【正文】 基于單片機(jī)的智能穩(wěn)壓電源設(shè)計 摘 要 本智能穩(wěn)壓電源利用 16 位單片機(jī) SPCE061A 為控制核心，可預(yù)置輸出電壓值并顯示在液晶顯示模塊（ LCD）上，通過其內(nèi)置的 A/D 輸出對 PWM 進(jìn)行調(diào)制，再控制大功率開關(guān)管導(dǎo)通 ,再經(jīng)過濾波輸出。同時通過采樣電路將實際輸出值反饋到單片機(jī)中構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，進(jìn)行比較、調(diào)整，提高了電源的輸出精度。輸出電壓范圍為 ～10v，而且可以步進(jìn)調(diào)整輸出的電壓值。 關(guān)鍵詞 ： 智能 ； 單片機(jī) ； PWM 調(diào)制 ； 穩(wěn)壓電源 Design of Smart Power Supply Based on SCM Wu Renjie (College of Physics Science and Information Engineering, Jishou University, Jishou,Hunan 416000) Abstract The 16 Bit SCM SPCE061A was used as the control unit in this design, the output voltage value can be protested form the keyboard and displayed it on the LCD module .At the same time, its builtin A / D converter moderate the output as pulse width moderation(pwm), and switch on the output, after that output through a filter . At the same time the circuit would sample the actual output value and feedback the output to the SCM’s input system, after paring and adjusting to improve the output accuracy. Output voltage range from v to 10v, it can also stepping adjust the output voltage value. Key words: intelligent； SCM； PWM modulation； power supply I 目錄 第一章 引言 ........................................................................................................................ 1 第二章 方案論證與設(shè)計 .................................................................................................... 2 系統(tǒng)整體方案 論證 ................................................................................................ 2 數(shù)據(jù)采集和處理器選擇 ......................................................................................... 2 電源供電電路 ........................................................................................................ 2 顯示電路模塊 ........................................................................................................ 2 第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計方案及設(shè)計框圖 ............................................................................ 3 第四章 系統(tǒng)模塊電路分析 ................................................................................................ 4 SPCE061A[1] 單片機(jī)最小系統(tǒng)概述 ...................................................................... 4 ADC 的控制 ................................................................................................. 5 DAC 的控制 ................................................................................................. 6 IO 端口結(jié)構(gòu) ................................................................................................. 7 單片機(jī)端口資源的分配 .............................................................................. 8 電壓控制電路 ........................................................................................................ 8 ADC、 DAC 電壓調(diào)整電路 .......................................................................... 9 脈寬調(diào)節(jié)電路的工作原理 ........................................................................ 10 脈寬調(diào)制電路參數(shù)的選擇 ........................................................................ 12 開關(guān)管輸出的電路參數(shù)的選擇 ................................................................ 13 平滑電容電阻的參數(shù)選取 ........................................................................ 13 鍵盤設(shè)計 .............................................................................................................. 14 液晶顯示 .............................................................................................................. 14 正負(fù)電源供電電路 .............................................................................................. 18 第五章 軟件流程圖 .......................................................................................................... 19 主程序 .................................................................................................................. 19 鍵盤程序 .............................................................................................................. 19 閉環(huán)調(diào)整子程序 .................................................................................................. 20 第六章 系統(tǒng)測試和誤差分析 .......................................................................................... 22 系統(tǒng)功能測試 ...................................................................................................... 22 系統(tǒng)誤差分析 ...................................................................................................... 22 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................ 23 附錄 .................................................................................................................................... 24 結(jié)束語 ................................................................................................................................ 30 基于單片機(jī)的智能穩(wěn)壓電源設(shè)計 引言 1 第一章 引言 直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一 ,廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的多功能直流穩(wěn)壓電源功能簡單、難控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、復(fù)雜度高。普通直流穩(wěn)壓電源品種很多 , 但均存在以下二個問題 : 1) 輸出電壓是通過粗調(diào) (波段開關(guān) ) 及細(xì)調(diào) (電位器 )來調(diào)節(jié)。這樣 , 當(dāng)輸出電壓需要精確輸出 , 或需要在一個小范圍內(nèi)改變時 (如 1. 05～ 1. 07V ) ,困難就較大。另外 , 隨著使用時間的增加 , 波段開關(guān)及 電位器難免接觸不良 , 對輸出會有影響。 2) 穩(wěn)壓方式均是采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 , 對過載進(jìn)行限流或截流型保護(hù) , 電路構(gòu)成復(fù)雜 ,穩(wěn)壓精度也不高。 在家用電器和其他各類電子設(shè)備中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。但在實際生活中，都是由 220V 的交流電網(wǎng)供電。這就需要通過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓電路將交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電。濾波器用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般傳統(tǒng)電路由濾波扼流圈和電容器組成，若由晶體管濾波器來替代，則可縮小直流電源的體積，減輕其重量，且晶體管濾波直流電源不需直流穩(wěn)壓器就能用作家用電器的電源， 這既降低了家用電器的成本，又縮小了其體積，使家用電器小型化。 傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源通常采用電位器和波段開關(guān)來實現(xiàn)電壓的調(diào)節(jié) ,并由電壓表指示電壓值的大小 . 因此 ,電壓的調(diào)整精度不高 ,讀數(shù)欠直觀 ,電位器也易磨損 .而基于單片機(jī)控制的直流穩(wěn)壓電源能較好地解決以上傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源的不足。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展 ,特別是計算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn) ,現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用的工控產(chǎn)品均需要有低紋波、寬調(diào)整范圍的高壓電源 ,特別是在一些高能物理領(lǐng)域 ,急需電腦或單片機(jī)控制的低紋波、寬調(diào)整范圍的電源。 現(xiàn)今隨著直流電源技術(shù)的飛躍發(fā)展 , 整流系統(tǒng)由以前的 分立元件和集成電路控制發(fā)展為微機(jī)控制 , 從而使直流電源智能化 , 具有遙測、遙信、遙控的三遙功能 , 基本實現(xiàn)了直流電源的無人值守 。 本課題研究一種以 16 位凌陽單片機(jī) 為核心的智能化高精度直流電源的設(shè)計 , 通過其內(nèi)置的 A/D 輸出對 PWM 進(jìn)行調(diào)制，大大提高電源的輸出精度 ， 特別適用于各種有較高精度要求的場合。 基于單片機(jī)的智能穩(wěn)壓電源設(shè)計 方案論證與設(shè)計 2 第二章 方案論證與設(shè)計