专利名称：一种自动充售电系统的制作方法
技术领域：
本实用新型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。
实用新型内容本实用新型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。本实用新型实施例提出了一种自动充售电系统。所述系统的技术方案如下提供一种自动充售电系统，所述自动充售电系统由若干电能计量与输出单元、一个刷卡单元及计费卡组成；其中，电能计量与输出单元由单片机控制模块、电能计量模块、 充电接口模块组成；刷卡单元由单片机控制模块、液晶显示模块、卡读写模块、键盘模块组成；所述电能计量与输出单元与刷卡单元通过RS485总线相连；所述电能计量与输出单元中，所述电能计量模块通过SPI接口或IO接口与所述单片机控制模块相连；所述充电接口单元通过IO 口与所述单片机控制模块相连；所述刷卡单元中，所述卡读写模块通过SPI接口或IO 口与所述单片机控制模块相连；所述液晶显示模块通过SPI或并行液晶接口与所述单片机控制模块相连；所述键盘模块通过SPI或GPIO接口与所述单片机控制模块相连。所述计费卡是以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；所述电能计量与输出单元用于对充售输出电能的计量，以及用于外接充电设备的连接和通断电控制；所述刷卡单元用于读写计费卡获取用户信息、修改计费余额，以及用于显示用户信息、卡余额和充售电系统工作状态；整个系统由刷卡单元所述单片机控制模控制各单元和模块协作完成充售电过程。所述自动充售电系统，其所述刷卡单元的单片机控制模块设有存储器，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，然后根据卡余额发送命令给电能计量与输出单元进行充售电。因为充电时间可能较长，用户不可能一直持卡守候，所以充电消费金额暂存于单片机控制模块的存储器中，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，所述自动充售电系统，其所述充电接口单元内设电流采样电路和电力继电器电路，用于防止卡盗用。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。本实用新型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是本实用新型实施例提供的自动充售电系统的原理结构示意图；图2是本实用新型实施例提供的自动充售电系统所述电能计量与输出单元的电能计量模块电路结构示意图；图3是本实用新型实施例提供的自动充售电系统所述电能计量与输出单元的充电接口单元电路结构示意图；图4是本实用新型实施例提供的自动充售电系统所述电能计量与输出单元的单片机控制模块电路结构示意图；图5是本实用新型实施例提供的自动充售电系统所述刷卡单元的电路结构示意图；图6是本实用新型实施例提供的自动充售电系统所述刷卡单元中单片机控制模块的主程序流程图；图7是本实用新型实施例提供的自动充售电系统所述的电能计量与输出单元中单片机控制模块的主程序流程图；图8是本实用新型实施例提供的自动充售电系统所述的电能计量与输出单元中的单片机控制模块的断电中断程序流程图；图9是本实用新型实施例提供的自动充售电系统所述的电能计量与输出单元中的单片机控制模块的定时中断程序流程图；图10是本实用新型实施例提供的自动充售电系统中电能计量与输出单元的外形；图11是本实用新型实施例提供的自动充售电系统中刷卡单元的外形；具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。图1是本实用新型实施例提供的自动充售电系统的原理结构示意图。如图1所示， 所述自动充售电系统由若干电能计量与输出单元1、刷卡单元2及计费卡9组成；其中，电能计量与输出单元1由单片机控制模块2、电能计量模块4、充电接口模块组成3 ；刷卡单元 5由单片机控制模块6、液晶显示模块7、卡读写模块8、键盘模块9组成；所述电能计量与输出单元1与刷卡单元2通过RS485总线相连；所述电能计量与输出单元1中，所述电能计量模块4通过SPI接口或IO接口与所述单片机控制模块2相连； 所述充电接口单元3通过IO 口与所述单片机控制模块2相连；所述刷卡单元2中，所述卡读写模块8通过SPI接口或IO 口与所述单片机控制模块6相连；所述液晶显示模块7通过 SPI或并行液晶接口与所述单片机控制模块6相连；所述键盘模块9通过SPI或GPIO接口与所述单片机控制模块6相连。所述自动充售电系统实施例，如图1所示，其所述计费卡10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，本实用新型实施例提供的是非接触式IC卡。图2是本实用新型实施例提供的自动充售电系统所述电能计量与输出单元的电能计量模块电路结构示意图。如图所示，电路中分别对出售电能回路中的电压采样12、电流进行采样13，并输入电能计量芯片15作为计算电能的依据。电能计量芯片15的工作电源14直接从送电回路中经过降压、稳压获得。电能计量芯片15的接口 SPI 口通过光电耦合16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15 内部的寄存器而获得输出电能的数值。图3是本实用新型实施例提供的自动充售电系统所述电能计量与输出单元的充电接口单元电路结构示意图；如图所示，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17后经过光电耦合18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20与电力继电器19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21、USB变压器22、USB插口 23和220V插口 M组成。多路继电器21用于控制USB插口 23和220V插口 M中当有一个插口输出电能时，其它插口开路断电。图4是本实用新型实施例提供的自动充售电系统所述电能计量与输出单元的单片机控制模块电路结构示意图。如图4所示，所述电能计量与输出单元的单片机控制模块包括工作电源25、备用电源沈、实时钟27、上电复位观、单片机CPU^等部分。单片机CPU29 是该电能计量与输出单元的核心器件，它接收来自所述刷卡单元的控制命令，控制电能计量与输出单元输出电能，并对电能计费。图5是本实用新型实施例提供的自动充售电系统所述刷卡单元的电路结构示意图。如图5所示，所述刷卡单元包括工作电源30、备用电源31、实时钟32、上电复位33、存储器芯片35、读卡器芯片36、液晶驱动芯片37、液晶显示器38、键盘阵列、单片机CPU34等部分。单片机CPU34是单片机控制模块的核心器件，它控制卡读写模块、液晶显示模块完成对计费卡的读写以及与持卡用户的友好交互，它还向电能计量与输出单元发送各种命令， 控制其出售电能的具体数值。图6是本实用新型实施例提供的自动充售电系统所述刷卡单元中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、初始化代扣费卡表、 初始化电能计量与输出单元注册信息表等工作。图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，但最近一次消费金额未被扣除，3)计费卡余额大于0.10元，消费卡可以立刻使用进行购电。对于可以立刻充售电计费卡，系统首先由用户指定电能计量与输出单元标号，判断未被占用后向相应单元发送送电命令，并将该卡信息插入代扣费卡表。本实用新型实施例提供的自动充售电系统所述电能计量与输出模块的单片机控制模块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7是本实用新型实施例提供的自动充售电系统所述的电能计量与输出单元中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等工作。如图7所示，电能计量与输出单元启动后，一直等待系统所述数卡单元发送的充电命令，如没有收到命令则立刻进入节电模式。图8是本实用新型实施例提供的自动充售电系统所述的电能计量与输出单元中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停止对电能计量芯片的读写操作，并根据已充电能计算消费金额，向系统所述刷卡单元发送计费卡本次的消费详情。图9是本实用新型实施例提供的自动充售电系统所述的电能计量与输出单元中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是本实用新型实施例提供的自动充售电系统中电能计量与输出单元的外形。如图所示，插口 42、43、44允许不同类型的用电插头连接本充电系统；指示灯41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。图11是本实用新型实施例提供的自动充售电系统中刷卡单元的外形。如图所示， 液晶显示区45，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46 用于在消费卡距离该区域表面3cm范围内读取卡信息；键盘47用于输入连接充电设备的电能计量与输出单元的编号。综上所述，通过本实用新型提供的自动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。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种自动充售电系统，其特征在于，所述自动充售电系统由若干电能计量与输出单元、一个刷卡单元及计费卡组成；其中，电能计量与输出单元由单片机控制模块、电能计量模块、充电接口模块组成；刷卡单元由单片机控制模块、液晶显示模块、卡读写模块、键盘模块组成；所述电能计量与输出单元与刷卡单元通过RS485总线相连；所述电能计量与输出单元中，所述电能计量模块通过SPI接口或IO接口与所述单片机控制模块相连；所述充电接口单元通过IO 口与所述单片机控制模块相连；所述刷卡单元中，所述卡读写模块通过SPI接口或IO 口与所述单片机控制模块相连； 所述液晶显示模块通过SPI或并行液晶接口与所述单片机控制模块相连；所述键盘模块通过SPI或GPIO接口与所述单片机控制模块相连。
2.如权利要求1所述的自动充售电系统，其特征在于，所述计费卡是以IC卡、ID卡、磁卡为存储介质，用于储用户信息和计费余额的消费卡；所述电能计量与输出单元用于对充售输出电能的计量，以及用于外接充电设备的连接和通断电控制；所述刷卡单元用于读写计费卡获取用户信息、修改计费余额，以及用于显示用户信息、卡余额和充售电系统工作状态；整个系统由刷卡单元所述单片机控制模控制各单元和模块协作完成充售电过程。
3.如权利要求1或2所述的自动充售电系统，其特征在于，所述刷卡单元中所述的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所述的自动充售电系统，其特征在于，电能计量与输出单元中所述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所述的投币计费式充售电系统，其特征在于，所述充电接口单元内设有电流采样电路和电力继电器电路。
专利摘要本实用新型公开了一种自动充售电系统，属于电子信息技术及智能电表领域。所述自动充售电系统由若干电能计量与输出单元、一个刷卡单元及计费卡组成；其中，电能计量与输出单元由单片机控制模块、电能计量模块、充电接口模块组成；刷卡单元由单片机控制模块、液晶显示模块、卡读写模块、键盘模块组成。整个系统由刷卡单元所述单片机控制模控制各单元和模块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，有效解决了电动交通工具(如电动汽车、电动自行车等)、移动用电设备(如手提电脑、手机、游戏机等)的充电问题。
文档编号G07F15/06GK202177943SQ20112018752
公开日2012年3月28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