【正文】 計(jì)也相對(duì)簡(jiǎn)單，輸出精度高、易于制作、開關(guān)工作效率高故采用了方案一。但是由于電路工作在開關(guān)狀態(tài)，所以噪聲比較大。本系統(tǒng)具有調(diào)整速度快，精度高，電壓調(diào)整率低，負(fù)載調(diào)整率低，效率高，無(wú)需另加輔助電源板，輸出紋波小及過(guò)流保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。 （ 2） U2 從 15V 變到 25V 時(shí)，電壓調(diào)整率 SU≤ 5%（ IO=） （ 3） IO 從 0 變到 時(shí)，負(fù)載調(diào)整率 SI≤ 5%（ U2=18V） （ 4） 輸出噪聲紋波電壓峰 峰值 UOPP≤ （ U2=20V,UO=30V,IO=） （ 5） DCDC變換器的效率 ?≥ 50%（ U2=20V,UO=30V,IO=） 發(fā)揮部分： （ 1） 具有過(guò)流保護(hù)功能，動(dòng)作電流 IO（ th） =177。 開關(guān)穩(wěn)壓電源簡(jiǎn)介 根據(jù)調(diào)整管的工作狀態(tài) ， 常把穩(wěn)壓電源分成兩類 ： 線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源。隨著脈寬調(diào)制 (PWM)技術(shù)的發(fā)展 ， PWM 開關(guān)電源問(wèn)世 ， 它的特點(diǎn)是用 20kHz 的載波進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制 ， 電源的效率可達(dá) 65%~70%， 而線性電源的效率只有 30~40。此外 ， 還要求開關(guān)電源效率要更高 、 性能更好 、 可靠性更高等。 根據(jù)對(duì)題目的要求以及對(duì)基本要求和發(fā)揮部分的理解，將對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行方案的論證以及選擇，以達(dá)到一個(gè)較好的設(shè)計(jì)成果?？梢赃_(dá)到題目所要求的 10Hz～ 1MHz 的范圍，但精確度會(huì)隨著頻率的增大而難以控制，失真度也會(huì)隨之增大。因此，對(duì)于本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是不想適應(yīng)的。 方案如下圖 21所示，采用 Boost 升壓變壓器可實(shí)現(xiàn)電壓的升高，采用 Buck 降壓變壓器可實(shí)現(xiàn)電壓的降低，采用先升壓后降壓的模式，以 STC89C52為控制核心，用外部的 AD（模數(shù)轉(zhuǎn)換）對(duì)輸出 電壓、 電流大小進(jìn)行檢測(cè)并用 LCD 顯示，用 DA（數(shù)模轉(zhuǎn)換） 控制輸出電壓的大小。這樣，調(diào)節(jié)占空比 d 就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)輸出電壓。 當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，加在電感兩端的電壓為 (ViVo)，此時(shí)電感由電壓 (ViVo)勵(lì)磁，電感增加的磁通為： (ViVo)*Ton 公式（ 22） 。升降壓的 Buck— Boost 基本原理如下圖 24所示。當(dāng)開關(guān)閉合 與 開 關(guān) 斷 開 的 狀 態(tài) 達(dá) 到 平 衡 時(shí) , 增 加 的 磁 通 等 于 減 少 的 磁 通 ，(Vi)*Ton=(Vo)*Toff 公式（ 24） ，根據(jù) Ton 比 Toff 值不同，可能 Vi Vo，也可能 ViVo。 方案三： 電容式開關(guān)電源它們能使輸入電壓升高或降低，也可以用于產(chǎn)生負(fù)電壓。 方案論證 ： 經(jīng)過(guò)綜合比較可以知道方案二的硬件電路要比方案一的簡(jiǎn)單，但是在軟件方面恰好相反，方案三帶負(fù)載的能力較差。 方案二： 1602 液晶是工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示 16*2 即 32 個(gè)字符。 但是 1602 顯示過(guò)于簡(jiǎn)單，不能顯示文字。 鍵盤輸入模塊 方案一：采用傳統(tǒng)的獨(dú)立式按鍵。 方案論證：確定選擇采用方案二。系統(tǒng)的總體框圖如圖 31 所示。 主要特性如下： 1. 增強(qiáng)型 8051單片機(jī)， 6時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 12時(shí)鐘 /機(jī)器周期可以任意選擇，指令 代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051. 2. 工作電壓： ～ （ 5V單片機(jī)） /～ （ 3V 單片機(jī)） 第 8 頁(yè) 共 43 頁(yè) 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3. 工作頻率范圍： 0～ 40MHz，相當(dāng)于普 通 8051 的 0～ 80MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá) 48MHz 4. 用戶應(yīng)用程序空間為 8K 字節(jié) 5. 片上集成 512字節(jié) RAM 6. 通用 I/O 口（ 32 個(gè)），復(fù)位后為： P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口 /弱上拉， P0口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻。這些穩(wěn)壓器件內(nèi)部含有頻率補(bǔ)償和一個(gè)固定頻率振蕩器， 將 外部器件大大減少器件，使電路簡(jiǎn)單。 ● 振東頻率： 52kHz。 ● 工作模式控制： TTL 電平兼容 。 LM2576的內(nèi)部框圖如圖 33所示，該框圖的引腳定義對(duì)應(yīng)于五腳 TO220封裝形式。由圖及LM2576 系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路的特性可以看出，以 LM2576 為核心的開關(guān)穩(wěn)壓電源完全可以取代三端穩(wěn)壓器件構(gòu)成的 MCU 穩(wěn)壓電源。數(shù)據(jù)表中包含了升壓型穩(wěn)壓器和回掃式穩(wěn)壓器的典型電路。此集成電路包含一個(gè) 100 kHz固定頻率內(nèi)部振蕩器，允許使用小型磁性元件。 LM2587 開 關(guān)穩(wěn)壓集成電路的主要特性如下： ● 僅需極少量外圍元件 ● 一系列標(biāo)準(zhǔn)電感器和變壓器 ● 、 65V的 NPN輸出開關(guān) ● 寬廣的輸入電壓范圍： 4V至 40V ● 電流工作模式可改善瞬態(tài)響應(yīng)、線路調(diào)節(jié)和限流性能 ● 100 kHz開關(guān)頻率 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè) 共 43 頁(yè) ● 內(nèi)部軟啟動(dòng)功能降低了啟動(dòng)中的浪涌電流 ● 限流、欠壓鎖定和熱關(guān)斷可保護(hù)輸出晶體管 ● 對(duì)于線路和負(fù)載可保證最大177。 低電壓低功耗是其又一顯著特點(diǎn)。 TLV5638輸出經(jīng)過(guò)兩個(gè)緩沖器， DAC的可編程建立時(shí)間使得設(shè)計(jì)人員能夠優(yōu)化速度 與功耗分配的關(guān)系。 圖 35 TLV5638的引腳配置 TLV5638的引腳功能 說(shuō)明： ● DIN：串行數(shù)據(jù)輸入 ● SCLK：串行接口時(shí)鐘輸入 ● /CS：片選信號(hào)輸入，低電平有效 ● OUTA： A通道模擬電壓輸出 ● AGND：模擬地 ● REF：模擬電壓參考輸入 /輸出 ● OUTB： B通道模擬電壓輸出 ● VDD：供電電源（ ～ ） 第 14 頁(yè) 共 43 頁(yè) 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第四章 硬件電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)系統(tǒng)電路由 STC89C52為核心， STC89C52擁有豐富的 IO口和片上資源，是目前比較流行的單片機(jī)，該部分電路如圖 41所示，主要有時(shí)鐘電路，復(fù)位電路構(gòu)成。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。 P1 口： P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。 P2 口： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器。在訪問(wèn)外部程序存 儲(chǔ)器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè) 共 43 頁(yè) （ 例如執(zhí)行 MOVX DPTR） 時(shí)， P2 口送出高八位地址。 時(shí)鐘電路： STC89C52 的 XTAL1 是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端， XTAL2 則是輸出端，使用外部振蕩器時(shí)，外部振蕩信號(hào)應(yīng)直接加到 XTAL1，而 XTAL2 懸空。 STC89C52 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。 復(fù)位電路： STC89C52 的外部復(fù)位電路有上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)按鍵復(fù)位。 主控電路設(shè)計(jì) 主控電路我們以 STC89C5 A/D0832 和 TLV5638 為核心，首先由以 A/D0832和 TLV5638為主的電路對(duì) DCDC部分的輸出電壓進(jìn)行采樣實(shí)時(shí)送到單片機(jī)進(jìn)行處理，然后再傳到 LCD12864 顯示數(shù)據(jù)，同時(shí)檢測(cè)外部按鍵的數(shù)據(jù)輸入來(lái)改變輸出電壓，當(dāng)檢測(cè)到負(fù)載過(guò)流信號(hào)的時(shí)候，單片機(jī)就會(huì)給 LM2576 部分電路的五腳輸出一個(gè)高電平信號(hào)使降壓部分輸出電壓為零從而是電路得以保護(hù)。 如圖 44所示。 過(guò)流保護(hù)電路設(shè)計(jì) 根據(jù)題目要求，電路需 具有過(guò)流保護(hù)功能，動(dòng)作電流 IO（ th） =177。電流流過(guò) 1歐姆的 電阻 會(huì)產(chǎn)生壓降利用減法器把其壓降減出來(lái)，根據(jù)歐姆定律得到電流與減出來(lái)的電壓是 1:1的關(guān)系，減出來(lái)的電壓送到比較器，如果有過(guò)流比較器動(dòng)作會(huì)產(chǎn)生一個(gè)下降沿的脈沖，單片機(jī)在下降沿的到來(lái)時(shí)進(jìn)入中斷， 并 給 LM2576 部分電路的五腳輸出一個(gè)高電平信號(hào)使降壓部分輸出電壓為零 ，當(dāng)過(guò)流解除時(shí)恢復(fù)電壓輸出， 從而 使 電路得以保護(hù)。 設(shè)計(jì)時(shí)首先 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化， 其次 顯示LCD，并使系統(tǒng)運(yùn)作起來(lái)，由 STC89C52 控制 LM2576 輸出 電壓 ，最后，我們可以通過(guò)按鍵模塊對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的輸出 電壓 進(jìn)行變化 。主程序流程框圖如下圖 51 所示。 圖 52 過(guò)流保護(hù)流程圖 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21 頁(yè) 共 43 頁(yè) AD0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換程序流程圖 圖 53 A/D 轉(zhuǎn)換流程圖 TLV5638 數(shù)模轉(zhuǎn)換程序流程圖 圖 54 D/A 轉(zhuǎn)換流程圖 第 22 頁(yè) 共 43 頁(yè) 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第六章 繪制 PCB、實(shí)物 制作與調(diào)試 Altium designer 09 繪制原理圖軟件簡(jiǎn)介 Altium(前身為 Protel 國(guó)際有限公司 )由 NickMartin 于 1985 年始創(chuàng)于塔斯馬尼亞州霍巴特 ，致力于開發(fā)基于 PC 的軟件，為印刷電路板提供輔助的設(shè)計(jì)。雖然 Windows 平臺(tái)在處理性能和可靠性上取得了進(jìn)步，但 當(dāng)時(shí)很少有用于 Windows 平臺(tái)的 EDA 軟件 ,而當(dāng)時(shí)越來(lái)越多的設(shè)計(jì)工程師使用基于 Windows 的操作系統(tǒng)。因此 Altium 發(fā) 布了專為 Windows NT 平臺(tái)構(gòu)建的 Protel98，這是首次將所有 5 種核心 EDA 工具集成于一體的產(chǎn)品，這 5 種核心 EDA 工具包括原理圖輸入、可編程邏輯器件 (PLD)設(shè)計(jì)、仿真、板卡設(shè)計(jì)和自動(dòng)布線。 AltiumDesigner 基于一個(gè)軟件集成平臺(tái)，把為電子產(chǎn)品開發(fā)提供完整環(huán)境所需的工具全部整合在一個(gè)應(yīng)用軟件中。 （ 2) 繪制原理圖元件庫(kù)元件、原理圖、 PCB 元件庫(kù)元件。 硬件電路的制作 硬件電路的制作流程如下： （ 1）利用 Altium designer 09 繪制原理圖以及 PCB。 （ 5）把元件插到印制并腐蝕好的印制板上、焊接。經(jīng)過(guò)對(duì)作品的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)降壓電路設(shè)計(jì)控制部分的減法器不起作用，經(jīng)過(guò)討論以及老師的講解，得出失敗的原因在于減法器使用的運(yùn)放 OP07 是 單電源工作，沒(méi)有達(dá)到所需的要求。而偏置的結(jié)果是把供電所采用的單電源相對(duì)的變成“雙電源”?？删幊踢壿嬈湓砼c程序設(shè)計(jì)， 北京 :國(guó)防工業(yè)出版社 ,2020 [4]趙紅波 新編全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽試題精 解 開關(guān)電源實(shí)用技術(shù)－設(shè)計(jì)與應(yīng)用 高頻開關(guān)穩(wěn)壓電源 在此衷心感謝三年來(lái)蔣志勇 老師對(duì)我的關(guān)心和指導(dǎo)。 另外也感謝家人，他們的理解和支持使我能夠在學(xué)校專心完成我的學(xué)業(yè)。 sbit DIN =P2^4。 // 8 位的 AD0832 轉(zhuǎn)換接口 sbit ADDI =P3^6。 sbit Beep =P3^0。039。239。439。639。839。.39。 // an 按鍵 uint add。//設(shè)置定時(shí)器 0為工作方式 1 TH0=(6553650000)/256。 EA=1。啟動(dòng)定時(shí)器 0 ET1=1。 // 設(shè)定外部中斷 0工作方式 EX0=1。 } } /*****************檢測(cè)忙位 ******************/ void Check_Busy() { RS=0。 while((DataPortamp。 RS=0。 DelayUs2x(5)。 RS=1。 DelayUs2x(5)。 DelayMs(15)。 //延時(shí) //RES=0。 Write_Cmd(0x30)。 //延時(shí)大于 37us Write_Cmd(0x0c)。 //延時(shí)大于 10ms Write_Cmd(0x06)。break。break。 } while(*s0) { Write_Data(*s)。break。break。 //延時(shí)大于 100us 桂林航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 33 頁(yè) 共 43 頁(yè) ClrScreen()。 //延時(shí)大于 100us Write_Cmd(0x01)。 //延時(shí)大于 100us Write_Cmd(0x30)。 //延時(shí) //RES=1。 //大于 40MS 的延時(shí)程序 //PSB=1。 DelayUs2x(5)。 E=1。 DelayUs2x(5)。 E=1。//忙則等待 E=0。 E=1。 } /** mS 延時(shí)函數(shù)，含有輸入?yún)?shù) unsigned char t， 無(wú)返回值 ***/ void DelayMs(unsigned cha