单片机定时开关电源的设计与仿真+任务书+vc源程序+答辩PPT 第7页
图2-1 控制器方框图
图2-2 控制器电路原理图
其核心功能断电自动复位，工作原理如下[5]。
断电自动复位电路由二极管 D1，电阻 R4（1kΩ）、R5(300 kΩ)，电容 C4(1μF)构成。当市电供电中断后，电容 C4要经过 D1、R4放电，使 C4两端电压降为零伏；当市电重新接通后的瞬间，由于电源经过 R5给 C4充电需要一定的时间，故 C4两端的电压仍为零伏，使 IC1b 的复位端 13 脚为有效电平——低电平，从而让 IC1b 复位，使 9 脚输出低电平去控制电子开关断开。这样，每当交流市电断电后重新来电时，由于该电路的自动复位，使电子开关自动断开，从而保证了用电器不被接通。
普通开关线路一旦加装上该防遗忘关断电源开关控制器后，就可以实现供电中断后重新来电时开关控制线路自动断开的功能，避免了由于人们忘记切断电源开关而造成的危害，同时也避免了电器在不需要时仍然通电工作的无谓消耗，从而达到了既保证安全又节电同时还能延缓电器老化的多重目的。
2.4.2 现行控制方法的问题分析
由上分析可知：该控制方案是完全基于硬件设备来进行控制的，硬件电路复杂，而且由于没有通过计算机的控制，而使得硬件部分的电路不可控。电路完成的功能也相对较少。
而在现今的日常生活中，用电设备越来越多，其实现的功能也越来越多，与人们的生活息息相关。如果不能让操作员实时的了解到优,文-论'文.网
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2.4.3 对传统方法改进思路的提出
基于以上对传统方案的分析，考虑到现行的电源开关的控制方式，这里提出另一种控制的思文，基于单片机的定时开关电源。在普通硬件自动关断的电源基础上，接收端采用单片机来接收命令和控制继电器的开关闭合。而与上位机采取通信的方式对其进行控制。通信的方式有两种，一种是并口通信，一种是串口通信。串口通信的速度虽然远没有并口通信的速度快，但是串口通信的距离要比并口通信远，而现场应用中，较短距离的传输是很少有的。所以在确保稳定性和传输路程的考虑上，采用RS-232的串口通信方式，建立与上位机也就是计算机的通信。计算机由操作员负责设定继电器的开关和工作时间，发送给单片机执行。为了提高数据采集的实时性和传输的可靠性，单片机采取定时监测继电器工作状态的办法，不再采用简单的断电处理电路，而是直接将工作状态采集之后通过串口通信发送到上位机。而计算机采用事件驱动方式，设置事件通知后，通过调用等待事件发生函数无限检测串口状态，当所设置的事件发生时，系统以消息（Windows Message）的形式向应用程序发出该事件已经发生的通知（与 DOS 环境下的中断方式相似），一旦串口有字节数据来到时，立即调用串口读函数，对函数进行处理后，实时的显示在屏幕上。
为了保证数据传输的可靠性，通过对时间冗余、数据冗余和设备冗余三个方面的讨论，最终决定采用数据冗余来保证数据采集的有效性。每次单片机采集数据时都会连续的采集3个，然后用数组的方式通过RS-232向上位机发送数据，以便核实操作的正确性。这样，即使因为某些人为的因素或者通信上的错误产生一个错误信号，系统也可以通过比较来识别出正确的状态，如果有异常的位超过3个，则舍弃该段数据，从而保证了信息采集的可靠性。如果继电器供电发生意外的话，比如说意外断电，或者说继电器工作与设定的状态不一样，则回馈给上位机进行报警和做相应的处理。而且可以做出声音、图像等的及时显示出来。
在基于单片机的定时开关电源模式下，对传统的控制流程改变后如下：
1.在计算机初始化过程中，先是由用户设定工作时间参数，然后计算机会启动定时器，当时间到达用户设定的时间时，主动发送控制字启动单片机对继电器的控制；
2.数据采集：单片机接受到开始工作的控制字之后，先是设定各个继电器的控制状态，通过设定一个定时器，并打开定时器中断，不断的监测各个继电器的工作状态，并每隔一定的时间存入到串口寄存器中；
3.数据传送：数据放入缓冲区中的发送队列中，按照“先进先出”的原则，被送到数据传输线，经过传输到达计算机串口；
4.数据接收：计算机接收数据后按照预先规定的协议进行处理，并检验数据的可靠性，如果错误，就丢掉该数据，开始下一个接收；正确时就正常处理。
基于单片机的定时开关电源的实现框图如图2-3所示。
图2-3 定时开关电源的基本框图
2.4.4 可行性分析
1. 方案可行性
定时开关电源既保证了设备端能够自动导通与关断，又保证了传输信息的实时性。由图2-3可知为确保信息的实时性，采用了定时采集各个继电器工作状态的办法，并且上位机发送各个继电器的工作状态，对仿真的结果实时处理，对不正确的状态进行调整和报警。
2. 技术可行性
单片机采集数据设定的时间是10秒一次，而向串口发送数据是在采集之后立刻发送，在同一次测量里，每隔50ms就像串口寄存器写数据向上位机发送3次，在 19200bps 的传输速率下，数据传输及数据处理的时间可忽略不计，保证了数据采集的实时性。这样解决了发送多组数据的时序问题，而上位机接收到3组数据后会进行数据间的比较，每个数据由8个二进制数构成，当发现这数据上有2个位的数据不同时，计算机就对此次数据作错误处理，并等待下一个数据包的发送。
3. 效益分析
(1) 经济效益：随着科技的发展、社会的进步，社会化大生产的程度越来越高，很多企事业单位对电源的控制均需要实现无人值守、自动控制，对日常生活中种类越来越多的用电设备的实时监控的要求越来越高。定时电源开关的控制可方便地实现分布采集的信号集中接入监控中心，便于实现数据采集装置微型化、简易化，在满足需求的条件下，大大降低设备投资成本。该项目的推广应用具有巨大的市场前景。
(2) 社会效益：该模式在数据采集方面的优势能大大提高相关用电设备的工作效率和质量，本方案中的定时开关电源既能有效地监控现场设备，又能保障设备的安全性，将产生一定的社会效益。
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