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技术方案

LPC1768在充电桩主控板设计方案中应用

发表时间:2015-12-28 13:10:10 作者:admin

1、 充电桩原理

充电整体系统通常包含四个组成部分:电动汽车充电桩、集中器、电池管理系统(BMS)、充电管理服务平台。

充电桩控制电路主要由处理器完成,用户可自助刷卡进行用户鉴权、余额查询、计费查询等功能,也可提供语音输出接口,实现语音交互。用户可根据液晶显示屏指示选择充电模式电动汽车充电机控制器与集中器利用CAN总线进行数据交互,集中器与服务器平台利用有线互联网或无线GPRS网络进行数据交互电池管理系统(BMS)用来监控电池的工作状态比如电池的电压、电流和温度,进行电池管理以避免出现过放电、过充、过热和单体电池之间电压严重不平衡现象,最大限度地利用电池存储能力和循环寿命充电服务管理平台主要主要负责充电管理、充电运营、综合查询等相关功能

2、 控制板资源

为了实现上述功能,此控制板系统主控芯片采用NXP公司的LPC1768FBD100,电路具有2路RS232串口,分别用来和迪文公司的7寸液晶屏通信、ZY-TP12串口微型打印机连接,实现显示和打印功能;1路RS485电路,实现和通用的电表通信;2路SPI接口电路,分别用来读写SD卡数据和读取用户射频卡;1个4*4薄膜按键矩阵键盘接口,实现人机交互;2路CAN通信接口电路,可以实现和后台的电池管理及远端数据通信;板载1路以太网通信电路、4路AD采样电路、4路继电器输出电路、1路USB device接口电路。

电路板大小为275px*300px,RS485电路由MAX485芯片实现、CAN接口电路由SN65VHD230实现、以太网由DP83848CVVHR911105A实现、继电器由ULN2803驱动,采用SRD-5VDC-SL-C型继电器。

电源由两路互相隔离的12V转5V电源来实现,用来隔离外部485通信系统和打印机模块, 有效的保护主控单元系统,安全可靠,电源由XL1410实现,由光耦来实现数字电路和外部干扰源的隔离。

3、 具体功能电路简介

(1)显示单元

显示系统采用7寸串口LCD来实现,可以方便的实现各种功能的显示,由于采用程序控制 ,可以随时更改具体显示方案,且采用串口通信方式,驱动简单,本控制器驱动程序已经编写了具体的驱动函数,底层只需要改变一个具体的串口输出程序即可,可以方便的移植到其它的NXP控制器中。

(2)485通信单元

485电路用来读取电度表,可以实现modbus协议,也可以移植Free-modbus协议,和外部通信简单可靠。本单元电路已经在硬件上实现的和外部电路的隔离,防止影响主控电路的安全。电路板中有4条接线,分别是电源、地线、A、B,可以方便的和任何一款485接口的电表通信。如果电表采用标准的modbus协议,则用户移植Free-modbus协议即可。

(3) 射频卡读取单元

由于在充电过程中,需要读取充电用户的卡片信息,所以通用的射频卡读取方法,现在最多的就是标准的spi接口的射频卡读取模块,本控制器中有一个spi接口的射频卡读取端口,可以用来和通用的射频卡模块通信,为一个8PIN的标准端子,4条spi通信线、电源、地线、复位口和NC口。

(4) CAN通信单元

由于CAN总线的高速和可靠性的有点,使得其应用越来越广泛,充电桩控制板中有两路CAN通信电路,其中一路用来和电池管理单元通信,另外一路用来和本地管理中心通信。现在标准的电池管理都用CAN来通信,由于CAN总线可以实现多个模块的高速互联,所以为了管理各个充电桩,本地的管理中心也采用CAN通信方式。

(5) 打印机单元

为了方便用户打印自己的信息,此微型打印机采用TTL电平的串口微型打印机,采用5V供电,只需要一个串口即可,驱动程序简单,只需要配置好底层串口驱动函数即可,用户只需要移植好本驱动程序即可,硬件中只需要电源、地线、串口通信2条信号线即可。

(6) 键盘接口单元

控制板中采用4*4的标准薄膜按键,由于行列式键盘驱动程序比较简单,本驱动程序采用状态机来实现键盘的读取,简单高效,可以定制用户的具体按键功能。

(7) 继电器输出控制单元

由于充电桩在应用过程中可能因为紧急情况或具体需要,接通或者断开外部电路,控制板中有四路继电器输出电路,可以实现这一功能。由于继电器回路和打印机、485电路一样,对数字控制电路干扰严重,为了增加安全和可靠性,也增加了隔离,由另外一路电源供电。

(8) SD卡单元

现在的几乎所有系统,都需要无纸化记录,控制器中,有一路SD卡单元电路,可以实现对各种情况进行记录,由fat文件系统实现,方便的实现数据的记录,可以通过pc或者手机等设备读取。

(9) 以太网单元

LPC1768本身有一个以太网控制端口,本控制器中通过和外部的PHY芯片DP83848芯片连接,可以实现以太网通行功能,方便的移植uip、lwip协议,实现TCP服务器、TCP客户机、UDP服务器和客户机方式通信。

(10) AD采样单元

为了实现对外部电压和电流等数据的采样,控制器中设计了4路模拟量采集电路,外部最大输入电压为5V,然后通过LCD或者其它的通信实现显示和数据传输。

(11) USB device单元

控制器中预留USB DEVICE功能的接口电路,供用户来实现具体的USB功能。