【正文】 .............................................................. 12 測試結(jié)果 (數(shù)據(jù) ) ........................................................................................ 12 測試分析與結(jié)論 .............................................................................................. 13 附錄 1：電路原理圖 ......................................................... 14 附錄 2：源程序 ............................................................. 15 1 直流穩(wěn)壓電源及漏電保護(hù)裝置 1 系統(tǒng)方案 本系統(tǒng) 所需 要有 整流 模塊 、 濾波 模塊， DCDC 穩(wěn)壓 模塊， 模數(shù)轉(zhuǎn)換 模塊 、 顯示模塊 、 控制模塊 、 漏電保護(hù)模塊 、 組成 ，下面分別論證這幾個(gè)模塊的選擇 。 模塊 的論證與選擇 題目所需 電壓 為 25V， 最大電流為 1A 所以最大功率 為 25W， 根據(jù) 變壓器功率守恒的 原則 ， 我們選用的是 220V30V， 50W的 普通變壓器符合要求 ，穩(wěn)壓電源 模塊分為整流模塊， 穩(wěn)壓模塊兩部分 。 現(xiàn) 論證如下 整流模塊 方案一： 半波整流電路 。電路圖如圖 所示， 圖 半波整流電路是一種最簡單的整流電路。它由電源變壓器 、整流二極管 D 和負(fù)載電阻Rfz ，組成。變壓器把市電電壓變換為所需要的交變電壓 E2 ， 再把交流電變換為脈動(dòng)直流電。該電路聯(lián)接簡單，但輸出脈動(dòng)大。 方案選擇：通過比較可知，半波整流電路簡單，易于聯(lián)接，但輸出脈動(dòng)大。而橋式整流電路在實(shí)際中應(yīng)用較多，變壓器負(fù)極線圈在一周內(nèi)均有電流通過。采用橋式整流電路比較好 。 方 案二 ： 橋式整流電路。 電路圖如 所示 2 圖 橋式整流電路是使用最多的一種整流電路。這種電路，只要增加兩只二極管口連接成 橋 式結(jié)構(gòu)，便具有全波整流電路的優(yōu)點(diǎn)，而同時(shí)在一定程度上克服了它的缺點(diǎn)。橋式整流電路是利用四個(gè)二極管制作成一個(gè)整體，引出四個(gè)腳，兩個(gè)作為交流電源輸入端，另兩個(gè)作為輸出端。 方案選擇：通過比較可知，半波整流電路簡單，易于聯(lián)接，但輸出脈動(dòng)大。而橋式整流電路在實(shí)際中應(yīng)用較多，變壓器負(fù)極線圈在一周內(nèi)均有電流通過。采用橋式整流電路比較好。所以選擇方案二。 的論證與選擇 濾波電路常用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般 由電抗元件組成，如在負(fù)載電阻兩端并聯(lián)電容器 C，或與負(fù)載串聯(lián)電感器 L，以及由電容，電感組成而成的各種復(fù)式濾波電路。由于電抗元件在電路中有儲(chǔ)能作用，并聯(lián)的電容器 C 在電源供給的電壓升高時(shí)，能把部分能量儲(chǔ)存起來，而當(dāng)電源電壓降低時(shí)，就把能量釋放出來，使負(fù)載電壓比較平滑，即電容 C 具有平波的作用；與負(fù)載串聯(lián)的電感 L,當(dāng)電源供給的電流增加時(shí)，它把能量儲(chǔ)存起來，而當(dāng)電流減小時(shí)，又把能量釋放出來，使負(fù)載電流比較平滑，即電感 L 也有平波作用。 方案選擇： 電感濾波輸出電流較為平滑，同時(shí)電感負(fù)載有延長整流二極管導(dǎo)通角的趨勢，因此輸出 電流比較平滑，避免了過大的沖擊電流。但電感濾波后輸出電壓較低。 LC濾波電路結(jié)合了電容濾波和電感濾波的優(yōu)點(diǎn)，但電路較復(fù)雜，參數(shù)選擇比較困難。電容濾波電路輸出電壓與時(shí)間常數(shù) LRC的大小有關(guān)，因此電容濾波電路適合在大負(fù)載場合下運(yùn)用。在濾波電容的容量較大的情況下，電路剛接通的瞬間，整流二極管將承受很大的浪涌電流，很可能因過流而燒毀，因此，在選用二極管時(shí)，應(yīng)注意挑選電流大一點(diǎn)的，最好采用比鍺管更經(jīng)得起電流沖擊的硅管。還可以采 取一些保護(hù)整流二極管的措施，使通過整流二極管的最大電流不超過規(guī)定的浪涌電流。同時(shí)，電容濾波電路 的外特性比較軟。綜合分析此次設(shè)計(jì)采用 圖 的電容濾波電路。 3 圖 模塊 的論證與選擇 方案一： 采用 LM7085 三端穩(wěn)壓器 來穩(wěn)定電壓，這也是腦子中最先出現(xiàn)的穩(wěn)壓 芯片 ， 7805是最常用到的穩(wěn)壓芯片，它的使用方便，用很簡單的電路即可以輸入一個(gè)直流穩(wěn)壓電源，它的輸出電壓恰好為 5V，剛好是 51 系列單片機(jī)運(yùn)行所需的電壓，它有很多系列，如KA7805， ADS7805,CW7805 等，性能有微小的差別 ，用的最多的是 LM7805。 但查詢LM7805 手冊(cè)得知 。 LM7805 的 壓差 最小 2V， 既要得到題目最小電壓 5V 最少 需要 7V，不符合題目要求的 25V的要求， 方案二： 采用 LM2940 三端穩(wěn)壓器 來穩(wěn)定電壓， 國產(chǎn) 的 +以更大的輸入范圍，完美的 解決 壓差 問題， 其優(yōu)越的性能 ，超高 的性價(jià)比 完全替代 進(jìn)口 +，其手冊(cè)芯片 說明 其最大壓差 ， 算是解決的 低壓差的問題。其 電路實(shí)現(xiàn)模塊如圖 4所示 4 圖 綜合考慮采用 方案二 。 經(jīng)濟(jì) 適用，適合題目要求 的論證與 選擇 方案一： 采用 ADC0809 將模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。 ADC0809 是采樣頻率為 8 位的、以逐次逼近原理進(jìn)行模 — 數(shù)轉(zhuǎn)換的器件。其內(nèi)部有一個(gè) 8通道多路開關(guān)，它可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào)，只選通 8個(gè)單斷模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換 。題目中 電流從 1A 變化到 正好相當(dāng)于 模擬輸出電壓連續(xù)變化， ADC0809 對(duì)輸入模擬量要求為 信號(hào)單極性，電壓范圍是 0－ 5V正符合題目要求 ， 其單片機(jī) 應(yīng)用電路簡單實(shí)用，經(jīng)典，使用廣泛，是 AD轉(zhuǎn)換中的常客，為此我們經(jīng)過考量選用 ADC0809 作為 我們此次比賽中功率 實(shí)時(shí) 顯 示 的 信號(hào)采集模塊使用，其在電路 如圖 5 所示 圖 模塊 的論證與選擇 方案一 ： 采用七段數(shù)碼管，將單片機(jī)得到的數(shù)據(jù)通過數(shù)碼管顯示出來。該方案簡單 易行，但所需的元件較多，且不容易進(jìn)行操作，可讀性差，一旦設(shè)定后，很難再加入其他的功能，顯示格式受限制且耗電量大，不宜用電池給系統(tǒng)供電 方案二 ：采用 LCD1602 顯示 ,LCD 顯示器顯示平穩(wěn)、省電、美觀，更容易實(shí)現(xiàn)題目要求， 后續(xù)的功能兼容性高，只需將軟件作修改即可，可操作性強(qiáng)，也易于讀數(shù) 其中、也是市場上經(jīng)典 的顯示器 ， 大眾化普及率高 。 且滿足 題目要求 。 其電路 如圖 所示 5 圖 模塊 的論證與選擇 方案一：選用一片 CPLD（如 EPM7128LC8415）作為系統(tǒng)的核心部件，實(shí)現(xiàn)控制與處理的功能。 CPLD 具有速度快、編程容易、資源豐富、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，可利用 VHDL語言進(jìn)行編寫開發(fā)。但 CPLD 在控制上較單片機(jī)有較大的劣勢。同時(shí)， CPLD 的處理速度非常快， 而手動(dòng) 調(diào)節(jié)電位器的頻率不會(huì)太高 ，那么對(duì)系統(tǒng)處理信息的要求也就不會(huì)太高，在這一點(diǎn)上， MCU 就已經(jīng)可以勝任了。若采用該方案，必將在控制上遇到許許多多不必要增加的難題。為此，我們不采用該種方案，進(jìn)而 提出了第二種設(shè)想。