【正文】 計(jì)一個(gè)水溫控制系統(tǒng)，對(duì)象為1升凈水，加熱器為1千瓦電熱爐。通過(guò)PID算法實(shí)現(xiàn)對(duì)電爐功率和水溫控制。而數(shù)碼管雖然便宜，但顯示單調(diào)。在方案一中輸出的電壓很難跟蹤電壓的快速變化，而方案二中的輸出電壓波形與 DAC0832的輸出波形相同，不僅可以輸出直流電平，而且只要預(yù)先生成產(chǎn)生波形的量化數(shù)據(jù)，便可以輸出多種波形，使系統(tǒng)產(chǎn)生的信號(hào)源有一定的驅(qū)動(dòng)能力。 比較以上兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，方案一采用中、小規(guī)模器件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)控部分，使用的芯片很多，造成控制電路內(nèi)部接口信號(hào)繁瑣，中間相互關(guān)聯(lián)多，抗干擾能力差。 方案二：采用STC89C52單片機(jī)作為這個(gè)系統(tǒng)的控制單元，可以通過(guò)DAC0832的數(shù)據(jù)采樣和LM324的電壓調(diào)整可以改變系統(tǒng)輸出電壓的大小。占用過(guò)多的I/O。 方案一:使用數(shù)碼管顯示 使用多位數(shù)碼管顯示，顯示不靈活。在方案二中采用單片機(jī)完成整個(gè)數(shù)控部分的功能，也便于系統(tǒng)功能的擴(kuò)展[5]。為了能夠使系統(tǒng)具備檢測(cè)實(shí)際輸出電壓值的大小，可以將輸出電壓經(jīng)過(guò)DAC0832進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，間接用單片機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)電壓進(jìn)行采樣，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及送LCD1602顯示。 ，成本低廉，方便量產(chǎn)。它不僅能作為常規(guī)的電子產(chǎn)品和科研實(shí)驗(yàn)電源用，而且可以通過(guò)軟件編程的方法使穩(wěn)壓電源產(chǎn)生連續(xù)變化的輸出電壓，具有很高的性價(jià)比[4]。 從組成上，本設(shè)計(jì)硬件電路主要由單片機(jī)、變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓輸出電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、顯示電路等組成。單片機(jī)技術(shù)及電壓轉(zhuǎn)換模塊的出現(xiàn)為精確數(shù)控電源的發(fā)展提供了有利的條件。這些理論的研究為其后來(lái)電源的發(fā)展提供了一個(gè)較好的基礎(chǔ)。當(dāng)在外在電壓波動(dòng)或負(fù)載電流變化的時(shí)侯也會(huì)使輸出電壓有所改變。實(shí)際測(cè)試實(shí)際測(cè)試實(shí)際測(cè)試實(shí)際測(cè)試結(jié)果表明結(jié)果表明結(jié)果表明結(jié)果表明，本系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用于需要高穩(wěn)定度小功率恒本系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用于需要高穩(wěn)定度小功率恒本系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用于需要高穩(wěn)定度小功率恒本系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用于需要高穩(wěn)定度小功率恒壓源的領(lǐng)域壓源的領(lǐng)域壓源的領(lǐng)域壓源的領(lǐng)域。數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 【【【【摘要摘要摘要摘要】】】】本本本本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)以直流電壓源為核心以直流電壓源為核心以直流電壓源為核心以直流電壓源為核心，STC89C52RC單片機(jī)為主控制器單片機(jī)為主控制器單片機(jī)為主控制器單片機(jī)為主控制器，單片機(jī)系統(tǒng)是數(shù)控電源的核心單片機(jī)系統(tǒng)是數(shù)控電源的核心單片機(jī)系統(tǒng)是數(shù)控電源的核心單片機(jī)系統(tǒng)是數(shù)控電源的核心?！　? 4)顯示模塊　　方案 方案 3中的顯示輸出地對(duì)電壓的量化值直接進(jìn)行譯碼顯示輸出，顯示值為 D /A變換的輸入量，由于 D /A變換與功率驅(qū)動(dòng)電路引入的誤差，顯示值與電源實(shí)際輸出值之間可能出現(xiàn)較大偏差。在方案 1中，為抑制紋波而在線性調(diào)壓電源輸出端并聯(lián)的大電容降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，這樣輸出的電壓難以跟蹤快變的輸入，方案 4中的輸出電壓波形與 D /A 變換輸出波形相同，不僅可以輸出直流電平，而且只要預(yù)先生成波形的量化數(shù)據(jù)，就可以產(chǎn)生多種波形輸出，使系統(tǒng)有一定驅(qū)動(dòng)能力的信號(hào)源。而且采用PWM 控制的開(kāi)關(guān)電源，該電源具有高集成度、高性價(jià)比、最簡(jiǎn)外圍電路、最佳性能指標(biāo)、能構(gòu)成高效率無(wú)工頻變壓器的隔離式開(kāi)關(guān)電源等優(yōu)點(diǎn)。 圖 3 方案 3電路原理　　方案 4 : 此方案采用 51系列單片機(jī)作為整機(jī)的控制單元，通過(guò)改變輸入數(shù)字量來(lái)改變輸出電壓值，從而使開(kāi)關(guān)控制電源輸出電壓發(fā)生變化，間接地改變輸出電壓的大小。但由于模擬分立元件的分散性較大，各電阻電容之間的影響較大，因此所設(shè)計(jì)的指標(biāo)不高、不符合設(shè)計(jì)要求、且使用的器件較多、連接復(fù)雜、靈活性差、功耗也大，同時(shí)焊點(diǎn)和線路較多，使成品的穩(wěn)定性和精度受到影響?！　追N數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)方案比較　　　　方案 1 : 采用模擬的分立元件，利用純硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)功能，通過(guò)電源變壓器、整流濾波電路以及穩(wěn)壓電路，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓電源穩(wěn)定輸出177。5 V、 177。 圖 1 方案 1電路原理　　方案 2 : 此方案采用傳統(tǒng)的調(diào)整管方案，主要特點(diǎn)在于使用一套雙計(jì)數(shù)器完成系統(tǒng)的控制功能，其中二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出經(jīng)過(guò) D /A 變換后去控制誤差放大的基準(zhǔn)電壓，以控制輸出步進(jìn)。為了能夠使系統(tǒng)具備檢測(cè)實(shí)際輸出電壓值的大小，經(jīng)過(guò) ADC0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，間接用單片機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)電壓進(jìn)行采樣，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。而且在成本上與同等功率的線性穩(wěn)壓電源相當(dāng)，而電源效率顯著提高，體積和重量則大為減小?！　? 2)數(shù)控模塊　　方案 1利用純硬件來(lái)控制電壓的輸出，其中最基本的電路原理分析，需要計(jì)算負(fù)載的大小，穩(wěn)壓管的選擇有關(guān)，方案 方案 3中采用中、小規(guī)模器件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)控部分，使用的芯片很多，造成電路內(nèi)部接口信號(hào)繁瑣，中間相互關(guān)聯(lián)多，抗干擾能力差，如方案 1中的雙計(jì)數(shù)器一旦出現(xiàn)計(jì)數(shù)不同步時(shí)，會(huì)導(dǎo)致顯示電壓與輸出電壓不一致。方案4中采用 A /D轉(zhuǎn)換電路，通過(guò)對(duì)輸出電壓的采樣，經(jīng)過(guò)單片機(jī)的分析處理，通過(guò)數(shù)據(jù)的反饋環(huán)節(jié)，使電壓更加穩(wěn)定，這樣使得顯示值與實(shí)際輸出之間的偏差減為最小。它通過(guò)軟它通過(guò)軟它通過(guò)軟它通過(guò)軟件的運(yùn)行來(lái)控制整個(gè)儀器的工作件的運(yùn)行來(lái)控制整個(gè)儀器的工作件的運(yùn)行來(lái)控制整個(gè)儀器的工作件的運(yùn)行來(lái)控制整個(gè)儀器的工作，從而完成設(shè)定的功從而完成設(shè)定的功從而完成設(shè)定的功從而完成設(shè)定的功能能能能。 【【【【關(guān)鍵字關(guān)鍵字關(guān)鍵字關(guān)鍵字】】】】直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源；；；；單片機(jī)單片機(jī)單片機(jī)單片機(jī)；；；；數(shù)控?cái)?shù)控?cái)?shù)控?cái)?shù)控；；；；DAC0832 電源技術(shù)特別是穩(wěn)壓電源技術(shù)在工程技術(shù)方面使用性很強(qiáng)，在各個(gè)行業(yè)里得到了廣泛的應(yīng)用。供給電子設(shè)備的電壓源的不穩(wěn)定,會(huì)使設(shè)備產(chǎn)生很多問(wèn)題。在以后的電力電子發(fā)展中，數(shù)控電源技術(shù)的發(fā)展得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。新的變換技術(shù)和控制理論的不斷發(fā)展，各種類型專用集成電路、數(shù)字信號(hào)處理器件的研制應(yīng)用，到90年代，功率密度達(dá)到每立方英寸50W的數(shù)控電源[2]。利用D/ A 轉(zhuǎn)換器的高分辨率和單片機(jī)的自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)數(shù)控電源更顯示出其優(yōu)越性。電源采用數(shù)字控制，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)： ，體現(xiàn)出電源模塊的高程度智能化，更加完美性能。 控制方案比較 方案一:采用各類數(shù)字電路來(lái)組成鍵盤(pán)控制系統(tǒng)，進(jìn)行信號(hào)處理，如選用CPLD等可編程邏輯器件。顯示的電壓值便是輸出的電壓大小。 方案一:采用線性調(diào)壓電源 以改變其基準(zhǔn)電壓的方式使輸出不僅增加/減少， 這樣不能不考慮整流濾波后的紋波對(duì)輸出的影響。 方案二:使用LCD1602液晶顯示 液晶顯示模塊具有體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧等優(yōu)點(diǎn)。 系統(tǒng)總體方案框圖如圖21所示。為了能夠使系統(tǒng)具備檢測(cè)實(shí)際輸出電壓值的大小，可以將輸出電壓經(jīng)過(guò)DAC0832進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，間接用單片機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)電壓進(jìn)行采樣，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及送LCD1602顯示。在方案二中采用單片機(jī)完成整個(gè)數(shù)控部分的功能，也便于系統(tǒng)功能的擴(kuò)展[5]。 方案一:使用數(shù)碼管顯示 使用多位數(shù)碼管顯示，顯示不靈活。占用過(guò)多的I/O。同時(shí)，具有溫度數(shù)字語(yǔ)音播報(bào)和顯示。要求能在40攝氏度至90攝氏度范圍內(nèi)設(shè)定控制水溫。鉑熱電阻的物理化學(xué)性能在高溫和氧化性介質(zhì)中很穩(wěn)定，它能用作工業(yè)測(cè)溫元件，且此元件線性較好。驅(qū)動(dòng)控制部分方案一：　　此方案采用89C51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)軟件編程自由度大，可用編程實(shí)現(xiàn)各種控制算法和邏輯控制。方案二:　　此方案采用SPCE061A單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，此單片機(jī)內(nèi)置8路ADC,2路DAC,且集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中，配有很多語(yǔ)音播放函數(shù)，用SPCE061A實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音播放極為方便。共三個(gè)按鍵。按KEY3后，系統(tǒng)開(kāi)始測(cè)溫，開(kāi)關(guān)電爐。串行口傳輸：將采樣溫度值，上傳至PC機(jī)，描繪曲線并打印。 鍵盤(pán)設(shè)置電路IOA0接KEY1,IOA1接KEY2,IOA2接KEY3。熱電爐控制電路 通過(guò)三極管控制繼電器的開(kāi)關(guān)。因?yàn)镻t電阻中電流基本為1—2mA,則Pt電阻電壓就在0—380mV波動(dòng)。由于SPCE061A串行口為T(mén)TL電平，PC串行口為RS232電平，使用一片MAX232為電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)?！　」剑篜out = Kp * e(t) + Ki * ∑e(t) + Kd (e(t) – e(t1))。這是面向比例項(xiàng)用的變動(dòng)數(shù)據(jù)。比例作用大，可以加快調(diào)節(jié)，減少誤差，但是過(guò)大的比例，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。反之Ti大則積分作用弱，加入積分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，動(dòng)態(tài)響應(yīng)變慢。在微分時(shí)間選擇合適情況下，可以減少超調(diào)，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。3．測(cè)試結(jié)果設(shè)定溫度由40攝氏度到60攝氏度標(biāo)定溫差= 調(diào)節(jié)時(shí)間 350秒靜態(tài)誤差= 最大超調(diào)量 如果加入模糊控制會(huì)使調(diào)節(jié)時(shí)間縮短，增強(qiáng)PID控制的效果。五、參考資料參考文獻(xiàn)： 　　《第三屆全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編（1997）》 　　《SPCE061A單片機(jī)原理與應(yīng)用》 　　《數(shù)字電子技