錯綜環境下軍用對講機智能雙聯充電系統的設計與實現

廖家榮 李 澳 伍永錕 尹文剛

武警警官學院 四川 成都610213

引言

武警部隊擔負的任務具有投入兵力大、分布范圍廣的特點,并且面臨現場環境惡劣、連續作戰時間長、通信保障難等問題。無論何時通信保障始終占據重要地位,一旦行動中對講機等通信設備電量耗盡后續補充不足,將會極大影響行動的指揮乃至戰爭走向。因此研究設計一款供電方式多樣對各種錯綜復雜的環境適應性強且可智能調節充電模式的對講機充電系統具有重要意義。

1 系統總體結構設計

本文硬件系統設計主要包括主控單元、供電模塊、充電模式選擇模塊、智能語音預警模塊、串口顯示模塊、RFID射頻模塊等部分。通過單片機接收控制充電模式選擇和供電方式并結合RFID射頻模塊在串口屏上顯示相應數據信息,預留無線模塊可與值班室實時通信,當充電完成或異常時啟動語音播報預警。系統結構原理圖如圖1所示。

1.1 主控模塊設計 本文采用STC15F2 K60S2單片機為主控芯片,該單片機是具有高速、可靠性高、低功耗、超強抗干擾的新一代8051單片機,采用STC第8代加密技術,指令代碼完全兼容8051但速度快8-12倍,擁有2 K字節大容量SRAM、3個定時器和多組高速串行口引腳并且不需要外部晶振和外部復位電路,是適用野外等各種復雜戰場通信裝備主控芯片的不二之選。

1.2 供電模塊設計 為確保無論戰時還是日常各種環境的電能供應,本系統采取兩種供電模式。一是通過插座電源、太陽能電板和手搖發電機給鋰電池供能蓄電間接性向主控芯片和對講機充電座供電;二是通過車載電源和插座電源直接性向對講機充電座供電。

1.3 充電模式選擇模塊設計 結合實際情況對充電時間的要求和軍隊愛裝護裝的規定,本系統應用大功率MOS管實現了“快充、慢充、正常沖”三種充電模式的手動轉換,在完成充電任務并盡可能延緩電池損壞老化的同時通過大功率MOS管代替繼電器實現了小型化便于作戰攜帶。

1.4 智能語音預警模塊設計 本系統采用基于JQ8900-16P語音芯片搭建的智能語音模塊,當充電完成或充電情況異常時通過主控芯片和該語音芯片進行全雙工串行口通信,語音芯片得到信號后發出低功率語音信號經功率放大器進行放大,從而驅動揚聲器進行語音播報。模塊電路圖如圖3。

1.5 顯示模塊設計 本系統采用淘晶馳串口顯示屏代替傳統的段碼液晶屏,直接與主控芯片通過串行通信交換信息。其具有全彩顯示和觸控功能能夠增強視覺效果和使用便捷性,且刷新速度極快、工作狀態穩定和顯示內容豐富極適用于各種復雜環境的信息顯示輸出。通過該串口屏實時顯示“鋰電池蓄電電量、各充電座工作狀態、當前充電模式、實時對講機電池充電量和對講機電池剩余充電時間”等信息。

1.6 RFID射頻模塊設計 本系統采用MF RC522非接觸式感應模塊,其體積小通信速率快且與主控芯片通信采用SPI模式,利于減少連線符合便于作戰攜帶的要求,通過該模塊實時監測各充電座的工作狀態使得是否剩余空閑充電座一目了然。工作原理圖如圖4所示。

2 系統軟件設計

對系統軟件進行設計,系統主程序流程圖如圖5所示。由RFID射頻模塊判斷充電座有無對講機充電,而后選擇“快、慢、正常”三種充電模式按相關參數進行充電并在串口屏顯示輸出相關參數,判斷充電完成情況并進行語音播報而后結束充電。

圖3 JQ8900-16P電路原理圖

圖4 MF RC522工作原理圖

圖5 主程序流程圖

3 結束語

本文針對軍用對講機電源供應受環境限制的的現狀,以STC15F2K60S2單片機為主控芯片,通過多種供電模塊、充電模式選擇模塊、智能語音預警模塊、顯示模塊和RFID射頻模塊結合設計了一款對講機電池充電系統,該系統使用簡單、便捷且對各種復雜環境適應性強對解決武警部隊對講機供電問題具有一定的實際應用價值。