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设计说明书

合肥特纳斯科技有限公司

摘　要

1　引 言

1.1 选题背景及实际意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题主要内容

2　系统设计方案

2.1 系统整体方案

2.2 单片机的选择

2.3 电源方案的选择

2.4 显示方案的选择

3系统设计与分析

3.1 整体系统设计分析

3.2 主控电路设计

3.3 显示模块

3.4 wifi模块

3.6充电模块

4 系统程序设计

4.1 编程软件介绍

4.2 主程序流程设计

4.3 按键功能图

4.4 显示函数流程图

4.5 处理函数流程图

5 实物调试

5.1 电路焊接总图

5.2信息显示

5.3 按键功能测试

5.4 云智能APP测试

6 仿真调试

6.1仿真总体设计

6.2 信息显示

6.3 按键功能测试

6.4 WIFI串口测试

结  论

参考文献

致  谢

1　引 言

1.1 选题背景及实际意义

一、选题背景

电动汽车的崛起

在全球对环境保护的高度重视以及对传统燃油汽车尾气排放的严格管控下，电动汽车凭借其零排放、低噪音、高能效等优势，成为了未来交通的重要发展方向。近年来，各国政府纷纷出台政策鼓励电动汽车的发展，从购车补贴到建设充电基础设施，极大地推动了电动汽车市场的快速扩张。

随着电动汽车技术的不断进步，续航里程逐步提高，消费者对电动汽车的接受度也越来越高。然而，充电设施的不足却成为了制约电动汽车普及的关键因素之一。

充电设施的需求增长

随着电动汽车数量的迅速增加，对充电设施的需求呈爆发式增长。传统的充电桩功能单一，无法满足用户对便捷、高效、智能充电的需求。智能充电桩系统的出现，不仅可以提高充电效率，还能为用户提供更好的充电体验。

同时，不同类型的电动汽车对充电的要求也各不相同，例如快充和慢充的需求、不同电池容量的适配等。这就需要智能充电桩系统具备多样化的充电模式和灵活的参数设置功能。

单片机技术的发展

单片机作为一种集成度高、功能强大、成本低廉的微控制器，在各个领域得到了广泛的应用。随着半导体技术的不断进步，单片机的性能不断提升，处理能力越来越强，外设资源也更加丰富。

单片机具有体积小、功耗低、可靠性高等优点，非常适合用于智能充电桩系统的控制核心。它可以实现对充电过程的精确控制、实时监测和故障诊断，为智能充电桩系统的稳定运行提供保障。

二、实际意义

提高充电效率和安全性

基于单片机的智能充电桩系统可以实现对充电过程的精确控制，根据电池的状态和需求自动调整充电参数，提高充电效率，缩短充电时间。同时，系统还可以实时监测充电过程中的电压、电流、温度等参数，一旦发现异常情况，立即采取保护措施，确保充电安全。

例如，当检测到电池温度过高时，系统可以自动降低充电电流或暂停充电，防止电池过热引发安全事故。此外，智能充电桩系统还可以实现过压、过流、短路等保护功能，为电动汽车的充电提供全方位的安全保障。

提升用户体验

智能充电桩系统可以为用户提供便捷的充电服务。用户可以通过手机 APP 等方式查询附近充电桩的位置、状态和空闲情况，提前预约充电，避免排队等待。同时，系统还可以实时显示充电进度和费用信息，让用户对充电过程一目了然。

此外，智能充电桩系统还可以支持多种支付方式，如微信支付、支付宝支付、银联支付等，方便用户缴费。这些功能的实现，将极大地提升用户的充电体验，促进电动汽车的普及和推广。

推动能源互联网的发展

智能充电桩系统作为能源互联网的重要组成部分，可以实现与电网的互动，优化能源分配。当电网负荷较低时，智能充电桩系统可以自动提高充电功率，为电动汽车快速充电；当电网负荷较高时，系统可以自动降低充电功率，减少对电网的压力。

同时，智能充电桩系统还可以将电动汽车的电池作为储能设备，参与电网的调峰调频，提高电网的稳定性和可靠性。这将有助于推动能源互联网的发展，实现能源的高效利用和可持续发展。

促进相关产业的发展

基于单片机的智能充电桩系统的设计和开发，将带动相关产业的发展，如电子元器件、通信技术、软件开发等。同时，智能充电桩系统的建设也需要大量的投资，这将为相关企业带来新的商机和发展机遇。

此外，智能充电桩系统的普及还将促进电动汽车产业链的完善，推动电动汽车产业的快速发展。这对于我国经济的转型升级和可持续发展具有重要的战略意义。

1.2 国内外研究现状

一、国外研究现状

在国外，电动汽车及智能充电桩的发展起步较早，相关技术也较为成熟。

技术创新方面

欧美等发达国家在智能充电桩系统的研发上投入了大量资源。一些先进的智能充电桩不仅能够实现快速充电，还具备动态功率分配功能。例如，多个充电桩可以根据电动汽车的充电需求和电网的负荷情况，自动调整输出功率，提高充电效率的同时，降低对电网的冲击。

无线充电技术也在国外得到了广泛研究和应用。通过电磁感应或磁共振等方式，实现电动汽车的非接触式充电，为用户提供更加便捷的充电体验。

智能管理系统也是国外智能充电桩的重要特点之一。这些系统可以通过互联网与用户的智能手机或车载系统连接，实现远程监控、预约充电、费用结算等功能，提高了充电桩的使用便利性和管理效率。

标准制定方面

国外在智能充电桩的标准制定方面也走在前列。例如，欧洲的 IEC 61851 标准和美国的 SAE J1772 标准，对充电桩的电气安全、通信协议、充电接口等方面进行了详细规范，为智能充电桩的大规模推广和应用奠定了基础。

二、国内研究现状

近年来，随着我国对新能源汽车的大力支持，基于单片机的智能充电桩系统的研究也取得了显著进展。

技术发展方面

国内企业和科研机构在智能充电桩的核心技术研发上不断突破。例如，一些企业研发出了具有高功率密度、高效率的充电模块，能够实现快速充电，满足不同类型电动汽车的需求。

智能化控制技术也得到了广泛应用。通过单片机等微控制器，实现对充电过程的精确控制和实时监测，提高充电的安全性和可靠性。同时，智能充电桩还可以与电网进行互动，实现有序充电，缓解电网压力。

移动互联网技术的发展也为智能充电桩的应用带来了新的机遇。用户可以通过手机 APP 查找附近的充电桩、查看充电状态、进行在线支付等，极大地提高了充电的便利性。

政策支持方面

我国政府高度重视新能源汽车及充电设施的发展，出台了一系列政策措施，鼓励企业加大对智能充电桩的研发投入和建设力度。例如，国家能源局发布了《电动汽车充电基础设施建设规划》，明确了充电设施建设的目标和任务，为智能充电桩的发展提供了政策保障。

产业发展方面

目前，我国已经形成了较为完整的智能充电桩产业链，包括充电设备制造、充电运营服务、软件开发等环节。众多企业纷纷进入智能充电桩市场，竞争日益激烈。同时，一些大型企业也在积极开展充电设施的建设和运营，推动智能充电桩的普及和应用。

总之，国内外在基于单片机的智能充电桩系统设计方面都取得了一定的研究成果。随着技术的不断进步和市场需求的不断增长，智能充电桩系统将朝着更加高效、便捷、智能的方向发展。

1.3 课题主要内容

本设计是基于STM32的智能充电桩系统，主要实现以下功能：

1、可以选择三种充电模式，分别是按照时间充电和按照电量充电，以及充满即停

2、可以通过按键切换模式，设置充电时间和充电电量，并显示需要的金额

3、可以实现扫码支付（扫码支付只是模拟功能，不能实现真实扣费），支付成功后开始充电

4、热敏电阻检测温度，显示屏显示温度，电压以及电量，当温度和电压超过阈值时进行报警

5、WiFi连接手机，可以通过后台监测数据，以及设置单价，设置温度和电压阈值