3. 硬件设计原理
(1) 功能特点
² 外设可3路供电配置(自定、5V、3.3V);
² 电压、电流、功耗可视(0.5秒采集一次,液晶上显示实时及平均值);
² 2A硬件保护(带自恢复保险丝,在软件不起效果时,硬件限制过流);
² 过压、过流保护(时刻监控设备电压电流值);
² 定时开启和关闭设备(可定时到秒,每天准时开启和关闭);
² 记录保存(告警和开关的时间记录在系统里,可随时查看);
² 静电、浪涌保护(电源端均设有TVS管作为保护);
² 液晶显示(时刻显示运行状态及电压电流值);
² 串口数据输出(后期可制作上位机,将采集的数据在软件端画出曲线图,分析设备的用电情况)。
(2) 功能描述
1) DC-DC电源电路,提供8到16V的电源输入范围;3种(与输入相等的电压、5V、3.3V)类型的输出电压。同时也为系统提供5V的电源。
2) MCU最小系统,由SLH89F5162、复位电路和11.0592MHz的晶振组成;
3) 供电输出电压控制电路,3个4A的MOS管控制了输出的通断功能,使得输出方式可以配置和选择。
4) 电流采集电路,采用串联采集电阻转换为电压的方式进行测量,本功能使用了LM224运算放大器进行信号的放大,最终到达MCU的AD输入口;
5) 电压采集电路,采用分压的方式将电压降至可采集范围,通过跟随器提高信号的稳定性及可靠的电压到MCU的AD接口;
6) 硬件过流保护,使用了2A的自恢复保险丝在输出口的最末端放置,以保护设备的过流烧坏现象;
7) 液晶显示,使用LCD12864显示所有采集的电压、电流值,以及实时时钟、功率值,以及需要配置的参数显示;
8) RTC电路,为定时开启、关闭供电提供精准的运行保障;
9) RS232电路,可连接电脑,将数据实时传送给电脑,以提供数据的分析和上位机的实现;
10) 按键电路,提供本地配置参数实用;
11) LED和蜂鸣器,指示系统的运行情况,及告警情况;
12) 315MHz无线模块接口,预留该接口用以使用315Mhz无线模块,实现无线远程遥控开启和关闭的功能。
13) 告警记录可以在LCD上查看,可保存6条历史记录,掉电不丢失。
应用
硬件设计框图
正面3D效果图
背面3D效果
开机之前(未接LCD)
开机之后
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