基于GSM短信的電動汽車充電裝置控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

狄?？? 張圣?黃偉軍

摘?要：本文介紹了一種新型的電動汽車充電裝置，以單片機(jī)為主控制模塊，通過增加GSM短信通信的功能，實(shí)現(xiàn)車主的手機(jī)與充電裝置控制系統(tǒng)的通信，一方面車主通過發(fā)送短信對電動汽車智能充電進(jìn)行控制，另一方面充電的信息通過短信發(fā)給車主手機(jī)，實(shí)現(xiàn)對充電系統(tǒng)的遠(yuǎn)程在線監(jiān)測和控制。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)GSM短消息充電裝置

中圖分類號：TN98 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）10（a）-0047-02

電動汽車具有零排放無污染、行駛費(fèi)用低等特點(diǎn)，從長遠(yuǎn)角度看，今后的交通工具將是電動汽車的主場。但是電動汽車的充電過程時間較長，而且通常無人值守，存在一些不確定的安全隱患，諸如交流電壓過高/過低、溫度過高、電流沖擊浪涌、過載等問題。本文介紹了一種新型的電動汽車充電裝置，可將充電的信息以短信形式通過GSM發(fā)給車主手機(jī)，實(shí)現(xiàn)車主對充電的遠(yuǎn)程在線監(jiān)測，一旦出現(xiàn)問題能及時知曉并作出處理，這為私人電動汽車在無人看守的情況下充電提供了安全保障。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理

系統(tǒng)框架如圖1：所述的一種基于手機(jī)短信的電動汽車充電裝置包括手機(jī)、GSM通信終端模塊、充電電路、微處理器控制單元，電動汽車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GSM網(wǎng)絡(luò)通信模塊與車主進(jìn)行短信交換信息，在充電過程中，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高/過低、溫度過高、電流沖擊浪涌、過載等結(jié)果時，微處理器控制單元將所采集到的故障信息通過短信發(fā)至車主手機(jī)并可根據(jù)車主所發(fā)回的短信信息發(fā)出相應(yīng)的安全控制指令。

1.1 GSM模塊TC35介紹

GSM網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過移動通信部門的多年建設(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是德國西門子（SIEMENS）公司推出的GSM模塊，是目前市場上廣泛使用的低成本、高性能手機(jī)模塊，它支持（900MHz1800MHz），可通過40腳的ZIF接口建立控制接口，使用戶能夠通過AT命令實(shí)現(xiàn)對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。

1.2 充電電路結(jié)構(gòu)

充電電路的結(jié)構(gòu)如圖2，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，送至充電電池對充電電池進(jìn)行充電，同時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)部溫度是否過高。保護(hù)電路、驅(qū)動電路均設(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)果得出交流電壓過高/過低、輸出過壓/欠壓、溫度過高、電流沖擊浪涌、過載等判定結(jié)果時，發(fā)出指令開啟保護(hù)電路用以對主充電電路進(jìn)行保護(hù)，在嚴(yán)重時微處理器控制單元通過驅(qū)動電路關(guān)閉主充電電路停止充電動作。

1.3 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)動電路的快速連接，信號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SIM卡聯(lián)接用戶的手機(jī)終端。

2 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。

2.1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)，打開總中斷，打開外部中斷。

2.2 GSM 撥打電話程序

若有信息與外界交換，則啟動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，車主接收到報(bào)警電話后，即可處理報(bào)警。

2.3 收發(fā)短信的控制

TC35 模塊采用AT賀氏指令。單片機(jī)可以通過正確的AT指令對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；是回車符號，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，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，"RECREAD"表示已讀，（未讀為"REC UNREAD"），"+8613616202757"表示發(fā)方號碼，" 12/05/02，15：03：38+32"表示時間郵截。“？”為PDU數(shù)據(jù)，最后是OK，否則返回“ERROR”。

4 結(jié)語

本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為主控制模塊，通過增加GSM短信通信的功能，完成車主的手機(jī)與充電裝置控制系統(tǒng)的通信，從而實(shí)現(xiàn)電動汽車充電的遠(yuǎn)程監(jiān)控。本方法通過實(shí)際的測試，效果良好。該系統(tǒng)具有使用簡單，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，使電動汽車具有智能充電功能，將會得到廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]啜剛，王文博.移動通信原理與系統(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.基于雙CAN總線的電動汽車電池管理系統(tǒng)[J].汽車工程，2008，30（9）.