基于MC68HC908嵌入式处理器实现智能化实现UPS电源的设计

摘要

本文课题基于MC68HC908GP32嵌入式处理器对智能UPS电源进行研制开发，整个设计分为硬件系统的设计和软件系统的设计。研究智能化UPS电源的实现功能，UPS电源网络化、智能化与自动化系统相关技术；并设计与实现智能化UPS电源多平台与远程化监控软件。 论文分析了传统的UPS电源的不足，给出了智能化UPS电源的设计方案，解决了MC68HC908GP32嵌入式处理器实现驱动信号的产生，220V来电检测，输出切换，驱动液晶LCD显示，按键输入检测，PC机通信，LCD显示和蜂鸣器等关键性技术问题。 论文在硬件部分的设计过程中，从介绍MC68HC908GP32嵌入式处理器出发，详细地阐述了实现智能化UPS电源的硬件单元电路模块的设计过程，其具体的单元电路的模块设计有： 220V来电检测模块电路的设计、市电畸变及市电快速同步检测模块电路的设计、稳压矩阵及稳压主变压器模块电路的设计、PWM逆变及驱动模块电路的设计、蓄电池电压检测模块电路的设计、充电电路及辅助电源模块电路的设计、面板显示及报警模块电路的设计等，同时本部分设计还讨论了UPS电源与PC机通信，以及液晶显示LCD驱动模块电路的设计过程。 在软件设计过程中，按功能划分，系统软件主要包括四大部分：信号产生模块、人机界面模块、通信模块、记录模块，根据所实现的功能，画出所实现功能的流程方框图，再通过软件编程实现其模块功能。 最后，论文对MC68HC908GP32智能化UPS电源系统的调试进行了阐述和总结，包括硬件调试，软件调试和软硬件联合调试，同时还在结束语中指出了智能UPS电源系统值得改进的地方。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1 UPS电源产生的背景

1.2 UPS电源的现状与发展趋势

1.2.1 UPS电源的现状

1.2.2 UPS电源的分类

1.2.3智能UPS电源

1.2.4 UPS电源发展的趋势

1.3本课题主要研究内容

1.4本课题拟解决的问题和创新点

第二章智能UPS电源系统需求

2.1智能UPS电源系统功能

2.2智能UPS电源的非功能性需求

2.2.1灵活性与伸展性需求

2.2.2实用性需求

2.2.3高效性需求

2.2.4可管理性需求

2.3智能UPS电源的设计指标

第三章智能UPS电源设计方案

3.1系统结构设计

3.2智能UPS电源中的功能设计

3.2.1产生驱动信号单元

3.2.2 220 V来电检测单元

3.2.3输出切换单元

3.2.4液晶显示单元

3.2.5按鍵输入单元

3.2.6 PC机通信接口单元

3.2.7声光报警单元

第四章智能UPS硬件电路设计

4.1嵌入式处理器的选型

4.1.1 MC68HC908GP32嵌入式处理器的主要特点

4.1.2 MC68HC908GP32嵌入式处理器结构

4.2 220 V来电检测电路设计

4.2.1电路结构图

4.2.2电路原理

4.3市电断电与市电欠压检测电路设计

4.3.1电路结构图

4.3.2电路原理

4.4市电畸变检测电路设计

4.4.1电路结构图

4.4.2工作原理

4.5市电检测及驱动电路设计

4.5.1电路结构图

4.5.2电路原理

4.6市电稳压滤波电路设计

4.6.1电路结构图

4.6.2电路原理

4.6.3消尖脉冲电路

4.7稳压矩阵及稳压主变压器设计

4.7.1电路结构图

4.7.2电路原理

4.8市电供电检测及矩阵选通判断设计

4.8.1电路结构图

4.8.2电路原理

4.8.3动作继电器与市电电压的对应关系

4.9 PWM逆变及驱动电路设计

4.9.1电路结构图

4.9.2电路原理

4.10逆变时输出稳压电路设计

4.10.1电路结构图

4.10.2电路原理

4.11逆变失败电路设计

4.11.1电路结构

4.11.2电路原理

4.12蓄电池电压过低逆变封锁电路设计

4.12.1电路结构图

4.12.2电路原理

4.13负载驱动过流时逆变封锁电路设计

4.13.1电路结构图

4.13.2电路原理

4.14逆变输出过压逆变封锁电路设计

4.14.1电路结构图

4.14.2电路原理

4.15市电正常时逆变电路设计

4.15.1电路结构

4.15.2电路原理

4.16自动保护电路设计

4.16.1电池欠压保护电路设计

4.16.2逆变驱动过流保护电路设计

4.16.3逆变输出过压保护电路设计

4.16.4市电供电输出过压保护电路设计

4.17充电电路及辅助电源设计

4.17.1市电供电时充电电路设计

4.17.2逆变供电时充电电路设计

4.17.3辅助电源

4.18面板显示及报警电路设计

4.18.1指示灯与UPS工作状态对应关系

4.18.2市电供电报警电路设计

4.18.3正常逆变供电报警电路设计

4.18.4蓄电池电位检测报警电路设计

4.18.5 UPS严重故障时的报警电路设计

4.19嵌入式处理器与PC机串行通信电路设计

4.20液晶显示模块设计

4.20.1 74HC164移位寄存器介绍

4.20.2嵌入式处理器与LCD连接电路

第五章系统软件设计

5.1智能UPS电源软件系统架构

5.2软件系统构架图功能说明

5.2.1硬件实现模块

5.2.2信号产生模块

5.2.3人机界面模块

5.2.4通信模块

5.2.5记录模块

5.3硬件实现模块程序设计

5.3.1市电检测及驱动程序设计

5.3.2逆变稳压程序设计

5.3.3逆变封锁程序设计

5.3.4自动保护电路程序设计

5.3.5报警电路程序设计

5.3.6逆变报警程序设计

5.3.7蓄电池电位检测报警电路程序设计

5.3.8 UPS严重故障时报警电路

5.4嵌入式处理器与PC机串行通信实现

5.5 LCD驱动程序设计

5.6软件系统程序设计

5.6.1系统软件工作流程

5.6.2记录模块

第六章系统调试及体会

6.1硬件系统的设计与调试

6.1.1独立元件的测试

6.1.2硬件电路板的设计

6.1.3硬件整体调试

6.2软件的设计与调试

6.3软硬件的联合调试

6.4测试指标

6.5调试心得

结束语

致谢

参考文献