【正文】 ，如 901 9013 等。優(yōu)點(diǎn)：易于控制。缺點(diǎn)：浪費(fèi)單片機(jī)的管腳資源，穩(wěn)定性差。 方案 2：選擇模擬開關(guān)芯片。優(yōu)點(diǎn)：易于控制，節(jié)約單片機(jī)管腳資源，產(chǎn)品已經(jīng)非常成熟，穩(wěn)定性好，易于采購(gòu)。理想的多路開關(guān)其開路電阻為無窮大，其導(dǎo)通時(shí)的電阻為零此外，還希望它切換速度快，噪音小，壽命長(zhǎng)，工作可靠。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中多采用集成電路多路開關(guān)，其種類、型號(hào)都比較多，有 8 通道、 16 通道、甚至 32 通道的。常用的多路開關(guān)有 CD4051(八選 1)、菜單 4052（雙四選 1 ）、 cd4067（十六八選 1）等。本設(shè)計(jì)選擇的是 CD4051 芯片。下面是對(duì) CD4051芯片的詳細(xì)介紹： ATX 電源智能負(fù)載設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 8 圖 CD4051 引腳圖 圖 功能圖 CD4051 是 8 通道多路開關(guān)，由邏輯電平轉(zhuǎn)換、二進(jìn)制譯碼器和8 個(gè)開關(guān)電路組成。 CD4051 的引腳如圖 4―5 所示，圖中 C、 B、 A是二進(jìn)制的控制輸入端， INH 是允許輸入端。當(dāng) INH 為高電平時(shí)，不論從 A、 B、 C 端輸入何值， 8 個(gè)通道均不通；當(dāng) INH 為低電平時(shí)，允許由 A、 B、 C 端輸入 3 位二進(jìn)制數(shù)，在 8 路通道中選擇一路將輸入和輸出接通。 CD4051 允許雙向使用，改變圖中 IN/OUT 和 OUT/INATX 電源智能負(fù)載設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 9 的接法，可以實(shí)現(xiàn) “多到一 ”或 “一到多 ”的轉(zhuǎn)換。 CD4051 是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中廣泛使用的模擬開關(guān)，直流供電電源為 VDD =5～ 15V，輸入電壓 UIN =0～ VDD ，它所能傳送的數(shù)字信號(hào)電位變化范圍為 3～15V，模擬信號(hào)峰峰值為 15V，當(dāng) VEE 接負(fù)電源時(shí)，正、負(fù)模擬電壓均可通過。接通電阻小，一般小于 80Ω， 斷開電阻高，在 VDD VEE =10V 時(shí)，泄漏電流的典型值為 177。10nA。 表 真值表 CD4051 應(yīng)用上有個(gè)非常值得注意的地方，那就是 VDD 的大小會(huì)影響到芯片對(duì)選 通管腳的選擇端口 A、 B、 C 電壓高低的識(shí)別。比如當(dāng) VDD10V 時(shí)，要給 A 賦高于 6V 的電壓才認(rèn)為是 A 至 1 了。當(dāng)VDD=8V 時(shí)，只要給 A 賦 5V ， A 就至 1[4]。 開關(guān)管的選擇 開關(guān)管的要求： 必須能承受大功率。 開路電阻為無窮大，其導(dǎo)通時(shí)的電阻為幾乎為零。 希望它切換速度快，噪音小，壽命長(zhǎng)，工作可靠。 對(duì)于這樣苛刻的要求也只有場(chǎng)效應(yīng)管方能勝任。場(chǎng)效應(yīng)管與晶ATX 電源智能負(fù)載設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 10 體管不同 ,它是一種電壓控制器件 (晶體管是電流控制器件 ),其特性更象電子管 ,它具有很高的輸入阻抗 ,較大的功率增益 ,由于是電壓控制器 件所以噪聲小 . 場(chǎng)效應(yīng)管是一種單極型晶體管 ,它只有一個(gè) PN 結(jié) ,在零偏壓的狀態(tài)下 ,它是導(dǎo)通的 ,如果在其柵極 (G)和源極 (S)之間加上一個(gè)反向偏壓 (稱柵極偏壓 )在反向電場(chǎng)作用下 PN 變厚 (稱耗盡區(qū) )溝道變窄 ,其漏極電流將變小 ,反向偏壓達(dá)到一定時(shí) ,耗盡區(qū)將完全溝道 夾斷 ,此時(shí) ,場(chǎng)效應(yīng)管進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài) ,此時(shí)的反向偏壓我們稱之為夾斷電壓 ,用 Vpo 表示 ,它與柵極電壓 Vgs 和漏源電壓 Vds 之間可近以表示為 Vpo=Vps |Vgs|,這里 |Vgs|是 Vgs 的絕對(duì)值 . 當(dāng) Vgs=0 時(shí) Id(漏極電流 )=0,只有當(dāng) Vgs 增加到 某一個(gè)值時(shí)才開始導(dǎo)通 ,有漏極電流產(chǎn)生 .并稱開始出現(xiàn)漏極電流時(shí)的柵源電壓 Vgs 為開啟電壓 .本設(shè)計(jì)是給 Vgs提供足夠大的電壓，使場(chǎng)效應(yīng)管工作在放大區(qū)， Ids 完全取值于 Rds[5]。本設(shè)計(jì)選擇了 IRF3205，下面是對(duì) IRF3205 的詳細(xì)介紹： IRF3205 是大功率場(chǎng)效應(yīng)管 , 開路電阻為無窮大，其導(dǎo)通時(shí)的電阻為幾乎為零 ,切換速度快 ,只要應(yīng)用得當(dāng) ,能長(zhǎng)時(shí)間工作 .以下通過圖片來描述 IRF3205 場(chǎng)效應(yīng)管 與 的關(guān)系 , 與 的關(guān)系 . ATX 電源智能負(fù)載設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 11 圖 在室溫 25 攝氏度下典型的輸出特性 圖 在 175 攝氏度下典型的輸出特性 從以上 圖可以看出 與 的關(guān)系基本不受溫度的影響 ,且只要大于 1V, 足可以超過 為 時(shí)向 ATX 電源提供大功率負(fù)載的問題 . ATX 電源智能負(fù)載設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 12 圖 典型的傳輸特性 從圖 可看出 ,只要 6V, 能有可達(dá)到 設(shè)計(jì)要求 . 圖 開關(guān)時(shí)間波形 從圖 可以看出 IRF3205 易于控制 ,且開關(guān)時(shí)間短 . [6] 顯示模塊 該模塊的功能 :實(shí)現(xiàn)對(duì)采集到信號(hào)的及時(shí)顯示 . 方案 1:用 LED 做時(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示 .優(yōu)點(diǎn) :控制簡(jiǎn)單 ,價(jià)格低廉 ,易于購(gòu)買 .缺點(diǎn) :浪費(fèi) CPU 資源 . 方案 2:用 LCD 做靜態(tài)顯示 .優(yōu)點(diǎn) : 控制簡(jiǎn)單 ,價(jià)格低廉 ,易于購(gòu)買 ,可以有效的節(jié)約 CPU 資源 .可以顯示字符 .缺點(diǎn) :浪費(fèi)單片機(jī)斷口 。本設(shè)計(jì)采用的是 LCD1602。下面是 LCD1602 進(jìn)行詳細(xì)資料 : ATX 電源智能負(fù)載設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 13 1602B 引腳說明 如表 表 1602B引腳說明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 雙向數(shù)據(jù)口 2 VDD 電源正極 10 D3 雙向數(shù)據(jù)口 3 VL 對(duì)比度調(diào)節(jié) 11 D4 雙向數(shù)據(jù)口 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇 12 D5 雙向數(shù)據(jù)口 5 R/W 讀 /寫選擇 13 D6 雙向數(shù)據(jù)口 6 E 模塊使能端 14 D7 雙向數(shù)據(jù)口 7 D0 雙向數(shù)據(jù)口 15 BLK 背光源地 8 D1 雙向數(shù)據(jù)口 16 BLA 背光源正極 注意事項(xiàng)：從該模塊的正面看 ，引腳排列從右向左為： 15 腳、16 腳然后才是 1－ 14 腳 (線路板上已經(jīng)標(biāo)明 )。 VDD：電源正極， － ，通常使用 5V 電壓； VL： LCD 對(duì)比度調(diào)節(jié)端，電壓調(diào)節(jié)范圍為 0－ 5V。接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，但對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “鬼影 ”，因此通常使用一個(gè) 10K 的電位器來調(diào)整對(duì)比度，或者直接串接一個(gè)電阻到地； RS： MCU 寫入數(shù)據(jù)或者指令選擇端。 MCU 要寫入指令時(shí)，使 RS 為低電平； MCU 要寫入數(shù)據(jù)時(shí)，使 RS 為高電平； R/W：讀寫控制端。 R/W 為高電平時(shí)，讀取數(shù)據(jù)； R/W 為低電平時(shí)，寫入數(shù) 據(jù)； E： LCD 模塊使能信號(hào)控制端。寫數(shù)據(jù)時(shí)，需要下降沿觸發(fā)模塊。 D0－ D7： 8 位數(shù)據(jù)總線，三態(tài)雙向。如果 MCU 的 I/O 口資源緊張的話，該模塊也可以只使用 4 位數(shù)據(jù)線 D4－ D7 接口傳送數(shù)據(jù)。本充電器就是采用 4 位數(shù)據(jù)傳送方式； BLA： LED 背光正極。需要背光時(shí)， BLA 串接一個(gè)限流電阻接 VDD，ATX 電源智能負(fù)載設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 14 BLK 接地，實(shí)測(cè)該模塊的背光電流為 50mA 左右； BLK： LED 背光地端。 根據(jù)資料 ,只要對(duì)各端口進(jìn)行準(zhǔn)確的控制 ,可以很容易的實(shí)現(xiàn)讀寫 . 單片機(jī)模塊 本設(shè)計(jì)的核心控制芯片就是單片機(jī) ,該模塊的功能 :實(shí)現(xiàn) 對(duì)系統(tǒng)的控制 .單片機(jī)種類繁多 ,應(yīng)該選擇最合適的單片機(jī) ,要熟練掌握它的功能且靈活應(yīng)用 .本設(shè)計(jì)選擇的是 :控制方便 ,性能穩(wěn)定 ,資源豐富 .完全滿足本設(shè)計(jì)要求 ,以下是對(duì)單片機(jī)的詳細(xì)介紹 : 1 MCS51 系列單片機(jī)內(nèi)部 介紹 （ 1）振蕩器 MCS51 系列單片機(jī)的內(nèi)部有一個(gè)振蕩器，只要外接一個(gè)晶振即可產(chǎn)生整個(gè)系統(tǒng)所需的時(shí)鐘脈沖。 CPU 這是一個(gè)特別適于從事自動(dòng)控制的高性能 8 位 CPU，用來執(zhí)行指令和控制整個(gè)單片機(jī)的運(yùn)作。程序存儲(chǔ)器 ROM、 EPROM或 Flash 存儲(chǔ)器，用來儲(chǔ)存程序及固定不變的常數(shù)。其容量隨 型號(hào)而異。它們的最大特點(diǎn)是內(nèi)容不會(huì)因電源切斷而消失。但是 CPU 僅能讀取程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容，而無法改變程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM，用來儲(chǔ)存程序執(zhí)行中需要加以改變的數(shù)據(jù)。其容量隨型號(hào)而異。它是一種隨時(shí)可以有 CPU 存取數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器，但存于內(nèi)部的數(shù)據(jù)會(huì)隨電源的切斷而消失。 定時(shí) \計(jì)數(shù)器可用指令設(shè)定為 16 位的定時(shí)器或 16 位的計(jì)數(shù)器用。 I/OATX 電源智能負(fù)載設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 15 引腳一共有 32 個(gè)輸入 /輸出引腳可供使用 [7]。 2 MCS51 系列單片機(jī)的引腳圖如下： 圖 MCS51 系列單片機(jī)引腳圖 盡管單片機(jī)的大部分功能集成在一塊小 芯片上，但是它具有一個(gè)完整計(jì)算機(jī)所需要的大部分部件： CPU、 內(nèi)存 、內(nèi)部和外部 總線 系統(tǒng)。同時(shí)集成諸如通訊接口、 定時(shí)器 ，實(shí)時(shí)時(shí)鐘等外圍設(shè)備。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上。單片機(jī)又稱單片微控制器 ,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片 ,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。單片機(jī)的種種優(yōu)勢(shì)，足以滿足本設(shè)計(jì)的要求。 整體方案設(shè)計(jì) 整體方案 1 ATX 電源智能負(fù)載設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 16 圖 方案 1 方框圖 方案 論證 :當(dāng)接入 ATX電源做好檢測(cè)準(zhǔn)備后，等待單片機(jī)的控制。單片機(jī)控制 CD4051 來輪流選通場(chǎng)效應(yīng)管 ,打開場(chǎng)效應(yīng)管后 ,負(fù)載開始工作 , 在打開負(fù)載端口的期間，負(fù)載會(huì)迅速加熱。單片機(jī)再控制 AD芯片不斷的對(duì)提供負(fù)載工作的端口電壓進(jìn)行采集并顯示 ,并將采集到的模擬值進(jìn)行處理后送顯示 ,并做報(bào)警處理。 優(yōu)點(diǎn)：材料實(shí)惠而且易與采購(gòu)。解決了負(fù)載因?yàn)榧訜岫淖冏柚档膯栴}，解決了因?yàn)榇蠊β使ぷ鞫y于控制的問題?？梢院苡行У膶?shí)現(xiàn)大功率負(fù)載的選擇與檢測(cè)。 精度高、 性能穩(wěn)定且可以長(zhǎng)時(shí)間工作。 缺點(diǎn)：不能實(shí)現(xiàn)自檢功能。本設(shè)計(jì)中用到的開關(guān)管是直接串聯(lián)到大功率工作線上的，所以有可能出現(xiàn)因長(zhǎng)期使用而壞死的情況，一旦某一路開關(guān)管的場(chǎng)效應(yīng)管是不能工作了，就會(huì)導(dǎo)致這一路的大功率負(fù)載不工作，那檢測(cè)儀檢測(cè)到的電壓實(shí)際上是這一路空載情況下的電壓。 本設(shè)計(jì)中 ATX 檢測(cè)儀在開始工作時(shí)并未先對(duì)開關(guān)管的好壞進(jìn)行檢測(cè)。 整體方案 2 ATX 電源被檢測(cè)端口 負(fù)載（電爐絲） 開關(guān)管（ IRF3205） 分壓 ATX 電源檢測(cè)儀 CD4051 ATX 電源智能負(fù)載設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 17 圖 方案 2 方框圖 方案論證： 當(dāng)接入 ATX 電源做好檢測(cè)準(zhǔn)備后，等待單片機(jī)的控制。單片機(jī)控制 CD4051 來輪流選通負(fù)載，在打開負(fù)載端口的期間，負(fù)載會(huì)迅速加熱。單片機(jī)再控制 AD 芯片不斷的對(duì)提供負(fù)載工作的端口電壓進(jìn)行采集并顯示 ,并將采集到的模擬值進(jìn)行處理后送顯示 ,并做報(bào)警處理。 優(yōu)點(diǎn)：控制方便，性能穩(wěn)定、能長(zhǎng)時(shí)間工作。 缺點(diǎn)：不能完全實(shí)現(xiàn)大功率負(fù)載的檢測(cè)，精度不夠高 本設(shè)計(jì)采用的是方