摘 要

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1选题背景 1

1.2研究目的和意义 1

1.3国内外研究状况 2

1.4研究内容及论文结构 4

第2章 需求分析及总体设计 6

2.1无线电能传输方案选择 6

2.2 高频逆变电路 8

2.3 QI标准的介绍 9

2.3.1线圈的选型 9

2.3.2通信流程 9

2.4负载调制 10

第3章 无线“能量信息”传输系统硬件设计 11

3.1微处理器与稳压电路设计 11

3.2逆变电路设计 12

3.4负载调制电路设计 14

3.5解码电路 14

第4章 无线“能量信息”传输系统软件设计 20

4.1逆变器软件实现 20

4.2传感器数据采集 21

4.3 信息发送板编码方案 21

4.3.1位编码 21

4.3.2字节编码 22

4.3.3数据包编码 22

4.4信息发射板软件流程图 23

4.5信息接收板数据解码 23

4.5.1位解码 23

4.5.2字节解码 24

4.5.3数据包解码 24

4.6能量接收板软件流程图 25

第5章 总结与展望 26

5.1系统实物介绍与测试 26

5.2工作总结 27

5.3工作展望 27

参考文献 29

致谢 30

摘 要

传统的无线传输系统一般是只能进行信息的单向传输，其两边两块电路板各自供电，再通过其他各种手段（如2.4G，红外线模块等）进行信息的交流和通信。但是这种方法存在许多问题，比如器件材料的损耗、多余能源的浪费等。

本系统是基于QI协议的能量信息采集系统，是一种能量传输和信息传递逆向同步进行的系统。该系统能量的发送板也是信息传输的接收板，信息的发送板也是能量的接收板。能量传输采用的是逆变电路，将直流电转化成交流电，将能量从能量发射板传递到能量接收板进行供能。信息传输采用的是负载调制的方式，传输码字的“0”“1”分别对应IO口高低电平，高低电平对应着不同的接入谐振电路的匹配电容，从而两种不同的码字对应着两种不同的互感状态。信息接收板通过“包络检波 带通滤波 电压比较器”的解码电路进行信号的解码，并且用STM8微处理器进行解码信号的读取以及传感器数据的提取，最后通过串口传输给电脑上位机进行显示。和传统设备相比，最大的不同点是在信息发送板减少了电源模块与通信模块，由线圈之间的互感直接实现。这样做节省了系统的空间，节约了器件材料，也是本系统的创新之所在。

关键词：无线传输；负载调制；节能；QI协议

Abstract

Generally, the traditional wireless transmission system is a only one-way transmission of information. Its general process is built on the power supply with two-side and two-circuit boards. Its information exchange and communication are through other means. However, there are many problems with this method, such as loss of device material, excess energy loss.

QI protocol energy/information acquisition system is a kind of energy transmission and information transmission process reverse synchronization system. In QI, the energy of the transmission board is also the information transmission of the receiver board. The information transmission board is also the energy of the receiver board. The energy and information transmission is realized through the inverter for power transmission, energy receiver board and sensor data collection with the platform of STM8 microprocessor. In accordance with the QI protocol, the data encoding, the modulation of the way to send data and the information receiving board for data decoding are studied. Making full use of the physical layer, the data-link-layer communication strategy for the next step of transmission is researched. The system uses a serial port to collect data sent to the computer on the machine to display. Compared with traditional equipments, the biggest difference is that the information sending board reduces the power module and communication module directly by mutual inductance between coils. This contribution of the paper saves the space of the system and the material of the device, which is also the innovation of the system.

Key Words：wireless transmission；load modulation；energy saving；QI protocol

第一章 绪论

1.1选题背景

现在，越来越多的电子产品进入家庭，这些电子产品在带给人们便捷的同时也带来了新的挑战，消费者可能会对产品的功能有更多的功能要求，如果重新购买更高配置的商品是很不划算的，如果可以通过对已购买的设备进行升级，可以在一定程度上增大产品的吸引力^[1]。

随着电子产品慢慢地入驻越来越多的家庭，不知不觉中“理不清”的电源线、数据线给生活带来的困扰也日益明显，逐渐演变为人们生活中的一大痛点。对已经安装好的设备进行升级，无可避免的需要解决供电、数据通讯、空间安排等一系列难题，当然这些升级必备条件可以在产品设计的初期就预先准备好，但是对于老款的设备而言，升级似乎完全不可能。近年来，随着无线充电技术的飞速发展，为旧设备做适当的升级成为了可能。