嵌入式电子节能控制器的设计与实现

论文总字数：14810字

摘 要

随着工业的迅速发展，如何提高能源的利用率是个不可回避的问题，这不仅关乎于企业的利润，更是保护环境以及实现可持续发展的需要，节能控制器的研究就显得尤为重要。传统的节能控制器一般采用纯硬件控制即电阻控制的方法改变输出电压实现节能，控制精度低。本文通过对电子的负荷的特点和节能原理的分析，通过理论加实验的方法，设计出以STM32单片机为核心，过零检测电路为检测电路，LCD液晶显示电路等外围电路控制模块通过单片机按键控制PWM的占空比，改变晶闸管的导通角，实现对输出电压的调节，从而实现调压的目的。单片机具有可靠稳定，低功耗等优点，该设计可以充分满足企业所需的低成本，低功耗的需求。

关键词：STM32单片机；双向可控硅；过零检测

Design and Implementation of Embedded Electronic Energy Saving Controller

Abstract

With the rapid development of industry, how to improve the utilization rate of energy is an unavoidable problem, which is not only related to the profits of enterprises, but also to the needs of environmental protection and sustainable development. The research of energy-saving controller is particularly important. The traditional energy-saving controller generally uses the method of pure hardware control that is resistance control to change the output voltage to achieve energy saving and low control accuracy. In this paper, through the analysis of the characteristics of the electronic load and the principle of energy saving, through the method of theory and experiment, we design a control module with STM32 single-chip microcomputer as the core, zero crossing detection circuit as the detection circuit, LCD liquid crystal display circuit and other peripheral circuits to control the duty cycle of PWM through the key of single-chip microcomputer, so as to change the con-duction angle of the thyristor, realize the adjustment of the output voltage, and achieve Purpose of voltage regulation. The single chip microcomputer has the advantages of reliability and stability, low power consumption, etc. the design can fully meet the needs of low cost and low power consumption.

Keywords: STM32 microprocessor；TRIAC；Ero Crossing Detection

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1 目的与意义 1

1.2 国内外发展状况 1

1.3 课题相关理论和方法 1

1.4 课题关键问题及难点 2

第二章 总体方案设计 3

2.1 系统功能框架图 3

2.2 系统方案比较与论证 3

2.2.1 单片机芯片的的选择 3

2.2.2 调压电路的晶闸管选型 4

2.2.3 驱动电路的选择 5

2.2.4 220v交流电的处理 5

第三章 系统硬件电路设计 6

3.1 单片机控制电路 6

3.1.1 STM32单片机特征 6

3.1.2 STM32单片机芯片介绍 6

3.2 单片机供电模块硬件设计 6

3.3 检测电路硬件设计 7

3.4按键电路设计 8

3.5驱动电路设计 8

3.6负载电路设计 9

3.7 显示电路设计 10

第四章 系统软件设计 12

4.1 系统软件工作分析 12

4.2 系统主程序流程图设计 12

4.3 系统子程序流程图设计 12

4.4 系统初始化 13

4.5 系统子程序 14

4.5.1 子程序设计原理 14

4.5.2子程序设计说明 14

第五章 系统调试及实验结果分析 16

5.1 软件调试 16

5.1.1 PWM波占空比调试 16

5.1.2 按键消抖 16

5.2 硬件调试 16

5.2.1 按键上拉电阻接高电平 16

5.2.2 变压器输出电压检测 16

5.2.3 负载LED两端电压检测 17

5.2.4 过零同步检测输出端波形检测 17

5.3 实验结果分析 17

5.4结束语 18

第六章 设计小结 19

致 谢 20

参考文献 21

附 录 22

第一章 引 言

1.1 目的与意义

自苏格兰科学家在实验室，发现了最早的台灯，后来，逐渐出现了空调、冰箱以及智能家居等，人们的生活越来越离不开电能，然而，随着人们的过度开发，以及对能源的浪费，不能最大化利用等问题，全球能源变得越来越紧张，能源恰恰好是经济的命脉，面对有限的资源无法满足人们的高需求，如果想要从根本上解决能源问题，就需要高质量的电能提高能源利用率。

要做到节约能源，就要将有限的电能转化为高质量的电能，那么节能控制器的研究与不断发展完善就显得尤为重要，节能控制器就是根据功率因数调节工作电压。对节能控制器的研究还是非常有意义的，从企业的发展角度来说，高质量的电能有利于企业可持续更好的的发展。高质量的电能不仅可以降低企业的成本，还可以提高产品的质量，提高劳动生产率；从人类赖以生存的生态环境角度来说，高质量的电能可以减少对环境的污染。

1.2 国内外发展状况

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