數(shù)控直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-06-15 01:54 本頁(yè)面
【正文】 片。從性價(jià)比來說，采用三端集成穩(wěn)壓芯片來實(shí)現(xiàn)要好很多，現(xiàn)在的穩(wěn)壓芯片功能強(qiáng)大，且價(jià)格低廉，很適合我們此次的設(shè)計(jì)。 三端集成穩(wěn)壓芯片方案:采用LM317可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源 LM317可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源能夠連續(xù)輸出可調(diào)的直流電壓. 不過它只能連續(xù)調(diào)正電壓，穩(wěn)壓器內(nèi)部含有過流，過熱保護(hù)電路。由一個(gè)電阻(R)和一個(gè)可變電位器(RP)組成電壓輸出調(diào)節(jié)電路，輸出電壓為:Vo=(1+RP/R). 數(shù)字顯示部分方案：用Atmage16實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換利用單片機(jī)的軟硬件資源實(shí)現(xiàn)高精度高速A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度還可以通過軟件來改變，價(jià)格也低廉。不過對(duì)軟件部分要求較高。四、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)電路原理電路系統(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(dòng)芯片用以實(shí)現(xiàn)電壓輸出功能，同時(shí)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(dòng)電壓輸出控制電路，從而使電壓穩(wěn)定在設(shè)定值。鍵盤單片機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片負(fù)載顯示器電 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(jiǎn)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(chǔ)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(cè)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(shí)鐘使用；多達(dá)21個(gè)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的引腳分析其外部引腳封裝如圖2所示28 / 28圖2 ATmage16 外部引腳與封裝示意圖其中，各個(gè)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(shí)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(shí)，直接連接到電源正極；使用ADC時(shí)，應(yīng)通過一個(gè)低通電源濾波器與Vcc連接。AREF：使用ADC時(shí)，可作為外部ADC參考源的輸入引腳。GND: 芯片接地引腳，使用時(shí)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(shí)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(gè)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(gè)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(shí)，引腳內(nèi)部還配置有上拉電阻，這個(gè)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(shí)，能夠輸出20mA的電流，而當(dāng)其輸出低電平時(shí)，可以吸收40mA的電流。因此AVR的I/O口驅(qū)動(dòng)能力非常強(qiáng)，能夠直接驅(qū)動(dòng)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(dòng)能力只有5mA，驅(qū)動(dòng)LED時(shí)，還需要增加外部的驅(qū)動(dòng)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)。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L(zhǎng)1603 驅(qū)動(dòng)電路輸入信號(hào)，然后根據(jù)所需要的基準(zhǔn)電壓與檢測(cè)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(dòng)模塊L6203驅(qū)動(dòng)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(dòng)芯片的選擇，由于器材的限制以及使用CMOS管需要的驅(qū)動(dòng)需要注意比較多的前級(jí)推動(dòng)，如果直接使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L6203，其價(jià)格實(shí)惠，電路簡(jiǎn)單而且效果非常好。圖4 L6203驅(qū)動(dòng)模塊圖5 L6203的外觀圖 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(jià)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(dòng)電流小。所以選擇選擇1602液晶顯示。圖7 給出1602 字符液晶作為信號(hào)顯示部分圖7 1602液晶顯示模塊 輸出電壓采集反饋電路模塊圖8 輸出電壓采集反饋電路五、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)1 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(gè)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。圖9程序流程圖六．結(jié)束語(yǔ)利用單片機(jī)對(duì)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(duì)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，而并不需要增加硬件開銷，從而提高了電源的性能價(jià)格比。七．參考文獻(xiàn)[1]王兆安,[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005[2][R].蘭州理工大學(xué),2000.[3]張毅剛．單片機(jī)原理及應(yīng)用IM]．北京：高等教育出版社，2004[4]E33范立南．單片微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]．北京；人民郵電出版社，2004[5]王水平,史俊杰,—原理、設(shè)計(jì)及實(shí)用電路(修訂版)[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2005[6][M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2003附錄1(電路原理圖)附錄2（數(shù)控直流穩(wěn)壓電源程序）/*****************************************************This program was produced by theCodeWizardAVR EvaluationAutomatic Program Generator?Copyright 19982007 Pavel Haiduc, HP InfoTech .Project : Version : Date : 2010520Author : Freeware, for e
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