基于单片机的智能充电桩系统设计（有完整资料）-育师

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编号：

T0052405M

设计简介：

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

电源： 5V
传感器：热敏电阻（NTC B3950）、二维码扫码枪（EM2000X）、充放电模块（HB-001）
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：N-Mos、有源蜂鸣器
人机交互：独立按键
通信模块：WIFI模块（ESP8266-12F）

标签：STM32F103C8T6、OLED12864、NTC B3950、EM2000X、HB-001、N-Mos、独立按键、有源蜂鸣器、ESP8266-12F

题目扩展：基于单片机的电池充电系统、基于单片机新能源汽车充电系统、基于单片机的电瓶车充电系统

基于单片机的智能充电桩系统设计：中控部分、输入部分和输出部分。下面分别对这三部分进行概述：

中控部分概述：

中控部分是智能充电桩系统的核心，采用了STM32F103单片机作为主控制器。它的主要功能是接收来自输入部分的各种数据，包括充电状态、温度值、支付信息、用户设置等，并在内部进行数据处理和逻辑判断。根据处理结果，中控部分会向输出部分发送相应的控制指令，如显示信息、控制充电开关、触发报警等。STM32F103单片机以其强大的处理能力和丰富的外设接口，确保了系统的高效运行和稳定控制。

输入部分概述：

输入部分主要由五个模块组成，它们共同为中控部分提供所需的数据和信息。

充电模块：负责给汽车提供充电电流和电压，同时向中控部分反馈充电状态。
热敏电阻：用于实时监测充电过程中的温度变化，并将温度值转换为电信号发送给中控部分。
二维码扫码枪：用于扫码支付功能，将支付信息发送给中控部分进行验证。
独立按键：提供用户交互界面，用户可以通过按键切换充电模式、设置充电参数、查看金额等。
供电电路与电池：为整个系统提供稳定的电源，确保各模块正常工作。电池作为充电对象，也通过充电模块与系统进行连接。

输出部分概述：

输出部分根据中控部分的指令，执行相应的动作或显示信息。

OLED显示屏：用于显示温度、电压、电量、充电模式等信息，提供直观的用户界面。
MOS管控制输出：根据中控部分的指令，控制充电电路的开关，实现充电的启动和停止。
蜂鸣器：当温度或电压超过设定阈值时，蜂鸣器会发出报警声，提醒用户注意安全。
WIFI模块：实现系统与手机APP的无线通信，用户可以通过手机远程监控充电状态、设置参数等。同时，WIFI模块还将充电数据上传至后台服务器，便于进行数据分析和远程管理。、

5 实物调试

5.1 电路焊接总图

首先在AD中根据各个模块画出原理图，然后导出PCB进行连线，最后通过嘉立创进行打板。板子到手之后就是焊接过程，第一部分是电源模块，将电源接口、电源开关、1k电阻、两个电容进行滤波和一个指示灯依次焊接，焊接好之后插入Type-C电源，指示灯点亮，电源模块测试正常。第二部分是显示模块，排母焊接好后，将OLED显示屏插入排母。第三部分是单片机最小系统板，因为最小系统板已经引出了程序烧录接口和自带复位电路，所以只要焊接两个排母将单片机最小系统板插入排母。第四部分是按键。第五部分为LED灯。第六部分是二维码扫码枪。第七部分是充电模块。下图5-1为焊接完整实物图：

图5-1电路焊接总图

5.2信息显示

如图5-2，根据不同界面显示不同内容，界面0，显示电池电压和电量、温度、显示设置温度和电压阈值等；界面1，显示选择充电模式界面；界面2，显示设置充电参数界面；界面3，显示付费界面；界面4，显示充电界面。

图5-2 信息显示图

5.3 按键功能测试

如图5-3，如果获取的键值为1，界面0，进入阈值设置界面；界面1，进入电量充电模式。如果获取的键值为2，界面0，设置温度或电压阈值+；界面1，进入电量充电模式；界面2，设置充电时间或充电电量+。如果获取的键值为3，界面0，设置温度或电压阈值-；界面1，设置充满即停模式；界面2，设置充电时间或充电电量-。如果获取的键值为4，长按，返回主界面；短按，界面0，进入充电模式选择；界面2，进入付费界面。

图5-3 按键功能测试显示图

5.4 云智能APP测试

如图5-5所示为云智能APP测试。

图5-4 云智能APP测试显示图

6 仿真调试

6.1仿真总体设计

仿真设计总体包括32单片机芯片、OLED显示屏、按键、蜂鸣器、wifi模块、二维码扫码枪。

图6-1 仿真设计总图

6.2 信息显示

如图6-2所示，根据不同界面显示不同内容，界面0，显示电池电压和电量、温度、显示设置温度和电压阈值等；界面1，显示选择充电模式界面；界面2，显示设置充电参数界面；界面3，显示付费界面；界面4，显示充电界面。

图6-2信息显示图

6.3 按键功能测试

如图6-3，如果获取的键值为1，界面0，进入阈值设置界面；界面1，进入电量充电模式。如果获取的键值为2，界面0，设置温度或电压阈值+；界面1，进入电量充电模式；界面2，设置充电时间或充电电量+。如果获取的键值为3，界面0，设置温度或电压阈值-；界面1，设置充满即停模式；界面2，设置充电时间或充电电量-。如果获取的键值为4，长按，返回主界面；短按，界面0，进入充电模式选择；界面2，进入付费界面。

图6-3按键功能测试图

6.4 WIFI串口测试

如图6-4所示为 WIFI串口测试。

图6-4 WIFI串口测试显示图

设计说明书部分资料如下

设计摘要：

随着电动汽车的迅速发展，对高效、智能的充电桩需求日益迫切。基于单片机的智能充电桩系统设计旨在为电动汽车提供便捷、安全的充电解决方案。

该系统主要由硬件和软件两部分组成。硬件方面，以单片机为核心控制单元，连接充电模块、电源模块、通信模块、显示模块等。充电模块选用高性能的充电芯片，确保稳定的充电电流和电压输出，同时具备过压、过流、短路等保护功能。电源模块为整个系统提供可靠的电力供应。通信模块实现与上位机或用户终端的信息交互，方便远程监控和管理。显示模块实时显示充电状态信息，如电量、电压、电流等。

软件设计包括单片机程序和上位机软件。单片机程序负责控制充电过程，实现恒流充电、恒压充电等不同充电模式的切换，并对充电过程中的异常情况进行监测和处理。上位机软件提供友好的用户界面，可远程监控充电桩的运行状态、设置充电参数等。

在系统测试阶段，对硬件各模块进行单独测试和系统集成测试，确保其稳定性和可靠性。同时，对软件进行单元测试和整体测试，优化充电控制算法，提高充电效率和电池寿命。

基于单片机的智能充电桩系统具有成本低、可靠性高、易于维护等优点。它能够满足电动汽车用户对快速、安全充电的需求，为推动电动汽车的普及和发展提供有力支持。未来，该系统可进一步优化功能，如增加智能识别车型、自动调整充电参数等，以适应不断变化的市场需求。

关键词：单片机；wifi模块；人机交互；二维码扫码枪；OLED12864；充电模块