【正文】 ................................................................................................ 29 系統(tǒng)誤差分析 ..................................................................................................... 32 7 PCB 電路板的繪制以及制作 ....................................................................................... 34 電路板的制作 ..................................................................................................... 34 PCB 圖繪制 ............................................................................................... 34 PCB 電路板的制作流程 ........................................................................... 34 焊接電路板 ......................................................................................................... 35 8 結(jié)論 .............................................................................................................................. 36 謝辭 .................................................................................................................................. 37 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................... 38 附錄 .................................................................................................................................. 39 附錄一 總體設(shè)計(jì)電路圖 ......................................................................................... 39 附錄二 制作樣機(jī)圖 ................................................................................................. 40 附錄三 器件清單 ..................................................................................................... 42 附錄四 源程序 ......................................................................................................... 43 外文資料 .......................................................................................................................... 53 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 1 Stepper motor is a kind of pure digital control motor and brushless dc motor controlled by electric pulse signal type. Stepper motor is the core of the modern orientation drive, widely used in machinery, electric power, textile, electronics, instruments, printing and aerospace, ships, weapons, and other areas of the defe nse industry, etc. The characteristics of the stepping motor control system based on single chip microputer include high stability, low cost, convenient control and wide application , etc. The IR remote control is used as rhe input to the contrler, which can send an input signal of mand for the the design of the stepper motor control system with the single chip processor as the core processor. The remote control can change the rotation states of stepper motor and the running status can be showed on LCD1602 display. The infrared remote control with carrier for 38 KHZ is used as the control end of the user, which can convert the users’ mands into the infrared signal. The TL1838 can receive the infrared signal and convert it into electrical signal, which input to MCU can obtain instructions of users by processing the ining signal and control stepping motor of the 28BYJ48 type, the current status can be shown by LCD1602. Users can control acceleration, deceleration, forward, inversion for the stepping motor. The features of the control system of stepper motor includes high precision, stable running, convenient control and simple maintenance and wide application, etc. 1 引言 電源技術(shù)是一種綜合電力變換技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等的多學(xué)科應(yīng)用功率半導(dǎo)體器件的邊緣交叉的技術(shù)。它對(duì)電子儀器、工業(yè)自動(dòng)化、現(xiàn)代通訊、計(jì)算機(jī)、國(guó)防、電力工程以及某些高新技術(shù)提供高效率、高質(zhì)量、高可靠性的電源起著關(guān)鍵性的作用。而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電源技術(shù)又與微電子技術(shù)、電機(jī)工程、材料科學(xué)、現(xiàn)代控制理論等許多領(lǐng)域密切相關(guān)。 當(dāng)代許多高新的技術(shù)均與市電的電流、電壓、相位、頻率、以及波形等基本參數(shù)的控制和變換相關(guān)，電源技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)這些參數(shù)的精密控制及高效率處理，尤其是可以實(shí)現(xiàn)大功率的電能頻率的變 換，從而為多項(xiàng)高新技術(shù)的發(fā)展提供有力的支持。電源技術(shù)以及其產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展必將為降低材料消耗、大幅度節(jié)約電能以及唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 2 提高生產(chǎn)效率提供重要的手段。所以，不僅電源技術(shù)其本身是一項(xiàng)高新的技術(shù)，亦為其他多項(xiàng)高新技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)。 電源，現(xiàn)如今已經(jīng)是非常重要的基礎(chǔ)科技以及產(chǎn)業(yè)，從日常生活到高尖端的科技，都離不開(kāi)電源技術(shù)的參與與支持，電源技術(shù)亦正是在這種環(huán)境中不斷的發(fā)展以及壯大起來(lái)的 。 電源的重要性不能否認(rèn)，但是傳統(tǒng)電源存在著不足的地方，比如，傳統(tǒng)的電源效率不高，線性電源由于功率管是工作在線性放大狀態(tài)，輸出電流和功率管的電流是成正比的，因此當(dāng)輸出電流越大時(shí)，功耗就越大。通常情況下，線性電源效率只有 40～ 50%左右，因此，提高電源效率是電源發(fā)展中應(yīng)重點(diǎn)解決的問(wèn)題，而開(kāi)關(guān)電源就能夠很好地解決這個(gè)問(wèn)題，開(kāi)關(guān)電源的功率開(kāi)關(guān)管是工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)的，亦是說(shuō)，只要開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，管子就會(huì)產(chǎn)生損耗，因此，開(kāi)關(guān)電源的效率比線性電源要高很多，一般情況下可以達(dá)到 80%以上，本設(shè)計(jì)選擇開(kāi)關(guān)電源作為研究對(duì)象，利用其輸出電壓和輸入電壓之間的占空比的關(guān)系，假定輸入基本上是穩(wěn)定的，利用單片機(jī)控制占空比，就可以控制輸出電壓，通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換，采樣輸出電壓，并使用數(shù)碼管顯示，然后通過(guò)鍵盤(pán)預(yù)置電壓，最終完成可調(diào)開(kāi)關(guān)電源的制作。 本文研究的單片機(jī)控制開(kāi)關(guān)電源，可以通過(guò)鍵盤(pán)預(yù)置期望的輸出電壓值，通過(guò)A/D 轉(zhuǎn)換器對(duì)輸出的電壓值進(jìn)行采樣，由軟件控制單片機(jī)輸出相應(yīng)占空比的脈沖寬度，對(duì)開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行脈寬調(diào)制，輸出預(yù)期的電壓值，并采用調(diào)節(jié)函數(shù)控制輸出電壓穩(wěn)定，構(gòu)成可輸出 1V到 14V的可調(diào)電壓，并顯示實(shí)時(shí)電壓和預(yù)置值。 目前電子設(shè)備的日益小型化更需要供電電源的小型化，因此，制作小型化電源是未來(lái)電源制作發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)電源線路一般都是很復(fù)雜體積也比較大，如果使用的單片機(jī)作為控制核心， 那么必將可以大大地簡(jiǎn)化電源的結(jié)構(gòu)，為制作更加小的電源提供很大的可能，并且，使用單片機(jī)可以擴(kuò)展出許多的功能，如顯示、可維護(hù)性強(qiáng)、實(shí)時(shí)控制調(diào)整電壓。由于目前國(guó)內(nèi)擁有的專(zhuān)門(mén)的 PWM 輸出的單片機(jī)價(jià)格很昂貴，普通的單片機(jī) I/O 口模擬的脈寬頻率又太低，速度太慢，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到現(xiàn)代電源要求的工作頻率，因此，目前單片機(jī)控制的電源的使用并不廣泛，但是單片機(jī)在智能化、擴(kuò)展性強(qiáng)、可實(shí)現(xiàn)的人機(jī)交互界面等方面的優(yōu)勢(shì)使其成為未來(lái)電源的重要發(fā)展的方向。所以，我們研究單片機(jī)控制的開(kāi)關(guān)電源，非常具有現(xiàn)實(shí)意義以及研究意義。 開(kāi)關(guān)電源的效率往往是與 開(kāi)關(guān)管的變換速度成正比的，要進(jìn)一步提高開(kāi)關(guān)電源的效率，就必須要提高電源的工作頻率。但是頻率提高之后，對(duì)整個(gè)電路中的元器件又有了新的要求。要進(jìn)一步研制并且生產(chǎn)出適合于高頻工作的儲(chǔ)能電感、開(kāi)關(guān)管、開(kāi)關(guān)變壓器、高頻電容等元器件是開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)所面臨的另一個(gè)問(wèn)題。 由于開(kāi)關(guān)電源中，功率晶體管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，當(dāng)開(kāi)關(guān)速度提高之后，會(huì)受到唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 3 電路中分布的電感以及電容成分或者二極管中儲(chǔ)存的電荷的影響從而產(chǎn)生了較大的浪涌和噪聲，使其交變電流和電壓會(huì)通過(guò)電路中的元器件產(chǎn)生較強(qiáng)的諧波干擾以及尖峰干擾，這些尖峰電壓或電流可能會(huì)損壞 電路當(dāng)中的器件，同時(shí)這些諧波以及尖峰干擾會(huì)污染市電電網(wǎng)，影響鄰近的電子儀器與設(shè)備的正常性工作。雖然也可以采取一些抑制干擾的措施，在一定程度上降低這些干擾的影響，但是目前階段的精密電子儀器中，仍然難以使用開(kāi)關(guān)電源，因此，克服開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的各種噪聲干擾，是我們要努力解決的第三個(gè)問(wèn)題。 近年來(lái)開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展速度越來(lái)越快，而且其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。本文著重研究基于 Atmega8 單片機(jī)的開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的基本原理、硬件組成以及設(shè)計(jì)、程序編寫(xiě)與調(diào)試、硬件電路 PCB 的繪制以及樣機(jī)的制作等。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 4 2 開(kāi)關(guān)電源方案設(shè)計(jì) 開(kāi)關(guān)電源工作原理 開(kāi)關(guān)電源指的是功率管工作在開(kāi)關(guān)方式，即功率管工作在截止和導(dǎo)通狀態(tài)的電源，縮寫(xiě)為 SPS(Switching Power Supply)。開(kāi)關(guān)電源的核心部分是一個(gè)直流變換器，利用直流變換器把一種直流電壓變換為極性以及數(shù)值不同的多種直流電壓。 開(kāi)關(guān)電源的工作流程如圖 21 所示。 假設(shè)開(kāi)關(guān)電源的基準(zhǔn)電壓為 5V，但是，由于某種原因而使電網(wǎng)波動(dòng)導(dǎo)致輸入的電壓減小，從而導(dǎo)致輸出的電壓也將會(huì)減小，然而在此時(shí)，采樣電路的采樣電壓也將會(huì)減小，假設(shè)采樣電壓值為 ，誤差是 ，然而，經(jīng)過(guò)比較放大 電路以后，脈沖調(diào)制電路會(huì)根據(jù)這個(gè)誤差，提高脈寬信號(hào)的占空比從而使輸出的電壓增大。同樣的，當(dāng)電網(wǎng)波動(dòng)導(dǎo)致電壓增大時(shí)，采樣電路當(dāng)中的采樣電壓就會(huì)變大，脈寬調(diào)制電路就會(huì)減小脈沖的占空比而使輸出的電壓減小，從而達(dá)到電壓穩(wěn)定的效果 。 圖 2 1 開(kāi)關(guān)電源原理框圖 開(kāi)關(guān)電源方案選擇與論證 從對(duì)電源輸出的控制來(lái)說(shuō)，單片機(jī)控制開(kāi)關(guān)電