专利名称：一种投币计费式充售电系统的制作方法
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投币计费式充售电系统。所述系统的技术方案如下提供一种投币计费式充售电系统，所述投币计费式充售电系统由投币器模块、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；所属投币器模块通过 IO 口与单片机控制模块相连；所属液晶显示模块通过SPI或并行液晶接口与单片机控制模块相连；所属电能计量模块通过SPI接口或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。所述投币计费式充售电系统，所属投币器模块用于接受用户投币，获取用户消费金额；所属液晶显示模块用于显示系统的工作状态；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投币器模块、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。所述投币计费式充售电系统，其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。为了防止窃电，投币结束开始输出电能后，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，则本次购电消费过程宣告结束，电能输出即刻停止。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。
图1是本发明实施例提供的一种投币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投币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投币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投币计费式充售电系统的单片机控制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投币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投币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送电功能的程序流程图；图7是本发明实施例提供的投币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8是本发明实施例提供的投币计费式充售电系统的单片机控制模块的定时中断程序流程图；图9是本发明实施例提供的投币计费式充售电系统的外形；
具体实施例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投币计费式充售电系统的原理结构示意图。如图 1所示，所述投币计费式充售电系统由投币器模块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。所属投币器模块2通过IO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。图2是本发明实施例提供的投币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7、电流采样8，并输入电能计量芯片10(本实施例采用芯片ATT7051)作为计算电能的依据。电能计量芯片10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9所示。电能计量芯片10的SPI接口通过光电耦合11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10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投币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12后经过光电耦合15 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16与电力继电器13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19、USB变压器14、USB插口 17和220V插口 18 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投币计费式充售电系统的单片机控制模块和液晶显示模块电路结构示意图。如图4所示，所属液晶驱动芯片25、液晶显示器沈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25相连，并驱动液晶器沈显示相
关fe息。图4是本发明实施例提供的投币计费式充售电系统的单片机控制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20、备用电源21、 实时钟22、上电复位23、单片机CPUM等部分。单片机CPUM是单片机控制模块的核心器件，它控制投币器模块、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投币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投币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、禁止断电中断和定时中断、初始化电能计量芯片、初始化液晶显示内容等工作；从流程图可以看出，当系统有设备正在充电时，用户可以选择投币追加消费金额，否则投币自动退还。流程图中执行送电功能所做工作如图6所示。图6是本发明实施例提供的投币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送电功能的程序流程图。从流程图可以看出，系统在使用时必须先连接充电设备然后投币，否则投币回自动退还。图7是本发明实施例提供的投币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过程异常终止时停止送电，并禁止对电能计量芯片的读写操作的定时中断，禁止再发生断电中断。图9是本发明实施例提供的投币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，并对其进行累加后计算消费金额，并判断投币金额是否已被消费。如果投币金额已被消费完毕，则禁止对电能计量芯片的读写操作的定时中断，禁止再发生断电中断。图10是本发明实施例提供的投币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、用户投币金额、实际消费金额、时间、操作提示等信息；投币区31用于接收用户投币，本实施例只接收一元和五角硬币；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，通过本发明提供的投币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。
权利要求
1.本发明公开了一种投币计费式充售电系统，其特征在于，所述投币计费式充售电系统由投币器模块、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；所属投币器模块通过IO 口与单片机控制模块相连；所属液晶显示模块通过SPI或并行液晶接口与单片机控制模块相连；所属电能计量模块通过SPI接口或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所述的投币计费式充售电系统，其特征在于，所属投币器模块用于接受用户投币，获取用户购电消费金额；所属液晶显示模块用于显示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投币器模块、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所述的投币计费式充售电系统，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。
4.如权利要求1或2所述的投币计费式充售电系统，其特征在于，所述系统投币结束开始输出电能后，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，则本次购电消费过程宣告结束，电能输出即刻停止。
全文摘要
本发明公开了一种投币计费式充售电系统，属于电子信息技术及智能电表领域。所述投币计费式充售电系统由投币器模块、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；所属投币器模块通过IO口与单片机控制模块相连；所属液晶显示模块通过SPI或并行液晶接口与单片机控制模块相连；所属电能计量模块通过SPI接口或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。系统由单片机控制模块控制投币器模块、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(如电动自行车等)、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。
文档编号G07F15/06GK102289884SQ20111014987
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月2日 优先权日2011年6月2日
发明者夏百战 申请人:夏百战