基于单片机的家庭应急电源设计

基于单片机的家庭应急电源

摘    要

本设计基于STC89C52单片机设计得应急电源，以应急电源为研究对象，单片机设计为控制集成IC，ADC为模数转换控制模块，无源蜂鸣器作为报警电路。系统分为单片机设计最小系统，AD转换控制模块，电源电路，无源蜂鸣器报警电路，功能键输入电路。选择了无源蜂鸣器作为对接反电源电路的仿真，LCD1602被用作显示模块。系统实时收集电池的工作电压。当电池电量低时，控制电路将为电池充电。此外，它还会给我们提醒工作电压不足。

关键词：单片机; 实时显示; ADC0832; 电压检测

 

Home Emergency Power Supply Based on Microcontroller

ABSTRACT

This design is based on STC89C52 SCM design of emergency power supply, emergency power supply as the research object, SCM design for control integrated IC, ADC for analog-to-digital conversion control module, passive buzzer as alarm circuit. The system is divided into MCU design minimum system, AD conversion control module, power circuit, passive buzzer alarm circuit, function key input circuit. The passive buzzer is selected as the simulation of the docking reverse power circuit, and LCD1602 is used as the display module. The system collects the operating voltage of the battery in real time. When the battery power is low, the control circuit will charge the battery. In addition, it will give us a warning that the operating voltage is low.

Key words：Single chip microcomputer; real-time display; ADC0832; voltage detection

 

目录

摘    要............................................................................................... I

ABSTRACT......................................................................................... II

1 引言.................................................................................................. 1

1.1 应急电源应用的意义与背景............................................... 1

1.2 应急电源的研究现状........................................................... 1

2 基于单片机应急电源的总体设计.................................................. 3

2.1 系统总体结构设计............................................................... 3

2.2 主要思路............................................................................... 3

2.3 应急电源的功能................................................................... 3

2.4 方案选择............................................................................... 4

2.4.1 智能芯片的选择........................................................ 4

2.4.2 显示部分.................................................................... 4

2.4.3 充电部分.................................................................... 5

3 应急电源硬件电路的设计.............................................................. 6

3.1 系统框架设计....................................................................... 6

3.2 应急电源部分的研究........................................................... 7

3.2.1 充电器研究................................................................ 7

3.3.2 控制系统的硬件电路分析........................................ 8

3.3单片机.................................................................................... 8

3.4 显示电路............................................................................... 9

3.5 ADC模数转换器................................................................... 9

3.6 模拟接反电路..................................................................... 10

3.7 充电开关电路..................................................................... 10

4 系统程序设计................................................................................ 12

4.1 编程软件介绍..................................................................... 12

4.2 主程序流程设计................................................................. 12

4.3 处理函数流程设计............................................................. 13

5. 实物调试....................................................................................... 15

5.1 实物总体设计..................................................................... 15

5.2 断电实物测试..................................................................... 16

5.3 调节应急电源电压实物测试............................................. 17

5.4 应急电源接反实物测试..................................................... 18

结论与展望........................................................................................ 19

参考文献............................................................................................ 20

致  谢................................................................................................ 22

1 引言

1.1 应急电源应用的意义与背景

随着大家生活水平的提升 ，应急电源运用尽管沒有想像中那么重要了，可是却还是与大家日常生活的息息相关。

伴随各种各样电器设备的出现,不论是加工厂还是家中对供电系统品质和量的规定都越来越高。电源的平稳已变成很多机器设备和很多场所的基本要求，如在大范畴的断电情况下，会给大家产生各种各样损害，包含经济发展、国防、给我们国家产生相对的损害，为了更好地减少损害务必研究更好的电力系统，还要科学研究更强的电力存储系统。下列便是没有稳定电源，所产生的各种各样危害。

2017年8月15日4时51分，在中国台湾高达17个县区中，一共有688万左右用户遭受到规模性断电，店铺一度陷入黑喑，大厦失去电而瘫痪，乃至连交通指示灯也没法使用，造成 大面积人员的恐慌。针对始料未及的问题，很多人表现十分无奈。在我们遭受突然停电时，谨记一定不要慌乱，立即拔出全部电源插头避免电气设备毁坏。假如在家里装备大容量逆变电源充电电池，它能够协助您处理断电产生的不好危害。以解决家中或您的店铺导致的毁坏和损害，如电机载荷和野外露营用电。你在家里或室外时，这将使你可以便捷的应用电力。防止由于突然停电，导致无奈和焦虑。根据之上缘故，设计一个科学化的、理性化的研究房间内应急电源就显的十分必要。

选用高靠谱的自动转换输出开关使市电压能达到迅速靠谱的变换。转换开关是转换市电网的交流电与逆变器输出的紧急交流电流的设备，其转换时间低于0.1s，并具有电气和机械双重互锁功能。蓄电池是用于存储直流电能的设备，一般选用铅酸电池免维护保养充电电池。

1.2 应急电源的研究现状

现阶段，大部分家中都没有自己的应急电源。有的地区乃至电力供应都不能满足。就拿我家而言，就沒有应急电源，在过去念书的院校所应用的应急电源，也是根据柴油发电机发动的，先不用说其噪声对身体健康的危害，成本费之高就令人承受不住。那样的紧急设备在那时候的院校十分广泛，毕竟一个院校针对用电量十分依靠。之上的各种各样难题使得这种发电设备必然没法普及到每一家中，因此研究适用房间内的应急电源拥有重要价值和实际意义。现阶段大部分家中平时的做饭、洗衣服等都离不了能源供应，要是没有电力的有效支持，大家将难以开展一切正常的日常生活。因为现阶段的应急电源系统的不健全，因此体现出研究房间内应急电源的迫切性和必要性。

UPS适用计算机、程控交换机、医疗器械及高精密仪表仪器等不可以终断供电系统的场地，致力于IT领域的计算机类和通信类负荷而设计，其负载适应力不强而且不适带有交流感应电机一类的感应负载，只有放到计算机机房或空调房间。EPS应急电源是运用逆变技术，以CPU控制、选用高电子器件集成化总体模块化设计构造的强电和弱电一体化系统。能够完成微型机监管和处理，对电梯、水泵、消防安全应急照明、电动卷帘门、排烟风机等消防设备完成自动控制,能适用多层建筑、飞机场、电信网络机房、医院、重要场馆等工程。在紧急的状况下做为重要负载的第二或第三电源供给。因为其独有的优势有望变成许多场所的UPS、柴油机柴油发电机的替代商品。在美国、日本国及其欧洲等国应急电源已获得广泛运用。

伴随着新技术持续开发和结合实际的逐渐运用，应急电源顺着高频化、智能化、网络化和大容量单机余化的方向发展趋势。

2 基于单片机应急电源的总体设计

2.1 系统总体结构设计

此次应急电源设计基本原理是根据单片机来控制各种各样功能的实现，依据各种各样功能和成本费考虑我选用了现阶段最实用的单片机开展控制电路。其中电源的三部分先后为：输入，电池，输出，通过充电头将用电量输入电源內部，随后通过逆变电路将电源从输出端输出，以供给用电器应用。为了更好地实现这些功能必须在这里三个部分各自再加上智能化控制模块，分别是充电器的控制器，电池的检测模块，和逆变电路的控制器，通过系统管理器将三者联络在一起，最终通过变电器滤波以后即可供家中应用。

那样在房间内停电时自动放电，在此次应急电源的控制下输出用电量提供必需的家中照灯和简单的生活要求。非停电时间段，充电器自主蓄电，通过检测电池的、电池充电状况，大部分根据先恒流，在恒压的工作方向开展控制。有危险警报控制设备，用以解决一切不能预料的难题，断掉电源防止危险产生。根据检测电池內部电流电压的大小为根据进而控制充电器和輸输出端逆变器的功能等，下边将详细介绍电源的工作原理。

2.2 主要思路

充电接口设置：运用PWM波型输出方法，检测到充电电池的电压达到90%之上时，便会采用波型输出的方法。

数值显示设计：运用LCD1602，显示二行数据信息，第一行上显示现阶段电池的电压值，电池充电的电流在第二行上进行显示。

断电保护及其警报设计：断电保护电路主要通过继电器控制电源关，通过三级管控制继电器开关，另外在预设值以外的范畴内开展警报，报警电路选用三极管控制。

Ad数模转换设计：根据adc0832电子器件开展数模转换，将模拟量转换成数字量。

2.3 应急电源的功能

1、紧急供电

解决家中断电提供必需的生活用电。

2、电源切换作用   

完成有电时开展蓄电池电源充电，断电时开展电源放电忙住室内用电。

3、充电控制

电池充电开始为恒流快充，后期开展慢速安全的恒压充电方式。

4、电池测试

持续进行电池的內部中的电流电压也有温度测量，保证电源安全的运行状态，可以在不一样的情况下实现不一样的作用。

2.4 方案选择

2.4.1 智能芯片的选择