CN207926262U - 基于单片机控制的不间断直流供电电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于单片机控制的不间断直流供电电源，包括单片机、给所述单片机供电的供电电源模块、给所述供电电源模块充电的充电模块、与所述单片机相连的电压检测模块、通过所述供电电源模块供电的电压控制模块及与所述单片机双向通信的蓝牙通讯模块，所述单片机还分别控制所述充电模块和所述电压控制模块。能够实现网络在断电情况下继续供电的实现了局域网的不间断稳定有效的信号输出，使网络更加的稳定，在市电断电的数小时内，可以保证路由器和光猫的正常的供电，实现局域网的连续性。

Description

基于单片机控制的不间断直流供电电源

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，具体涉及一种基于单片机控制的不间断直流供电电源。

背景技术

随着信息电子技术的迅猛发展，各种高精度设备不断出现，为了使这些设备的信息管理、图像处理和程序设计的安全可靠，往往要求在工作过程中不能断电，并且对供电的电源质量有较高要求。为设备提供满足上述电能供应要求的UPS迅速发展起来。

在UPS领域的研究、开发与工程应用，日本和欧美等发达国家起步较早。研发的产品涵盖几百伏安的中型UPS到几千伏安的大型UPS，其电源的性能和可靠性都达到了很高的水平。随着通信技术的发展，通信设备小型化的趋势日趋明显。小型UPS的发展势头必定会更加迅猛。相比之下，我国对UPS的研究起步较晚，大多处于探索和试验阶段。现国内外市场上的UPS主要还是交流输出的。对于交流输出的UPS，需要逆变电路将电池或市电整流过来的直流电转变成交流电。而且使用交流UPS供电的负载内部还需要整流电路来将交流电转换成需要的直流电压。为了避免这种不必要DC-AC-DC能量转换，采用直流输出UPS为通信设备和便携式电子产品供电的方案越来越被重视。随着科学技术的发展，对直流小型UPS的需求趋势日趋明显。在智能设备、LED照明、通讯设备、电脑、安防、手机等领域小型直流UPS的发展势头日益迅猛。

近年来，各大高校为了规范大学生的作息时间，晚上对寝室实行统一断电，这样一来网络信号的供电电源就切断了。由于宿舍的人口密度过大，通讯和信息交流也变得异常的艰难，让那些在晚上需要互联网络学习的同学失去了宝贵的学习机会，同时也给广大师生造成了极大的不便。

发明内容

本实用新型的目的就是针对上述技术的不足，提供一种能够实现网络在断电情况下继续供电的基于单片机控制的不间断直流供电电源，实现了局域网的不间断稳定有效的信号输出，使网络更加的稳定。

为实现上述目的，本实用新型所设计的基于单片机控制的不间断直流供电电源，包括单片机、给所述单片机供电的供电电源模块、给所述供电电源模块充电的充电模块、与所述单片机相连的电压检测模块、通过所述供电电源模块供电的电压控制模块及与所述单片机双向通信的蓝牙通讯模块，所述单片机还分别控制所述充电模块和所述电压控制模块；所述单片机选择的型号为STC15F2K60S2_QFP44，所述单片机的P0.1端口、P0.2端口、P1.2端口与所述电压检测模块相连，所述单片机的P0.0端口、P1.3端口、P1.4端与所述电压控制模块相连，所述单片机的TXD通讯端口、RXD通讯端口与所述蓝牙通信模块相连。

进一步地，所述供电电源模块包括18650充电电池、放电开关STC1、放电开关STC2、放电开关STC3、放电开关STC4、升压芯片XR3403-1、升压芯片XR3403-2、升压芯片XR3403-3、升压芯片XR3403-4、二极管D12、二极管D11、二极管D1、二极管D2、电位器H2、电位器H1、电位器H3及电位器H4，以及若干电阻和若干电容；

18650充电电池的负极接GND，18650充电电池的正极BAT+分四路分别进入放电开关STC1的输入端子2、放电开关STC2的输入端子2、放电开关STC3的输入端子2、放电开关STC4的输入端子2；

所述放电开关STC1的5V输出端子3经两个并联电容C29、电容C25后进入升压芯片XR3403-1的输入端子5，升压芯片XR3403-1的输出端子1与二极管D12正极连接，二极管D12负极与升压芯片XR3403-1的输出端子3之间连接电阻R27，升压芯片XR3403-1的输出端子6经电阻Rest2与电位器H2的一端相连，电位器H2的另一端与升压芯片XR3403-1的输出端子3相连，升压芯片XR3403-1的输出端子6经电阻Rest2、经三个并联电容C26、电容C27、电容C29向外输出STC+5V电源分别给单片机、电压控制模块、电压检测模块供电；

所述放电开关STC2的5V输出端子3经两个并联电容C24、电容C23后进入升压芯片XR3403-2的输入端子5，升压芯片XR3403-2的输出端子1与二极管D11正极连接，二极管D11负极与升压芯片XR3403-2的输出端子3之间连接电阻R26，升压芯片XR3403-2的输出端子6经电阻Rest1与电位器H1的一端相连，电位器H1的另一端与升压芯片XR3403-2的输出端子3相连，升压芯片XR3403-2的输出端子6经电阻Rest1、经三个并联电容C20、电容C21、电容C22向外输出+5V电源给外部设备供电；

所述放电开关STC3的9V输出端子3经两个并联电容C33、电容C32后进入升压芯片XR3403-3的输入端子5，升压芯片XR3403-3的输出端子1与二极管D1正极连接，二极管D1负极与升压芯片XR3403-3的输出端子3之间连接电阻R30，升压芯片XR3403-3的输出端子6经电阻Rest3与电位器H4的一端相连，电位器H4的另一端与升压芯片XR3403-3的输出端子3相连，升压芯片XR3403-3的输出端子6经电阻Rest3、经三个并联电容C19、电容C30、电容C31向外输出+9V电源给外部设备供电；

所述放电开关STC4的12V输出端子3经两个并联电容C44、电容C43后进入升压芯片XR3403-4的输入端子5，升压芯片XR3403-4的输出端子1与二极管D2正极连接，二极管D2负极与升压芯片XR3403-4的输出端子3之间连接电阻R31，升压芯片XR3403-4的输出端子6经电阻Rest4与电位器H4的一端相连，电位器H4的另一端与升压芯片XR3403-4的输出端子3相连，升压芯片XR3403-4的输出端子6经电阻Rest4、经三个并联电容C40、电容C41、电容C42向外输出+12V电源给外部设备供电。

进一步地，所述电压控制模块包括NMOS1、NMOS2、NMOS3、升压芯片XL6009-1、升压芯片XL6009-2、升压芯片XL6009-3、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C34、电容C35、电容C36、电容C37、电容C38、电容C39、USB-5V接口、USB-9V接口、USB-12V接口、5V的3mm直流电源插口、5V的5mm直流电源插口、9V的3mm直流电源插口、9V的5mm直流电源插口、12V的3mm直流电源插口、12V的5mm直流电源插口；

所述电容C3、电容C4、电容C5并联连接在升压芯片XL6009-1的输入端子2，电容C13、电容C14、电容C15并联连接在升压芯片XL6009-1的输出端子4，升压芯片XL6009-1的输入端子1均与5V的3mm直流电源插口和5V的5mm直流电源插口相连，升压芯片XL6009-1的输出端子4一路直接与供电电源模块的+5V电源相连给外部设备供电，升压芯片XL6009-1的输出端子4另一路与USB-5V接口相连向外部设备供电，NMOS1管的D极与USB-5V的GND接口连接、NMOS1管的G极与电阻R29串联后与单片机的P0.0端口相连、NMOS1管的G极与电阻R28串联后与供电电源模块中的STC+5V电源相连；

所述电容C6、电容C7、电容C12并联连接在升压芯片XL6009-2的输入端子2，电容C16、电容C17、电容C18并联接在升压芯片XL6009-2的输出端子4，升压芯片XL6009-2的输入端子1均与9V的3mm直流电源插口和9V的5mm直流电源插口相连，升压芯片XL6009-2的输出端子4一路直接与供电电源模块的+9V电源相连给外部设备供电，升压芯片XL6009-1的输出端子4另一路与USB-9V接口相连向外部设备供电；NMOS2管的D极与USB-9V的GND接口连接、NMOS2管的G极与电阻R38串联后与单片机的P1.3端口相连、NMOS2管的G极与电阻R36串联后与供电电源模块中的STC+5V电源相连；

所述电容C34、电容C35、电容C36并联连接在升压芯片XL6009-3的输入端子2，电容C37、电容C38、电容C39并联连接在升压芯片XL6009-3的输出端子4，升压芯片XL6009-3的输入端子1均与12V的3mm直流电源插口和12V的5mm直流电源插口相连，升压芯片XL6009-3的输出端子4一路与供电电源模块的+12V电源相连给外部设备供电，升压芯片XL6009-3的输出端子4另一路与USB-12V接口相连向外部供电；NMOS3管的D极与USB-12V的GND接口连接、NMOS3管的G极与电阻R37串联后与单片机的P1.4端口相连、NMOS3管的G极与电阻R35串联后与供电电源模块中的STC+5V电源相连。

进一步地，所述电压检测模块包LTV365T-1光耦、LTV365T-2光耦、LTV365T-3光耦、过压保护电阻R6、过压保护电阻R23、过压保护电阻R25、驱动电阻R5、驱动电阻R20、驱动电阻R4；

所述过压保护电阻R6的一端与LTV365T-1光耦的输入端子1相连，过压保护电阻R6的另一端J5端子与电压控制模块中的XL6009-1的输入端子1即J5端子相连，LTV365T-1光耦的输出端子4与单片机P0.1端口相连，检测信号由P0.1端口向单片机传输，LTV365T-1光耦的输出端子4与驱动电阻R5的一端相连，驱动电阻R5的另一端与供电电源模块中的STC+5V电源相连，另外，LTV365T-1光耦的输入端子2和输出端子3均接GND；

所述过压保护电阻R23的一端与LTV365T-2光耦的输入端子1相连，过压保护电阻R23的另一端J9端子与电压控制模块中的XL6009-2的输入端子1即J9端子相连，LTV365T-2光耦的输出端子4与单片机P0.2端口相连，检测信号由P0.2端口向单片机传输，LTV365T-2光耦的输出端子4与驱动电阻R20的一端相连，驱动电阻R20的另一端与供电电源模块中STC+5V电源相连，另外，LTV365T-2光耦的输入端子2和输出端子3均接GND；

所述过压保护电阻R25的一端与LTV365T-3光耦的输入端子1相连，过压保护电阻R25的另一端J12端子与电压控制模块中的XL6009-3的输入端子1即J12端子相连，LTV365T-3光耦的输出端子4与单片机P1.2端口相连，检测信号由P1.2端口向单片机传输，LTV365T-3光耦的输出端子4与驱动电阻R24的一端相连，驱动电阻R24的另一端与供电电源模块中STC+5V电源相连，另外，LTV365T-3光耦的输入端子2和输出端子3均接GND。

进一步地，所述充电模块包括两个完全一样的充电电路，每个充电模块包括充电总开关、充电芯片TP4056、充电指示灯LED8、充电指示灯LED9及若干电阻；所述电压控制模块中的XL6009-1的输入端子1即J5端子与充电总开关输入端J5端子相连，充电总开关输出端经电阻R2后分成三路，第一路经电容C1接GND，第二路同时经充电指示灯LED8串联电阻R10、充电指示灯LED9串联电阻R11后接入充电芯片TP4056，第三路直接接入充电芯片TP4056的输入端，充电芯片TP4056的BAT+接入供电电源模块中18650充电电池正极BAT+，电阻R8一端与充电芯片TP4056端子2相连，电阻R8另一端接GND。

进一步地，所述电压控制模块还包括充电输入端USB_1、充电输入端USB_2，所述充电输入端USB_1、充电输入端USB_2均分别并联连接在5V的3mm直流电源插口和5V的5mm直流电源插口。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

1、本实用新型的基于单片机控制的不间断直流供电电源，能够实现网络在断电情况下继续供电的实现了局域网的不间断稳定有效的信号输出，使网络更加的稳定，在市电断电的数小时内，可以保证路由器和光猫的正常的供电，实现局域网的连续性；

2、电压的无极调节，可以向5～30V之间的任意电压值的电子设备进行不间断供电。

3、具有提高电能质量、增加电压稳定的功能。

附图说明

图1是本实用新型基于单片机控制的不间断直流供电电源模块示意图；

图2为图1中电压控制模块电路图；

图3为图1中供电电源模块电路图；

图4为图1中电压检测模块电路图；

图5为图1中单片机电路图；

图6为图1中充电模块电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示为基于单片机控制的不间断直流供电电源，包括单片机、给单片机供电的供电电源模块、给供电电源模块充电的充电模块、与单片机相连的电压检测模块、通过供电电源模块供电的电压控制模块及与单片机双向通信的蓝牙通讯模块，单片机还分别控制充电模块和电压控制模块。如图2所示，单片机选择的型号为STC15F2K60S2_QFP44，单片机的P0.1端口、P0.2端口、P1.2端口与电压检测模块相连，单片机的P0.0端口、P1.3端口、P1.4端与电压控制模块相连，单片机的TXD通讯端口、RXD通讯端口与蓝牙通信模块相连。

如图3所示，供电电源模块包括18650充电电池、放电开关STC1、放电开关STC2、放电开关STC3、放电开关STC4、升压芯片XR3403-1、升压芯片XR3403-2、升压芯片XR3403-3、升压芯片XR3403-4、二极管D12、二极管D11、二极管D1、二极管D2、电位器H2、电位器H1、电位器H3及电位器H4，以及若干电阻和若干电容。

18650充电电池的负极接GND，18650充电电池的正极BAT+分四路分别进入放电开关STC1的输入端子2、放电开关STC2的输入端子2、放电开关STC3的输入端子2、放电开关STC4的输入端子2。放电开关STC1的5V输出端子3经两个并联电容C29、电容C25后进入升压芯片XR3403-1的输入端子5，升压芯片XR3403-1的输出端子1与二极管D12正极连接，二极管D12负极与升压芯片XR3403-1的输出端子3之间连接电阻R27，升压芯片XR3403-1的输出端子6经电阻Rest2与电位器H2的一端相连，电位器H2的另一端与升压芯片XR3403-1的输出端子3相连，升压芯片XR3403-1的输出端子6经电阻Rest2、经三个并联电容C26、电容C27、电容C29向外输出STC+5V电源分别给单片机、电压控制模块、电压检测模块供电，同时，升压芯片XR3403-1的输入端子5与升压芯片XR3403-1的输出端子1之间连接电感L2；同理，放电开关STC2的5V输出端子3经两个并联电容C24、电容C23后进入升压芯片XR3403-2的输入端子5，升压芯片XR3403-2的输出端子1与二极管D11正极连接，二极管D11负极与升压芯片XR3403-2的输出端子3之间连接电阻R26，升压芯片XR3403-2的输出端子6经电阻Rest1与电位器H1的一端相连，电位器H1的另一端与升压芯片XR3403-2的输出端子3相连，升压芯片XR3403-2的输出端子6经电阻Rest1、经三个并联电容C20、电容C21、电容C22向外输出+5V电源给外部设备供电，同时，升压芯片XR3403-2的输入端子5与升压芯片XR3403-2的输出端子1之间连接电感L1；放电开关STC3的9V输出端子3经两个并联电容C33、电容C32后进入升压芯片XR3403-3的输入端子5，升压芯片XR3403-3的输出端子1与二极管D1正极连接，二极管D1负极与升压芯片XR3403-3的输出端子3之间连接电阻R30，升压芯片XR3403-3的输出端子6经电阻Rest3与电位器H4的一端相连，电位器H4的另一端与升压芯片XR3403-3的输出端子3相连，升压芯片XR3403-3的输出端子6经电阻Rest3、经三个并联电容C19、电容C30、电容C31向外输出+9V电源给外部设备供电，同时，升压芯片XR3403-3的输入端子5与升压芯片XR3403-3的输出端子1之间连接电感L3；放电开关STC4的12V输出端子3经两个并联电容C44、电容C43后进入升压芯片XR3403-4的输入端子5，升压芯片XR3403-4的输出端子1与二极管D2正极连接，二极管D2负极与升压芯片XR3403-4的输出端子3之间连接电阻R31，升压芯片XR3403-4的输出端子6经电阻Rest4与电位器H4的一端相连，电位器H4的另一端与升压芯片XR3403-4的输出端子3相连，升压芯片XR3403-4的输出端子6经电阻Rest4、经三个并联电容C40、电容C41、电容C42向外输出+12V电源给外部设备供电，同时，升压芯片XR3403-4的输入端子5与升压芯片XR3403-4的输出端子1之间连接电感L4。

如图2，电压控制模块包括NMOS1、NMOS2、NMOS3、升压芯片XL6009-1、升压芯片XL6009-2、升压芯片XL6009-3、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C34、电容C35、电容C36、电容C37、电容C38、电容C39、USB-5V接口、USB-9V接口、USB-12V接口、5V的3mm直流电源插口、5V的5mm直流电源插口、9V的3mm直流电源插口、9V的5mm直流电源插口、12V的3mm直流电源插口、12V的5mm直流电源插口。

电容C3、电容C4、电容C5并联连接在升压芯片XL6009-1的输入端子2，电容C13、电容C14、电容C15并联连接在升压芯片XL6009-1的输出端子4，升压芯片XL6009-1的输入端子1均与5V的3mm直流电源插口和5V的5mm直流电源插口相连，并且，充电输入端USB_1、充电输入端USB_2均分别并联连接在5V的3mm直流电源插口和5V的5mm直流电源插口(即充电输入端USB_1、充电输入端USB_2并联后均连接在5V的3mm直流电源插口，充电输入端USB_1、充电输入端USB_2并联后均连接在5V的5mm直流电源插口)；升压芯片XL6009-1的输出端子4一路直接与供电电源模块的+5V电源相连给外部设备供电，升压芯片XL6009-1的输出端子4另一路与USB-5V接口相连向外部设备供电，NMOS1管的D极与USB-5V的GND接口连接、NMOS1管的G极与电阻R29串联后与单片机的P0.0端口相连、NMOS1管的G极与电阻R28串联后与供电电源模块中的STC+5V电源相连，从而给电压控制模块供电；

电容C6、电容C7、电容C12并联连接在升压芯片XL6009-2的输入端子2，电容C16、电容C17、电容C18并联接在升压芯片XL6009-2的输出端子4，升压芯片XL6009-2的输入端子1均与9V的3mm直流电源插口和9V的5mm直流电源插口相连，升压芯片XL6009-2的输出端子4一路直接与供电电源模块的+9V电源相连给外部设备供电，升压芯片XL6009-1的输出端子4另一路与USB-9V接口相连向外部设备供电；NMOS2管的D极与USB-9V的GND接口连接、NMOS2管的G极与电阻R38串联后与单片机的P1.3端口相连、NMOS2管的G极与电阻R36串联后与供电电源模块中的STC+5V电源相连，从而给电压控制模块供电；

电容C34、电容C35、电容C36并联连接在升压芯片XL6009-3的输入端子2，电容C37、电容C38、电容C39并联连接在升压芯片XL6009-3的输出端子4，升压芯片XL6009-3的输入端子1均与12V的3mm直流电源插口和12V的5mm直流电源插口相连，升压芯片XL6009-3的输出端子4一路与供电电源模块的+12V电源相连给外部设备供电，升压芯片XL6009-3的输出端子4另一路与USB-12V接口相连向外部供电；NMOS3管的D极与USB-12V的GND接口连接、NMOS3管的G极与电阻R37串联后与单片机的P1.4端口相连、NMOS3管的G极与电阻R35串联后与供电电源模块中的STC+5V电源相连，从而给电压控制模块供电。这些电容主要起到对电源信号的稳压滤波的作用，由单片机的I/O控制MOS管开通与关断，来达到控制输出的目的。

如图4所示，电压检测模块包LTV365T-1光耦、LTV365T-2光耦、LTV365T-3光耦、过压保护电阻R6、过压保护电阻R23、过压保护电阻R25、驱动电阻R5、驱动电阻R20、驱动电阻R4。过压保护电阻R6的一端与LTV365T-1光耦的输入端子1相连，过压保护电阻R6的另一端J5端子与电压控制模块中的XL6009-1的输入端子1即J5端子相连，LTV365T-1光耦的输出端子4与单片机P0.1端口相连，检测信号由P0.1端口向单片机传输，LTV365T-1光耦的输出端子4与驱动电阻R5的一端相连，驱动电阻R5的另一端与供电电源模块中的STC+5V电源相连，另外，LTV365T-1光耦的输入端子2和输出端子3均接GND；同理，过压保护电阻R23的一端与LTV365T-2光耦的输入端子1相连，过压保护电阻R23的另一端J9端子与电压控制模块中的XL6009-2的输入端子1即J9端子相连，LTV365T-2光耦的输出端子4与单片机P0.2端口相连，检测信号由P0.2端口向单片机传输，LTV365T-2光耦的输出端子4与驱动电阻R20的一端相连，驱动电阻R20的另一端与供电电源模块中STC+5V电源相连，另外，LTV365T-2光耦的输入端子2和输出端子3均接GND；过压保护电阻R25的一端与LTV365T-3光耦的输入端子1相连，过压保护电阻R25的另一端J12端子与电压控制模块中的XL6009-3的输入端子1即J12端子相连，LTV365T-3光耦的输出端子4与单片机P1.2端口相连，检测信号由P1.2端口向单片机传输，LTV365T-3光耦的输出端子4与驱动电阻R24的一端相连，驱动电阻R24的另一端与供电电源模块中STC+5V电源相连，另外，LTV365T-3光耦的输入端子2和输出端子3均接GND。加入驱动电阻的目的是为了加强P0.1端口、P0.2端口、P1.2端口的驱动能力。

如图6所示充电模块包括两个完全一样的充电电路，如图。。。所示，一个充电模块包括充电总开关1、充电芯片TP4056-1、充电指示灯LED8、充电指示灯LED9及若干电阻。电压控制模块中的XL6009-1的输入端子1即J5端子与充电总开关1输入端J5端子相连，充电总开关1输出端经电阻R2后分成三路，第一路经电容C1接GND，第二路同时经充电指示灯LED8串联电阻R10、充电指示灯LED9串联电阻R11后接入充电芯片TP4056-1，第三路直接接入充电芯片TP4056-1的输入端，充电芯片TP4056-1的BAT+接入供电电源模块中18650充电电池正极BAT+，给18650充电电池充电，电阻R8一端与充电芯片TP4056-1端子2相连，电阻R8另一端接GND。另一个充电模块包括充电总开关2、充电芯片TP4056-2、充电指示灯LED10、充电指示灯LED11及若干电阻。电压控制模块中的XL6009-1的输入端子1即J5端子与充电总开关2输入端J5端子相连，充电总开关2输出端经电阻32后分成三路，第一路经电容C2接GND，第二路同时经充电指示灯LED10串联电阻R12、充电指示灯LED11串联电阻R13后接入充电芯片TP4056-2，第三路直接接入充电芯片TP4056-2的输入端，充电芯片TP4056-2的BAT+接入供电电源模块中18650充电电池正极BAT+，给18650充电电池充电，电阻R9一端与充电芯片TP4056-2端子2相连，电阻R9另一端接GND。两个完全一样的充电电路主要有两个优点：第一是为了起分流作用，充电时输入电流非常的大，两个芯片可以减小经过芯片对的电流；第二是减少芯片的发热，同样的道理，当电流过大时，发热就会很严重，两个芯片可以减少发热，不至于芯片过热而使芯片烧坏。

如图5所示，电阻R15与单片机P1.1端口相连经并联电容C8之后与18650电池BAT+相连，P1.1端口的作用是检测电池电压；单片机STC+5V端口经过压保护电阻R16接入单片机P1.0端口，单片机STC+5V端口与供电电源模块中的STC+5V电源相连，电容C10与TL431二极管并联且一端与电阻R16相连，电容C10另一端接GND，电容C9并联在电阻R16与TL431二极管两端。

以下结合图2～图6详细说明本实用新型的工作原理：

如图2～图6所示为本实用新型的各单元组成部分的电路原理图。该装置共包括6个升压模块、3个NMOS管控制开关、3个电压检测光耦、2个充电芯片以及4个18650充电电池。

如图2所示的电压控制模块图中，在不断电的情况下，5mm直流电源插口由市电经适配器流入装置，经过升压芯片XL6009向外部装置直接供电。当市电突然断电，这是就需要电池向外部设备进行不间断供电。

如图3所示的供电电源模块原理图，18650充电电池经四个开关分别向单片机、5V外接设备、9V外接设备、12V外接设备供电。18650充电电池经四个开关之后，流入XR3403升压芯片，经升压芯片过后，升成不同用途的电压等级，再将各级电压接入不同电压等级的外接设备当中。

如图4所示的电压检测模块原理图，本装置所需检测的电压是市电是否断电。当市电断开时，端子J5、J9、J12由高电平变为低电平，LTV356T光耦的输入端由开通变为关断，由此，输出端同时关断，检测端子P0.1、P0.2、P1.2由低电平变为高电平。检测信号由I/O口传向单片机，当单片机接收到此信号后判断到市电断开，迅速启动电池向外接设备进行电池供电。

如图2所示的电压控制模块图中，当简测到18650充电电池电压低于3.5V时，这时说明电池的电量不足，因此单片机通过P0.0、P1.3、P1.4分别向三个NMOS管发送指令，关断NMOS管，从而切断了电池的向外部设备的供电。当检测到18650充电电池电压高于3.65V时，同时检测到充电芯片正在想电池充电时，这时说明18650充电电池有电，且正在充电，因此单片机通过P0.0、P1.3、P1.4分别向三个NMOS管发送指令，开通NMOS管外部设备正常工作。

Claims (6)

1.一种基于单片机控制的不间断直流供电电源，其特征在于：包括单片机、给所述单片机供电的供电电源模块、给所述供电电源模块充电的充电模块、与所述单片机相连的电压检测模块、通过所述供电电源模块供电的电压控制模块及与所述单片机双向通信的蓝牙通讯模块，所述单片机还分别控制所述充电模块和所述电压控制模块；所述单片机选择的型号为STC15F2K60S2_QFP44，所述单片机的P0.1端口、P0.2端口、P1.2端口与所述电压检测模块相连，所述单片机的P0.0端口、P1.3端口、P1.4端与所述电压控制模块相连，所述单片机的TXD通讯端口、RXD通讯端口与所述蓝牙通信模块相连。

2.根据权利要求1所述基于单片机控制的不间断直流供电电源，其特征在于：所述供电电源模块包括18650充电电池、放电开关STC1、放电开关STC2、放电开关STC3、放电开关STC4、升压芯片XR3403-1、升压芯片XR3403-2、升压芯片XR3403-3、升压芯片XR3403-4、二极管D12、二极管D11、二极管D1、二极管D2、电位器H2、电位器H1、电位器H3及电位器H4，以及若干电阻和若干电容；

18650充电电池的负极接GND，18650充电电池的正极BAT+分四路分别进入放电开关STC1的输入端子2、放电开关STC2的输入端子2、放电开关STC3的输入端子2、放电开关STC4的输入端子2；

所述放电开关STC1的5V输出端子3经两个并联电容C29、电容C25后进入升压芯片XR3403-1的输入端子5，升压芯片XR3403-1的输出端子1与二极管D12正极连接，二极管D12负极与升压芯片XR3403-1的输出端子3之间连接电阻R27，升压芯片XR3403-1的输出端子6经电阻Rest2与电位器H2的一端相连，电位器H2的另一端与升压芯片XR3403-1的输出端子3相连，升压芯片XR3403-1的输出端子6经电阻Rest2、经三个并联电容C26、电容C27、电容C29向外输出STC+5V电源分别给单片机、电压控制模块、电压检测模块供电；

所述放电开关STC2的5V输出端子3经两个并联电容C24、电容C23后进入升压芯片XR3403-2的输入端子5，升压芯片XR3403-2的输出端子1与二极管D11正极连接，二极管D11负极与升压芯片XR3403-2的输出端子3之间连接电阻R26，升压芯片XR3403-2的输出端子6经电阻Rest1与电位器H1的一端相连，电位器H1的另一端与升压芯片XR3403-2的输出端子3相连，升压芯片XR3403-2的输出端子6经电阻Rest1、经三个并联电容C20、电容C21、电容C22向外输出+5V电源给外部设备供电；

所述放电开关STC3的9V输出端子3经两个并联电容C33、电容C32后进入升压芯片XR3403-3的输入端子5，升压芯片XR3403-3的输出端子1与二极管D1正极连接，二极管D1负极与升压芯片XR3403-3的输出端子3之间连接电阻R30，升压芯片XR3403-3的输出端子6经电阻Rest3与电位器H4的一端相连，电位器H4的另一端与升压芯片XR3403-3的输出端子3相连，升压芯片XR3403-3的输出端子6经电阻Rest3、经三个并联电容C19、电容C30、电容C31向外输出+9V电源给外部设备供电；

所述放电开关STC4的12V输出端子3经两个并联电容C44、电容C43后进入升压芯片XR3403-4的输入端子5，升压芯片XR3403-4的输出端子1与二极管D2正极连接，二极管D2负极与升压芯片XR3403-4的输出端子3之间连接电阻R31，升压芯片XR3403-4的输出端子6经电阻Rest4与电位器H4的一端相连，电位器H4的另一端与升压芯片XR3403-4的输出端子3相连，升压芯片XR3403-4的输出端子6经电阻Rest4、经三个并联电容C40、电容C41、电容C42向外输出+12V电源给外部设备供电。

3.根据权利要求2所述基于单片机控制的不间断直流供电电源，其特征在于：所述电压控制模块包括NMOS1、NMOS2、NMOS3、升压芯片XL6009-1、升压芯片XL6009-2、升压芯片XL6009-3、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C12、电容C13、电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电容C18、电容C34、电容C35、电容C36、电容C37、电容C38、电容C39、USB-5V接口、USB-9V接口、USB-12V接口、5V的3mm直流电源插口、5V的5mm直流电源插口、9V的3mm直流电源插口、9V的5mm直流电源插口、12V的3mm直流电源插口、12V的5mm直流电源插口；

所述电容C3、电容C4、电容C5并联连接在升压芯片XL6009-1的输入端子2，电容C13、电容C14、电容C15并联连接在升压芯片XL6009-1的输出端子4，升压芯片XL6009-1的输入端子1均与5V的3mm直流电源插口和5V的5mm直流电源插口相连，升压芯片XL6009-1的输出端子4一路直接与供电电源模块的+5V电源相连给外部设备供电，升压芯片XL6009-1的输出端子4另一路与USB-5V接口相连向外部设备供电，NMOS1管的D极与USB-5V的GND接口连接、NMOS1管的G极与电阻R29串联后与单片机的P0.0端口相连、NMOS1管的G极与电阻R28串联后与供电电源模块中的STC+5V电源相连；

所述电容C6、电容C7、电容C12并联连接在升压芯片XL6009-2的输入端子2，电容C16、电容C17、电容C18并联接在升压芯片XL6009-2的输出端子4，升压芯片XL6009-2的输入端子1均与9V的3mm直流电源插口和9V的5mm直流电源插口相连，升压芯片XL6009-2的输出端子4一路直接与供电电源模块的+9V电源相连给外部设备供电，升压芯片XL6009-1的输出端子4另一路与USB-9V接口相连向外部设备供电；NMOS2管的D极与USB-9V的GND接口连接、NMOS2管的G极与电阻R38串联后与单片机的P1.3端口相连、NMOS2管的G极与电阻R36串联后与供电电源模块中的STC+5V电源相连；

所述电容C34、电容C35、电容C36并联连接在升压芯片XL6009-3的输入端子2，电容C37、电容C38、电容C39并联连接在升压芯片XL6009-3的输出端子4，升压芯片XL6009-3的输入端子1均与12V的3mm直流电源插口和12V的5mm直流电源插口相连，升压芯片XL6009-3的输出端子4一路与供电电源模块的+12V电源相连给外部设备供电，升压芯片XL6009-3的输出端子4另一路与USB-12V接口相连向外部供电；NMOS3管的D极与USB-12V的GND接口连接、NMOS3管的G极与电阻R37串联后与单片机的P1.4端口相连、NMOS3管的G极与电阻R35串联后与供电电源模块中的STC+5V电源相连。

4.根据权利要求3所述基于单片机控制的不间断直流供电电源，其特征在于：所述电压检测模块包LTV365T-1光耦、LTV365T-2光耦、LTV365T-3光耦、过压保护电阻R6、过压保护电阻R23、过压保护电阻R25、驱动电阻R5、驱动电阻R20、驱动电阻R4；

所述过压保护电阻R6的一端与LTV365T-1光耦的输入端子1相连，过压保护电阻R6的另一端J5端子与电压控制模块中的XL6009-1的输入端子1即J5端子相连，LTV365T-1光耦的输出端子4与单片机P0.1端口相连，检测信号由P0.1端口向单片机传输，LTV365T-1光耦的输出端子4与驱动电阻R5的一端相连，驱动电阻R5的另一端与供电电源模块中的STC+5V电源相连，另外，LTV365T-1光耦的输入端子2和输出端子3均接GND；

所述过压保护电阻R23的一端与LTV365T-2光耦的输入端子1相连，过压保护电阻R23的另一端J9端子与电压控制模块中的XL6009-2的输入端子1即J9端子相连，LTV365T-2光耦的输出端子4与单片机P0.2端口相连，检测信号由P0.2端口向单片机传输，LTV365T-2光耦的输出端子4与驱动电阻R20的一端相连，驱动电阻R20的另一端与供电电源模块中STC+5V电源相连，另外，LTV365T-2光耦的输入端子2和输出端子3均接GND；

所述过压保护电阻R25的一端与LTV365T-3光耦的输入端子1相连，过压保护电阻R25的另一端J12端子与电压控制模块中的XL6009-3的输入端子1即J12端子相连，LTV365T-3光耦的输出端子4与单片机P1.2端口相连，检测信号由P1.2端口向单片机传输，LTV365T-3光耦的输出端子4与驱动电阻R24的一端相连，驱动电阻R24的另一端与供电电源模块中STC+5V电源相连，另外，LTV365T-3光耦的输入端子2和输出端子3均接GND。

5.根据权利要求3所述基于单片机控制的不间断直流供电电源，其特征在于：所述充电模块包括两个完全一样的充电电路，每个充电模块包括充电总开关、充电芯片TP4056、充电指示灯LED8、充电指示灯LED9及若干电阻；所述电压控制模块中的XL6009-1的输入端子1即J5端子与充电总开关输入端J5端子相连，充电总开关输出端经电阻R2后分成三路，第一路经电容C1接GND，第二路同时经充电指示灯LED8串联电阻R10、充电指示灯LED9串联电阻R11后接入充电芯片TP4056，第三路直接接入充电芯片TP4056的输入端，充电芯片TP4056的BAT+接入供电电源模块中18650充电电池正极BAT+，电阻R8一端与充电芯片TP4056端子2相连，电阻R8另一端接GND。

6.根据权利要求4所述基于单片机控制的不间断直流供电电源，其特征在于：所述电压控制模块还包括充电输入端USB_1、充电输入端USB_2，所述充电输入端USB_1、充电输入端USB_2均分别并联连接在5V的3mm直流电源插口和5V的5mm直流电源插口。