基于ups的防电压突变插排

1、“合泰杯”第十届市大学生单片机应用设计竞赛技术书参 赛 队伍：15TJ-0394作品名称：基于UPS的防电压突变插排 作品使用型号：A.HT32F1765作 品 所属类别：A参赛学生：指导老师： ： 通 讯 地址：河北工业大学北辰校区 ：“合泰杯”第十届市大学生单片机应用设计竞赛学校学院（系）河北工业大学电气工程及其自动化学校专业年级河北工业大学电气工程及其自动化大二河北工业大学电气工程及其自动化大二河北工业大学电气工程及其自动化大二东河北工业大学电气工程及其自动化大二目 录一、摘要（1）二、作品介绍（2）三、工作原理（2）四、作品功能、特色（2-3）五、作品结构（3）（一）硬件部分（3）部分

2、（3）（二）六、设计方式（4）七、测试方式（4）八、操作方式、使用手册（4）九、附录（4）-未来开发方向（4）“合泰杯”第十届市大学生单片机应用设计竞赛基于 UPS 的防电压突变插排参赛：15TJ-0394河北工业大学 电气（系）指导老师：参赛队员：东Address：hgs日期：2015 年 4 月12 日第一章 摘要随着科技的进步和发展，各种功能的电子产品层出不穷。这些电子产品虽然很轻很薄，但是高内聚多功能，让人们的生活越来越丰富，越来越便捷。但便捷的同时，其价格也相对的比较昂贵。所以人们对于这些中高档电子产品的保护也倍加的注意。但目前人们对于电子产品的保护始终局限在对产品的外壳和对内在系统

3、的保护，而硬件的保护却不为人们所重视。为了引起人们对于这些电子产品精密元器件的重视，设计了这款防电压突变插排。该产品主要的功能是检测市电的供应是否正常，并对结果作出判断。如果市电供应正常，此时指示灯亮，再看负载：有负载，常供电；没有负载，就控制电路全部断路。如果市电供应不正常，此时指示灯灭，再看负载：没有负载，就控制电路全部断路并且警报器响；有负载，如果负载不正常工作，就立即保护蓄电装置，如果负载正常工作，就改用蓄电装置对电子设备继续充电，并且警报响起。整个系统对电子设备和插排的蓄电装置都起到了保护作用。该产品的创新之处是将蓄电设备和插排结合，利用单片机对市电的监测，既能在市电发生突变时发出警

4、报，还1做出应急措施，从而使电子设备的硬件得到保护。并且插排的蓄电装置也不会因为负载的工作状态而受到损坏。该产品还具有高度的实用性。它比具有同类蓄电功能的 UPS 轻便，更适合家用。并且能对家庭电路实时，在市电供应异常的情况下发出警报。从而提醒人们采取措施来避免对该产品适用范围以外的家用电器。第二章 作品介绍该作品的设计灵感来自于生活。由于目前的宿舍电压有限制，所以一旦负载过多就会突然断电。周围的同学是抱怨，担心这样会对他们的笔记本，平板电脑之类的电子设备造成损害。于是小组成员就整理灵感和思路，决定设计这样一款产品。一方面是解决担心，另一方面，也对作品原始功能做了延伸，使其功能更丰富，对家庭的

5、实用性更突出。本作品包括五个部分：监测判断系统，警报系统，显示系统，控制系统和保护系统。监测判断系统主要负责监测电路的运行是否正常以及负载连接及其工作情况。通过 A/D 转换将电信号转换为数字信号，并传输给单片机，通过其的判断程序给出结果，再由 D/A 转换将数字信号转换为电信号，指示操控系统对对应的电路元件实施操控；警报系统主要是在市电供应异常以及负载工作状态发生异常时发出警报，提醒人们采取相应的措施。显示系统主要包括两个状态，一个是市电供应正常，一个是市电发生突变，一方面能直观的显示市电的供应状态，另一方面也能在市电发生突变的状态下采取措施保护其他的家庭电器。控制系统主要是门电路对信号的监

6、测和单片机对信号的处理，是整个作品的。保护系统主要对电子器件起到保护作用的装置，在这里主要指蓄电装置，也包括对蓄电装置的保护。2第三章 工作原理首先通过小型的电源适配器将交流市电变为恒流稳定低压的直流电（以下简称市电），以单片机为中心，市电与负载和储备电源相连。接负载时，当市电供应正常，市电对单片机输入信号为 1，单片机对负载输出信号 1，对储备电源输出低电平信号 0，市电直接为负载供电，此为正常供电；当市电供应中断时，市电对单片机输入低电平信号为 0，储备电源对单片机输入信号 1，单片机对负载输出信号 1，市电与负载断开，储备电源为负载供电，此为断电状态；当正常供电时，市电对单片机输入信号为

7、 1，而储备电源对单片机输入为 0，单片机对储备电源和负载都输出信号 1，市电为负载供电，同时储备电源充电，储备电源充满信号灯亮，储备电源对单片机输入信号 1，单片机对市电输出信号 1，市电停止对储备电源充电。不接负载时，市电或储备电源对单片机输入信号为 1 或 0 时，单片机都输出信号 0。第四章 作品功能、特色功能：本作品是基于合泰单片机为设计的一个电压突变时能够对家电起到保护作用的可充电插排。在单片机的控制下，此装置可以对家庭供电线路进行实时，检测电路供电和负载工作是否正常。如果电路正常则有信号灯显示，并且控制储备电源，使其电能。如果市电突然中断，则由系统分析是否负载。如果负载，则信号灯

8、熄灭并3且蜂鸣器发出警报，与此同时，储备电源由控制总线控制，正常工作提供电能。如果不负载，则只发出警报，提醒用户注意其他家用电器的安全，并且储备电源不工作。以此来减少突然断电对电脑、等中小型电力电子设备的损害和避免不必要的文件丢失等隐患。特色：1、单片机强大的控制和执行能力，可以实现对电路的实时；2、储备电源与插排的独创结合，并由单片机控制，更增加了插排的监察性能和提高了保护性能和安全性能；3、显示与系统，可以让用户知道电路突发故障的发生，从而采取相应的措施，避免安全隐患；4、在保证以上功能之外，还在细节处考虑到了节约电能，绿色环保。创新之处：1、在单片机控制下将储备电源与插排完美结合，此装置

9、不仅能够对电路进行实时，还能对电路突然断电，电路断路做出应急措施，对计算机之类的中小型电力电子产品起到很好的保护作用；2、本次作品史无前例，较之于有着类似功能的 UPS 和移动电源之类的产品，有着自身的优势，例如轻便，适合家用，能对电器起到保护作用，能对电路实施等等，有广阔的发展前景；3、本次作品配有警报系统，使得市电发生电压突变时能够使用户得到提醒，从而检查其他家用电器的情况，避免可能发生的对电器的损害或是安全隐患；4、本次作品的充电接口是 USB 接口，方便了很多忘带电源适配器的使用者，只需要有数据线就能对电子产品进行充电。第五章 作品结构（1）硬件4单片机监测/判断系统警报系统显示系统控

10、制系统保护系统（2）有负载由降压之后的电源供电无负载给蓄电池充电市电门电路开关供降应压警报器响有负载5指示灯不亮 市电供应正常输出高电平市电供应不正常无负载第六章 设计方式本次作品的设计的初始阶段是作品的整个逻辑的设计，是方向性的设计。然后进行的是局部的逻辑的设计，是细节性的设计。本次作品的设计时间长达两个月，花费在两百元左右，由于是初次接触单片机设计，所以在元件的选择上和逻辑电路的构建上费了一些时间。设计中主要遇到到的有如何用一个比较轻便的门电路将电压降到一个稳定值，后来想到了用电源适配器来取代常用的插头。后续的设计中又遇到了一些，但进过组员的积极探讨和思考，最终都得到了比较完善的解决方案。

11、本次设计的分工比较明确，采用小组分工合作的方式。在设计的初期，由一名负责单片机程序的学名负责门电路的选择和设计，另外两名男生负责单片机的学习和应用。在设计的后期，负责技术和墙报，男生负责电路的焊接，完成任务的情况下辅助男生完成任务。6指示灯亮输出低电平警报器响切断与电源的连接，由蓄电池供电第七章 测试方式首先测试市电供应正常的情况：在连接负载的情况下，会看到指示灯不亮，负载正常充电。如果将负载从拆排上拔出，则会看到蓄电池的充电指示灯亮，说明正在给蓄电池充电。然后测试市电供应不正常的情况：在连接负载的情况下，会看到指示灯亮，警报器响起。并且负载不再由电源供电，而是由蓄电池供电，可以将插排的插头拔掉看负载是否能继续充电来检验；如果将负载从插排上拔出，会看到指示灯亮，警报器也会响。第八章 操作方式、使用手册由于本产品的电路都是由单片机控制的，所以无需人为的操作，只需要用和