互联网+电动自行车智能充电平台

0 引言

由于近年来电动自行车的增长速度过快，充电需求急剧增加，用户对于充电的便捷性与安全性的关注，使得本充电平台的市场潜力巨大。

目前市面上大多电动自行车充电器采用刷卡投币式充电站，数量稀缺不说，投币还给人带来不便，管理也给人带来不便，不人性化。根据市场需求，本项目能够解决当前小区物业管理电动车充电问题，同时利用该充电站降低物业管理难度，方便用户使用。该项目基于互联网+的智能充电平台，对于用户注册，物业授权就可以充电。充电方式可以选择按月或按充电时间进行收费，系统自动结算、无需投币。项目创建初期，在苏州相关小区先进行推广，计划将覆盖全苏州。

1 系统设计

1.1 设计方案

本设计主要运用MUC 控制的灵活性，通过输出的电压测量采集电池组的工作状态，根据电池组电压的大小确定充电方式，实现充电桩的计费、充电、温度检测等多个信号的感测，防止安全事故的发生。

1.2 硬件设计

本设计基于STM32为主控芯片的智能充电平台，本系统主要由STM32F103ZE 单片机最小系统、蓝牙模块、控制模块、安全保护系统、以及手机APP 组成，通过蓝牙模块与手机APP 进行通信。图1为智能充电平台系统结构图。

图1 为智能充电平台系统结构图

该系统通过STM32平台实现对充电桩的控制，实现充电桩的计费，充电功能，且通过温度、光线多个模块感测，防止安全事故的发生。

温度感应模块，实时感应，温度过高报警，发生火灾及时

intelligent charging platform control system for electric bicycle,which can solve the charging problem of electric bicycle in residential area property management.The system takes STM32F103ZE chip as the core main control part, mainly realizes charging function of charging pile, charging function, mobile phone APP control function and safety protection. Yes. After a lot of practice, it has been proved that the charging station reduces the difficulty of property management and is convenient for users to use.

Keywords:Intelligent charging platform;STM32F103ZE;Bluetooth module;Intelligent control;Security control system;Mobile APP

基金项目：江苏省级大学生创业项目（201812685021T）。

断电；蓝牙传输模块，充电桩与上位机之间信息的传输；光线感应模块（拓展，车棚内），识别当前环境的明暗程度，决定是否开灯；检测功率模块，防止一头多用的情况，功率异常发生警报，防止功率过大发生火灾。

继电器控制模块，控制充电头的开关与单片机起隔离作用。

2 主要模块电路设计

2.1 蓝牙模块

蓝牙模块采用CH05芯片，单片机给之供电，硬件系统部分是通过蓝牙与APP 取得通信的，蓝牙传输采用的是单片机串口功能，分别是RX 和TX，而图中TX 是发送信息，RX 是用来接收信息的。其中TX 对应着单片机的PA10接口，RX 对应着单片机的PA9接口.将单片机蓝牙设置为主模式，手机APP 端为从模式。实现单片机与手机APP 之间数据传输功能。图2为蓝牙模块电路原理图。

2.2 温度、光线、功率检测电路

本设计温度检测部分采用的温度传感器模块是DS18B20，给DS18B20提供一个3.3V 的电源，同时还在电路中加载一个10K 的上拉电阻。DS18B20传感器1接单片机PB6口，DS18B20传感器2接单片机PB7口，该模块功能就是采集加热膜装置上的温度值，通过信号线再传给单片机，便于单片机实时与上位机进行数据传输，从而能将温度值实时在上位机显示并且画出温度变化趋势图。图3为温度检测电路图

图3 为温度检测电路原理图

本设计光线检测模块利用光敏电阻对环境光线敏感来检测周围环境的光线的亮度，触发单片机或继电器模块等。在环境光线亮度达不到设定阈值时，DO 输出高电平，当外界环境光线超过设定的阈值时，DO 输出低电平；DO 输出端可以与单片机直接相连；通过单片机来检测高低电平，由此来检测环境的光线亮度改变；模拟量输出AO 可以与AD 模块相连，通过AD 转换，可以获得环境光强更准确的数值。图4为光

图4 为光敏检测电路原理图

2.3 驱动及功率检测模块

本设计电流检测模块直接并联在继电器其中一条线路中，输出端接单片机IO 口读数，其中只使用了一路继电器，另一路闲置，为后期扩展留有余地。其中PA5口接的是控制端1。图5为驱动电路以及电流检测模块原理图。

图5 为驱动电路以及电流检测模块原理图

3 软件系统设计

3.1 主程序设计

本设计软件部分的主程序设计流程如图6所示，首先进行系统初始化，包括对系统时钟配置、延时、NVIC 中断配置、LED 引脚配置与各个模块的初始化等。初始化完成后，显示初始界面，同时安全系统开始采集数据，等待顾客充电，待有充电指令时，继电器闭合，开始充电，当安全采集数据出现危险信号，继电器断开，断电；当充电结束，收到结束指令，继电器

图2 蓝牙模块电路原理图

图6 主程序设计图

图7 显示程序流程图

3.3 蓝牙程序设计

本系统蓝牙模块主要用来实现单片机与手机APP 之间的通信，蓝牙的RX、TX 与单片机TX、RX 相连，发送字符串，手机APP 通过蓝牙发给单片机相应指令（开始充电，充电定时等），单片机相应的发给手机充电桩的状态。图8蓝牙程序流程图。

图8 蓝牙程序流程图

3.4 温度检测程序设计

统的温度是DS18B20传感器采集来的。先在系统初始化部分初始化了引脚，使用的是STM32F303CCT6芯片的PB6引脚，先复位DS18B20，然后等待其回应，当检测到DS18B20存在时，发送跳过ROM 指令,接着从ROM 中读取指令，接着进行温度转换，然后在进行数值处理，最后发送给主控芯片。图9 温度检测流程图。

图9 温度检测流程图。

整个系统供电后，各个模块上点，首先显示当前温度功率等信息，之后手机APP 单片机发送给APP 目前充电桩的状态信息，APP 制充电的进行。实物如图10所示。

图10 实物测试图

5 总结

本设计从“互联网+ ”应用出发，自主开发APP，跟充电桩进行蓝牙连接，可以手机支付，自动检测电动车电量，判断电动车电量状态，根据其状态控制其充电电流，并且对其充电过程中所使用的电量进行统计并反馈到控制中心，控制中心最终根据充电用户的账户信息对其进行计费管理，经过大量调试证明，系统性能优异，能满足广大市民快捷方便的使用。

参考文献

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