【正文】 降壓轉(zhuǎn)換電路，SG3525 簡(jiǎn)單可靠及使用方便靈活，輸出驅(qū)動(dòng)為推拉輸出形式，增加了驅(qū)動(dòng)能力；內(nèi)部含有欠壓鎖定電路,死區(qū)時(shí)間可調(diào)、軟啟動(dòng)控制電路、PWM 鎖存器，有過流保護(hù)功能，頻率可調(diào)，同時(shí)能限制最大占空比。由此設(shè)計(jì)而成的電路易于實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制，然而在真正使用時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，為得到要求的電壓輸出值，開關(guān)管 S 的參數(shù)選取相當(dāng)不易。方案三：將經(jīng)過隔離變壓器，整流濾波后得到的 24VDC 通過 BUCK 降壓電路進(jìn)行DCDC 轉(zhuǎn)換，由 ATmega16 單片機(jī)產(chǎn)生 PWM 控制其占空比，從而得到要求的直流電壓。此方案僅用一塊控制芯片不但可以實(shí)現(xiàn)對(duì) BUCK 電路的控制，而且可以結(jié)合 A/D 和D/A 對(duì)輸出電壓進(jìn)行調(diào)整與顯示。由于 ATmega16 單片機(jī)自帶能夠產(chǎn)生脈寬調(diào)制所需的 PWM 信號(hào)的端口，在實(shí)際制作中用起來比較方便。ATmega16 單片機(jī)自帶 8 路 10位 A/D 轉(zhuǎn)換。結(jié)合前兩個(gè)方案優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過方案比較與論證，最終確定使用方案三如圖 ，因?yàn)?ATmega16 單片機(jī)，自帶 PWM 模塊，可以輸出 PWM 方波控制電路，節(jié)約芯片成本，也可實(shí)現(xiàn) AD 轉(zhuǎn)換。用單片機(jī)和其它控制器電路同實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制。 主電路圖驅(qū)動(dòng)電路圖方案一：?jiǎn)纹瑱C(jī)輸出 PWM，采用 IR2101 驅(qū)動(dòng) DCDC 電路中的 IRF9530，控制輸出電壓。5方案二：先采用光耦 TLP250 和單片機(jī)進(jìn)行隔離，有效保護(hù)單片機(jī)，之后用IRF3205 去驅(qū)動(dòng) MOS 管 IRF9530，控制輸出電壓。結(jié)合兩種方案的對(duì)比選擇方案二如圖 ，因?yàn)榉桨付胁捎霉怦?，將單片機(jī)與主電路隔離，能夠有效保護(hù)單片機(jī)，而且也能使正常使電路工作。圖 驅(qū)動(dòng)電路圖輔助電源方案一：采用集成的三端穩(wěn)壓集成芯片，7815 和 7805 分別給光耦和運(yùn)放，還有單片機(jī)供電，7815 內(nèi)含過流，過熱，過載保護(hù)電路。方案二：采用 LM2575 開關(guān)穩(wěn)壓集成芯片，它內(nèi)部集成了一個(gè)固定的振蕩器，是一種高效的穩(wěn)壓芯片，大多數(shù)情況下無需加散熱片。內(nèi)部有完善的保護(hù)電路，包括電流限制及熱關(guān)斷電路等。它可以根據(jù)用戶要求選擇輸出電壓，可輸出，5V，12V，15V。然后再經(jīng)過 7805 產(chǎn)生 5V 電壓。結(jié)合兩種方案的對(duì)比選擇方案二如圖 ，因?yàn)榉桨付械?LM2575 的是可調(diào)節(jié)輸出電壓的芯片，方便調(diào)控，而且它內(nèi)部有電壓基準(zhǔn)比較，使輸出的電壓能夠準(zhǔn)確并穩(wěn)定，比 7815 要精確，且性能好。6圖 輔助電源電路圖電流、電壓采樣 采樣模塊是輸出電壓經(jīng)過采樣回來， A/D 進(jìn)行處理，然后使輸出更加穩(wěn)定和準(zhǔn)確。電壓采樣模塊直接采用 LM358 運(yùn)放如圖 ，將輸出的電壓縮小一定倍數(shù)后，然后送給單片機(jī)處理判斷。電流采樣是經(jīng)過 歐/4 瓦的采樣電阻后，縮小一定倍數(shù)，然后經(jīng)過一個(gè)差分電路，將電壓值送入單片機(jī)進(jìn)行處理如圖 。圖 電壓采樣電路圖圖 電流采樣電路圖7顯示、按鍵顯示部分采用字符型液晶 1602，能夠同時(shí)顯示 16x02 即 32 個(gè)字符。16 個(gè)引腳，3 個(gè)控制引腳，8 位雙向數(shù)據(jù)端引腳。具有微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的特點(diǎn)。用戶可以對(duì) EN、RW、RS 的數(shù)據(jù)進(jìn)行編程，然后通過 D0~D7 輸出顯示數(shù)據(jù)。其引腳功能圖見下表 表 1602 引腳功能圖按鍵部分采用四個(gè)獨(dú)立的按鍵，分別控制占空比的加和減，對(duì)輸出的電壓和電流進(jìn)行控制，使輸出能夠達(dá)到期望的要求，其按鍵功能表如表 。 表 按鍵功能表鍵名 S1 S2 S3 S4功能 PWM1 加 % PWM1 減 % PWM2 加 % PWM2 減 %CPU 端口號(hào) PD0 PD1 PD2 PD3(三) 、軟件設(shè)計(jì)主程序如圖 為主程序流程圖，一開始給系統(tǒng)各部分初始化，包括按鍵初始化，液晶初始化，PWM 初始化，AD 采樣初始化，中斷初始化，然后在進(jìn)入大循環(huán)，在循環(huán)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示，包括當(dāng)前輸入的占空比為多少，當(dāng)前采樣回來的數(shù)字量和實(shí)際的電壓值為多少。還有按鍵程序，和 AD 采樣。同時(shí)每 10 毫秒進(jìn)入定時(shí)器 0 中斷進(jìn)行調(diào)整。8開始系統(tǒng)各初始化顯示 P W M顯示 A D 數(shù)據(jù)A D 采樣按鍵定時(shí)器 0 中斷進(jìn)行 P I D 調(diào)整結(jié)束定時(shí)器 0 中斷定時(shí) 1 0 毫秒定時(shí)器 0 中斷 1 0毫秒 ？電壓比較反饋定時(shí)器 0 中斷YN主程序圖 主程序流程圖按鍵程序按鍵程序流程圖如圖 所示。按鍵采用四個(gè)獨(dú)立的按鍵，分別控制 PWM1，PWM2 的加和減，當(dāng)有鍵按下時(shí)，掃描按鍵，然后進(jìn)入判斷。判斷當(dāng)前寄存器對(duì)應(yīng)的值是否大于了設(shè)定的上限值，如果沒有則數(shù)值加 1，如果達(dá)到了則鉗位在最大的上限值。然后返回?cái)?shù)據(jù)。通過按鍵程序，可以控制占空比的調(diào)節(jié)。9按鍵開始P D 0 是否按下 ？O C R 1 A + 1O C R 1 B + 1O C R 1 A 2 6 5 amp。 amp。 OC R 1 B 2 6 5 ?O C R 1 A = 2 6 5O C R 1 B = 2 6 5O C R 1 A 1O C R 1 B 1O C R 1 A 2 4 0 amp。 amp。 OC R 1 B 2 4 0 ?O C R 1 A = 2 4 0O C R 1 B = 2 4 0P D 1 是否按下 ？P D 2 是否按下 ？O C R 1 A + 1O C R 1 B 1O C R 1 A 2 6 1 | | O CR 1 B 2 5 1 ?O C R 1 A = 2 6 1O C R 1 B = 2 5 1P D 3 是否按下 ？O C R 1 A 1O C R 1 B + 1O C R 1 A 2 5 0 amp。 amp。 OC R 1 B 2 6 0 ?O C R 1 A = 2 5 0O C R 1 B = 2 6 0結(jié)束YNYNYNNYYYYYNNNN 圖 按鍵程序流程圖液晶程序圖 為 1602 液晶屏的程序框圖，1602 由 3 個(gè)控制引腳，8 位雙向數(shù)據(jù)端引腳控制顯示的內(nèi)容和位置。因此，這部分程序主要有初始化函數(shù)，寫命令函數(shù)和寫數(shù)據(jù)函數(shù)組成。初始化函數(shù)主要對(duì)液晶屏的顯示模式進(jìn)行設(shè)定，寫命令函數(shù)主要是對(duì)顯示的位置和顯示的方式進(jìn)行設(shè)置，寫數(shù)據(jù)函數(shù)是決定顯示的內(nèi)容。10開始寫命令設(shè)置為寫命令方式寫入命令把命令送入 P B口延時(shí) 5 毫秒E N 置高 ， 把命令寫入寄存器延時(shí) 5 毫秒E N 置低結(jié)束寫數(shù)據(jù)開始設(shè)置為寫數(shù)據(jù)方式寫入數(shù)據(jù)把數(shù)據(jù)送入 P B口延時(shí) 5 毫秒E N 置高 ， 把數(shù)據(jù)寫入寄存器延時(shí) 5 毫秒E N 置低結(jié)束開始初始化設(shè)置為雙行 ，5 * 7 點(diǎn)陣延時(shí) 5 毫秒開顯示 ， 不顯示光標(biāo)延時(shí) 5 毫秒輸入地址自加 ， 屏幕不移動(dòng)延時(shí) 5 毫秒清屏延時(shí) 5 毫秒結(jié)束 圖 1602 程序流程圖采樣程序如圖 是采樣程序流程圖。一開始配置 AD 寄存器，然后啟動(dòng) AD 寄存器，然后將采樣回來的數(shù)據(jù)組合成 10 位的數(shù)據(jù)，然后采樣 8 次，去頭去尾后，對(duì)其求平均值。將數(shù)據(jù)處理后，給液晶顯示。然后進(jìn)行電壓判斷，是否小于要求的最小值，如果是的話進(jìn)行鉗位，然后是否小于設(shè)定的最大值，是的話，就是在要求范圍內(nèi)，那就進(jìn)行 PID 算法的調(diào)整，進(jìn)行電流的分流。如果大于最大值的話，就進(jìn)行鉗位。11開始A D 配置 ， 啟動(dòng)A D采樣 8 次獲取采樣值獲取 A D 采樣 8次的平均值A(chǔ) D采樣值小于 8 . 4 V對(duì)應(yīng)數(shù)字量 ？O C R 1 A = 2 6 5O C R 1 B = 2 6 5采樣值小于 7 . 6 V對(duì)應(yīng)數(shù)字量 ？O C R 1 A = 2 4 0O C R 1 B = 2 4 0結(jié)束中斷 P I D 電流計(jì)算YNN圖 AD 采樣程序流程圖中斷、PID 流程圖如圖 和 分別是中斷流程圖和 PID 算法程序流程圖。定時(shí)器 0 中斷定時(shí) 10毫秒溢出中斷，在中斷中進(jìn)行 PID 調(diào)整，和電壓反饋調(diào)整。PID 算法是根據(jù)公式，對(duì)采樣電阻采樣回來的電壓進(jìn)行反饋計(jì)算。根據(jù)對(duì) P,I,D 三個(gè)參數(shù)的設(shè)置，然后結(jié)合算法公式，對(duì)輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行不斷的調(diào)整，達(dá)到要求的值。12開始定時(shí)器 0 中斷進(jìn)行 P I D 調(diào)整結(jié)束配置定時(shí)器 0 中斷 ， 定時(shí) 1 0 毫秒定時(shí)器 0 中斷 1 0毫秒 ？電壓比較反饋定時(shí)器 0 中斷YN開始誤差 = 設(shè)定值 A D 采樣值P I D 算法誤差是否小于最小偏差 ？進(jìn)入 P I D 公式調(diào)整調(diào)整值 = 0調(diào)整值是否大于設(shè)定最大值 ？調(diào)整值 = 設(shè)定最大值調(diào)整值是否大于設(shè)定最小值 ？調(diào)整值 = 設(shè)定最小值輸出值 = 調(diào)整值 +輸出值輸出值是否大于設(shè)定最大值 ？輸出值 = 設(shè)定最大值輸出是否小于設(shè)定最小值 ？輸出值 = 設(shè)定最小值結(jié)束YNNYYNYNYN 圖 定時(shí)器 0 中斷 圖 PID 算法流程圖四、調(diào)試過程（一） 、遇到的問題及解決辦法（1） 、在對(duì)電路板進(jìn)行設(shè)計(jì)，做板子的時(shí)候，經(jīng)過封塑機(jī)出來后的板子，然后用腐蝕劑進(jìn)行腐蝕，得到了一塊單面板，當(dāng)我們把器件焊上去的時(shí)候發(fā)現(xiàn)，跟我們預(yù)期的反了一下，所有的器件都反了一下，這樣子，整個(gè)電路就不能用了。經(jīng)過我們的討論和思考，我們認(rèn)為是我們?cè)诖蛴〕鲇陀〖埖臅r(shí)候沒有將它鏡像，使整塊板子就是按照反面的印了出來，經(jīng)過我們鏡像后，發(fā)現(xiàn)和我們所需要的板子是一樣的了，所有的元器件都能按照原來的位置進(jìn)行裝配。而且板子也能正常工作。13