EEPW论坛

作者：北华航天工业学院 杜鹏 田国强 张敏

指导教师：李万军 杨朝

　 作品简介　

　　本作品通过应用电源检测与管理技术、无线通讯技术实现了对电类学生实验台的统一管理与控制以及对实验台的运行状况实时监控，并且在实验台故障时断电保护并报警，通过应用指纹识别技术和上位机控制等技术实现整个实验室智能管理。

　　一. 开发背景

　　近年来，高校实验室对学生的自由开放，大大促进了学生把知识应运与实践，提高了学生的实践能力与水平，但与此同时也增加了实验室的管理难度和实验室管理员的工作量，针对这种情况，我们设计了基于IAP15F2K61S2单片机的实验台控制系统，解决了实验台的监管与分配以及使用记录等问题。

　　二. 结构说明

　　本装置主要分为控制台终端和实验台终端两个部分。实验台终端部分由IAP15F2K61S2单片机为核心的CPU板、pcf8563时钟芯片、NRF2401通讯模块、 12864液晶显示板、电源管理与检测模块，以及直流稳压电源组成。控制台终端由指纹识别模块、NRF2401通讯模块和stc12c5a60s2单片机组成。

　　三. 使用说明

　　将实验台终端串联道实验台主电压线路上，将控制台终端连接到控台电脑上，打开电脑中上位机软件，即可开始使用。实验台申请者只需将手指按在指纹识别处，若申请者以注册，则电脑会自动分配一个实验台并在电脑上显示实验台号，当实验台上发生电源过载或短路时，实验台会自动切断电源并发出报警。

　　四.功能说明

　　1.指纹识别使用者信息。

　　2.实验台自动分配 。

　　3.实时电压电流采集显示。

　　4.实时显示日期(年、月、日、星期)、时间(时、分、秒)。

　　5.过电流，欠电压保护、故障报警。

　　6.使用人员离开后自动断电。

　　五.作品特色

　　1、 不仅能自动识别使用者信息并为其分配实验台，而且能对实验台状态进行实时监测。

　　2、能在实验台过载或短路时自动切断电源保护了设备的安全。

　　3当无人员使用实验台时系统能自动为实验台断电，节约电能。 4、采用无线通信，便于实验台终端安装。

　　平台选型说明

　　设计说明

　　一.设计方案与原理

　　1.设计思路及方案

　　为了实现对多个实验台独立控制，需要个实验台与控制台通讯。考虑到安装方便，所以采用无线通讯，nrf2401是由Nordic公司出品的单芯片无线收发芯片，它用SPI端口通讯，适合与各种MCU连接，编程简单，并且可通过软件设置工作频率、通讯地址、传输速率和数据包长度，单片机可通过接收完成引脚快判断是否完成数据接收适合本系统应用。

　　电源控制采用继电器，通过单片机控制继电器开关实现实验台电源控制，电压检测通过对变压器二次侧电压求平均值然后用单片机内部AD对该电压采集。从而测出电源电压。电流检测使用电流互感器，然后用单片机AD采集从而测出电源电流。

　　由于显示内容较多，所以使用液晶屏12864。他可以方便的显示中英及各种符号，故障报警采用蜂鸣器。

　　控制台终端部分通过指纹识别模块将使用者信息发送到单片机上，单片机再将数据通过串口发给上位机，上位机通过对使用者信息处理，将分配的实验台号通过单片机和NRF2401发送到实验台，实验台接到开启实验台信息后控制继电器吸合实验台得到供电。

　　2.方案组成框图

　　(1).实验台终端部分

　　(2)控制台终端部分

　　3.系统电路图

　　无线模块电路

　　有效值转换电路

　　电源控制及电压电流采集带电路

　　核心单片机电路