專利名稱：一種自動(dòng)充售電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子信息及智能電表領(lǐng)域，特別涉及一種自動(dòng)充售電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略的強(qiáng)力推進(jìn)，電能等可再生能源，帶著低碳環(huán)保的理念，走進(jìn)我們的生活，電動(dòng)汽車、電動(dòng)自行車、各種電動(dòng)工具等已經(jīng)越來(lái)越普及。同時(shí)，隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，各種各樣的移動(dòng)用電設(shè)備也越來(lái)越多，如筆記本電腦、移動(dòng)電子終端、電子玩具、電子游戲機(jī)等。怎么能夠隨時(shí)隨地的解決這些電動(dòng)工具、移動(dòng)用電設(shè)備的充電問(wèn)題呢？目前，雖然個(gè)別公共場(chǎng)所免費(fèi)提供充電服務(wù)，但通常僅限手機(jī)，且常因電能費(fèi)用、 無(wú)專人維護(hù)等原因而損毀者居多。而市場(chǎng)上的預(yù)付費(fèi)智能電表也僅能適用于家庭或者單位，且一戶一表，卡不離表，不具備同時(shí)向多用戶售電的功能。截止當(dāng)前，市場(chǎng)上尚未出現(xiàn)任何一種用于對(duì)移動(dòng)用電設(shè)備充電的自動(dòng)充售電系統(tǒng)。人們只能將電動(dòng)工具、移動(dòng)用電設(shè)備帶回家里、單位或者到專門的充電站，經(jīng)用電單位或家庭的總電表計(jì)費(fèi)獲取電能，完成充電。這給電動(dòng)工具、移動(dòng)用電設(shè)備的使用和推廣帶來(lái)不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決移動(dòng)工具、移動(dòng)用電設(shè)備的充電問(wèn)題，使充電和收費(fèi)同時(shí)自動(dòng)完成，方便用戶隨時(shí)隨地購(gòu)電充電。本發(fā)明實(shí)施例提出了一種自動(dòng)充售電系統(tǒng)。所述系統(tǒng)的技術(shù)方案如下提供一種自動(dòng)充售電系統(tǒng)，所述自動(dòng)充售電系統(tǒng)由若干電能計(jì)量與輸出單元、一個(gè)刷卡單元及計(jì)費(fèi)卡組成；其中，電能計(jì)量與輸出單元由單片機(jī)控制模塊、電能計(jì)量模塊、 充電接口模塊組成；刷卡單元由單片機(jī)控制模塊、液晶顯示模塊、卡讀寫(xiě)模塊、鍵盤模塊組成；所屬電能計(jì)量與輸出單元與刷卡單元通過(guò)RS485總線相連；所屬電能計(jì)量與輸出單元中，所屬電能計(jì)量模塊通過(guò)SPI接口或IO接口與所屬單片機(jī)控制模塊相連；所屬充電接口單元通過(guò)IO 口與所屬單片機(jī)控制模塊相連；所屬刷卡單元中，所屬卡讀寫(xiě)模塊通過(guò)SPI接口或IO 口與所屬單片機(jī)控制模塊相連；所屬鍵盤模塊通過(guò)SPI或GPIO接口與所屬單片機(jī)控制模塊相連。所屬計(jì)費(fèi)卡是以IC卡、ID卡、磁卡等為存儲(chǔ)介質(zhì)，用于儲(chǔ)用戶信息和計(jì)費(fèi)余額的消費(fèi)卡；所屬電能計(jì)量與輸出單元用于對(duì)充售輸出電能的計(jì)量，以及用于外接充電設(shè)備的連接和通斷電控制；所屬刷卡單元用于讀寫(xiě)計(jì)費(fèi)卡獲取用戶信息、修改計(jì)費(fèi)余額，以及用于顯示用戶信息、卡余額和充售電系統(tǒng)工作狀態(tài)；整個(gè)系統(tǒng)由刷卡單元所屬單片機(jī)控制模控制各單元和模塊協(xié)作完成充售電過(guò)程。所述自動(dòng)充售電系統(tǒng)，其所屬刷卡單元的單片機(jī)控制模塊設(shè)有存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)待扣費(fèi)計(jì)費(fèi)卡的卡信息和扣費(fèi)金額。系統(tǒng)工作時(shí)，首先讀卡獲取卡信息并暫存，然后根據(jù)卡余額發(fā)送命令給電能計(jì)量與輸出單元進(jìn)行充售電。因?yàn)槌潆姇r(shí)間可能較長(zhǎng)，用戶不可能一直持卡守候，所以充電消費(fèi)金額暫存于單片機(jī)控制模塊的存儲(chǔ)器中，充電結(jié)束后，再次讀卡扣除本次消費(fèi)金額。而一次充售電結(jié)束后，必須再次讀卡并扣除本次消費(fèi)金額后計(jì)費(fèi)卡才可再次使用。另外，為了防止卡盜用，所述系統(tǒng)一次讀卡后只能連續(xù)不間斷輸出電能，充電接口單元與外部充電設(shè)備的充電回路一旦斷開(kāi)，則本次電能輸出即刻停止，需重新讀卡才可繼續(xù)充電。本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案的有益效果是所述系統(tǒng)可以方便的安裝于各種公共場(chǎng)所，使消費(fèi)者可以隨時(shí)隨地購(gòu)電，方便的完成對(duì)電動(dòng)工具、移動(dòng)用電設(shè)備的充電過(guò)程， 推動(dòng)各種移動(dòng)用電設(shè)備的應(yīng)用和普及，帶動(dòng)電能消費(fèi)，引領(lǐng)低碳生活。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)充售電系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)充售電系統(tǒng)所屬電能計(jì)量與輸出單元的電能計(jì)量模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)充售電系統(tǒng)所屬電能計(jì)量與輸出單元的充電接口單元電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)充售電系統(tǒng)所屬電能計(jì)量與輸出單元的單片機(jī)控制模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)充售電系統(tǒng)所屬刷卡單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)充售電系統(tǒng)所屬刷卡單元中單片機(jī)控制模塊的主程序流程圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)充售電系統(tǒng)所屬的電能計(jì)量與輸出單元中單片機(jī)控制模塊的主程序流程圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)充售電系統(tǒng)所屬的電能計(jì)量與輸出單元中的單片機(jī)控制模塊的斷電中斷程序流程圖；圖9是本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)充售電系統(tǒng)所屬的電能計(jì)量與輸出單元中的單片機(jī)控制模塊的定時(shí)中斷程序流程圖；圖10是本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)充售電系統(tǒng)中電能計(jì)量與輸出單元的外形；圖11是本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)充售電系統(tǒng)中刷卡單元的外形；
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)充售電系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，所述自動(dòng)充售電系統(tǒng)由若干電能計(jì)量與輸出單元1、刷卡單元2及計(jì)費(fèi)卡9組成；其中，電能計(jì)量與輸出單元1由單片機(jī)控制模塊2、電能計(jì)量模塊4、充電接口模塊組成3 ；刷卡單元5 由單片機(jī)控制模塊6、液晶顯示模塊7、卡讀寫(xiě)模塊8、鍵盤模塊9組成；所屬電能計(jì)量與輸出單元1與刷卡單元2通過(guò)RS485總線相連；所屬電能計(jì)量與輸出單元1中，所屬電能計(jì)量模塊4通過(guò)SPI接口或IO接口與所屬單片機(jī)控制模塊2相連；所屬充電接口單元3通過(guò)IO 口與所屬單片機(jī)控制模塊2相連；所屬刷卡單元2中，所屬卡讀寫(xiě)模塊8通過(guò)SPI接口或IO 口與所屬單片機(jī)控制模塊6相連；所屬液晶顯示模塊7通過(guò) SPI或并行液晶接口與所屬單片機(jī)控制模塊6相連；所屬鍵盤模塊9通過(guò)SPI或GPIO接口與所屬單片機(jī)控制模塊6相連。所述自動(dòng)充售電系統(tǒng)實(shí)施例，如圖1所示，其所屬計(jì)費(fèi)卡10是以IC卡、ID卡、磁卡等為存儲(chǔ)介質(zhì)存，用于儲(chǔ)用戶信息和計(jì)費(fèi)余額的消費(fèi)卡，本發(fā)明實(shí)施例提供的是非接觸式IC卡。圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)充售電系統(tǒng)所屬電能計(jì)量與輸出單元的電能計(jì)量模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，電路中分別對(duì)出售電能回路中的電壓采樣12、電流采樣 13，并輸入電能計(jì)量芯片15作為計(jì)算電能的依據(jù)。電能計(jì)量芯片15的工作電源14直接從送電回路中經(jīng)過(guò)降壓、穩(wěn)壓獲得。電能計(jì)量芯片15的SPI接口通過(guò)光電耦合16與單片機(jī) CPU的SPI接口相連。單片機(jī)可以通過(guò)SPI接口直接訪問(wèn)電能計(jì)量芯片15內(nèi)部的寄存器而獲得輸出電能的數(shù)值。圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)充售電系統(tǒng)所屬電能計(jì)量與輸出單元的充電接口單元電路結(jié)構(gòu)示意圖；如圖所示，電路由三個(gè)部分組成，第一部分對(duì)電能輸出回路進(jìn)行電流采樣17后經(jīng)過(guò)光電耦合18與單片機(jī)CPU的IO 口相連，用于檢測(cè)電能輸出回路開(kāi)斷或閉合的狀態(tài)。第二部分由單片機(jī)CPU的IO輸出信號(hào)經(jīng)光電耦合20與電力繼電器19相連，用于控制的電能輸出回路開(kāi)斷或閉合的狀態(tài)。第三部分由一組多路繼電器21、USB變壓器22、 USB插口 23和220V插口 M組成。多路繼電器21用于控制USB插口 23和220V插口 24中當(dāng)有一個(gè)插口輸出電能時(shí)，其它插口開(kāi)路斷電。圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)充售電系統(tǒng)所屬電能計(jì)量與輸出單元的單片機(jī)控制模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，所屬電能計(jì)量與輸出單元的單片機(jī)控制模塊包括工作電源25、備用電源沈、實(shí)時(shí)鐘27、上電復(fù)位觀、單片機(jī)CPU^等部分。單片機(jī)CPU^是該電能計(jì)量與輸出單元的核心器件，它接收來(lái)自所屬刷卡單元的控制命令，控制電能計(jì)量與輸出單元輸出電能，并對(duì)電能計(jì)費(fèi)。圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)充售電系統(tǒng)所屬刷卡單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，所述刷卡單元包括工作電源30、備用電源31、實(shí)時(shí)鐘32、上電復(fù)位33、存儲(chǔ)器芯片35、讀卡器芯片36、液晶驅(qū)動(dòng)芯片37、液晶顯示器38、鍵盤陣列、單片機(jī)CPU34等部分。單片機(jī)CPU34是單片機(jī)控制模塊的核心器件，它控制卡讀寫(xiě)模塊、液晶顯示模塊完成對(duì)計(jì)費(fèi)卡的讀寫(xiě)以及與持卡用戶的友好交互，它還向電能計(jì)量與輸出單元發(fā)送各種命令，控制其出售電能的具體數(shù)值。圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)充售電系統(tǒng)所屬刷卡單元中單片機(jī)控制模塊的主程序流程圖。主程序流程圖中系統(tǒng)初始化包括單片機(jī)端口設(shè)置、初始化代扣費(fèi)卡表、初始化電能計(jì)量與輸出單元注冊(cè)信息表等工作。圖中的卡狀態(tài)包括三種1)計(jì)費(fèi)卡余額小于0. 10元，2)計(jì)費(fèi)卡余額大于0. 10元，但最近一次消費(fèi)金額未被扣除，3)計(jì)費(fèi)卡余額大于 0.10元，消費(fèi)卡可以立刻使用進(jìn)行購(gòu)電。對(duì)于可以立刻充售電計(jì)費(fèi)卡，系統(tǒng)首先由用戶指定電能計(jì)量與輸出單元標(biāo)號(hào)，判斷未被占用后向相應(yīng)單元發(fā)送送電命令，并將該卡信息插入代扣費(fèi)卡表。本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)充售電系統(tǒng)所屬電能計(jì)量與輸出模塊的單片機(jī)控制模塊控制程序分三個(gè)部分，主程序、定時(shí)中斷程序和斷電中斷程序。圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)充售電系統(tǒng)所屬的電能計(jì)量與輸出單元中單片機(jī)控制模塊的主程序流程圖；主程序流程圖中系統(tǒng)初始化包括單片機(jī)端口設(shè)置、禁止斷電中斷和定時(shí)中斷、初始化電能計(jì)量芯片等工作。如圖7所示，電能計(jì)量與輸出單元啟動(dòng)后， 一直等待系統(tǒng)所屬數(shù)卡單元發(fā)送的充電命令，如沒(méi)有收到命令則立刻進(jìn)入節(jié)電模式。圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)充售電系統(tǒng)所屬的電能計(jì)量與輸出單元中的單片機(jī)控制模塊的斷電中斷程序流程圖。如圖所示，斷電中斷程序的主要工作是在充電結(jié)束或充電過(guò)程異常終止時(shí)停止對(duì)電能計(jì)量芯片的讀寫(xiě)操作，并根據(jù)已充電能計(jì)算消費(fèi)金額， 向系統(tǒng)所屬刷卡單元發(fā)送計(jì)費(fèi)卡本次的消費(fèi)詳情。圖9是本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)充售電系統(tǒng)所屬的電能計(jì)量與輸出單元中的單片機(jī)控制模塊的定時(shí)中斷程序流程圖；如圖所示，定時(shí)中斷程序的主要工作是定時(shí)讀取電能計(jì)量芯片寄存器值，獲取輸出電能數(shù)值，并對(duì)其進(jìn)行累加。圖10是本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)充售電系統(tǒng)中電能計(jì)量與輸出單元的外形。如圖所示，插口 42、43、44允許不同類型的用電插頭連接本充電系統(tǒng)；指示燈41用于指示電能的輸出狀態(tài)，紅色表示正在輸出電能、綠色表示充電回路已經(jīng)斷開(kāi)。圖11是本發(fā)明實(shí)施例提供的自動(dòng)充售電系統(tǒng)中刷卡單元的外形。如圖所示，液晶顯示區(qū)45，用于顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)、用戶卡信息、時(shí)間、操作提示等信息；讀卡區(qū)46用于在消費(fèi)卡距離該區(qū)域表面3cm范圍內(nèi)讀取卡信息；鍵盤47用于輸入連接充電設(shè)備的電能計(jì)量與輸出單元的編號(hào)。綜上所述，通過(guò)本發(fā)明提供的自動(dòng)充售電系統(tǒng)可以方便的實(shí)現(xiàn)電能的消費(fèi)過(guò)程， 滿足了實(shí)際應(yīng)用中的多種移動(dòng)用電設(shè)備隨時(shí)隨地購(gòu)電消費(fèi)的需要。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明公開(kāi)了一種自動(dòng)充售電系統(tǒng)，其特征在于，所述自動(dòng)充售電系統(tǒng)由若干電能計(jì)量與輸出單元、一個(gè)刷卡單元及計(jì)費(fèi)卡組成；其中，電能計(jì)量與輸出單元由單片機(jī)控制模塊、電能計(jì)量模塊、充電接口模塊組成；刷卡單元由單片機(jī)控制模塊、液晶顯示模塊、卡讀寫(xiě)模塊、鍵盤模塊組成；所屬電能計(jì)量與輸出單元與刷卡單元通過(guò)RS485總線相連；所屬電能計(jì)量與輸出單元中，所屬電能計(jì)量模塊通過(guò)SPI接口或IO接口與所屬單片機(jī)控制模塊相連；所屬充電接口單元通過(guò)IO 口與所屬單片機(jī)控制模塊相連；所屬刷卡單元中，所屬卡讀寫(xiě)模塊通過(guò)SPI接口或IO 口與所屬單片機(jī)控制模塊相連； 所屬液晶顯示模塊通過(guò)SPI或并行液晶接口與所屬單片機(jī)控制模塊相連；所屬鍵盤模塊通過(guò)SPI或GPIO接口與所屬單片機(jī)控制模塊相連。
2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)充售電系統(tǒng)，其特征在于，所屬計(jì)費(fèi)卡是以IC卡、ID卡、磁卡等為存儲(chǔ)介質(zhì)存，用于儲(chǔ)用戶信息和計(jì)費(fèi)余額的消費(fèi)卡；所屬電能計(jì)量與輸出單元用于對(duì)充售輸出電能的計(jì)量，以及用于外接充電設(shè)備的連接和通斷電控制；所屬刷卡單元用于讀寫(xiě)計(jì)費(fèi)卡獲取用戶信息、修改計(jì)費(fèi)余額、指定充電端口、以及用于顯示用戶信息、卡余額和充售電系統(tǒng)工作狀態(tài)；整個(gè)系統(tǒng)由刷卡單元所屬單片機(jī)控制?？刂聘鲉卧湍K協(xié)作完成充售電過(guò)程。
3.如權(quán)利要求1或2所述的自動(dòng)充售電系統(tǒng)，其特征在于，所屬刷卡單元中所屬的單片機(jī)控制模塊設(shè)有存儲(chǔ)器單元，用于存儲(chǔ)待扣費(fèi)計(jì)費(fèi)卡的卡信息和扣費(fèi)金額。
4.如權(quán)利要求1或2所述的自動(dòng)充售電系統(tǒng)，其特征在于，電能計(jì)量與輸出單元中所屬充電接口單元內(nèi)設(shè)有一組多路繼電器，用于控制當(dāng)輸出的多種不同形狀的充電插口中有一個(gè)輸出電能時(shí)，其它開(kāi)路。
5.如權(quán)利要求1或2所述的自動(dòng)充售電系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)一次讀卡后只能在一個(gè)電能計(jì)量與控制單元中連續(xù)不間斷輸出電能，所屬充電接口單元與外部充電設(shè)備的充電回路一旦斷開(kāi)，則本次電能輸出即刻停止。
6.如權(quán)利要求1或2所述的自動(dòng)充售電系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)一次充售電停止后，需再次讀卡并扣除本次消費(fèi)金額后計(jì)費(fèi)卡才可再次使用。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種自動(dòng)充售電系統(tǒng)，屬于電子信息技術(shù)及智能電表領(lǐng)域。所述自動(dòng)充售電系統(tǒng)由若干電能計(jì)量與輸出單元、一個(gè)刷卡單元及計(jì)費(fèi)卡組成；其中，電能計(jì)量與輸出單元由單片機(jī)控制模塊、電能計(jì)量模塊、充電接口模塊組成；刷卡單元由單片機(jī)控制模塊、液晶顯示模塊、卡讀寫(xiě)模塊、鍵盤模塊組成。整個(gè)系統(tǒng)由刷卡單元所屬單片機(jī)控制模控制各單元和模塊協(xié)作完成充售電過(guò)程。所述系統(tǒng)將電能智能計(jì)量和電子信息技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，有效解決了需要220V電源充電的電動(dòng)交通工具(如電動(dòng)自行車等)、移動(dòng)用電設(shè)備(如手提電腦、手機(jī)、游戲機(jī)等)隨時(shí)隨地的購(gòu)電、充電問(wèn)題。
文檔編號(hào)G07F17/00GK102346938SQ20111014996
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月2日
發(fā)明者夏百戰(zhàn) 申請(qǐng)人:夏百戰(zhàn)