图 3.1.2 STC12C205
18、2AD 的引脚图 扬州大学广陵学院本科生毕业设计（论文） 9 STC12C2052 系列的单片机是单时钟 /机器周期（ 1T）的兼容 8051 内核单片机，是高速 /低功耗的新一代 8051 单片机，全新的流水线 /精简指令集结构，内部集成复位电路。 特点： 1. 增强型 1T 流水线 /精简指令集结构 8051CPU 2. 工作电压： 2.4V 3.8V/3.4V 5.5V 3. 工作频率范围： 0 35MHz，相当于普通 8051 的 0 42MHz 4. 用户应用程序空间 512/1K /2K/3K/4K/5K 字节 5. 片上集成 256 字节 RAM 6. 15 个通用 I/O 口，
19、复位后为：准双向口 /弱上拉 可设置成四种模式：准双向口 /弱上拉，推挽 /强上拉，仅为输入 /高阻，开漏 7. EEPROM 功能 8. 共 3 个 16 为定时器 /计数器 9. PWM（ 2 路） /PCA（可编程计数器阵列） 10. ADC， 8 路 8 位精度 11. 通用异步串行口（ UART） 12. SPI 同步通信口，主模式 /从模式 13. 看门狗 14. 内部集成 RC 振荡器，精度要求不高时可省外部晶体 15. 工作温度范围： 0 75 /-40 +85 STC12C2052AD 系列带 A/D 转换的单片机在 P1 口，有 8 路 8 位高精度的高速A/D 转换器，速
20、度可达 100KHz。 P1.7 P1.0 共 8 路电压输入型 A/D，可做温度检测、电池电压检测、按键扫描、频谱检测等。上电复位后 P1 口为弱上拉型 I/O 口，用户可以通过软件设计将 8 路中的任何一路设置为 A/D 转换，不需作为 A/D 使用的口可继续作为 I/O 口使用。需作为 A/D 使用的口需先将其设置为高阻输入或开漏模式。 P1M07 : 0 地址： 91H P1M17 : 0 地址： 92H I/O 口模式（ P1.x 如做 A/D 使用，需先将 其设置为高阻输入或开漏） 0 0 准双向口（传统的 8051 I/O 口模式） 0 1 推挽输出（强上拉输出，可达 20mA,尽量少使用） 1 0 仅为输入，如果该 I/O 口需作为 A/D 使用，可选此模式 1 1 开漏，如果该 I/O 口需作为 A/D 使用，可选此模式
