项目概述
🎯 项目目标
通过电脑控制实现17V低压电源和高压电源之间的自动切换，为实验环境提供精确的时序控制电源管理解决方案。
🔧 核心功能
支持预设时序控制、双电源互锁保护、实时监控、数据记录等核心功能，确保实验过程的安全性和可重复性。
📊 应用场景
适用于科研实验、教学演示、产品测试等需要精确电源控制的场景，特别适合高压实验环境。
系统架构
graph TB
subgraph "控制层"
PC[电脑控制端]
USB[USB转TTL接口]
MCU[微控制器]
end
subgraph "执行层"
LVR[低压继电器]
HVR[高压继电器]
SENSOR[状态传感器]
end
subgraph "电源层"
LV[17V低压电源]
HV[高压电源]
PROTECT[保护电路]
end
subgraph "负载层"
LOAD[实验负载]
MONITOR[监控设备]
end
PC --> USB
USB --> MCU
MCU --> LVR
MCU --> HVR
MCU --> SENSOR
LV --> LVR
HV --> HVR
LVR --> PROTECT
HVR --> PROTECT
PROTECT --> LOAD
LOAD --> MONITOR
SENSOR --> MCU
style PC fill:#e1f5fe
style MCU fill:#f3e5f5
style LVR fill:#e8f5e8
style HVR fill:#e8f5e8
style LV fill:#fff3e0
style HV fill:#fff3e0
style LOAD fill:#fce4ec
工作流程
sequenceDiagram
participant User as 用户
participant PC as 电脑控制端
participant MCU as 微控制器
participant LVR as 低压继电器
participant HVR as 高压继电器
participant Load as 实验负载
User->>PC: 启动实验程序
PC->>MCU: 发送初始化指令
MCU->>LVR: 断开低压电源
MCU->>HVR: 断开高压电源
Note over MCU: 确保安全初始状态
PC->>MCU: 开始实验序列
MCU->>LVR: 接通17V低压电源
LVR->>Load: 提供低压供电
Note over Load: 低压预热阶段 (5秒)
MCU->>LVR: 断开低压电源
Note over MCU: 安全间隔 (0.1秒)
MCU->>HVR: 接通高压电源
HVR->>Load: 提供高压供电
Note over Load: 高压实验阶段 (0.12秒)
MCU->>HVR: 断开高压电源
Note over MCU: 安全间隔 (0.1秒)
MCU->>LVR: 重新接通低压电源
LVR->>Load: 恢复低压供电
Note over Load: 实验完成，数据记录
PC->>User: 显示实验结果
系统状态管理
stateDiagram-v2
[*] --> 待机状态
待机状态 --> 初始化: 启动系统
初始化 --> 安全检查: 系统自检
安全检查 --> 就绪状态: 检查通过
安全检查 --> 故障状态: 检查失败
就绪状态 --> 实验运行: 开始实验
实验运行 --> 低压供电: 接通低压
低压供电 --> 安全间隔1: 低压完成
安全间隔1 --> 高压供电: 间隔结束
高压供电 --> 安全间隔2: 高压完成
安全间隔2 --> 低压供电: 间隔结束
低压供电 --> 实验完成: 实验结束
实验完成 --> 数据记录: 保存结果
数据记录 --> 就绪状态: 记录完成
故障状态 --> 待机状态: 故障清除
实验运行 --> 紧急停止: 异常情况
紧急停止 --> 故障状态: 系统保护