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              技術方案

              LPC1768在充電樁主控板設計方案中應用

              發表時間:2015-12-28 13:10:10 作者:admin

              1、 充電樁原理

              充電整體系統通常包含四個組成部分:電動汽車充電樁、集中器、電池管理系統(BMS)、充電管理服務平臺。

              充電樁控制電路主要由處理器完成,用戶可自助刷卡進行用戶鑒權、余額查詢、計費查詢等功能,也可提供語音輸出接口,實現語音交互。用戶可根據液晶顯示屏指示選擇充電模式;電動汽車充電機控制器與集中器利用CAN總線進行數據交互,集中器與服務器平臺利用有線互聯網或無線GPRS網絡進行數據交互;電池管理系統(BMS)用來監控電池的工作狀態比如電池的電壓、電流和溫度,進行電池管理以避免出現過放電、過充、過熱和單體電池之間電壓嚴重不平衡現象,最大限度地利用電池存儲能力和循環壽命;充電服務管理平臺主要主要負責充電管理、充電運營、綜合查詢等相關功能。

              2、 控制板資源

              為了實現上述功能,此控制板系統主控芯片采用NXP公司的LPC1768FBD100,電路具有2路RS232串口,分別用來和迪文公司的7寸液晶屏通信、ZY-TP12串口微型打印機連接,實現顯示和打印功能;1路RS485電路,實現和通用的電表通信;2路SPI接口電路,分別用來讀寫SD卡數據和讀取用戶射頻卡;1個4*4薄膜按鍵矩陣鍵盤接口,實現人機交互;2路CAN通信接口電路,可以實現和后臺的電池管理及遠端數據通信;板載1路以太網通信電路、4路AD采樣電路、4路繼電器輸出電路、1路USB device接口電路。

              電路板大小為275px*300px,RS485電路由MAX485芯片實現、CAN接口電路由SN65VHD230實現、以太網由DP83848CVV、HR911105A實現、繼電器由ULN2803驅動,采用SRD-5VDC-SL-C型繼電器。

              電源由兩路互相隔離的12V轉5V電源來實現,用來隔離外部485通信系統和打印機模塊, 有效的保護主控單元系統,安全可靠,電源由XL1410實現,由光耦來實現數字電路和外部干擾源的隔離。

              3、 具體功能電路簡介

              (1)顯示單元

              顯示系統采用7寸串口LCD來實現,可以方便的實現各種功能的顯示,由于采用程序控制 ,可以隨時更改具體顯示方案,且采用串口通信方式,驅動簡單,本控制器驅動程序已經編寫了具體的驅動函數,底層只需要改變一個具體的串口輸出程序即可,可以方便的移植到其它的NXP控制器中。

              (2)485通信單元

              485電路用來讀取電度表,可以實現modbus協議,也可以移植Free-modbus協議,和外部通信簡單可靠。本單元電路已經在硬件上實現的和外部電路的隔離,防止影響主控電路的安全。電路板中有4條接線,分別是電源、地線、A、B,可以方便的和任何一款485接口的電表通信。如果電表采用標準的modbus協議,則用戶移植Free-modbus協議即可。

              (3) 射頻卡讀取單元

              由于在充電過程中,需要讀取充電用戶的卡片信息,所以通用的射頻卡讀取方法,現在最多的就是標準的spi接口的射頻卡讀取模塊,本控制器中有一個spi接口的射頻卡讀取端口,可以用來和通用的射頻卡模塊通信,為一個8PIN的標準端子,4條spi通信線、電源、地線、復位口和NC口。

              (4) CAN通信單元

              由于CAN總線的高速和可靠性的有點,使得其應用越來越廣泛,充電樁控制板中有兩路CAN通信電路,其中一路用來和電池管理單元通信,另外一路用來和本地管理中心通信?,F在標準的電池管理都用CAN來通信,由于CAN總線可以實現多個模塊的高速互聯,所以為了管理各個充電樁,本地的管理中心也采用CAN通信方式。

              (5) 打印機單元

              為了方便用戶打印自己的信息,此微型打印機采用TTL電平的串口微型打印機,采用5V供電,只需要一個串口即可,驅動程序簡單,只需要配置好底層串口驅動函數即可,用戶只需要移植好本驅動程序即可,硬件中只需要電源、地線、串口通信2條信號線即可。

              (6) 鍵盤接口單元

              控制板中采用4*4的標準薄膜按鍵,由于行列式鍵盤驅動程序比較簡單,本驅動程序采用狀態機來實現鍵盤的讀取,簡單高效,可以定制用戶的具體按鍵功能。

              (7) 繼電器輸出控制單元

              由于充電樁在應用過程中可能因為緊急情況或具體需要,接通或者斷開外部電路,控制板中有四路繼電器輸出電路,可以實現這一功能。由于繼電器回路和打印機、485電路一樣,對數字控制電路干擾嚴重,為了增加安全和可靠性,也增加了隔離,由另外一路電源供電。

              (8) SD卡單元

              現在的幾乎所有系統,都需要無紙化記錄,控制器中,有一路SD卡單元電路,可以實現對各種情況進行記錄,由fat文件系統實現,方便的實現數據的記錄,可以通過pc或者手機等設備讀取。

              (9) 以太網單元

              LPC1768本身有一個以太網控制端口,本控制器中通過和外部的PHY芯片DP83848芯片連接,可以實現以太網通行功能,方便的移植uip、lwip協議,實現TCP服務器、TCP客戶機、UDP服務器和客戶機方式通信。

              (10) AD采樣單元

              為了實現對外部電壓和電流等數據的采樣,控制器中設計了4路模擬量采集電路,外部最大輸入電壓為5V,然后通過LCD或者其它的通信實現顯示和數據傳輸。

              (11) USB device單元

              控制器中預留USB DEVICE功能的接口電路,供用戶來實現具體的USB功能。

               

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