多通道电能计量与充电过程实时监控系统设计+电路图+源程序(2)
3.2 接口板硬件设计 23
3.2.1 接口板主控模块硬件设计 … 23
3.2.2 充电导引模块硬件设计 23
3.2.3 与人机交互通信模块设计 … 24
3.2.4 与主控板通信模块设计 24
3.3 电源板硬件设计 24
3.4 小结 … 25
4 系统软件设计 … 26
4.1 主控板程序设计 26
4.1.1 主控板程序设计思想 … 26
4.1.2 主控板总体任务关联图 26
4.1.3 主控板任务关联分析及各任务程序流程图 27
4.2 接口板程序设计 39
4.2.1 接口板功能框图 … 39
4.2.2 接口板各模块程序流程图 … 40
4.3 通信协议 … 42
4.3.1 STM32F107与ADE7816之间的SPI通信 … 43
4.3.2 STM32F107与EFM8之间的I2C通信 43
4.3.3 EFM8与人机交互之间的UART通信 44
4.4 数据存储格式 45
4.4.1 SST25VF032B数据存储格式 45
4.4.2 CAT25256数据存储格式 … 45
4.4.3 CAT24C256数据存储格式 … 46
4.5 小结 … 47
5 系统调试及功能测试 48
5.1 程序调试及功能测试 48
5.1.1 电能计量及系统监控功能测试 … 48
5.1.2 充电导引功能测试 56
5.1.3 语音播放功能测试 58
5.1.4 数据存储功能测试 58
5.1.5 通信功能测试 62
5.1.6 系统文护升级功能测试 65
5.1.7 万年历系统时钟功能测试 … 65
4.2 小结 … 66
结论 … 67
致谢 … 68
参考文献69
附录A 电路原理图 71
附录B PCB板图 … 74
附录C 通信协议 … 77
附录D 数据存储格式 … 83
附录E 部分程序代码 … 89
1 绪论
1.1 研究背景及意义
近几年，国家出台了越来越多的电动汽车的优惠政策，从购车优惠补贴到免征车辆购置税，国家对电动汽车的重视程度由此可见一斑。电动汽车是指以车载电源为动力，采用电动机驱动其行驶，符合相应国家法律法规的车辆。电动汽车以电能为主要能源，使用时节能环保，备受全世界人民的关注与青睐[1]。
但是电动汽车充电一次的行驶里程比较短，就市面上普通电动汽车而言，充一次电，一般续航300公里左右，因此需要加大充电设备基础设施建设，完善电动汽车充电网络，为电动汽车用户提供方便快捷的充电服务。电动汽车充电设备主要有：充电站，换电站和充电桩三种。其中充电桩相比前两种设备，布设灵活，可以安置在街道、住宅区、工作区等区域的停车场所。而且体积更小，安装更加方便，可以直接接入220V的家庭电网，不需要太多的电网整改开支[2-3]。
由于国外的科技比较发达，环保理念比较深入人心，所以，电动汽车在国外市场，早已占据一定地位，因此他们的充电桩也开发和使用得比较早。
图1.1 国外充电桩示例1 图1.2 国外充电桩示例2 图1.3 国外充电桩示例3
上面三张图就是国外比较有名的电动汽车充电桩。图1.1是Aero vironment公司推出的电动汽车充电桩，可实现2/4充电口充电，用来给符合标准SAE J1772的电动汽车和可充电混合动力车充电。图1.2是SemaConnect公司的ChargePro 620，可以实现两辆电动汽车充电，并且具备 iPhone 和 Android的手机客户端，可以允许充电车主随时查看充电状况。图1.3是ENSTO公司产品，同时支持常规（16A）和快速（32A）充电，支付方式支持RFID卡和手机支付[4]。