DOI:10.19551/jki.issn1672-9129.2021.04.241
李焱旺㊀武丽莉㊀乔㊀池㊀黄小龙㊀罗将来(重庆工程学院㊀
巴南㊀
400056)
摘要：为了解决新能源汽车充电难的问题，设计了一款基于新能源汽车的智能无线充电系统㊂该系统采用STM32单片机为主控芯片，通过超声波传感器模块进行数据检测，采用WIFI 无线模块与手机实时通讯，实现新能源汽车的无线充电㊂该系统还可以通过LED 显示车位编号及车位占用情况，便于车主及时了解到停车信息，快速到车位，同时车主可以通过手机APP 根据车位编号来实时检测汽车的停车状况㊂关键词：智能充电；无线传输；手机APP
中图分类号:F49;F426.61㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1672-9129(2021)04-0244-02
㊀㊀1㊀引言
目前，新能源汽车在我国已有很大的市场，在未来能源问题的影响下，新能源汽车的市场前景会空前巨大，而大多数新能源汽车的动力来自电能，充电就成为新能源汽车必不可分的一部分㊂现如今，国内使用的充电装置多为站点式直接充电桩，还未实行无线充电技术，因此，一款新能源汽车智能无线充电系统应运而生㊂
2㊀系统总体方案及工作原理
新能源汽车的智能无线充电系统主要应用于新能源汽车用户充电的各个方面㊂用户可通过手机APP 进行线上查询㊁办理㊁预约等业务；在充电站内采用声波传感器来进行数据采集，继电器控制充电装置，计数器采集充电时长,LED 灯显示车位具体状态以此来实现充电站内的智能化控制㊂
汽车手机本系统以STM32为主控芯片，以Arduino 单片机为辅助芯片构成系统的分析与控制模块；以超声波传感器模块㊁计数器为数据采集模块；以LED 显示模块㊁充电线圈㊁继电器为执行模块；以WIFI 模块㊁OneNET 云平台㊁手机APP 构成网络，供给用户进行数据传输㊂其系统整体框图如图1所示
㊂
系统的主要功能如下:
(1)当用户需要充电时，可使用手机APP 在网上查询附近的充电站，进行充电车位的预约，到达充电站后办理业务，即可进行充电㊂
(2)当超声波传感器检测到车位上有车，供电装置启动供电，汽车即开始充电㊂车位旁有LED 灯，红灯代表正在充电；黄灯代表该车位是预约车位，只能给预约车辆充电；绿灯代表可以放心开上去通过手机APP 开始充电㊂
(3)本系统通过超声波传感器模块㊁LED 显示模块㊁计数器等硬件设备，以实现对车位上有无车辆，车辆充电情况㊁充电时长情况的数据采集，而后反馈给STM32主控芯片，由内部程序下发指令给各个模块，以实现对充电站情况的监查与控制㊂
3㊀系统主要模块功能介绍
3.1数据采集模块㊂数据采集模块是由超声波传感器与计数器组成㊂它们通过监测充电站内的实时状态来采集数据，并反馈给单片机，实现数据采集功能㊂
超声波传感器是将超声波信号转换成其他能量信号(通常是电信号)的传感器㊂超声波是振动频率高于20KHz
的机械波，它具有频率高㊁波长短㊁绕射现象小㊁方向性好㊁能够成为射线而定向传播等特点㊂超声波传感器模块采用10触发测距(给至少10us 的高电平信号)，模块自动发送8个40HKz 的方波，自动检测是否有信号返回，若有信号返回，则输出高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间㊂
3.2分析与控制模块㊂该模块以STM32芯片为主体,Arduino 芯片为辅助芯片，接收来自采集模块的数据，根据数据进行相应的分析并及时处理，最后下达命令给各个模块，从而实现各个模块的信息互通功能㊂
(1)主控芯片:STM32单片机㊂本系统使用高性能的ARM CORTEX -M3为核心的高速处理器STM32F103，其CPU 最高速度达72MHz㊂该产品系列具有多种控制外设㊁USB 全速接口和CAN㊂该系列在集成一流的外设和低功耗㊁低电压运行等基础上实现了高性能，同时还以可接受的价格实现了高集成度，并具有简单的架构和简便易用的工具㊂
(2)辅助芯片:Arduino 芯片㊂Arduino 是一款便捷灵活㊁方便上手的开源电子原型平台，能通过各种各样的传感器来感知环境，通过控制灯光㊁马达和其他的装置来反馈㊁影响环境㊂其处理器核心是ATmega168(Nano2.x)和ATmega328(Nano3.0)，同时具有14路数字输入/输出口(其中6路可作为PWM
输出),8路模拟输入，一个16MHz 晶体振荡器，一个mini -B USB 口，一个ICSP header 和一个复位按钮㊂
3.3电源模块㊂稳定可靠的电源设计是系统稳定运行的关键㊂本系统需要电源模块为单片机㊁WIFI 模块㊁继电器㊁红外传感器提供各自所需电压㊂单片机的正常供电电压为5V,WIFI 供电电压为5V，继电器模块的电压为5V，同时要求最大电流为2.5A，这就要求电源模块内阻和线路电阻必须小于160m㊂为了达到上述要求，采用两片稳压芯片，输入电压为12V，输出电压为5V㊂
3.4执行与操作单元㊂执行模块是分析与控制模块下达指令后的执行单元，它由led 灯㊁充电发射线圈㊁继电器组成㊂当执行模块接收到分析与控制模块指令时，会根据指令进行相应操作㊂充电线圈由发射线圈和接收线圈组成，其作用是实现无线充电功能㊂其输入电源为5V ，输出电流为1A，充电功率为5W(MAX)㊂继电器一般有两股电路，为低压控制电路和高压工作电路㊂以实现辅助单片机控制电路的开关作用㊂
3.5数据传输模块㊂本系统使用ESP8266型WIFI 模块支持STA /AP /STA +AP 三种工作模式㊂
(1)STA 模式:ESP8266模块通过路由器连接互联网，手机或电脑通过互联网实现对设备的远程控制㊂
(2)AP 模式:ESP8266模块作为热点，实现手机或电脑直接与模块通信，实现局域网无线控制㊂
(3)STA +AP 模式：两种模式的共存模式，即可以通过互联网控制可实现无缝切换，方便操作㊂
本系统主要是利用ESP8266通过AT 指令调试与One NET 进行连接，获取手机APP 上的操作指令来对汽车实施相应的控制指令㊂
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DOI:10.19551/jki.issn1672-9129.2021.04.242
基于微课的初中信息技术课堂教学模式应用研究
冯㊀蕾(天津市咸水沽第五中学㊀300350)
摘要：新课改要求课堂应从传统的以 教 为中心转变成以 学 为中心，注重学生的 学 ㊂微课的出现为新课程教育改革提供了新思路，文章分析了微课应用于初中信息课堂的优势，构建了基于微课的初中信息技术课堂教学模式，应用于初中信息技术课堂教学，采用问卷调查法㊁访谈法㊁实验法，体现了此教学模式有助于实现初中信息技术高效课堂㊂
关键词：微课；初中信息技术；模式；高效课堂
中图分类号:G633㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1672-9129(2021)04-0245-02
㊀㊀引言：新课程教育改革要求不断推进信息技术与课程深度整合，利用信息技术加快学习方式和教学方式转变，以学生为中心，提升学生核心素养，培养创新型人才，渗透终身学习意识㊂①而微课的出现给新课程教育改革提供了新思路，微课的特点是时间短，一般为5到8分钟;②资源构成 情景化 ，营造真实的 微教学资源环境 ③；主题突出，内容具体，一个课程就是一个主题㊂研究的问题来源于教学实践中出现的具体问题，如重点强调与难点突破策略的实施④，学生自主学习能力㊁解决问题能力不强，信息技术课堂效率不高等㊂微课在教育教学改革的环境下体现着它独特的优势㊂1㊀微课在初中信息技术课堂上应用的优势
1.1吸引学生注意力，激发学生学习兴趣㊂在初中信息技术的课堂上，学生表现为不愿意听老师一味地讲授，更不愿意阅读书本，在书本上划大纲，重点知识㊂对本节课要学习的知识点掌握不明确，经常出现教师将任务布置下去，学生还不知道自己应该干什么的现象㊂
将微课应用于初中信息技术的课堂上，让学生先观看微
课，利用声音和动画视频，增加学生听觉和视觉上的刺激，激
发学生的学习兴趣，然后学生在观看微课的过程中发现问
题，进而提出问题，产生解决问题的动机⑤，形成求知欲，再结合书本或者自学指导文件进行自主学习㊂微课是吸引学
生注意力和引发学生产生疑问的工具㊂
1.2以学生为中心，符合课改理念㊂将微课应用于课堂可以体现学生的主体地位㊂教师在布置任务后，可以让学生先自主观看微课学习，遇到不会的问题小组讨论，或者询问老师，最后再让完成任务的学生进行演示和讲解㊂整个过程都是以学生为中心，教师只起到一个引导㊁辅助的作用㊂借助微课，课堂实现了从传统的以 教 为中心到以 学 为中心的转变㊂
1.3反复观看，突破重难点㊂整个班级的学生层次不一，有些学生可能因为学习方法㊁理解能力㊁教师授课方法等原因，对于老师讲过的知识是理解不了的，没能及时跟上
㊀㊀4㊀系统软件设计
本系统采用可视化安卓应用开发系统MITAppInvenrtor2制作了一款简易APP来供用户使用㊂APP涉及登录㊁注册㊁预约业务㊁寻充电站㊁查询充电站车位㊁推荐时长㊁办理支付等服务㊂手机APP页面流程图如图2所示㊂
客户通过手机APP进行预约，下单成功后系统会在预约时间前后十五分钟进行签到，未签到成功则视为
预约失败，签到成功后客户点击APP充电按钮，系统会通过超声波传感器检测车位上有无车辆，有车辆即开始充电并进行计时，客户预约的计时结束后停止供电，充电结束后进行支付㊂
5㊀数据传输技术
5.1数据传输模块㊂数据传输模块是用户对充电站进
行沟通的传输媒介，由WiFi模块与OneNET云平台组成, WiFi模块负责将单片机的数据与OneNET云平台的数据互
相传输,OneNET云平台则是网上数据传输库，它可以帮助用户通过手机对车辆充电时进行实时监控与各项功能的使用㊂本系统的数据由OneNET云平台实时控制，可以清晰的分析数据㊂
5.2通信协议㊂
(1)EDP协议㊂EDP(Enhanced Device Protocol增强设备协议)是OneNET平台根据物联网特点专门定制的完全公开的基于TCP的协议，可以广泛应用于家居㊁交通㊁物流㊁能源以及其他行业应用中㊂特点为长连接协议㊁数据加密传输㊁终端数据点上报，支持的数据点类型为(浮点型㊁整型㊁字符串㊁JSON格式㊁二进制数据)㊁平台消息下发(支持离线消息)，端到端数据转发㊂
(2)WiFi通信协议㊂WiFi是一种允许电子设备连接到
一个无线局域网(WLAN)的技术，通常使用2.4G UHF或5G SHF ISM射频频段㊂连接到无线局域网通常是有密码保护
的，但也可是开放的，这样就允许任何在WLAN范围内的设备可以连接上㊂
6㊀结语
基于STM32的智能充电系统有效的将无线通讯与屏幕显示结合在一起，同时增加了手机APP功能可以让车主更快捷的到充电车位和爱车㊂该系统使用方便，传感器以及充电装置可放置在停车场，方便安装可拆卸，可多次使用㊂该系统大大减少了寻充电车位时间，给车主带来方便的同时也给停车场管理者带来了好处，在未来有很好的发展前景㊂
参考文献:
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