CN106972571B - 大规模终端智能充电系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大规模终端智能充电系统及其方法，包括以下模块：手机电量检测单元：PC通过手机电量检测单元周期性检测USB接口连接的所有手机电量，生成表格数据传递给主控单元；主控单元：基于STM32F407为主处理器加PHY层芯片LAN8720A以及辅助处理器STM8S005来实现与PC以太网通信；PC会将需要充电的手机表格数据通过以太网发给主处理器STM32F407，STM32F407接收到请求后将数据处理后，通过I2C协议下发到相应的辅助处理器STM8S005；充电单元：主要由限流配电开关TPS2553芯片和FSUSB30芯片组成的多条充电支路，辅助处理器STM8S005收到命令后控制TPS2553、FSUSB30芯片，使得手机进入充电模式，进而给手机充电。本发明可以有效保证手机在于PC端通信时电量充足。
Description
技术领域
本发明涉及手机充电领域，具体涉及一种大规模终端智能充电系统及其方法。
背景技术
现如今随着日常生活与工作需要，手机、平板、PC等之间的数据传输越来越频繁。手机与电脑传输文件使用最多的方法就是用USB数据线连接电脑进行传输文件，其中这种方法的缺点是连接数量很有限而且数据传输距离也比较短。以传统USB的方式难以实现长距离或者无线传输数据的想法。目前较为前沿的是通过以太网（WIFI）的方式给手机端发送数据或者控制，虽然比传统USB的方式更为方便快捷，但是对于跟多部手机通信还是有很大的局限性，每个手机都占用一个IP，随着手机（终端）数量的增加这将对PC甚至路由器都是一个不小的挑战。
同时，在实现多部手机与PC端通信时，如何保证每一部手机电量充足是目前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种大规模终端智能充电系统及其方法，可以有效保证手机在于PC端通信时电量充足。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
大规模终端智能充电系统，包括以下模块：
手机电量检测单元：PC通过手机电量检测单元周期性检测USB接口连接的所有手机电量，生成表格数据传递给主控单元；
主控单元：基于STM32F407为主处理器加PHY层芯片LAN8720A以及辅助处理器STM8S005来实现与PC以太网通信；PC会将需要充电的手机表格数据通过以太网发给主处理器STM32F407，STM32F407接收到请求后将数据处理后，通过I2C协议下发到相应的辅助处理器STM8S005；
充电单元：主要由限流配电开关TPS2553芯片和FSUSB30芯片组成的多条充电支路，辅助处理器STM8S005收到命令后控制TPS2553、FSUSB30芯片，使得手机进入充电模式，进而给手机充电。
作为本方案的进一步改进，所述手机在充电过程中的充电电流最大为1.5A，最小充电电流为1A。
作为本方案的进一步改进，所述的手机充电模式包括三种，分别是通信状态下的小电流充电、通信状态下的大电流充电以及断路状态下的大电流充电。
作为本方案的进一步改进，所述手机电量低于10%时，辅助处理器STM8S005控制TPS2553、FSUSB30芯片使手机进入充电模式。
大规模终端智能充电方法，包括以下步骤：
S01：PC端周期性向主控单元发送手机电量检测的指令；
S02：主控单元根据接收到的数据进行处理，并发送指令给手机端；
S03：手机端的手机电量检测单元将检测的电量数据发送给主控单元，若手机电量低于10%则向主控单元发送充电请求；
S04：主控单元接收充电请求并将信息发送给PC端，PC端确认手机电量低于10%并将数据发送给主控单元；
S05：主控单元建立充电链路，并实时检测手机充电状态；
S06：手机电量充满后，手机电量检测单元将检测结果发送给主控单元，主控单元拆除充电链路并发送指令给PC端，PC端显示电量充满的指示灯。
本发明的有益效果是：本发明通过PC端周期性的向主控单元发送电量检测的指令，从而实时检测手机的电量，当手机电量低于10%时则进入充电状态，同时通过在充电单元中设置具有限流及关断功能的芯片TPS2553、FSUSB30从而有效保证了其安全性能，防止充电过量。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明多终端智能充电电路的电路框图；
图3为本发明中充电指示单元的电路框图；
图4为本发明中电能输出单元的电路框图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，
大规模终端智能充电系统，包括以下模块：
手机电量检测单元：PC通过手机电量检测单元周期性检测USB接口连接的所有手机电量，生成表格数据传递给主控单元；
主控单元：基于STM32F407为主处理器加PHY层芯片LAN8720A以及辅助处理器STM8S005来实现与PC以太网通信；PC会将需要充电的手机表格数据通过以太网发给主处理器STM32F407，STM32F407接收到请求后将数据处理后，通过I2C协议下发到相应的辅助处理器STM8S005；
充电单元：主要由限流配电开关TPS2553芯片和FSUSB30芯片组成的多条充电支路，辅助处理器STM8S005收到命令后控制TPS2553、FSUSB30芯片，使得手机进入充电模式，进而给手机充电。
作为本方案的进一步改进，所述手机在充电过程中的充电电流最大为1.5A，最小充电电流为1A。
作为本方案的进一步改进，所述的手机充电模式包括三种，分别是通信状态下的小电流充电、通信状态下的大电流充电以及断路状态下的大电流充电。
作为本方案的进一步改进，所述手机电量低于10%时，辅助处理器STM8S005控制TPS2553、FSUSB30芯片使手机进入充电模式。
如图3所示：上述充电单元包括多路充电支路，所述充电支路包括稳压电源单元、过流保护单元、充电电流检测单元、电能输出单元和充电指示单元；所述稳压电源的电流输入端接市电，稳压电源的电流输出端接过流保护单元的电流输入端，过流保护单元的电流输出端接充电电流检测单元的电流输入端，充电电流检测单元的电流输出端接电能输出单元的电流输入端，充电电流检测单元的第一控制输出端接电能输出单元的控制输入端，充电电流检测单元的第二控制输出端接充电指示单元的控制输入端，电能输出单元的电流输出端接终端。
具体的，稳压单元用于将市电转换为设定电压的直流电。过流保护单元用于检测所述稳压单元输出的直流电并在该直流电的电流大于第一阈值时断开所述充电支路与终端的电连接。充电电流检测单元用于实时检测所述充电支路中的电流值，并根据该电流值输出控制充电指示单元的第一电流信号；其中，所述电流值大于等于第二阈值时，第一电流信号的值大于等于第三阈值，状态指示灯发红光；所述电流值小于第二阈值时，第一电流信号的值小于第三阈值，状态指示灯发绿光；此外，充电电流检测单元在所述电流值小于第二阈值时输出控制电能输出单元的第二电流信号。电能输出单元用于将所述直流电输出至终端，以及用于根据所述第二电流信号断开所述充电支路与终端的电连接；充电指示单元，用于根据所述第一电流信号点亮状态指示灯，所述状态指示灯为变色LED灯。
上述过流保护单元采用限流配电开关TPS2553芯片和FSUSB30芯片实现充电电流的关断保护。
如图4所示，所述充电指示单元包括第一电阻、第一放大滤波单元、功率放大单元和状态指示灯，第一电阻的一端接电流检测单元的第二控制输出端，第一电阻的另一端接第一放大滤波单元的输入端，第一放大滤波单元的输出端接功率放大单元的输入端，功率放大单元的输出端接状态指示灯的电流输入端。
具体的，第一电阻用于将所述第一电流信号转换为第一电压信号；第一放大滤波单元用于对所述第一电压信号进行信号放大和滤波，输出第二电压信号；功率放大单元用于对所述第二电压信号进行功率放大，并输出第三电压信号点亮状态指示灯。
所述电能输出单元包括电子开关、第二电阻和第二放大滤波单元，第二电阻的一端接电流检测单元的第一控制输出端，第二电阻的另一端接第二放大滤波单元的输入端，第二放大滤波单元的输出端接电子开关的控制端。
具体的，电子开关用于断开所述充电支路与终端的电连接；第二电阻用于将所述第二电流信号转换为第四电压信号；第二放大滤波单元用于对所述第四电压信号进行信号放大和滤波，并输出第五电压信号驱动所述电子开关断开所述充电支路与终端的电连接。
如图1所示：大规模终端智能充电方法，包括以下步骤：
S01：PC端周期性向主控单元发送手机电量检测的指令；
S02：主控单元根据接收到的数据进行处理，并发送指令给手机端；
S03：手机端的手机电量检测单元将检测的电量数据发送给主控单元，若手机电量低于10%则向主控单元发送充电请求；
S04：主控单元接收充电请求并将信息发送给PC端，PC端确认手机电量低于10%并将数据发送给主控单元；
S05：主控单元建立充电链路，并实时检测手机充电状态；
S06：手机电量充满后，手机电量检测单元将检测结果发送给主控单元，主控单元拆除充电链路并发送指令给PC端，PC端显示电量充满的指示灯。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (5)
1.大规模终端智能充电系统，其特征在于包括以下模块：
手机电量检测单元：PC通过手机电量检测单元周期性检测USB接口连接的所有手机电量，生成表格数据传递给主控单元；
主控单元：基于STM32F407为主处理器加PHY层芯片LAN8720A以及辅助处理器STM8S005来实现与PC以太网通信；PC会将需要充电的手机表格数据通过以太网发给主处理器STM32F407，STM32F407接收到请求后将数据处理后，通过I2C协议下发到相应的辅助处理器STM8S005；
充电单元：由限流配电开关TPS2553芯片和FSUSB30芯片组成的多条充电支路，辅助处理器STM8S005收到命令后控制TPS2553、FSUSB30芯片，使得手机进入充电模式，进而给手机充电；
所述充电单元包括多路充电支路，所述充电支路包括稳压电源单元、过流保护单元、充电电流检测单元、电能输出单元和充电指示单元；所述稳压电源的电流输入端接市电，稳压电源的电流输出端接过流保护单元的电流输入端，过流保护单元的电流输出端接充电电流检测单元的电流输入端，充电电流检测单元的电流输出端接电能输出单元的电流输入端，充电电流检测单元的第一控制输出端接电能输出单元的控制输入端，充电电流检测单元的第二控制输出端接充电指示单元的控制输入端，电能输出单元的电流输出端接终端；
稳压单元用于将市电转换为设定电压的直流电；过流保护单元用于检测所述稳压单元输出的直流电并在该直流电的电流大于第一阈值时断开所述充电支路与终端的电连接；充电电流检测单元用于实时检测所述充电支路中的电流值，并根据该电流值输出控制充电指示单元的第一电流信号；其中，所述电流值大于等于第二阈值时，第一电流信号的值大于等于第三阈值，状态指示灯发红光；所述电流值小于第二阈值时，第一电流信号的值小于第三阈值，状态指示灯发绿光；充电电流检测单元在所述电流值小于第二阈值时输出控制电能输出单元的第二电流信号；电能输出单元用于将所述直流电输出至终端，以及用于根据所述第二电流信号断开所述充电支路与终端的电连接；充电指示单元，用于根据所述第一电流信号点亮状态指示灯，所述状态指示灯为变色LED灯。
2.根据权利要求1所述的大规模终端智能充电系统，其特征在于：所述手机在充电过程中的充电电流最大为1.5A，最小充电电流为1A。
3.根据权利要求1所述的大规模终端智能充电系统，其特征在于：所述的手机充电模式包括三种，分别是通信状态下的小电流充电、通信状态下的大电流充电以及断路状态下的大电流充电。
4.根据权利要求1所述的大规模终端智能充电系统，其特征在于：所述手机电量低于10%时，辅助处理器STM8S005控制TPS2553、FSUSB30芯片使手机进入充电模式。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的大规模终端智能充电系统的充电方法，其特征在于包括以下步骤：
S01：PC端周期性向主控单元发送手机电量检测的指令；
S02：主控单元根据接收到的数据进行处理，并发送指令给手机端；
S03：手机端的手机电量检测单元将检测的电量数据发送给主控单元，若手机电量低于10%则向主控单元发送充电请求；
S04：主控单元接收充电请求并将信息发送给PC端，PC端确认手机电量低于10%并将数据发送给主控单元；
S05：主控单元建立充电链路，并实时检测手机充电状态；
S06：手机电量充满后，手机电量检测单元将检测结果发送给主控单元，主控单元拆除充电链路并发送指令给PC端，PC端显示电量充满的指示灯。
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