數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-文庫吧
2025-06-13 13:54 本頁面
【正文】 原理 電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)選用Atmage16單片機(jī)為控制核心，外部擴(kuò)展1602驅(qū)動芯片用以實(shí)現(xiàn)電壓輸出功能，同時1602液晶顯示相應(yīng)的輸出電壓值。單片機(jī)計(jì)算設(shè)定值與A／D轉(zhuǎn)換采樣反饋值的偏差以及偏差的變化率，得出相應(yīng)的輸出值，由D／A轉(zhuǎn)換變換為模擬量去驅(qū)動電壓輸出控制電路，從而使電壓穩(wěn)定在設(shè)定值[5]。鍵盤單片機(jī)電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)選用Atmage16單片機(jī)為控制核心，外部擴(kuò)展1602驅(qū)動芯片用以實(shí)現(xiàn)電壓輸出功能，同時1602液晶顯示相應(yīng)的輸出電壓值。單片機(jī)計(jì)算設(shè)定值與A／D轉(zhuǎn)換采樣反饋值的偏差以及偏差的變化率，得出相應(yīng)的輸出值，由D／A轉(zhuǎn)換變換為模擬量去驅(qū)動電壓輸出控制電路，從而使電壓穩(wěn)定在設(shè)定值。驅(qū)動芯片負(fù)載顯示器示器電 源 圖1 電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 硬件模塊分析 ATmage16單片機(jī)模塊 1）ATmage16的簡介 ATmega16是AVR系列單片機(jī)中比較典型的芯片，其主要特點(diǎn)有：（1） 采用先進(jìn)RISC結(jié)構(gòu)的AVR內(nèi)核（2）片內(nèi)含有較大容量的非易失性的程序和數(shù)據(jù)存儲器（3）片內(nèi)含JTAG接口（4）寬電壓、高速度、低功耗（5）片內(nèi)含上電復(fù)位電路以及可編程的掉電檢測復(fù)位電路BOD；片內(nèi)含有1M/2M/4M/8M，經(jīng)過標(biāo)定的、可校正的RC振蕩器，可作為系統(tǒng)時鐘使用；多達(dá)21個各種類型的內(nèi)外部中斷源；有6種休眠模式支持省電方式工作等等。2）ATmage16的引腳分析[4]。 其外部引腳封裝如圖2所示 圖2 ATmage16 外部引腳與封裝示意圖其中，各個引腳的功能如下:（1） 電源、系統(tǒng)晶振、芯片復(fù)位引腳Vcc: 芯片供電（片內(nèi)數(shù)字電路電源）輸入引腳，使用時連接到電源正極。AVcc：為端口A和片內(nèi)ADC模擬電路電源輸入引腳。不使用ADC時，直接連接到電源正極；使用ADC時，應(yīng)通過一個低通電源濾波器與Vcc連接。AREF：使用ADC時，可作為外部ADC參考源的輸入引腳。GND: 芯片接地引腳，使用時接地。XTAL2：片內(nèi)反相振蕩放大器的輸出端。XTAL1：片內(nèi)反相振蕩放大器和內(nèi)部時鐘操作電路的輸入端。RESET：RESET為芯片復(fù)位輸入引腳。在該引腳上施加（拉低）,將引起芯片的硬件復(fù)位（外部復(fù)位）。（2） 32根I/O引腳，分成PA、PB、PC和PD四個8位端口，他們?nèi)渴强删幊炭刂频碾p（多）功能復(fù)用的I/O引腳（口）。四個端口的第一功能是通用的雙向數(shù)字輸入/輸出（I/O）口，其中每一位都可以由指令設(shè)置為獨(dú)立的輸入口，或輸出口。當(dāng)I/O設(shè)置為輸入時，引腳內(nèi)部還配置有上拉電阻，這個內(nèi)部的上拉電阻可通過編程設(shè)置為上拉有效或上拉無效。如果AVR的I/O口設(shè)置為輸出方式工作，當(dāng)其輸出高電平時，能夠輸出20mA的電流，而當(dāng)其輸出低電平時，可以吸收40mA的電流。因此AVR的I/O口驅(qū)動能力非常強(qiáng)，能夠直接驅(qū)動LED發(fā)光二極管、數(shù)碼管等。而早期單片機(jī)I/O口的驅(qū)動能力只有5mA，驅(qū)動LED時，還需要增加外部的驅(qū)動電路和器件。芯片Reset復(fù)位后，所有I/O口的缺省狀態(tài)為輸入方式，上拉電阻無效，即I/O為輸入高阻的三態(tài)狀態(tài)[4]。3）ATmage16在電路中的主控作用 應(yīng)用ATmage16 主要完成PWM 波的輸出及控制功能。它可以先產(chǎn)生一定脈寬的PWM 波，作為L1603 驅(qū)動電路輸入信號，然后根據(jù)所需要的基準(zhǔn)電壓與檢測到的輸出電壓的比較，調(diào)整脈寬，即改變占空比，最終實(shí)現(xiàn)高性能可調(diào)直流穩(wěn)壓 圖3內(nèi)部晶體振蕩器外接電路 L6203驅(qū)動模塊L6203驅(qū)動模塊就是將5V的輸入電壓變成Vin的電壓24V，一方面提高電壓，一方面提高電流。電源驅(qū)動芯片的選擇，由于器材的限制以及使用CMOS管需要的驅(qū)動需要注意比較多的前級推動，如果直接使用電機(jī)驅(qū)動芯片L6203，其價格實(shí)惠，電路簡單而且效果非常好。 圖4 L6203驅(qū)動模塊 圖5 L6203的外觀圖 L6203的各管腳說明見下表Device L6203NameFunction1OUT2Ouput of 2nd Half Bridge2VsSupply Voltage3OUT1Output of first Half Bridge4 BOOT1 Aboostrap capacitor connected to this pin ensures efficient driving of the upper POWER DMOS transistor.5IN1Digital Input from the Motor Controller6GNDCommon Ground Terminal7IN2Digital Input from the Motor Controller8 BOOT2A boostrap capacitor connected to this pin ensures efficient driving of the upper POWER DMOS transistor9 VrefInternal voltage reference. A capacitor from this pin to GND isremended. The internal Ref. Voltage can source out acurrent of 2mA max.10SENSEA resistor Rsense connected to this pin provides feedback for motor current control11 ENABLEWhen a logic high is present on this pin the DMOS POWERtransistors are enabled to be selectively driven by IN1 and IN2. 5V系統(tǒng)電源模塊 單片機(jī)要工作需要有5V電源輸入，本設(shè)計(jì)采用7805穩(wěn)壓電源電路 圖6 5V系統(tǒng)電源模塊 1602液晶顯示模塊如果采用數(shù)碼管顯示，其價格便宜，但是占用端口較多，功耗大、顯示不功能不全。而用1602液晶顯示，則占用端口少，顯示功能較全面，驅(qū)動電流小。所以選擇選擇1602液晶顯示[6]。圖7 給出1602 字符液晶作為信號顯示部分 輸出電壓采集反饋電路模塊 圖7 1602液晶顯示模塊 圖8 輸出電壓采集反饋電路 五、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的程序主要包括3個方面的內(nèi)容：一是單片機(jī)從按鍵中讀取數(shù)據(jù)，而后和原有的輸出電壓進(jìn)行比較；二是利用按鍵進(jìn)行輸出的調(diào)整；三是從單片機(jī)中讀取數(shù)據(jù)傳輸?shù)?602液晶顯示器，進(jìn)而顯示輸出電壓值。 如圖9所示圖9程序流程圖六．結(jié)束語利用單片機(jī)對直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行控制，改善了電源的性能，使用方便靈活，且成本較低。另一方面，根據(jù)對電源的新要求，控制系統(tǒng)在軟件上還可進(jìn)一步改進(jìn)，以擴(kuò)展其功能，而并
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