社会生活的现代化对供电的要求越来越高，许多大型建筑尤其是公共建筑设施如机场、高速公路、隧道、商场、办公大楼、展览中心等，一旦供电系统产生突发故障，会产生许多意想不到的状况，给人们正常的生产生活造成恶劣影响，甚至带来人员伤亡。电力故障突发性强，往往不以人们的意志为转移。在这种情况下，备用电源就显得异常重要。《高层民用建筑设计防火规定》，《民用建筑电器设计规范》就严格规定：“一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不致同时损坏。一级负荷重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源”[1][2]。消防应急电源，专门为消防设备和一级负荷或照明用电设计，它是建筑物内出现紧急情况下，为疏散照明提供集中供电的应急专用电源设备。

　　1 系统的原理和组成

　　应急电源也称eps，全称是emergency power supply。消防应急电源是用于消防，允许短时电源中断的应急电源装置。作为消防应急电源系统，当建筑物发生火灾时，为疏散照明和其它重要的一级供电负荷提供集中供电，消防应急电源系统组成如图1所示，主要包括整流充电器、蓄电池组、逆变器、互投装置等部分。其中逆变器是功率核心，主要采用spwm（正弦脉宽调制）技术。整流器的作用是将交流电变成直流电，实现对蓄电池智能充电以储存能量。逆变器的作用则是将蓄电池储存的直流电变换成工频交流电，供给负载设备稳定持续的电力。互投装置保证负载在市电及逆变器输出间的顺利切换。系统控制器对整个系统进行实时监控，可以发出声光报警信号，同时可通过串行口（rs485总线或can总线）与计算机或modem连接，上位机采用组态软件mcgs实现对供电系统的微机监控和远程监控。

　　工作原理如图2所示。在正常情况时，由交流市电经过互投装置给重要负载供电，当交流市电断电后，互投装置将立即切换至逆变器供电方式，启动逆变器给负载装置供电，供电时间由蓄电池的容量决定，当市电电压恢复时，将由应急电源供电恢复为市电供电[3][4]。

图1　eps应急电源的系统组成

　　拥有modbus通信模块的控制器即可用作标准modbus设备，以主(即上位机)—从(即下位机)方式与上位机通讯。可将若干台控制器或其它modbus设备通过ｒｓ485总线组建成modbus网络，统一纳入上位机监控平台,实现网络化远程监控。

图2 消防应急电源工作原理

　　2 主电路硬件设计
　　
系统采用atmega16作为控制器的cpu。atmega16单片机是avr系列单片机中的高档产品，集成了许多功能，省却了外扩电路，如：具有16k字节的系统内可编程flash，512字节的eeprom可以保存故障记录和操作记录，1k字节的内部sram，可以通过spi实现系统内编程，足够系统使用，不用外扩存储器。可以产生10位的pwm波，足够系统要求的精度和频率。一路spi接口与pc机通信和蓄电池板通信。内部集成看门狗定时器，无需外接看门狗芯片。其具有8路模拟通道。

　　根据单相消防应急电源系统要求，以及分析的控制器功能，设计出控制器硬件，包括以下部分。控制器总体硬件结构如图3所示：

图3 系统硬件总体结构框图

　　2.1 时钟

　　由于系统中需要记录应急启动时间和应急持续时间，在主菜单中也有系统年月日和时间显示，所以系统中需要设计时钟电路。控制器选用ds1302作为时钟，因为ds1302是dallas公司推出的一种高性能、低功耗、带ram的实时时钟芯片，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿功能。采用三线接口与cpu进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或ram数据。

　　2.2 jtag

　　atmega16具有jtag 接口（与ieee 1149.1标准兼容），可以通过jtag接口实现对flash, eeprom, 熔丝位和锁定位的编程，这给程序调试带来了及大的方便。

　　2.3 键盘中断

　　根据系统的要求设计了三个按键即复位键、翻屏键和确认键，所以采用独立式按键结。为了保证实时性键盘子程序都通过中断程序处理对mcu的三个i/o口进行扫描。

2.4 液晶显示
　　
本系统采用的液晶是m126411slyh-j3，它能显示4行8列，蓝色的底色。它是不带字库的，接受的是点阵，显示一个汉字需要32个字节的数据。该液