要该电源供电功率自动限制电路主要由控制模块电路电压采集模块电路电流采集模块电路显示模块电路按键模块电路和输出控制开关模块电路构成。采用单片机为。人们根据线路供电能力按照定供电规范手动设定最大输出功率，设定限制功率范围是可调。设定好后该电路自动通过电压互感器和电流互感器检测供电电压和电流，并计算出实际输出功率，当电源实际输出功率小于限定值时，自动限制电路不起作用，在实际负荷功率大于限定功率时，采用数字调节使供电功率自动限制电路按照设定的限制功率恒定功率输出给负载。关键词单片机，绪论研究背景电源供电功率自动限制电路简介控制方案研究总体控制方案论证与选择电压和电流检测论证与选择显示方案论证与选择电路控制开关电路方案选择手动设置器件选择理论分析与计算额定输出功率分析与计算控制简介控制器的数字化硬件电路设计单片机最小系统电路控制板供电电源电路电流和电压检测电路数码管显示电路开关控制电路电按键电路程序设计总结致谢参考文献附录绵阳师范学院届本科毕业生设计论文绪论研究背景电的发现和应用给人类生活带来了极大的改变，随着科技的快速发展，电在人们生活中成为了必不可少的部分，影响着人们整个生活。虽然电给人们带来了极大的方便，但是不恰当地应用电会造成很多事故。在日常生活中很多人对电源的性能不了解，并且在应用时加很多负载，甚至短路连接等，给电源和线路带来极大的危险。其中最常见的就是电源超负荷运行对电源损伤很大，并且对电路带来损坏，长此以往有可能引发火灾触电等安全事故，这对人们来说是及其不想发生的。为此，设计电源供电功率自动限制电路有着至关重要的作用。通过前面的介绍，我们了解了限电装置在生产生活当中的重要性，尤其是在实现节能减排减少灾难事故等方面更是起着至关重要的作用。安全用电管理是管理部门目前面临的最主要任务之。随着用电需求的多样化以及以人为本的管理模式，对管理提出了更高的要求，以往的单化人工用电管理办法已经不能满足时代要求了，采用现代的管理工具引进套科学有效的管理方法，从技术上根本解决用电管理的难题已显得至关重要。由于使用大功率危险用电设备，经常因线路过载过热或不正当使用引发火灾，导致惨剧次次发生。据统计全国重大火灾的发生有是因为线路及用电设备自身造成的，安全用电已是学校管理者必须面对并解决的的严峻问题。综上所述，随着用电需求量的增大，供电压力也将越来越大，各种各样的大功率电器也越来越多，这种交流电源供电功率自动限制电路装置也必然会得到推广，凭借自身安全可靠限电迅速的优点，不久的将来会成为节能减排的关键设备。因此本课题的选题具有定的实际意义。目前对用户的限电设备多采用相位比较，对常规大功率负载课识别，但随着科学的发展，现有的技术已不能很好的适应用户的生产需要，造成用户不必要的损失，因此要改进限电设备，更好的识别大功率负载，同时防止用户不安全生产行为。随着国际节能减排趋势的发展，电源供电功率自动限制的电路是很有市场前景，对减小安全隐患，节约电力资源都是很有必要的。电源供电功率自动限制电路简介在很早以前国内外对电源供电功率限制有不少的研究，并且市上有不少关于供电功率限制电路产品，比如有过流保护开关功率限制器等。但是很多产品只是个保护开关电路，即当供电电源输出电功率大于定值时自动切断电源，有少数部分是当电源输出功率大于定时自动切换电源，过定时间后若故障消失则自动恢复。这些供电功率限制电路自动化和智能化水平不是很高。在时间生活中人们更希望能有这样种电源供电功率自动限制电路能够人为设定输出最大功率，设置好后电路自动采集供电线路电压和电流计算出供电功率，再判断是否大于按照设定功率，若小于设定供电功率则不作任何动作，若大于设定功率则自动调节限制输出功率，使输出功率保持设定功率输出。绵阳师范学院届本科毕业生设计论文控制方案研究总体控制方案该电源供电功率自动限制电路主要由控制模块电路电压采集模块电路电流采集模块电路显示模块电路按键模块电路和输出控制开关模块电路构成。人们根据线路实际供电能力按照定供电规范通过按键手动设定最大输出功率，设定限制功率范围是可调。设定好后该电路自动通过电压互感器和电流互感器检测供电电压和电流，并计算出实际输出功率，当电源实际输出功率小于限定值时，自动限制电路不起作用，在实际负荷功率大于限定功率时，采用数字调节使供电功率自动限制电路按照设定的限制功率恒定功率输出给负载。在设定最大输出功率时有人机交互界面显示设定值，同时实时显示实际输出功率，便于人们了解线路状况。总体控制框图如下图所示负载输入电压检测按键输入数码显示电源电源控制开关电流检测图总体控制方案论证与选择方案系列单片机实现。系列单片机具有功耗超低，速度很快，普遍自带高精度，片上资源丰富，外围电路简单等优点。可以由高级语言编程，程序设计自由度大，便于修改，可移植性高。但是寄存器配置繁琐，并且价格比较昂贵。方案二实现。采用数字电路进行逻辑分析，其具有更多进程，实时性高，响应触发信号快等优点，可以由目前比较主流的实现。采用语言编程，配置内部逻辑门资源可以实现该设计控制要求。但使用成本较高，并且编程复杂。方案三系列单片机实现。该系列单片机简单易操作，便宜实惠，型号巨多，功能齐全，有自带型号单片机，运行速度较快。满足般控制要求。综合以上三种方案，考虑该功率限制电路控制要求简单，因此采用单片绵阳师范学院届本科毕业生设计论文机作为，即选择方案三。电压和电流检测论证与选择方案采用电阻分压方式将大电压转换为单片机能采集的电压信号，在供电回路中串入小阻值电阻将电流转换为单片机能采集的电压信号。通过这种方式可以讲电网电压和电流采集到单片机，但是供电电源是交流电通过以上方式转换会涉及到滤波处理和有效值转换，并且检测到的信号不稳转换精度不高。方案二电压互感器和电流互感器采集供电电源电压和电流。把电压互感器和电流互感器按照规范直接接入供电电路，安装简单方便。当供电电路有电压和电流时，电压互感器和电流互感器按照定比例输出单片机能直接采集的的直流模拟信号。该类器件市上有很多，并且参数各异，可供选择范围广，价格便宜应用方便。综合以上两种方案，考虑到要求安装方便控制简单以及成本低，因此采用电压互感器和电流互感器，即选择方案二。显示方案论证与选择方案采用段式液晶显示。段式液晶电路简单操作方便显示清晰功耗低体积小。但是视距较近，并且容易摔坏或者压破。方案二采用字符液晶。该液晶可以显示些字符，可以做出美观人机交互界面，背光可控显示清晰。但是操作繁琐，功耗较高，视距较近，并且容易摔坏或者压破。方案三采用数码管显示。数码管显示电路简单，控制方便，亮度较高显示清晰，视距较大，电流小功耗很低，寿命长，材质坚硬。满足很多场合的数码显示要求。综合以上三种方案，选择方案三。电路控制开关电路方案选择方案采用继电器作为控制开关。继电器作为控制开关能够控制使得彻底断开或者无电阻接通。控制电路简单，操作方便，可用于交直流场合。但是继电器触点闭合和打开时会发生很大电磁噪声，对电路正常工作非常不利，不适用于高频场合，高频通断或者使用较长时间触头容易被氧化而损坏，接触不良导致失控。方案二采用般晶体管作为控制开关。晶体管适用于控制直流，有定的导通电阻，但很小几乎可以忽略。适用于高频开关控制，可以作为高压大电流控制开关，低噪声控制。但是作为交流控制开关对其损伤较大，并且在其器件上功率损耗较大。方案三采用晶闸管作为控制开关。晶闸管作为控制开关有定的导通电阻，但很小几乎可以忽略。适用于控制交流电，适用于较高频率的开关控制，耐压高耐流大。具有单向导电性和可控性，控制电路简单，适用于小功率控制大功率场绵阳师范学院届本科毕业生设计论文合，无火花，无噪声控制，效率高，成本低。综合以上三种方案，选择方案三。手动设置器件选择方案采用可变电阻作为手动设置器件。可以通过调节可调电阻分大小压方式调节最大输出功率大小，该方法电路简单，但是处理复杂需要单片机进行模数转换，调节不稳定不精准，并且损耗电能。方案二采用按键作为手动设置器件。按键硬件电路简单，单片机获取信号简单快捷，使用灵活可以键多功能，操作方便，控制精准，低能耗，是人机交互的个很好的输入器件。综合以上两种方案，选择方案二。理论分析与计算额定输出功率分析与计算该电路最核心的数据参数是电源输出功率，而输出功率不能直接获得，需要采集电压和电流进行相关数据处理，对额定输出功率进行分析计算，电压互感器和电流互感器的转换比为和，采用位，参考电压为，采集到供电电压数字值为，供电电流数字值为，由此可以计算出电源输出功率为，比较和设定最大输出功率可以做出相应动作。控制简介控制算法是个经典控制算法，常用于随动控制系统。在控制中，积分控制的特点是只要还有余差即残余的控制偏差存在，积分控制就继续逐渐增加控制作用，直到余差消失，但是积分的效果比较缓慢，作为基本控制作用，有些缓不救急。微分控制的特点是提前抑制上升趋势，避免调节超出范围。调节过程中虽然实际测量值还比设定值低，但其快速上扬的趋势需要及早加以抑制，否则，等到实际值超过设定值再作反应就晚了。作为基本控制使用，微分控制只看趋势，不看具体数值所在，所以最理想的情况也就是把实际值稳定下来，但稳定在什么地方就很随机了，所以微分控制也不能作为基本控制作用。比例控制没有这些问题，比例控制的反应快，稳定性好，是最基本的控制作用，积分微分控制是对比例控制起增强作用的，极少单独使用。在实际使用中比例和积分般起使用，比例承担主要的控制作用，积分帮助消除余差。微分只有在被控对象反应迟缓，需要在开始有所反应，及早补偿时，才予以采用。只用比例和微分的情况很少见。基于偏差由比例积分和微分组成的控制器称控制器，由于控制器算法简