基于单片机定时开关电源的设计与仿真

论文编号:TX292  论文字数:27436,页数:56,附任务书,C语言程序,VC源程序

摘       要

 在日常生活中，由于用电设备的老化，传输线路的磨损等问题，如果没有引起人们的注意，很容易在电源设备发生故障时导致意想不到的危害，在无人值守时发生故障是危险的。同时，能源危机也促使着我们要更好的对用电设备进行控制。目前，实现对电源开关的控制常用的有基于硬件控制的防遗忘关断电源开关控制器。该方案是在基于硬件的基础上，当电源出现故障的时候就会自动切断，但是不利于人工监测。
 针对现行的控制方法中存在的问题，论文引出一种新的思路进行电源开关的控制。基于单片机的定时开关电源借助计算机和单片机，通过软件编程来实现对电源开关的控制和处理，利用单片机对电源设备进行监测，通过串口RS-232传输到计算机，并将仿真结果在计算机上用VC++设计的窗口显示出来，实现了对定时开关电源的仿真设计与实现。系统具有以下优点：
 1．电源控制更加简化。系统采用相对简单的操作方式，用户只需设定电源设备的开关时间，计算机就会自动控制，并将控制的结果显性的以图形的方式显示出来。
 2．经济性与实用性。借助下位机单片机的控制，配合上位机的操作，使成本降到最低。同时，设计电路相对简单，缩短了数据处理的时间，提高了整个过程的效率。
 3．可扩充性。系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。本系统仅仅是以最少的成本来实现电源设备的控制，在今后的实际应用中可根据该项目工程的实际要求扩展系统功能。
 具备了以上的优点，该方案可以应用于实际的生活应用中，以最低的成本实现对电源设备的高效控制。直观化的图形界面使操作和显示更加的人性化，对今后的电源发展提供了一条新的思路和参考价值。
 
 
关键词：电源开关；定时；电源故障；单片机
Abstract
 In daily life, as the aging of electrical equipment, transmission line issues such as wear and tear, if not unnoticed, it is easy to lead to unintended harm when power supply failure, and is dangerous when unattended. Meanwhile, the energy crisis also prompted us to better control of the electrical equipment. At present, the realization of the power switch control are most commonly used hardware-based control to prevent forgetting off the controller power switch. The program is based on hardware-based, the time when the power failure it will automatically cut off, but not conducive to manual monitoring.
 Control method for the current problem, the paper raises a new way to control power switch. Based on MCU Timing switching power supply using computer and microcomputer, through software programming to realize the power switch of the control and treatment, use of microcontroller on power supplies monitoring, through the serial port RS-232 to a computer, and simulation results on a computer with VC + + design window is shown to realize the simulation of the timer switch power supply design and implementation. The system has the following advantages:
 1. Power control is more streamlined. System is relatively simple mode of operation, the user simply set the power supply switching time, the computer will control, and control the results of dominant way of graphically displayed.
 2. Economy and practicality. With lower computer microcomputer control, with the host computer's operation, so the cost to a minimum. At the same time, relatively simple circuit design, reduced data processing time and improve the efficiency of the process.
 3. Scalability. System design to take into account the future development and use of technology needs, with the update, expand and upgrade potential. The system is based on only the least cost to achieve power supply control, the practical applications in the future of the project works according to the actual needs of expansion of system functions.
 With the above advantages, the scheme can be applied to real life applications, in order to achieve the lowest cost efficient power supply control. Intuitive graphical interface makes the operation and display more of human nature, for future power development in a new way of thinking and the reference value.
 
 
Key words: power on and off; definite time; power failure; SCM

目  录
第1章 绪论 1
1.1 问题的提出 1
1.2 国内外研究的现状 1
1.2.1 国内外研究的概况 1
1.2.2 现行的控制电源设备方案 2
1.3 课题研究的内容及意义 2
1.3.1 课题研究的目标 2
1.3.2 课题研究的内容 2
1.3.3 课题研究的意义 3
1.4 课题的优点 3
1.5 课题的创新 4
第2章 定时开关电源理论分析及改进 5
2.1 定时开关电源 5
2.1.1 定时开关电源系统的组成 5
2.1.2 定时开关电源的应用 5
2.2 单片机 6
2.2 继电器 7
2.3 串口通信 8
2.3.1 串行通信的原理 8
2.3.2 串行通信的特点 9
2.4 定时开关电源改进方案及可行性研究 10
2.4.1 现行控制电源开关的方法 10
2.4.2 现行控制方法的问题分析 12
2.4.3 对传统方法改进思路的提出 12
2.4.4 可行性分析 14
第3章 定时开关电源系统的设计 15
3.1 总体设计 15
3.1.1 系统功能 15
3.1.2 运行环境说明 15
3.1.2.1 用户界面 15
3.1.2.2 硬件环境 16
3.1.2.3 软件环境 16
3.1.2.4 串口通信协议 16
3.1.3 系统工作流程描述 16
3.1.4 软件系统结构 17
3.2 可靠性设计 20
3.2.1 数据检查 20
3.2.2 出错信息处理 21
3.2.3 数据表示 21
3.2.4 时间响应 21
3.3 可操作性设计 22
3.4 可扩充性设计 22
3.4.1 计算机的可扩充性设计 22
3.4.2 单片机控制的可扩充性设计 22
3.5 关键技术 22
3.5.1 串口设备主动发送单片机控制程序 22
3.5.2 计算机操作单片机的控制程序 23
3.5.3 位图添加程序 23
3.5.4  Splash Screen 控件的应用 23
第4章 定时开关电源系统的详细设计与实现 25
4.1 硬件实现 25
4.1.1 传输线路 26
4.1.2 单片机选型 29
4.1.3 继电器驱动电路 30
4.2 软件实现 30
4.2.1 建立串口通信类 31
4.2.1.1  串口初始化函数 SetSettings 33
4.2.1.2  串口通信核心处理函数及其关键代码 33
4.2.2 单片机检测和发送程序核心结构流程 34
4.2.3 计算机接收处理数据程序 35
4.2.4 数据显示程序 37
4.3 应用程序界面与主体设计与实现 39
4.3.1 界面设计和实现 39
4.3.2 程序界面详细介绍 40
4.4 系统调试及实验结果 41
4.4.1 系统测试内容 42
4.4.2 系统测试过程及结果 42
结论与展望 44
致   谢 47
参考文献 48