一种军用对讲机智能双联充电装置的制作方法

1.本实用新型涉及军用通信设备技术领域，尤其涉及一种军用对讲机智能双联充电装置。


背景技术：

2.结合武警部队担负的任务实际，其具有投入兵力大、分布范围广的特点，并且长面临着现场环境恶劣、连续作战时间长、通信保障难等问题。无论何时通信保障始终占据重要地位，一旦行动中对讲机等通信设备电量耗尽后续电能补充不足，将会极大影响行动的指挥乃至战争走向。为解决该重难点问题，对讲机电池供电方式多样化、智能化显得尤为重要。
3.随着科技的瞬息万变，武警部队引入越来越多高精尖电子产品，与此同时后续电能供应的问题也变得更加突出。绝大多数产品都是依靠内置电池作为电源，而其无法提供持续长久的电能需求，且难以满足不同情况下对供电功率的不同需求，但因此盲目采取快充或其他外部电源等方式快速获取电能对电池寿命伤害过大也不符合武警部队爱装护装要求。
4.因此，为解决武警部队作战环境复杂通信保障难的问题，结合对讲机电源保障需要适应部队作战多种复杂场景的特性，从携带方便和适应性强等方面，本文设计了一款错综环境下军用对讲机智能双联充电系统。该设计以stc15系列单片机为主控芯片，多种供电模块和其他硬件模块协同配合，实现了通过太阳能电板、家用插座电源、车载充电器和手摇发电机给锂电池蓄电进而对讲机充电座供电，并结合rfid技术在串口屏上实时显示相应数据信息实现了对讲机充电座的语音播报预警和智能充电多能一体。论文最后，对本设计的实物进行了分析和测试，结果表明，该设计能够达到预期效果。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是军用对讲机电源的电能来源环境制约性大且可用性过于单一的问题，目的在于提供一种军用对讲机智能双联充电装置，解决上述背景技术中遇到的问题。
6.本实用新型通过下述技术方案实现：
7.一种军用对讲机智能双联充电装置，包括：主控制器模块、与主控制器模块连接的供电模块、降压模块、充电模式选择模块、显示模块、rfid射频识别模块；
8.所述供电模块通过供电模块接口电路与主控制器模块连接；所述降压模块通过降压电路与主控制器模块连接；所述充电模式选择模块通过运算放大器接口电路与主控制器模块连接；所述显示模块通过串口屏接口电路与主控制器模块连接；所述rfid射频识别模块通过射频识别模块接口电路与主控制器模块连接。
9.本实用新型通过单片机接收控制充电模式选择和供电方式选择，结合rfid射频识别模块在串口屏上显示相应数据信息，预留无线模块接口可与值班室实时通信，当充电完
引脚接主控芯片p21引脚，mosi引脚接主控芯片p22引脚，sck引脚接主控芯片p23引脚， sda引脚接主控芯片p24引脚；
25.所述第二mf rc522射频模块的gnd引脚接地，rst引脚接主控芯片p14引脚，miso 引脚接主控芯片p13引脚，mosi引脚接主控芯片p12引脚，sck引脚接主控芯片p25引脚，sda引脚接主控芯片p37引脚。
26.mf rc522射频模块集成度较高，对于13.56mhz频段的通信mf rc522具有极佳的适应性，是一款具有运行电压低且稳定性强、制造成本低且工艺要求低、尺寸小且结构简单等特性的非接触式rfid芯片。该模块研发上采用了先进的调制解调方式，适用于各类小型智能设备。数字部分处理iso14443a帧和错误检测，连接模式有iic、串行uart或spi三种模式可以依据各个群体对所需实现的功能需求进行合理的选择，有利于减少连线避免外设线材过于繁杂干扰使用和控制pcb板体积在合理的范围，另外该型号价格也比较低。
27.进一步地，所述智能语音预警模块采用my1690智能语音模块；所述my1690智能语音模块的5v引脚接电源正极，gnd引脚接地，rx引脚接主控芯片p11引脚，spk1引脚和 spk2引脚外接无源喇叭。
28.my1690智能语音模块的主控芯片采用了y1690
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sop16 mp3芯片，支持wav和mp3 高品质音频格式文件的无损信息还原，声音清晰悦耳。模块容量存储方面支持外接u盘和tf 卡等移动存储设备且能够通过数据线连接电脑更换相关音频文件，另外此模块输出方式支持 24位的dac输出，完美兼容fat16、fat32文件系统，信噪大，能够确保在各个音域的声音保持原色不浑浊，动态范围广且能够对3w的喇叭实现直接驱动，不仅价格相对便宜且兼容性好入门简单使用极其方便。
29.本实用新型为在各种环境下使用的对讲机提供了供电保障。本实用新型采用手摇发电模块、太阳能电板、车载充电器和家用插座电源给锂电池蓄电间接给主控芯片和对讲机充电座供电。通过大功率mos管设计充电模式选择电路实现了充电模式手动选择和供电模块多样化；通过rfid射频模块使得充电系统中的各个充电座工作状态一目了然；通过继电器模块使得充电系统中的各个充电座工作相互独立互不干扰；通过智能语音预警模块实现充电座工作完成或异常时的播报并由无线传输模块与值班室实时通信；另设有串口显示屏可将相关信息以全彩的方式形象化显示其上。
30.本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
31.本实用新型一种军用对讲机智能双联充电装置，通过stc15f2k60s2单片机为主控芯片，通过太阳能电板、手摇发电机、车载充电器、家用插座电源和锂电池，结合继电器电路和降压电路给系统供电，实现了充电座的电能输入，解决了电能来源环境制约性大且可用性过于单一的问题，并通过mf rc522射频识别模块判断各充电座的工作状态和由my1690智能语音模块实现语音播报及串口显示模块显示相应信息，整个系统高效结合各个部分硬件电路确保了设计的合理性。
附图说明
32.此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
33.图1为本实用新型系统结构原理图；
34.图2为本实用新型stc15f2k60s2引脚图；
35.图3为本实用新型stc15f2k60s2最小系统图；
36.图4为本实用新型语音模块电路接口图；
37.图5为本实用新型显示模块电路接口图；
38.图6为本实用新型mfrc522电路接口图；
39.图7为本实用新型pcf8591p模块工作原理图；
40.图8为本实用新型pcf8591p模块电路接口图；
41.图9为本实用新型lm358p模块工作原理图；
42.图10为本实用新型lm358p模块电路接口图；
43.图11为本实用新型ams1117模块电路接口图；
44.图12为本实用新型lm7805模块电路接口图；
45.图13为本实用新型lm7812模块电路接口图。
具体实施方式
46.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
47.实施例1
48.如图1所示，一种军用对讲机智能双联充电装置，包括：主控制器模块、与主控制器模块连接的供电模块、降压模块、充电模式选择模块、显示模块、rfid射频识别模块，智能语音预警模块；
49.所述供电模块通过供电模块接口电路与主控制器模块连接；所述降压模块通过降压电路与主控制器模块连接；所述充电模式选择模块通过运算放大器接口电路与主控制器模块连接；所述显示模块通过串口屏接口电路与主控制器模块连接；所述rfid射频识别模块通过射频识别模块接口电路与主控制器模块连接；所述智能语音预警模块通过语音模块接口电路与主控制器模块连接。
50.本实用新型采用stc15f2k60s2单片机为主控芯片，其出色的温飘控制效果确保了静态工作点的稳定性极大降低了环境温度变化而造成的不利影响，内置丰富的串行口避免了传统 51单片机引脚过少的局限性。另外该芯片内置可靠性高的复位电路和精度极高的内部时钟，能够免除额外的外部复位电路和外部晶振。该模块具体引脚图如图2所示。
51.stc15f2k60s2单片机共有2排引脚，每排各20个引脚，5组i/o口共38个引脚。引脚分别有vcc(供电电压)、gnd(接地)和p0口、p1口、p2口、p3口、p4口和p5口，通用i/o口能够在开漏、强推挽/强上拉、仅为输入/高阻、准双向口/弱上拉等四种模式中依据用户实际需求进行选择，i/o口复位后为8051传统i/o口模式即准双向口/弱上拉，并且每个 i/o口都具有出众的驱动能力极大的便利了用户的使用需求。另外拥有两组可同时使用的超高速异步串行通信端口，可在5组管脚之间进行切换，分时复用还可作为5组串口使用。如果 i/o口不够用，可通过高速异步串行通信端口spi外接芯片从而扩展i/o口以满足需求。该芯片定时器/计数器共6个，其中t0/t1/t2为16位可重装载定时器/计数器且t0/t1兼容普通 8051的定时器/计数器，3个定时器/计数器均可独立实现对外可编程时钟输出(3通道)，t2 可实现1个
16位可重装载定时器/计数器也可产生时钟输出t1lck0并且3路ccp/pwm/pca 还可以再实现3个定时器。
52.stc15f2k60s2单片机最小系统组成部分包括电源电路、复位电路和晶振电路等，最小系统图如图3所示。
53.本实用新型采用my1690智能语音模块对对讲机电池充电完成和充电异常(接触不良) 进行语音播报，该模块的主控芯片采用了y1690
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sop16 mp3芯片，支持wav和mp3高品质音频格式文件的无损信息还原，模块容量存储方面灵活性强。另外此模块输出方式支持24 位的dac输出，兼容性好，信噪大，动态范围广且3w的喇叭能够实现直接驱动，通过该模块对音频文件进行解码而后使用外接喇叭实现语音播报。该模块电路接口图如图4所示， my1690智能语音模块引脚连接表如表1所示：
54.表1 my1690语音模块引脚连接表
[0055][0056]
my1690智能语音模块的5v引脚接电源正极，gnd引脚接系统地，rx引脚为uart 异步串口数据输入，接主控芯片p11引脚，spk1、spk2引脚外接无源喇叭。
[0057]
本实用新型需要通过显示屏对充电系统实时的锂电池蓄电电量、充电座的工作电压及工作状态、当前充电模式、可选充电模式、对讲机电池充电电量和大约剩余充电时间等信息进行显示。为了使视觉效果显著、可操作性强和降低开发难度，本实用新型采用显示模块电路为淘晶驰t1系列串口屏，该串口屏通过串口控制只需4线即可。该模块电路接口图如图5 所示，该串口屏读写状态表如表2所示：
[0058]
表2串口屏读写状态表
[0059][0060][0061]
该模块与主控芯片通过串口通信，实现对相关信息数据的显示。vcc引脚接电源正极， gnd引脚接系统地，txd引脚接主控芯片p30(rxd)引脚，rxd接主控芯片p31(txd) 引脚。
[0062]
本实用新型需要判断系统中各个充电座工作状态和充电异常(接触不良)，为此采用mfrc522射频识别模块，该模块稳定性强且双向数据传输速率极高，工作过程由三部分组成。首先内部发送器部分无需其他外部电路就能够实现对iso卡、应答机和读写器天线进行独立驱动，再者接收器部分对来自iso卡和应答机的信号进行分析而后经由其内部强大、高效且兼容性极佳的解调和译码电路处理，最后数字电路部分进一步处理来自上一级完整的iso 14443a帧和错误检测。该模块电路接口图如图6所示。结合本实用新型实际需求，1号充电座对应的mf rc522射频识别模块gnd引脚接系统地，rst 引脚接主控芯片p20引脚，miso引脚接主控芯片p21引脚，mosi引脚接主控芯片p22引脚,sck引脚接主控芯片p23引脚,sda引脚接主控芯片p24引脚；2号充电座对应的mf rc522 射频识别模块gnd引脚接系统地，rst引脚接主控芯片p14引脚，miso引脚接主控芯片 p13引脚，mosi引脚接主控芯片p12引脚,sck引脚接主控芯片p25引脚,sda引脚接主控芯片p37引脚。
[0063]
本实用新型ad
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da转换采用pcf8591p芯片，该芯片是8位低功耗cmos数据采集器件。通过2.5v
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6v工作电压的单电源进行供电，其编程硬件地址为a0、a1、a2三个地址引脚，拥有1个串行i2c总线接口、1个模拟输出和4个模拟输入，无需额外增加硬件即可通过i2c总线接口连接至多8个器件，其中可通过发送有效地址到该器件来激活i2c总线系统中的每一片pcf8591p。该有效地址由固定部分和可编程部分组成，可编程部分必须根据编程硬件引脚来设置，在i2c总线协议中地址的第一个字节为起始条件，而对目标的读或者写设置在地址的末位字节，地址字节格式中控制字节位于第二位，用于控制器件的功能，其中bit7 和bit3必须设置为0，模拟输出通道选择位于地址字节最后三位，其中bit4和bit5用于定义模拟输出的方式，bit6是模拟输出允许位。结合设计需要，pcf8591p芯片用于输出模拟量，为此发送的第三个字节被存储到dac数据寄存器，使用d/a转换器转换成相应的模拟电压。该
模块工作原理图如图7所示，该模块电路接口图如图8所示。结合本实用新型实际需求，该模块的a0、a1、a2、agnd、ext引脚接地，vcc、vout、vref接电源正极， scl、sda引脚分别接主控芯片p33和p32引脚，aout引脚与双运算放大器in1(
‑
)引脚连接，从而实现模拟模拟电压量的输出。
[0064]
本实用新型充电模式选择功能通过大功率mos管实现，避免了使用过多继电器带来的空间浪费，更好地满足集约便携方便战斗利于生活的要求。采用lm385p型运算放大器进行差分输出，输出电压激发mos管的栅极从而控制其开合度不同并由此对输出电压进行调节实现充电模式选择功能。此芯片内部由两个内部频率补偿、高增益和相互隔离的运算放大器组成，得益于由差分式放大电路组成的运算放大器输入极，利用它的电路对称性即可提高整个电路的性能和驱动能力，极大提升了其使用效能。核心部分是中间电压放大极由二级放大电路组成，主要作用对电压增益进行一定程度的提升。该二级放大电路的工作原理是：8引脚为vcc引脚用于供电输入，通过比较2引脚电压与3引脚电压以及5引脚电压与6引脚电压，分别对应两个相互独立互不影响的输出端引脚(out1与out2)，当in1( )大于 in1(－),in2( )大于in2(－)时，out1和out2输出高电平；当in1( )小于in1(－),in2( ) 小于in2(－)时，out1和out2输出低电平。另外lm358p模块的输出端不需要上拉电阻，该模块1引脚是输出端，2引脚和3引脚分别是反相输入端和同相输入端，4引脚是负电源(双电源工作时)或地(单电源工作时)，5引脚和6引脚分别是同相输入端和反相输入端，7引脚是输出端，8引脚是12v正电源，1、2、3引脚和5、6、7引脚为两级放大电路的2组运放通道。该模块工作原理图如图9所示，该模块电路接口图如图10所示，该模块引脚信息表如图表3所示：
[0065]
表3 lm358p模块引脚信息表
[0066]
引脚符号功能引脚符号功能1out1输出15in2( )同相输入22in1(－)反相输入16in2(－)反相输入23in1( )同相输入17out2输出24gnd地(负电源)8vcc正电源
[0067]
结合本实用新型实际需要，此时的运算放大器用于差分输出，2引脚(in1( ))接收来自pcf8591p型ad
‑
da转换器的模拟电压，3引脚(in1(－))接电位器，8引脚(vcc)接 12v正电源，1引脚(out1)接irf3205型场效应管。
[0068]
基于本实用新型现实意义和功能需求，共采用了3种降压电路模块，即ams1117、lm7812 和lm7805。具体应用如下：
[0069]
ams1117模块基本功能是将主控芯片控制输出的5v降压至3.3v，实现电路电源转换以满足系统中mf rc522射频模块的供电。该模块原理是通过对输出电压采样，经过负反馈调节输出级调整管的阻抗从而得到所需压降，它的稳压调整管由一个pnp驱动的npn管组成，电压差定义为：vdrop＝vbe vsat。该降压电路接口图如图11所示。
[0070]
结合本实用新型实际需要，输入端输入5v电压通过asm1117降压电路将电压转换为 3.3v直流电输出，其gnd引脚接系统地，vin 引脚接输入电压vcc,vout 引脚输出3.3v 电压。
[0071]
lm7805模块基本功能是将系统输出的12v降压至5v，实现电路电源转换用于主控芯片、 my1690和pcf8591p供电，以防12v电压损坏相关模块。该模块的稳压电源通过lm78系
列三端稳压ic组成，此系列稳压ic所需的外围元件极少，外围电路简单且稳定，为确保使用安全稳定防止过流、过热等问题出现，特在电路内部增设了相关保护电路，如过流、过热及调整管的保护电路。该降压电路接口图如图12所示。
[0072]
结合本实用新型实际需要，输入端输入12v电压通过lm7805降压电路将电压转换为5v 直流电输出，其gnd引脚接地，vin引脚接12v输入电压，vout引脚输出5v电压vcc， vin引脚与gnd引脚间的334uf的电容以及vout引脚与gnd引脚间的104uf的电容据均为整流滤波电容。
[0073]
lm7812模块基本功能是将太阳能板采集输出的18v降压至12v，实现电路电源转换用于整个系统供电，以防18v电压损坏整个系统。该模块的稳压电源通过lm78系列三端稳压 ic组成，此系列稳压ic所需的外围元件极少，外围电路简单且稳定，为确保使用安全稳定防止过流、过热等问题出现，特在电路内部增设了相关保护电路，如过流、过热及调整管的保护电路，另外为保护电路不被损坏，在lm7812的稳压器引脚和地之间串接输出保护二极管，防止太阳能板没有足够电压供电时实现截至作用。该降压电路接口图如图13所示。
[0074]
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。