基于ups的防電壓突變插排

1、“合泰杯”第十屆市大學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)競(jìng)賽技術(shù)書參 賽 隊(duì)伍：15TJ-0394作品名稱：基于UPS的防電壓突變插排 作品使用型號(hào)：A.HT32F1765作 品 所屬類別：A參賽學(xué)生：指導(dǎo)老師： ： 通 訊 地址：河北工業(yè)大學(xué)北辰校區(qū) ：“合泰杯”第十屆市大學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)競(jìng)賽學(xué)校學(xué)院（系）河北工業(yè)大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)校專業(yè)年級(jí)河北工業(yè)大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化大二河北工業(yè)大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化大二河北工業(yè)大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化大二東河北工業(yè)大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化大二目 錄一、摘要（1）二、作品介紹（2）三、工作原理（2）四、作品功能、特色（2-3）五、作品結(jié)構(gòu)（3）（一）硬件部分（3）部分

2、（3）（二）六、設(shè)計(jì)方式（4）七、測(cè)試方式（4）八、操作方式、使用手冊(cè)（4）九、附錄（4）-未來開發(fā)方向（4）“合泰杯”第十屆市大學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)競(jìng)賽基于 UPS 的防電壓突變插排參賽：15TJ-0394河北工業(yè)大學(xué) 電氣（系）指導(dǎo)老師：參賽隊(duì)員：東Address：hgs日期：2015 年 4 月12 日第一章 摘要隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，各種功能的電子產(chǎn)品層出不窮。這些電子產(chǎn)品雖然很輕很薄，但是高內(nèi)聚多功能，讓人們的生活越來越豐富，越來越便捷。但便捷的同時(shí)，其價(jià)格也相對(duì)的比較昂貴。所以人們對(duì)于這些中高檔電子產(chǎn)品的保護(hù)也倍加的注意。但目前人們對(duì)于電子產(chǎn)品的保護(hù)始終局限在對(duì)產(chǎn)品的外殼和對(duì)內(nèi)在系統(tǒng)

3、的保護(hù)，而硬件的保護(hù)卻不為人們所重視。為了引起人們對(duì)于這些電子產(chǎn)品精密元器件的重視，設(shè)計(jì)了這款防電壓突變插排。該產(chǎn)品主要的功能是檢測(cè)市電的供應(yīng)是否正常，并對(duì)結(jié)果作出判斷。如果市電供應(yīng)正常，此時(shí)指示燈亮，再看負(fù)載：有負(fù)載，常供電；沒有負(fù)載，就控制電路全部斷路。如果市電供應(yīng)不正常，此時(shí)指示燈滅，再看負(fù)載：沒有負(fù)載，就控制電路全部斷路并且警報(bào)器響；有負(fù)載，如果負(fù)載不正常工作，就立即保護(hù)蓄電裝置，如果負(fù)載正常工作，就改用蓄電裝置對(duì)電子設(shè)備繼續(xù)充電，并且警報(bào)響起。整個(gè)系統(tǒng)對(duì)電子設(shè)備和插排的蓄電裝置都起到了保護(hù)作用。該產(chǎn)品的創(chuàng)新之處是將蓄電設(shè)備和插排結(jié)合，利用單片機(jī)對(duì)市電的監(jiān)測(cè)，既能在市電發(fā)生突變時(shí)發(fā)出警

4、報(bào)，還1做出應(yīng)急措施，從而使電子設(shè)備的硬件得到保護(hù)。并且插排的蓄電裝置也不會(huì)因?yàn)樨?fù)載的工作狀態(tài)而受到損壞。該產(chǎn)品還具有高度的實(shí)用性。它比具有同類蓄電功能的 UPS 輕便，更適合家用。并且能對(duì)家庭電路實(shí)時(shí)，在市電供應(yīng)異常的情況下發(fā)出警報(bào)。從而提醒人們采取措施來避免對(duì)該產(chǎn)品適用范圍以外的家用電器。第二章 作品介紹該作品的設(shè)計(jì)靈感來自于生活。由于目前的宿舍電壓有限制，所以一旦負(fù)載過多就會(huì)突然斷電。周圍的同學(xué)是抱怨，擔(dān)心這樣會(huì)對(duì)他們的筆記本，平板電腦之類的電子設(shè)備造成損害。于是小組成員就整理靈感和思路，決定設(shè)計(jì)這樣一款產(chǎn)品。一方面是解決擔(dān)心，另一方面，也對(duì)作品原始功能做了延伸，使其功能更豐富，對(duì)家庭的

5、實(shí)用性更突出。本作品包括五個(gè)部分：監(jiān)測(cè)判斷系統(tǒng)，警報(bào)系統(tǒng)，顯示系統(tǒng)，控制系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)。監(jiān)測(cè)判斷系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)電路的運(yùn)行是否正常以及負(fù)載連接及其工作情況。通過 A/D 轉(zhuǎn)換將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并傳輸給單片機(jī)，通過其的判斷程序給出結(jié)果，再由 D/A 轉(zhuǎn)換將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，指示操控系統(tǒng)對(duì)對(duì)應(yīng)的電路元件實(shí)施操控；警報(bào)系統(tǒng)主要是在市電供應(yīng)異常以及負(fù)載工作狀態(tài)發(fā)生異常時(shí)發(fā)出警報(bào)，提醒人們采取相應(yīng)的措施。顯示系統(tǒng)主要包括兩個(gè)狀態(tài)，一個(gè)是市電供應(yīng)正常，一個(gè)是市電發(fā)生突變，一方面能直觀的顯示市電的供應(yīng)狀態(tài)，另一方面也能在市電發(fā)生突變的狀態(tài)下采取措施保護(hù)其他的家庭電器?？刂葡到y(tǒng)主要是門電路對(duì)信號(hào)的監(jiān)

6、測(cè)和單片機(jī)對(duì)信號(hào)的處理，是整個(gè)作品的。保護(hù)系統(tǒng)主要對(duì)電子器件起到保護(hù)作用的裝置，在這里主要指蓄電裝置，也包括對(duì)蓄電裝置的保護(hù)。2第三章 工作原理首先通過小型的電源適配器將交流市電變?yōu)楹懔鞣€(wěn)定低壓的直流電（以下簡(jiǎn)稱市電），以單片機(jī)為中心，市電與負(fù)載和儲(chǔ)備電源相連。接負(fù)載時(shí)，當(dāng)市電供應(yīng)正常，市電對(duì)單片機(jī)輸入信號(hào)為 1，單片機(jī)對(duì)負(fù)載輸出信號(hào) 1，對(duì)儲(chǔ)備電源輸出低電平信號(hào) 0，市電直接為負(fù)載供電，此為正常供電；當(dāng)市電供應(yīng)中斷時(shí)，市電對(duì)單片機(jī)輸入低電平信號(hào)為 0，儲(chǔ)備電源對(duì)單片機(jī)輸入信號(hào) 1，單片機(jī)對(duì)負(fù)載輸出信號(hào) 1，市電與負(fù)載斷開，儲(chǔ)備電源為負(fù)載供電，此為斷電狀態(tài)；當(dāng)正常供電時(shí)，市電對(duì)單片機(jī)輸入信號(hào)為

7、 1，而儲(chǔ)備電源對(duì)單片機(jī)輸入為 0，單片機(jī)對(duì)儲(chǔ)備電源和負(fù)載都輸出信號(hào) 1，市電為負(fù)載供電，同時(shí)儲(chǔ)備電源充電，儲(chǔ)備電源充滿信號(hào)燈亮，儲(chǔ)備電源對(duì)單片機(jī)輸入信號(hào) 1，單片機(jī)對(duì)市電輸出信號(hào) 1，市電停止對(duì)儲(chǔ)備電源充電。不接負(fù)載時(shí)，市電或儲(chǔ)備電源對(duì)單片機(jī)輸入信號(hào)為 1 或 0 時(shí)，單片機(jī)都輸出信號(hào) 0。第四章 作品功能、特色功能：本作品是基于合泰單片機(jī)為設(shè)計(jì)的一個(gè)電壓突變時(shí)能夠?qū)译娖鸬奖Ｗo(hù)作用的可充電插排。在單片機(jī)的控制下，此裝置可以對(duì)家庭供電線路進(jìn)行實(shí)時(shí)，檢測(cè)電路供電和負(fù)載工作是否正常。如果電路正常則有信號(hào)燈顯示，并且控制儲(chǔ)備電源，使其電能。如果市電突然中斷，則由系統(tǒng)分析是否負(fù)載。如果負(fù)載，則信號(hào)燈

8、熄滅并3且蜂鳴器發(fā)出警報(bào)，與此同時(shí)，儲(chǔ)備電源由控制總線控制，正常工作提供電能。如果不負(fù)載，則只發(fā)出警報(bào)，提醒用戶注意其他家用電器的安全，并且儲(chǔ)備電源不工作。以此來減少突然斷電對(duì)電腦、等中小型電力電子設(shè)備的損害和避免不必要的文件丟失等隱患。特色：1、單片機(jī)強(qiáng)大的控制和執(zhí)行能力，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的實(shí)時(shí)；2、儲(chǔ)備電源與插排的獨(dú)創(chuàng)結(jié)合，并由單片機(jī)控制，更增加了插排的監(jiān)察性能和提高了保護(hù)性能和安全性能；3、顯示與系統(tǒng)，可以讓用戶知道電路突發(fā)故障的發(fā)生，從而采取相應(yīng)的措施，避免安全隱患；4、在保證以上功能之外，還在細(xì)節(jié)處考慮到了節(jié)約電能，綠色環(huán)保。創(chuàng)新之處：1、在單片機(jī)控制下將儲(chǔ)備電源與插排完美結(jié)合，此裝置

9、不僅能夠?qū)﹄娐愤M(jìn)行實(shí)時(shí)，還能對(duì)電路突然斷電，電路斷路做出應(yīng)急措施，對(duì)計(jì)算機(jī)之類的中小型電力電子產(chǎn)品起到很好的保護(hù)作用；2、本次作品史無前例，較之于有著類似功能的 UPS 和移動(dòng)電源之類的產(chǎn)品，有著自身的優(yōu)勢(shì)，例如輕便，適合家用，能對(duì)電器起到保護(hù)作用，能對(duì)電路實(shí)施等等，有廣闊的發(fā)展前景；3、本次作品配有警報(bào)系統(tǒng)，使得市電發(fā)生電壓突變時(shí)能夠使用戶得到提醒，從而檢查其他家用電器的情況，避免可能發(fā)生的對(duì)電器的損害或是安全隱患；4、本次作品的充電接口是 USB 接口，方便了很多忘帶電源適配器的使用者，只需要有數(shù)據(jù)線就能對(duì)電子產(chǎn)品進(jìn)行充電。第五章 作品結(jié)構(gòu)（1）硬件4單片機(jī)監(jiān)測(cè)/判斷系統(tǒng)警報(bào)系統(tǒng)顯示系統(tǒng)控

10、制系統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)（2）有負(fù)載由降壓之后的電源供電無負(fù)載給蓄電池充電市電門電路開關(guān)供降應(yīng)壓警報(bào)器響有負(fù)載5指示燈不亮 市電供應(yīng)正常輸出高電平市電供應(yīng)不正常無負(fù)載第六章 設(shè)計(jì)方式本次作品的設(shè)計(jì)的初始階段是作品的整個(gè)邏輯的設(shè)計(jì)，是方向性的設(shè)計(jì)。然后進(jìn)行的是局部的邏輯的設(shè)計(jì)，是細(xì)節(jié)性的設(shè)計(jì)。本次作品的設(shè)計(jì)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)月，花費(fèi)在兩百元左右，由于是初次接觸單片機(jī)設(shè)計(jì)，所以在元件的選擇上和邏輯電路的構(gòu)建上費(fèi)了一些時(shí)間。設(shè)計(jì)中主要遇到到的有如何用一個(gè)比較輕便的門電路將電壓降到一個(gè)穩(wěn)定值，后來想到了用電源適配器來取代常用的插頭。后續(xù)的設(shè)計(jì)中又遇到了一些，但進(jìn)過組員的積極探討和思考，最終都得到了比較完善的解決方案。

11、本次設(shè)計(jì)的分工比較明確，采用小組分工合作的方式。在設(shè)計(jì)的初期，由一名負(fù)責(zé)單片機(jī)程序的學(xué)名負(fù)責(zé)門電路的選擇和設(shè)計(jì)，另外兩名男生負(fù)責(zé)單片機(jī)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用。在設(shè)計(jì)的后期，負(fù)責(zé)技術(shù)和墻報(bào)，男生負(fù)責(zé)電路的焊接，完成任務(wù)的情況下輔助男生完成任務(wù)。6指示燈亮輸出低電平警報(bào)器響切斷與電源的連接，由蓄電池供電第七章 測(cè)試方式首先測(cè)試市電供應(yīng)正常的情況：在連接負(fù)載的情況下，會(huì)看到指示燈不亮，負(fù)載正常充電。如果將負(fù)載從拆排上拔出，則會(huì)看到蓄電池的充電指示燈亮，說明正在給蓄電池充電。然后測(cè)試市電供應(yīng)不正常的情況：在連接負(fù)載的情況下，會(huì)看到指示燈亮，警報(bào)器響起。并且負(fù)載不再由電源供電，而是由蓄電池供電，可以將插排的插頭拔掉看負(fù)載是否能繼續(xù)充電來檢驗(yàn)；如果將負(fù)載從插排上拔出，會(huì)看到指示燈亮，警報(bào)器也會(huì)響。第八章 操作方式、使用手冊(cè)由于本產(chǎn)品的電路都是由單片機(jī)控制的，所以無需人為的操作，只需要用和