CN102289885A

CN102289885A - 一种卡计费式充售电系统

Info

Publication number: CN102289885A
Application number: CN2011101499441A
Authority: CN
Inventors: 夏百战
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-02
Filing date: 2011-06-02
Publication date: 2011-12-21

Abstract

本发明公开了一种卡计费式充售电系统，属于电子信息技术及智能电表领域。系统由计费卡、卡读写模块、液晶显示模块、电能计量模块、充电接口单元和单片机控制模块组成。系统所属单片机控制模块通过SPI或IO口与卡读写模块相连、通过SPI或并行接口与液晶显示模块相连、通过SPI或IO口与电能计量模块相连、通过IO口与充电接口单元相连。系统由单片机控制模块控制卡读写模块、液晶显示模块、电能计量模块，以及充电接口单元协作完成充售电过程。所述系统将电能智能计量和电子信息技术结合应用，有效解决了需要220V电源充电的电动交通工具(电动自行车等)、移动用电设备(如手提电脑、手机、游戏机等)随时随地购电、充电的问题。

Description

一种卡计费式充售电系统

技术领域

本发明涉及电子信息及智能电表领域，特别涉及一种自动充售电系统。

背景技术

随着国家能源发展战略的强力推进，电能等可再生能源，带着低碳环保的理念，走进我们的生活，电动汽车、电动自行车、各种电动工具等已经越来越普及。同时，随着电子信息技术的发展，各种各样的移动用电设备也越来越多，如笔记本电脑、移动电子终端、电子玩具、电子游戏机等。怎么能够随时随地的解决这些电动工具、移动用电设备的充电问题呢？

目前，虽然个别公共场所免费提供充电服务，但通常仅限手机，且常因电能费用、无专人维护等原因而损毁者居多。而市场上的预付费智能电表也仅能适用于家庭或者单位，且一户一表，卡不离表，不具备同时向多用户售电的功能。截止当前，市场上尚未出现任何一种用于对移动用电设备充电的自动充售电系统。人们只能将电动工具、移动用电设备带回家里、单位或者到专门的充电站，经用电单位或家庭的总电表计费获取电能，完成充电。这给电动工具、移动用电设备的使用和推广带来不便。

发明内容

本发明的目的是为了解决移动工具、移动用电设备的充电问题，使充电和收费同时自动完成，方便用户随时随地购电充电。

本发明实施例提出了一种卡计费式充售电系统。所述系统的技术方案如下：

提供一种卡计费式充售电系统，所述卡计费式充售电系统由计费卡、卡读写模块、液晶显示模块、电能计量模块、充电接口单元和单片机控制模块组成。所属卡读写模块通过SPI或并行接口与单片机控制模块相连；所属液晶显示模块通过SPI或并行接口与单片机控制模块相连；所属电能计量模块通过SPI或IO接口与单片机控制模块相连；所属充电接口单元通过IO口与单片机控制模块相连。

所述卡计费式充售电系统，其所属计费卡是以IC卡、ID卡、磁卡等为存储介质，用于储用户信息和计费余额的消费卡；所属卡读写模块用于读写计费卡获取用户信息和修改计费余额；所属液晶显示模块用于显示用户信息、卡余额以及充售电系统工作状态；所属电能计量模块用于对充售输出电能的计量；所属充电接口单元用于外接充电设备，以及控制输出电能的开关状态；所属单片机控制模块用于控制卡读写模块、液晶显示模块、电能计量模块，以及充电接口单元协作完成充售电过程。

所述卡计费式充售电系统，其所属单片机控制模块设有存储器单元，用于存储待扣费计费卡的卡信息和扣费金额。系统工作时，首先读卡获取卡信息并暂存，然后根据卡余额进行充售电。因为充电时间可能较长，用户不可能一直在旁守候，所以充电消费金额暂存于单片机控制模块的存储器单元，充电结束后，再次读卡扣除本次消费金额。而一次充售电结束后，必须再次读卡并扣除本次消费金额后计费卡才可再次使用。另外，为了防止卡盗用，所述系统一次读卡后只能连续不间断输出电能，充电接口单元与外部充电设备的充电回路一旦断开，则本次电能输出即刻停止，需重新读卡才可继续充电。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果是：所述系统可以方便的安装于各种公共场所，使消费者可以随时随地购电，方便的完成对电动工具、移动用电设备的充电过程，推动各种移动用电设备的应用和普及，带动电能消费，引领低碳生活。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种卡计费式充售电系统的原理结构示意图；

图2是本发明实施例提供的计费式充售电系统的电能计量模块电路结构示意图；

图3是本发明实施例提供的计费式充售电系统的充电接口单元电路结构示意图；

图4是本发明实施例提供的计费式充售电系统的单片机控制模块、卡读写模块和液晶显示模块电路结构示意图；

图5是本发明实施例提供的计费式充售电系统的单片机控制模块的主程序流程图；

图6是本发明实施例提供的计费式充售电系统的单片机控制模块的主程序流程图中执行功能1的程序流程图；

图7是本发明实施例提供的计费式充售电系统的单片机控制模块的主程序流程图中执行功能2的程序流程图；

图8是本发明实施例提供的计费式充售电系统的单片机控制模块的断电中断程序流程图；

图9是本发明实施例提供的计费式充售电系统的的单片机控制模块的定时中断程序流程图；

图10是本发明实施例提供的计费式充售电系统的外形；

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明实施例提供的一种卡计费式充售电系统的原理结构示意图。如图1所示，所述卡计费式充售电系统由计费卡6、卡读写模块2、液晶显示模块3、电能计量模块4、充电接口单元5和单片机控制模块1组成。所属卡读写模块2通过SPI接口与单片机控制模块1相连；所属液晶显示模块3通过GPIO与单片机控制模块1相连；所属电能计量模块4通过SPI接口与单片机控制模块1相连；所属充电接口单元5通过IO口与单片机控制模块1相连。

所述卡计费式充售电系统实施例，如图1所示，其所属计费卡6是以IC卡、ID卡、磁卡等为存储介质存，用于储用户信息和计费余额的消费卡，本发明实施例提供的是非接触式IC卡。

图2是本发明实施例提供的计费式充售电系统的电能计量模块电路结构示意图。电路中分别对出售电能回路中的电压采样8、电流进行采样9，并输入电能计量芯片11(本实施例采用芯片ATT7051)作为计算电能的依据。电能计量芯片11的工作电压直接从送电回路中经过降压、稳压获得，如图中的工作电源10所示。电能计量芯片11的SPI接口通过光电耦合12与单片机CPU的SPI接口相连。单片机可以通过SPI接口直接访问电能计量芯片11内部的寄存器而获得输出电能的数值。

图3是本发明实施例提供的计费式充售电系统的充电接口单元电路结构示意图。电路由三个部分组成，第一部分对电能输出回路进行电流采样13后经过光电耦合16与单片机CPU的IO口相连，用于检测电能输出回路开断或闭合的状态。第二部分由单片机CPU的IO输出信号经光电耦合17与电力继电器14相连，用于控制的电能输出回路开断或闭合的状态。第三部分由一组多路继电器20、USB变压器15、USB插口18和220V插口20组成。多路继电器20用于控制USB插口18和220V插口20中当有一个插口输出电能时，其它插口开路断电。

图4是本发明实施例提供的计费式充售电系统的单片机控制模块、卡读写模块和液晶显示模块电路结构示意图。如图4所示，所属读卡器芯片2(本实施例采用芯片7ALCORAU6477)是卡读写模块的核心器件，单片机CPU25可以通过SPI给读卡器芯片27发命令，完成对非接触式IC6的读写操作。如图4所示，所属液晶驱动芯片28、液晶显示器29是液晶显示模块的核心器件，单片机CPU通过GPIO口与液晶驱动芯片28相连，并驱动液晶器29显示相关信息。

图4是本发明实施例提供的计费式充售电系统的单片机控制模块、卡读写模块和液晶显示模块电路结构示意图。如图4所示，所述单片机控制模块包括工作电源21、备用电源22、实时钟23、上电复位24、单片机CPU25等部分。单片机CPU25是单片机控制模块的核心器件，他控制卡读写模块、液晶显示模块、电能计量模块，以及充电接口单元协作完成充售电过程。

本发明实施例提供的计费式充售电系统的单片机控制模块的控制程序分三个部分，主程序、定时中断程序和断电中断程序。

图5是本发明实施例提供的计费式充售电系统的单片机控制模块的主程序流程图。主程序流程图中系统初始化包括单片机端口设置、初始化代扣费卡、禁止断电中断和定时中断、初始化电能计量芯片等工作；其中的卡状态包括三种：1)计费卡余额小于0.10元，2)计费卡余额大于0.10元，因最近一次消费金额未被扣除而暂时不能使用(用户需前往最近一次充电地点刷卡)，3)计费卡余额大于0.10元，消费卡可以立刻使用进行购电；其中执行功能1所做工作如图6所示，执行功能2如图7所示。

图7是本发明实施例提供的计费式充售电系统的单片机控制模块的主程序流程图中执行功能2的程序流程图。执行功能2的程序流程中闭合送电开关送电是通过置单片机IO口的高低电平状态来实现的；其中判断是否有电能输出(即有充电设备连接)是通过单片机的IO口读取充电接口单元中的电流采样来进行判断的；

图8是本发明实施例提供的计费式充售电系统的单片机控制模块的断电中断程序流程图。如图所示，断电中断程序的主要工作是在充电结束或充电过程异常终止时根据已充电能计算消费金额并更新代扣费卡信息，同时停止对电能计量芯片的读写操作。

图9是本发明实施例提供的计费式充售电系统的的单片机控制模块的定时中断程序流程图。如图所示，定时中断程序的主要工作是定时读取电能计量芯片寄存器值，获取输出电能数值，并对其进行累加。

图10是本发明实施例提供的计费式充售电系统的外形示意图。如图所示，液晶显示区30，用于显示系统的工作状态、用户卡信息、时间、操作提示等信息；读卡区31用于在消费卡距离该区域表面3cm范围内读取卡信息；插口32、33、34允许不同类型的用电插头连接本充电系统；指示等35用于指示电能的输出状态，红色表示正在输出电能、绿色表示充电回路已经断开。

综上所述，通过本发明提供的卡计费式充售电系统可以方便的实现电能的消费过程，满足了实际应用中的多种移动用电设备随时随地购电消费的需要。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.本发明公开了一种卡计费式充售电系统，其特征在于，所述卡计费式充售电系统由计费卡、卡读写模块、液晶显示模块、电能计量模块、充电接口单元和单片机控制模块组成；

所属卡读写模块通过SPI或IO口与单片机控制模块相连；所属液晶显示模块通过SPI或并行接口与单片机控制模块相连；所属电能计量模块通过SPI或IO接口与单片机控制模块相连；所属充电接口单元通过IO口与单片机控制模块相连。

2.如权利要求1所述的卡计费式充售电系统，其特征在于，所属计费卡是以IC卡、ID卡、磁卡等为存储介质，用于储用户信息和计费余额的消费卡；所属卡读写模块用于读写计费卡获取用户信息和修改计费余额；所属液晶显示模块用于显示用户信息、卡余额以及充售电系统工作状态；所属电能计量模块用于对充售输出电能的计量；所属充电接口单元用于外接充电器或者充电设备，以及控制输出电能的开关状态；所属单片机控制模块用于控制卡读写模块、液晶显示模块、电能计量模块，以及充电接口单元协作完成充售电过程。

3.如权利要求1或2所述的卡计费式充售电系统，其特征在于，所属单片机控制模块设有存储器单元，用于存储待扣费计费卡的卡信息和扣费金额。

4.如权利要求1或2所述的卡计费式充售电系统，其特征在于，所属充电接口单元内设有一组多路继电器，用于控制当输出的多种不同形状的充电插口中有一个输出电能时，其它开路。

5.如权利要求1或2所述的卡计费式充售电系统，其特征在于，所述系统一次读卡后只能连续不间断输出电能，充电接口单元与外部充电设备的充电回路一旦断开，则本次电能输出即刻停止。

6.如权利要求1或2所述的卡计费式充售电系统，其特征在于，所述系统一次充售电停止后，需再次读卡并扣除本次消费金额后计费卡才可再次使用。