基于GSM短信的電動(dòng)自行車(chē)充電裝置控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

【摘要】本文介紹了一種新型的電動(dòng)自行車(chē)充電裝置，以單片機(jī)為主控制模塊，通過(guò)增加GSM短信通信的功能，實(shí)現(xiàn)車(chē)主的手機(jī)與充電裝置控制系統(tǒng)的通信，一方面車(chē)主通過(guò)發(fā)送短信對(duì)電動(dòng)自行車(chē)智能充電進(jìn)行控制，另一方面充電的信息通過(guò)短信發(fā)給車(chē)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(chē)具有零排放無(wú)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(lái)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(chē)仍將是市民的主要交通工具。但是電動(dòng)車(chē)的充電過(guò)程也存在很多不確定的安全隱患，諸如交流電壓過(guò)高/過(guò)低、輸出過(guò)壓/欠壓、溫度過(guò)高、電流沖擊浪涌、過(guò)載等問(wèn)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(chē)的充電過(guò)程中交流電壓過(guò)高/過(guò)低、輸出過(guò)壓/欠壓、溫度過(guò)高、電流沖擊浪涌、過(guò)載等這些問(wèn)題信息如果都必須及時(shí)地讓車(chē)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(mǎn)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(guò)短信發(fā)給車(chē)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(chē)在無(wú)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(chē)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(chē)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(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)通信模塊與車(chē)主進(jìn)行短信交換信息，在充電過(guò)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(guò)高/過(guò)低、溫度過(guò)高、電流沖擊浪涌、過(guò)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(guò)短信發(fā)至車(chē)主手機(jī)并可根據(jù)車(chē)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(guò)移動(dòng)通信部門(mén)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(mén)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(guò)40腳的ZIF接口建立控制接口，使用戶(hù)能夠通過(guò)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(guò)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(guò)高/過(guò)低、輸出過(guò)壓/欠壓、溫度過(guò)高、電流沖擊浪涌、過(guò)載等判定結(jié)果時(shí)，發(fā)出指令開(kāi)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(guò)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(guò)SIM卡聯(lián)接用戶(hù)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(kāi)總中斷，打開(kāi)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(guò)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(lái)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(chē)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(guò)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，設(shè)置發(fā)送短消息發(fā)送格式，1代表PDU模式；是回車(chē)符號(hào)，如果指令正確則模塊返回OK，否則返回“ERROR”。 AT+CMGS=13616202757，設(shè)置接收方的手機(jī)號(hào)碼。等待TC35模塊返回ASCII字符“>”，然后把PDU數(shù)據(jù)輸入。如果指令正確則模塊返回OK，否則返回“ERROR”。接收信息指令：AT+CMGR=1，當(dāng)單片機(jī)把指令發(fā)給TC35模塊時(shí)，如果指令正確，則返回：+CMGR： “REC READ”，”+8613616202757”，，”12/05/02，15：03：38+32”？OK+CMGR 后的數(shù)字（如1）表示記錄號(hào)，”RECREAD”表示已讀，（未讀為”REC UNREAD”），”+8613616202757”表示發(fā)方號(hào)碼，” 12/05/02，15：03：38+32”表示時(shí)間郵截。“？”為PDU數(shù)據(jù)，最后是OK，否則返回“ERROR”。

4.結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為主控制模塊，通過(guò)增加GSM短信通信的功能，完成車(chē)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(chē)充電的遠(yuǎn)程監(jiān)控。本方法通過(guò)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(chē)具有智能充電功能，將會(huì)得到廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]啜剛，王文博，等.移動(dòng)通信原理與系統(tǒng)[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2009.

[2]周志敏.充電器設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2005.

[3]鄭敏信，等.基于雙CAN總線的電動(dòng)自行車(chē)電池管理系統(tǒng)[J].自行車(chē)工程，2008，30（9）.

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(zhuān)業(yè)，研究方向：通信與信息系統(tǒng)。