1、“合泰杯”第十屆市大學生單片機應用設計競賽技術書參 賽 隊伍：15TJ-0394作品名稱：基于UPS的防電壓突變插排 作品使用型號：A.HT32F1765作 品 所屬類別：A參賽學生：指導老師： ： 通 訊 地址：河北工業大學北辰校區 ：“合泰杯”第十屆市大學生單片機應用設計競賽學校學院（系）河北工業大學電氣工程及其自動化學校專業年級河北工業大學電氣工程及其自動化大二河北工業大學電氣工程及其自動化大二河北工業大學電氣工程及其自動化大二東河北工業大學電氣工程及其自動化大二目 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、作品結構（3）（一）硬件部分（3）部分

2、（3）（二）六、設計方式（4）七、測試方式（4）八、操作方式、使用手冊（4）九、附錄（4）-未來開發方向（4）“合泰杯”第十屆市大學生單片機應用設計競賽基于 UPS 的防電壓突變插排參賽：15TJ-0394河北工業大學 電氣（系）指導老師：參賽隊員：東Address：hgs日期：2015 年 4 月12 日第一章 摘要隨著科技的進步和發展，各種功能的電子產品層出不窮。這些電子產品雖然很輕很薄，但是高內聚多功能，讓人們的生活越來越豐富，越來越便捷。但便捷的同時，其價格也相對的比較昂貴。所以人們對于這些中高檔電子產品的保護也倍加的注意。但目前人們對于電子產品的保護始終局限在對產品的外殼和對內在系統

3、的保護，而硬件的保護卻不為人們所重視。為了引起人們對于這些電子產品精密元器件的重視，設計了這款防電壓突變插排。該產品主要的功能是檢測市電的供應是否正常，并對結果作出判斷。如果市電供應正常，此時指示燈亮，再看負載：有負載，常供電；沒有負載，就控制電路全部斷路。如果市電供應不正常，此時指示燈滅，再看負載：沒有負載，就控制電路全部斷路并且警報器響；有負載，如果負載不正常工作，就立即保護蓄電裝置，如果負載正常工作，就改用蓄電裝置對電子設備繼續充電，并且警報響起。整個系統對電子設備和插排的蓄電裝置都起到了保護作用。該產品的創新之處是將蓄電設備和插排結合，利用單片機對市電的監測，既能在市電發生突變時發出警

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

5、實用性更突出。本作品包括五個部分：監測判斷系統，警報系統，顯示系統，控制系統和保護系統。監測判斷系統主要負責監測電路的運行是否正常以及負載連接及其工作情況。通過 A/D 轉換將電信號轉換為數字信號，并傳輸給單片機，通過其的判斷程序給出結果，再由 D/A 轉換將數字信號轉換為電信號，指示操控系統對對應的電路元件實施操控；警報系統主要是在市電供應異常以及負載工作狀態發生異常時發出警報，提醒人們采取相應的措施。顯示系統主要包括兩個狀態，一個是市電供應正常，一個是市電發生突變，一方面能直觀的顯示市電的供應狀態，另一方面也能在市電發生突變的狀態下采取措施保護其他的家庭電器。控制系統主要是門電路對信號的監

6、測和單片機對信號的處理，是整個作品的。保護系統主要對電子器件起到保護作用的裝置，在這里主要指蓄電裝置，也包括對蓄電裝置的保護。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為恒流穩定低壓的直流電（以下簡稱市電），以單片機為中心，市電與負載和儲備電源相連。接負載時，當市電供應正常，市電對單片機輸入信號為 1，單片機對負載輸出信號 1，對儲備電源輸出低電平信號 0，市電直接為負載供電，此為正常供電；當市電供應中斷時，市電對單片機輸入低電平信號為 0，儲備電源對單片機輸入信號 1，單片機對負載輸出信號 1，市電與負載斷開，儲備電源為負載供電，此為斷電狀態；當正常供電時，市電對單片機輸入信號為

7、 1，而儲備電源對單片機輸入為 0，單片機對儲備電源和負載都輸出信號 1，市電為負載供電，同時儲備電源充電，儲備電源充滿信號燈亮，儲備電源對單片機輸入信號 1，單片機對市電輸出信號 1，市電停止對儲備電源充電。不接負載時，市電或儲備電源對單片機輸入信號為 1 或 0 時，單片機都輸出信號 0。第四章 作品功能、特色功能：本作品是基于合泰單片機為設計的一個電壓突變時能夠對家電起到保護作用的可充電插排。在單片機的控制下，此裝置可以對家庭供電線路進行實時，檢測電路供電和負載工作是否正常。如果電路正常則有信號燈顯示，并且控制儲備電源，使其電能。如果市電突然中斷，則由系統分析是否負載。如果負載，則信號燈

8、熄滅并3且蜂鳴器發出警報，與此同時，儲備電源由控制總線控制，正常工作提供電能。如果不負載，則只發出警報，提醒用戶注意其他家用電器的安全，并且儲備電源不工作。以此來減少突然斷電對電腦、等中小型電力電子設備的損害和避免不必要的文件丟失等隱患。特色：1、單片機強大的控制和執行能力，可以實現對電路的實時；2、儲備電源與插排的獨創結合，并由單片機控制，更增加了插排的監察性能和提高了保護性能和安全性能；3、顯示與系統，可以讓用戶知道電路突發故障的發生，從而采取相應的措施，避免安全隱患；4、在保證以上功能之外，還在細節處考慮到了節約電能，綠色環保。創新之處：1、在單片機控制下將儲備電源與插排完美結合，此裝置

9、不僅能夠對電路進行實時，還能對電路突然斷電，電路斷路做出應急措施，對計算機之類的中小型電力電子產品起到很好的保護作用；2、本次作品史無前例，較之于有著類似功能的 UPS 和移動電源之類的產品，有著自身的優勢，例如輕便，適合家用，能對電器起到保護作用，能對電路實施等等，有廣闊的發展前景；3、本次作品配有警報系統，使得市電發生電壓突變時能夠使用戶得到提醒，從而檢查其他家用電器的情況，避免可能發生的對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，只需要有數據線就能對電子產品進行充電。第五章 作品結構（1）硬件4單片機監測/判斷系統警報系統顯示系統控

10、制系統保護系統（2）有負載由降壓之后的電源供電無負載給蓄電池充電市電門電路開關供降應壓警報器響有負載5指示燈不亮 市電供應正常輸出高電平市電供應不正常無負載第六章 設計方式本次作品的設計的初始階段是作品的整個邏輯的設計，是方向性的設計。然后進行的是局部的邏輯的設計，是細節性的設計。本次作品的設計時間長達兩個月，花費在兩百元左右，由于是初次接觸單片機設計，所以在元件的選擇上和邏輯電路的構建上費了一些時間。設計中主要遇到到的有如何用一個比較輕便的門電路將電壓降到一個穩定值，后來想到了用電源適配器來取代常用的插頭。后續的設計中又遇到了一些，但進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、本次設計的分工比較明確，采用小組分工合作的方式。在設計的初期，由一名負責單片機程序的學名負責門電路的選擇和設計，另外兩名男生負責單片機的學習和應用。在設計的后期，負責技術和墻報，男生負責電路的焊接，完成任務的情況下輔助男生完成任務。6指示燈亮輸出低電平警報器響切斷與電源的連接，由蓄電池供電第七章 測試方式首先測試市電供應正常的情況：在連接負載的情況下，會看到指示燈不亮，負載正常充電。如果將負載從拆排上拔出，則會看到蓄電池的充電指示燈亮，說明正在給蓄電池充電。然后測試市電供應不正常的情況：在連接負載的情況下，會看到指示燈亮，警報器響起。并且負載不再由電源供電，而是由蓄電池供電，可以將插排的插頭拔掉看負載是否能繼續充電來檢驗；如果將負載從插排上拔出，會看到指示燈亮，警報器也會響。第八章 操作方式、使用手冊由于本產品的電路都是由單片機控制的，所以無需人為的操作，只需要用和