错综环境下军用对讲机智能双联充电系统的设计与实现

廖家荣 李 澳 伍永锟 尹文刚

武警警官学院 四川 成都610213

引言

武警部队担负的任务具有投入兵力大、分布范围广的特点,并且面临现场环境恶劣、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补充不足,将会极大影响行动的指挥乃至战争走向。因此研究设计一款供电方式多样对各种错综复杂的环境适应性强且可智能调节充电模式的对讲机充电系统具有重要意义。

1 系统总体结构设计

本文硬件系统设计主要包括主控单元、供电模块、充电模式选择模块、智能语音预警模块、串口显示模块、RFID射频模块等部分。通过单片机接收控制充电模式选择和供电方式并结合RFID射频模块在串口屏上显示相应数据信息,预留无线模块可与值班室实时通信,当充电完成或异常时启动语音播报预警。系统结构原理图如图1所示。

1.1 主控模块设计 本文采用STC15F2 K60S2单片机为主控芯片,该单片机是具有高速、可靠性高、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机,采用STC第8代加密技术,指令代码完全兼容8051但速度快8-12倍,拥有2 K字节大容量SRAM、3个定时器和多组高速串行口引脚并且不需要外部晶振和外部复位电路,是适用野外等各种复杂战场通信装备主控芯片的不二之选。

1.2 供电模块设计 为确保无论战时还是日常各种环境的电能供应,本系统采取两种供电模式。一是通过插座电源、太阳能电板和手摇发电机给锂电池供能蓄电间接性向主控芯片和对讲机充电座供电;二是通过车载电源和插座电源直接性向对讲机充电座供电。

1.3 充电模式选择模块设计 结合实际情况对充电时间的要求和军队爱装护装的规定,本系统应用大功率MOS管实现了“快充、慢充、正常冲”三种充电模式的手动转换,在完成充电任务并尽可能延缓电池损坏老化的同时通过大功率MOS管代替继电器实现了小型化便于作战携带。

1.4 智能语音预警模块设计 本系统采用基于JQ8900-16P语音芯片搭建的智能语音模块,当充电完成或充电情况异常时通过主控芯片和该语音芯片进行全双工串行口通信,语音芯片得到信号后发出低功率语音信号经功率放大器进行放大,从而驱动扬声器进行语音播报。模块电路图如图3。

1.5 显示模块设计 本系统采用淘晶驰串口显示屏代替传统的段码液晶屏,直接与主控芯片通过串行通信交换信息。其具有全彩显示和触控功能能够增强视觉效果和使用便捷性,且刷新速度极快、工作状态稳定和显示内容丰富极适用于各种复杂环境的信息显示输出。通过该串口屏实时显示“锂电池蓄电电量、各充电座工作状态、当前充电模式、实时对讲机电池充电量和对讲机电池剩余充电时间”等信息。

1.6 RFID射频模块设计 本系统采用MF RC522非接触式感应模块,其体积小通信速率快且与主控芯片通信采用SPI模式,利于减少连线符合便于作战携带的要求,通过该模块实时监测各充电座的工作状态使得是否剩余空闲充电座一目了然。工作原理图如图4所示。

2 系统软件设计

对系统软件进行设计,系统主程序流程图如图5所示。由RFID射频模块判断充电座有无对讲机充电,而后选择“快、慢、正常”三种充电模式按相关参数进行充电并在串口屏显示输出相关参数,判断充电完成情况并进行语音播报而后结束充电。

图3 JQ8900-16P电路原理图

图4 MF RC522工作原理图

图5 主程序流程图

3 结束语

本文针对军用对讲机电源供应受环境限制的的现状,以STC15F2K60S2单片机为主控芯片,通过多种供电模块、充电模式选择模块、智能语音预警模块、显示模块和RFID射频模块结合设计了一款对讲机电池充电系统,该系统使用简单、便捷且对各种复杂环境适应性强对解决武警部队对讲机供电问题具有一定的实际应用价值。