电动汽车充电桩控制系统软件设计
毕业设计论文中文毕业设计论文中文近些年，世界主流趋势都在提倡环保节能，其中“低碳”成为大家竟相实现的目标，为平衡好行业的发展上升和节能减排，汽车领域将面临着发展转型的趋势。首先对电动汽车充电设施的关键技术和未来的发展方向作简要的概括，其次对国内外电动汽车充电桩的研究现状进行简短的介绍，以及几种常见的电动汽车的充电方法，然后整体上对充电桩进行设计并选择了单片机最小系统AT89C51，液晶显示屏LM0162，PCF8591，7805扩流电路，ULN2003A来实现对充电模式的选择；最后通过电路仿真软件proteus进行开发，采用keil设计流程编写代码并实现了控制系统的功能。关键词：电动汽车,充电桩,AT89C51,PCF8591,7805扩流电路，C语言目录
第一章 绪论 1
1.1 电动汽车充电设施的介绍 1
1.2 电动汽车充电站的充电技术 2
1.3 充电系统国内外研究现状 3
1.4 课题研究目的及主要内容 5
第二章 系统总体方案 5
2.1 电动汽车的充电方法 5
2.1.1 慢速交流充电 5
2.1.2 快速直流充电 6
2.1.3 中高速充电 7
2.1.4 快速更换模式 7
2.1.5 新型有序充电 7
2.2 充电桩系统的整体设计 9
2.2.1硬件总体规划 9
2.2.2软件总体规划 10
第三章 系统硬件模块设计 11
3.1单片机最小系统AT89C51 11
3.2 7805扩流电路 12
3.3 PCF8591 13
3.4 液晶显示屏LM0162 14
第四章 系统软件程序设计 15
4.1 编译环境 15
4.1.1 proteus编译环境 15
4.1.2 keilc编译环境 16
4.2 全局声明 16
4.3 延时函数 17
4.4 LCD1602液晶驱动程序 18
4.4.1 写数据/命令到LCD的程序 18
4.4.2 LCD的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
章 系统软件程序设计 15
4.1 编译环境 15
4.1.1 proteus编译环境 15
4.1.2 keilc编译环境 16
4.2 全局声明 16
4.3 延时函数 17
4.4 LCD1602液晶驱动程序 18
4.4.1 写数据/命令到LCD的程序 18
4.4.2 LCD的初始化程序 20
4.4.3 设置光标位置的程序 21
4.4.4 显示字符/字符串的程序 21
4.5 主程序的模块化程序设计 22
4.5.1 液晶屏初始状态程序 23
4.5.2 设定电压显示程序 24
4.5.3 输出电压显示程序 24
4.5.4 充电强度检测程序 25
4.5.5 按键功能程序 26
第五章 系统功能实现 26
第六章 结论 29
致 谢 31
参 考 文 献 32
附录 34
第一章 绪论
在面对全球气候变暖的严峻局面和面临世界石油资源短缺的条件下，电动汽车用电代替汽油，这有助于实现“零排放”和“低噪声”目的，为解决能源问题和环境问题提供了重要手段。正在快速发展的电池技术可以缓解石油资源短缺的现状，电动汽车的性能和经济效益已经达到了很好的效果，甚至超越了传统燃油汽车，全球应该推广电动汽车。以电动汽车为代表的车辆已被普遍认为是新的节能和环保，它是汽车未来发展的必然趋势产业。
1.1 电动汽车充电设施的介绍
在中国，通过多年对电动汽车的研发，特别是随着日益成熟的电池技术、电机和电子控制，电动汽车已从实验室变为跑在公路上的产业化示范[1]。但在这一阶段，中国的充电基础设施仍然缺乏[ 2]。现在的充电设施的成本非常高，为建设充电基础设施，必须为投资者支付昂贵的费用，这给了他们巨大的经济压力。大型电动汽车市场受到这一因素的制约。另一方面，如果不能引导电动汽车充电系统的建设，充电负荷将在未来大幅增长，这将导致电网超负荷，甚至影响其安全运行[3-4]。按照电网的要求，合理、有序的电动汽车充电管理是必要。因此，低成本的智能充电系统将是未来发展的方向。2010年中国公布了国家标准对电动汽车充电站的总体要求，指导了中国电动汽车充电站的规划和设计，促进了电动汽车充电基础设施的发展。
电池技术和电机驱动的系统技术得到了突破性的发展以及电力电子的广泛应用，以电动汽车为代表的控制和信息技术推动新能源汽车的进一步发展。在同一时间内，各种新技术的应用给它注入了新的活力和提供了发展机遇，电动汽车技术正变得越来越完善。主要表现为：1）电力系统的一体化技术不断的优化进步以及提高了能源效率；2）电池技术发展迅速，高性能的锂离子电池、镍氢电池等绿色电池逐步取代传统的铅酸电池；3)高效的集成电力驱动系统正在取代常规直流电动机；4）在车辆中的电动辅助系统的广泛使用提高了效率和能量的性能；5）网络系统应用在电动汽车，使其更加模块化和智能化；6）轻技术，电气和结构安全技术在电力系统中的应用；7）概念车正在接受车轮电机，线控等尖端技术；8）创建并解决电池能量存储技术是混合动力车的瓶颈，并迅速证明并显示成为各种各样的发达的电气关键设备与技术的电动汽车充电站。
电动汽车有包括大、中、小三种充电站。充电站包括2套DC充电桩，2套AC充电桩桩，和一套快速变化体。配电系统是由10kV方式之一的单总线连接，配电变压器的使用在0.4kV侧为单母线接线和双线有源电力滤波器中为无功补偿，它可以减少污染，充电站计量和计费系统和完善的充电站监控系统可以实现中等规模的充电站运行而不需要分配或分配不受人们的责任监测，监视和安全监控系统。
1.2 电动汽车充电站的充电技术
目前，充电器包括相位控制整流器和高频开关整流器。相控整流器具有高功率、高电压的晶闸管器件实现电源转换，很容易实现大电流和高电压输出，这是适合于高功率充电器，它的技术最为成熟，可靠性和成本效益目前较高，但它有体积大和效率低，控制精度低，谐波干扰强的缺点。这不符合锂离子电池电动汽车对高精度安全的充电要求，也不足以满足充电器的高效率和污染网格要求。高频充电器开关采用MOSFET或IGBT功率器件整流来实现电能的转换，也很容易实现高精度的控制输出电压和电流，满足锂离子电池电动汽车的充电高精度和安全要求。[ 13 ]。三相输入脉宽调制整流器与充电技术，使充电器输入功率因数校正接近1，同时使电流的总谐波失真小于5% [ 15 ]，这能大大减少对电网的污染。技术研究是有源功率因数校正电路控制策略与算法。高频率软开关控制技术中的充电技术提高功率转换效率。目前，该整流充电器转换效率与无源高频开关技术的结合，使效率修正到了93%、高频开关整流器的有源校正充电器达到90%以上。与软开关全桥移相和无损检测技术应用，允许被动校正整流充电器的效率在95%以上，高频开关整流器校准充电器效率达到了以上93% [ 16 ]。
近年来，电动汽车充电站技术的领域作为一个比较前沿方向，由于其可靠性，环保，灵活的储能特点等，在欧洲和美国等发达国内得到了一个强有力的发展。 “863”，“973”国家重点研究发展规划也开始计划并鼓励和支持各高校与科研在这一领域成立开展研究工作的机构。根据未来的发展方向，电动汽车充电站的主要工作如下：1）快速充电：一种新型的锂离子电池，具有几秒钟内充放电的能力。和这些类似的技术的出现，基本上将促进电动汽车充电站快速充电。“补给公路”的概念的提出并在美国使用，它表明，电动汽车快速充电充电站的发展是必要的。2）智能充电：设计“动力站”的抽象模型的相关信息，周
第一章 绪论 1
1.1 电动汽车充电设施的介绍 1
1.2 电动汽车充电站的充电技术 2
1.3 充电系统国内外研究现状 3
1.4 课题研究目的及主要内容 5
第二章 系统总体方案 5
2.1 电动汽车的充电方法 5
2.1.1 慢速交流充电 5
2.1.2 快速直流充电 6
2.1.3 中高速充电 7
2.1.4 快速更换模式 7
2.1.5 新型有序充电 7
2.2 充电桩系统的整体设计 9
2.2.1硬件总体规划 9
2.2.2软件总体规划 10
第三章 系统硬件模块设计 11
3.1单片机最小系统AT89C51 11
3.2 7805扩流电路 12
3.3 PCF8591 13
3.4 液晶显示屏LM0162 14
第四章 系统软件程序设计 15
4.1 编译环境 15
4.1.1 proteus编译环境 15
4.1.2 keilc编译环境 16
4.2 全局声明 16
4.3 延时函数 17
4.4 LCD1602液晶驱动程序 18
4.4.1 写数据/命令到LCD的程序 18
4.4.2 LCD的
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章 系统软件程序设计 15
4.1 编译环境 15
4.1.1 proteus编译环境 15
4.1.2 keilc编译环境 16
4.2 全局声明 16
4.3 延时函数 17
4.4 LCD1602液晶驱动程序 18
4.4.1 写数据/命令到LCD的程序 18
4.4.2 LCD的初始化程序 20
4.4.3 设置光标位置的程序 21
4.4.4 显示字符/字符串的程序 21
4.5 主程序的模块化程序设计 22
4.5.1 液晶屏初始状态程序 23
4.5.2 设定电压显示程序 24
4.5.3 输出电压显示程序 24
4.5.4 充电强度检测程序 25
4.5.5 按键功能程序 26
第五章 系统功能实现 26
第六章 结论 29
致 谢 31
参 考 文 献 32
附录 34
第一章 绪论
在面对全球气候变暖的严峻局面和面临世界石油资源短缺的条件下，电动汽车用电代替汽油，这有助于实现“零排放”和“低噪声”目的，为解决能源问题和环境问题提供了重要手段。正在快速发展的电池技术可以缓解石油资源短缺的现状，电动汽车的性能和经济效益已经达到了很好的效果，甚至超越了传统燃油汽车，全球应该推广电动汽车。以电动汽车为代表的车辆已被普遍认为是新的节能和环保，它是汽车未来发展的必然趋势产业。
1.1 电动汽车充电设施的介绍
在中国，通过多年对电动汽车的研发，特别是随着日益成熟的电池技术、电机和电子控制，电动汽车已从实验室变为跑在公路上的产业化示范[1]。但在这一阶段，中国的充电基础设施仍然缺乏[ 2]。现在的充电设施的成本非常高，为建设充电基础设施，必须为投资者支付昂贵的费用，这给了他们巨大的经济压力。大型电动汽车市场受到这一因素的制约。另一方面，如果不能引导电动汽车充电系统的建设，充电负荷将在未来大幅增长，这将导致电网超负荷，甚至影响其安全运行[3-4]。按照电网的要求，合理、有序的电动汽车充电管理是必要。因此，低成本的智能充电系统将是未来发展的方向。2010年中国公布了国家标准对电动汽车充电站的总体要求，指导了中国电动汽车充电站的规划和设计，促进了电动汽车充电基础设施的发展。
电池技术和电机驱动的系统技术得到了突破性的发展以及电力电子的广泛应用，以电动汽车为代表的控制和信息技术推动新能源汽车的进一步发展。在同一时间内，各种新技术的应用给它注入了新的活力和提供了发展机遇，电动汽车技术正变得越来越完善。主要表现为：1）电力系统的一体化技术不断的优化进步以及提高了能源效率；2）电池技术发展迅速，高性能的锂离子电池、镍氢电池等绿色电池逐步取代传统的铅酸电池；3)高效的集成电力驱动系统正在取代常规直流电动机；4）在车辆中的电动辅助系统的广泛使用提高了效率和能量的性能；5）网络系统应用在电动汽车，使其更加模块化和智能化；6）轻技术，电气和结构安全技术在电力系统中的应用；7）概念车正在接受车轮电机，线控等尖端技术；8）创建并解决电池能量存储技术是混合动力车的瓶颈，并迅速证明并显示成为各种各样的发达的电气关键设备与技术的电动汽车充电站。
电动汽车有包括大、中、小三种充电站。充电站包括2套DC充电桩，2套AC充电桩桩，和一套快速变化体。配电系统是由10kV方式之一的单总线连接，配电变压器的使用在0.4kV侧为单母线接线和双线有源电力滤波器中为无功补偿，它可以减少污染，充电站计量和计费系统和完善的充电站监控系统可以实现中等规模的充电站运行而不需要分配或分配不受人们的责任监测，监视和安全监控系统。
1.2 电动汽车充电站的充电技术
目前，充电器包括相位控制整流器和高频开关整流器。相控整流器具有高功率、高电压的晶闸管器件实现电源转换，很容易实现大电流和高电压输出，这是适合于高功率充电器，它的技术最为成熟，可靠性和成本效益目前较高，但它有体积大和效率低，控制精度低，谐波干扰强的缺点。这不符合锂离子电池电动汽车对高精度安全的充电要求，也不足以满足充电器的高效率和污染网格要求。高频充电器开关采用MOSFET或IGBT功率器件整流来实现电能的转换，也很容易实现高精度的控制输出电压和电流，满足锂离子电池电动汽车的充电高精度和安全要求。[ 13 ]。三相输入脉宽调制整流器与充电技术，使充电器输入功率因数校正接近1，同时使电流的总谐波失真小于5% [ 15 ]，这能大大减少对电网的污染。技术研究是有源功率因数校正电路控制策略与算法。高频率软开关控制技术中的充电技术提高功率转换效率。目前，该整流充电器转换效率与无源高频开关技术的结合，使效率修正到了93%、高频开关整流器的有源校正充电器达到90%以上。与软开关全桥移相和无损检测技术应用，允许被动校正整流充电器的效率在95%以上，高频开关整流器校准充电器效率达到了以上93% [ 16 ]。
近年来，电动汽车充电站技术的领域作为一个比较前沿方向，由于其可靠性，环保，灵活的储能特点等，在欧洲和美国等发达国内得到了一个强有力的发展。 “863”，“973”国家重点研究发展规划也开始计划并鼓励和支持各高校与科研在这一领域成立开展研究工作的机构。根据未来的发展方向，电动汽车充电站的主要工作如下：1）快速充电：一种新型的锂离子电池，具有几秒钟内充放电的能力。和这些类似的技术的出现，基本上将促进电动汽车充电站快速充电。“补给公路”的概念的提出并在美国使用，它表明，电动汽车快速充电充电站的发展是必要的。2）智能充电：设计“动力站”的抽象模型的相关信息，周
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