C8051F410单片机电动自行车充电安全评估与远程通信技术研究(3)

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电动自行车火灾频发，增势迅猛，分析收集到的全国电动自行车火灾案例发现，电动自行车在停放过程中发生的火灾达到 98%以上，其中，造成亡人的火灾中，95%以上发生在充电过程[4]。因此，为减少类似事故的发生，设计一个对电动自行车充电过程进行安全有效的监测与控制的充电系统就显得尤为重要。

1.2 国内外研究现状

1.2.1 电动自行车充电方法的发展与现状

1.2.2 电动自行车智能充电装置的研究现状

1.3 本文主要研究内容

本课题由我与另外一位同学合作完成，我主要负责从电路板的设计与功能实现。从电路板负责接收主电路板的控制信号，打开或者关闭充电线路，对充电过程中的电流、电压、温度等充电信息进行采集，通过从电路板上的微控制器对采集到充电信息数据进行安全评估后，将充电信息和安全评估结果上传给主电路板。本人完成的主要工作如下：

（1）电动自行车充电过程的事故原因分析，找出相关物理量，提出能够预防或减少电动自行车充电火灾事故发生的安全充电设计方案；

（2）设计合理、可靠的安全评估方案；

（3）设计并制作以 C8051F410 单片机为核心的充电硬件控制电路；

（4）在 Keil uVision4 中用 C 语言完成对系统软件的编写并调试；

（5）了解远程通信的原理，制定相应的串口通讯协议，用于单片机之间的通信。

1.4 论文纲要

第一章绪论部分主要介绍了本文的研究背景与意义，电动自行车的国内外研究现状，以及对本文主要研究工作的概述。

第二章主要介绍了电动自行车安全充电系统方案设计，通过分析电动自行车充电过程中火灾事故的发生原因，找出了对这些事故原因起作用的直接物理量，提出了一种基于单片机

的安全充电系统设计方案。

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第三章主要介绍了从单片机系统电路的硬件设计，包括 C8051F410 单片机的介绍和外围电路的设计，相关传感器的选择、功能介绍和采样电路设计。

第四章主要介绍了主从单片机之间的通信协议，主从单片机通信的的实现以及相应电路的介绍。

第五章主要是对从单片机系统进行软件设计，在 Keil uVision4 软件中采用 C 语言对系统的各个功能模块进行编程，使其能够控制硬件电路的各个部分实现预定的功能。

第六章主要是对从单片机系统的硬件电路进行焊接，软件编译调试，与主单片机系统连接好后验证系统方案的可行性。

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2 电动自行车安全充电系统方案设计

2.1 电动自行车充电过程引发事故原因分析

据统计，我国 80％以上的电动车火灾发生在充电过程中，而亡人火灾全都发生在车辆停放或充电时，没有在行驶中烧死人的案例[8]。因此非常有必要对电动车充电过程中引发火灾事故的原因进行详细的分析，整理相关文献与事故调查报告后得到以下可能的起火原因：

⑴充电回路电气线路短路形成较大短路电流，引起线路起火电气线路短路主要包括三个方面：首先是在交流电源侧，如果充电器高压端整流二极管

或电源开关管击穿，电源回路就会出现大的短路电流；其次是充电器与蓄电池之间的线路短路，若出现蓄电池通过充电器输出线路放电现象，此时蓄电池释放的大电流就会引起充电器与蓄电池之间的线路起火；最后是充电回路线路及插接件短路，由于充电器电源线、输出线经常缠绕、拉扯、老化等原因会造成绝缘层损伤、导体裸露，从而导致电气短路[2]。