基于AVR單片機(jī)的超聲波電源的研究的中期報(bào)告

基于AVR單片機(jī)的超聲波電源的研究的中期報(bào)告中期報(bào)告一、研究背景及意義隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電力變成現(xiàn)代社會(huì)不可或缺的能源之一，尤其是在工業(yè)生產(chǎn)和家庭生活中，電力的需求日益增長(zhǎng)。而電源則是電力應(yīng)用技術(shù)中最為基礎(chǔ)的組件之一，其在各種電器設(shè)備的正常運(yùn)行中起著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)電源面臨的一個(gè)主要問(wèn)題是效率問(wèn)題，以線性電源為例，線性電源存在著電能的大量浪費(fèi)，因此發(fā)展高效的電源技術(shù)對(duì)維護(hù)環(huán)境和提高整體能源利用率具有關(guān)鍵作用。因而，研究基于AVR單片機(jī)的超聲波電源，針對(duì)傳統(tǒng)電源存在的效率、損耗、安全等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)電源技術(shù)的升級(jí)與改良，具有非常重要的意義。二、研究現(xiàn)狀及動(dòng)機(jī)目前，國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)已經(jīng)提出了多種高效、低損耗、安全的電源研究方案。而針對(duì)基于AVR單片機(jī)的超聲波電源的研究，已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的關(guān)注和研究。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1、研究超聲波電源的美國(guó)華盛頓大學(xué)的研究人員研制了一種基于超聲波的無(wú)線充電系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用高頻振蕩產(chǎn)生超聲波，通過(guò)天線接收超聲波產(chǎn)生的電磁波，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)充電設(shè)備的無(wú)線供電。2、研究基于AVR單片機(jī)的超聲波電源的德國(guó)工程師為可穿戴設(shè)備研制了一種基于超聲波的低功耗無(wú)線充電器。該充電器利用超聲波將能量傳送到可穿戴設(shè)備上，避免了傳統(tǒng)充電設(shè)備中頻繁插拔電線帶來(lái)的顛簸等問(wèn)題，也避免了傳統(tǒng)充電器內(nèi)部電磁輻射弊端的產(chǎn)生。3、研究基于AVR單片機(jī)的超聲波電源的南京郵電大學(xué)電力學(xué)院的研究人員研究了一種基于超聲波的無(wú)線功率傳輸技術(shù)。研究人員利用重疊共形振蕩器將電力轉(zhuǎn)換為超聲波，以此使得電能能夠無(wú)線傳輸。從國(guó)內(nèi)外研究情況來(lái)看，超聲波作為一種高效、低損耗、安全的能量傳輸方式已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于電源領(lǐng)域，為電源技術(shù)的升級(jí)和改良提供了新的思路和方向，同時(shí)也為本研究提供了動(dòng)力和切入點(diǎn)。三、初步研究方案本研究的主要任務(wù)是基于AVR單片機(jī)和超聲波技術(shù)，研發(fā)一種高效、低損耗、安全的電源方案。據(jù)以往研究經(jīng)驗(yàn)，初步的研究方案如下：1、硬件實(shí)現(xiàn)本研究方案將硬件實(shí)現(xiàn)分為三個(gè)部分。第一部分是電源控制模塊，采用AVR單片機(jī)作為控制核心，通過(guò)硬件電路和程序代碼實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電源系統(tǒng)的自動(dòng)化控制和調(diào)節(jié)。第二部分是超聲波發(fā)射模塊，通過(guò)超聲波探頭將能量轉(zhuǎn)化為超聲波，并傳輸?shù)浇邮漳K。第三部分是能量接收模塊，通過(guò)接收超聲波并將其轉(zhuǎn)化為電能來(lái)為設(shè)備供電。2、軟件實(shí)現(xiàn)本研究采用C語(yǔ)言、ASM匯編等編程語(yǔ)言，從控制器的程序調(diào)試、網(wǎng)絡(luò)通信和GUI等方面進(jìn)行編寫(xiě)和優(yōu)化。設(shè)計(jì)控制器軟件應(yīng)滿足可控制、可調(diào)節(jié)和可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、安全化的要求。3、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)本研究的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證將分為兩個(gè)方面，一方面是硬件驗(yàn)證，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證硬件部分的可行性和有效性；另一方面是軟件驗(yàn)證，通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)和實(shí)際操作來(lái)驗(yàn)證軟件部分的可行性和有效性。四、研究預(yù)期成果通過(guò)本研究，預(yù)期能夠得到以下幾種成果：1、研究出一種基于AVR單片機(jī)的超聲波電源方案，實(shí)現(xiàn)高效、低損耗、安全的電源輸出。2、硬件模塊和控制器程序的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，采用AVR單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)電源自動(dòng)化控制和調(diào)節(jié)。3、軟件模塊和控制器程序的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，采用C語(yǔ)言、ASM匯編等編程語(yǔ)言，并考慮到網(wǎng)絡(luò)通信等方面的要求。4、通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，驗(yàn)證硬件和軟件之間的配合和電源方案的有效性。五、研究計(jì)劃本研究計(jì)劃分為以下幾個(gè)階段：1、文獻(xiàn)調(diào)研與分析，了解超聲波電源的實(shí)現(xiàn)原理、常見(jiàn)技術(shù)難點(diǎn)和研究狀況，為后續(xù)研究提供基礎(chǔ)支撐。2、硬件設(shè)計(jì)，完成電源控制模塊的電路設(shè)計(jì)和調(diào)試，包括AVR單片機(jī)、電源管理芯片、超聲波探頭和受能模塊等。3、軟件設(shè)計(jì)，采用C語(yǔ)言、ASM匯編等編程語(yǔ)言，完成控制器的程序開(kāi)發(fā)，包括GUI、網(wǎng)絡(luò)通信等。4、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，進(jìn)行硬件和軟件