【正文】 零式電路；按照交流輸入相數(shù)又分為單相電路和多相電路；按照變壓器二次側(cè)電流的方向是單向還是雙向，又分為單拍電路和雙拍電路。方案三：采用D/A芯片。利用電位器的中間抽頭的電位可以隨電位器抽頭的位置變化產(chǎn)生線性變化的特點(diǎn)，將中間抽頭的電平作為參考電壓，這種方法的線性度較好，很容易實(shí)現(xiàn)，但是電位器使用較長(zhǎng)時(shí)間后容易接觸不良，而且不容易實(shí)現(xiàn)精確控制。MSP430F169是TI公司的16位低功耗系列單片機(jī)，它集成了兩個(gè)帶捕獲/比較功能的16位定時(shí)器，擁有8通道12位高速的A/D轉(zhuǎn)換模塊和兩個(gè)獨(dú)立的12位的D/A轉(zhuǎn)換模塊，而且內(nèi)部集成硬件乘法器，大大提升了MCU的運(yùn)算速度。本設(shè)計(jì)旨在設(shè)計(jì)完成一個(gè)能滿足日常實(shí)驗(yàn)及工作需要的實(shí)用電源，對(duì)電源的穩(wěn)定性、精度有較高的要求，現(xiàn)在擬以內(nèi)部集成A/D、D/A的16位單片機(jī)MSP430F169為核心，采用橋式整流，電容濾波，分立元件搭建電壓調(diào)整電路，選取硬件負(fù)反饋設(shè)計(jì)一個(gè)串聯(lián)輸出的數(shù)控直流線性穩(wěn)壓電源，以下是對(duì)本此設(shè)計(jì)的電源各個(gè)模塊單元的論證。2) 模塊化電源的模塊化主要有兩方面的含義，一是指指電源功能單元的模塊化；二是電源器件的模塊化。 發(fā)展方向直流穩(wěn)壓電源技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)日益成熟，但是隨著科技的發(fā)展以及未來(lái)社會(huì)對(duì)電源設(shè)備要求的不斷提高，直流穩(wěn)壓電源還有很大的潛在發(fā)展空間，未來(lái)直流穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向大致有三大發(fā)展方向：智能化、模塊化、數(shù)字化。在我國(guó)以現(xiàn)代電力電子為核心的電源產(chǎn)業(yè)興起比較晚，直到二十世紀(jì)60年代才開(kāi)始形成，到了90年代，電源產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展的階段，一方面得益于國(guó)家自然基金的資助與激勵(lì)，另一方面市場(chǎng)對(duì)電源的需求不斷增大，電源產(chǎn)業(yè)的規(guī)模在不斷擴(kuò)大，在創(chuàng)新意識(shí)的指導(dǎo)下，國(guó)內(nèi)開(kāi)展了跟蹤國(guó)際多方面前沿課題的研究，使我國(guó)的電源技術(shù)的研究從引進(jìn)吸收消化，過(guò)渡到一般的跟蹤發(fā)展，再到前沿跟蹤與基礎(chǔ)的創(chuàng)新與研發(fā)，電源行業(yè)踴躍出一大批難度大、具有國(guó)際領(lǐng)先的技術(shù)，而且還生產(chǎn)出一大批具有國(guó)際領(lǐng)先水平的代表性產(chǎn)品。4) 產(chǎn)品維護(hù)方便，一旦出現(xiàn)故障，可以通過(guò)通信接口在線檢測(cè)查詢故障，對(duì)于軟件故障通過(guò)通訊接口就可以修復(fù)系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)與上位PC機(jī)通信，可以隨時(shí)監(jiān)視電源設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)以及實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)機(jī)等功能。電源采用單片機(jī)控制，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)：1) 系統(tǒng)升級(jí)一般只需改動(dòng)軟件算法，通過(guò)下載口就可以更新程序，硬件電路不必更改即可繼續(xù)使用，減少不必要開(kāi)支，易于電源更新?lián)Q代。與線性電源相反，開(kāi)關(guān)電源具有體積小、重量輕（體積和重量只有線性電源的20～30%）、效率高（一般為60～70%，最高達(dá)到90%以上）、自身抗干擾能力強(qiáng)、輸出電壓范圍寬、模塊化強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但是由于開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的開(kāi)關(guān)管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，在逆變過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高頻電壓，這些交變的電壓和電流會(huì)通過(guò)電路中的元器件產(chǎn)生較強(qiáng)的尖峰干擾和諧振干擾，這些干擾就會(huì)污染市電電網(wǎng)，直接或間接的影響臨近的電子儀器設(shè)備的正常工作，因此需要良好的屏蔽及接地，而且開(kāi)關(guān)電源的輸出紋波電壓大，在對(duì)電源質(zhì)量要求比較高的一些精密電子儀器等場(chǎng)合，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源尚不能勝任。以單片機(jī)為核心的新一代數(shù)控直流穩(wěn)壓電源不但硬件電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，模塊性強(qiáng)，成本低，生產(chǎn)效率高，利于工廠大規(guī)模生產(chǎn)，而且采用單片機(jī)控制可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電源的輸出量進(jìn)行信息采集與分析計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的自動(dòng)控制與反饋，可以大大提高電源輸出的穩(wěn)定性和控制精度，同時(shí)它還具有自我保護(hù)功能和自恢復(fù)功能，智能檢測(cè)可能出現(xiàn)的故障，并根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果采取預(yù)定的保護(hù)措施，極大地降低了模擬電路的故障率，并且操作方便，調(diào)試簡(jiǎn)單，體積小，可靠性高，具有很高的實(shí)用價(jià)值。穩(wěn)壓電源按照分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不同有很多不同的分類(lèi)，例如按輸出電源的類(lèi)型分類(lèi)可分為直流穩(wěn)壓電源和交流穩(wěn)壓電源；按照電源與負(fù)載的連接方式可分為串聯(lián)型穩(wěn)壓電源和并聯(lián)型穩(wěn)壓電源；又按調(diào)整管的工作狀態(tài)分為線性穩(wěn)壓電源和開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源等。關(guān)鍵詞 數(shù)控電源 線性電源 智能 MSP430 AbstractThis article describes a design of highprecisI/On CNC regulated power supply based on MSP430 microcontroller, the design of digitally controlled power can control keyboard input, display of input and output voltage and current at realtime, and intelligent power brownout protectI/On, current limiting output short circuit protectI/On, with easyoperatI/On, high accuracy, stability and security. This article described the main transformer module and voltage regulator modules, sampling module, feedback module, the principles of design of the keyboard input module, LCD module and MCU control module and detailed productI/On process. Overall system design is based on 16bit MSP430 microcontroller as the core to plete the measurement and processing of D/Ata, control the output voltage, the whole system via the simulatI/On and physical testing and analysis, and basic to meet the design specificatI/Ons, and achieved good results .Keywords CNC power supply Linear power Intelligent MSP430目 錄前 言 1第1章 數(shù)控線性穩(wěn)壓電源研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向 2 選題的背景和意義 2 選題背景 2 意義 3 研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向 3 研究現(xiàn)狀 3 發(fā)展方向 4第2章 線性穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)思路及方案論證 5 初步設(shè)計(jì)的系統(tǒng)整體框圖 5 設(shè)計(jì)思路 5 各個(gè)模塊方案論證 5 控制器的選擇 5 關(guān)于電壓調(diào)整方式 6 整流電路方案選擇 6 濾波電路論證 10 分立元件和集成可調(diào)穩(wěn)壓器 12 閉環(huán)負(fù)反饋方法案選擇 13 輸出帶載方式 13 鍵盤(pán)論證 14 輸出顯示方式論證 14 過(guò)流保護(hù)方案論證 15第3章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 系統(tǒng)的整體框圖及總體描述 17 變壓器部分 18 整流橋部分 18 濾波電容部分 19 調(diào)整管電路設(shè)計(jì) 19 反饋電路設(shè)計(jì) 20 電壓負(fù)反饋電路 21 電流負(fù)反饋電路 22 反饋回路的配合實(shí)現(xiàn) 23 采樣電路 23 單片機(jī)控制模塊 24 電源部分 25 復(fù)位電路 25 時(shí)鐘源電路 25 通訊接口 25 參考電壓 25 內(nèi)部供電電路設(shè)計(jì) 26 鍵盤(pán)顯示電路 27 保護(hù)電路 27 上電保護(hù) 28 失電保護(hù) 28第4章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29 系統(tǒng)軟件流程圖 29第5章 系統(tǒng)測(cè)試 30 測(cè)試工具 30 各個(gè)功能模塊的測(cè)試 30 各個(gè)模塊進(jìn)行聯(lián)調(diào)及分析 31結(jié)束語(yǔ) 34謝 辭 35參考文獻(xiàn) 36附 錄 37前 言在社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科技蓬勃發(fā)展的今天，電能得到了廣泛的利用，電力電子技術(shù)作為電能最廣泛的應(yīng)用技術(shù)之一，也得到了飛快的發(fā)展，其中電源技術(shù)的不斷進(jìn)步與創(chuàng)新對(duì)此起到了很關(guān)鍵的作用。本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題 目：基于MSP430單片機(jī)的數(shù)控穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)學(xué) 院： 自動(dòng)化工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 姓 名： 趙金洋 指導(dǎo)教師： 傅強(qiáng) 2012年 5月 27 日42 / 47The design of CNC linear regulated power supply based on the MSP430摘 要本文介紹了基于MSP430單片機(jī)的高精度數(shù)控穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)制作的數(shù)控電源可以實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)控制輸入，實(shí)時(shí)顯示輸入輸出電壓電流，并具有智能上電掉電保護(hù)、限流輸出與短路保護(hù)等功能，具有易于操作、精度高、穩(wěn)定度好、安全性強(qiáng)等特點(diǎn)。電源技術(shù)尤其是直流穩(wěn)壓電源技術(shù)服務(wù)于各行各業(yè)，它融合了電氣、電子、電磁、系統(tǒng)集成、自動(dòng)控制、現(xiàn)代控制、材料學(xué)等諸多學(xué)科領(lǐng)域，是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的工程技術(shù)。通常情況下電子設(shè)備在正常工作時(shí)都需要提供恒定的直流電能，因此直流線性穩(wěn)壓電源在電源技術(shù)中占有很重要的地位。本文對(duì)基于MSP430單片機(jī)的數(shù)控直流線性穩(wěn)壓電源進(jìn)行了初步的研究與設(shè)計(jì)，以達(dá)到進(jìn)一步了解數(shù)控線性穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與應(yīng)用的目的。傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源功能簡(jiǎn)單、不易控制、可靠性低、精度低、體積大且復(fù)雜程度高、故障率高、自我保護(hù)功能不夠完善，因而實(shí)用性比較低。2) 具有友好的人機(jī)界面。5) 控制靈活，系統(tǒng)可靠性高，控制精度高，具有自我保護(hù)功能和自恢復(fù)系統(tǒng)。但是，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的電源產(chǎn)業(yè)還存在很大的差距和不足，一方面國(guó)內(nèi)的數(shù)控電源主要是利用單片機(jī)或者可編程邏輯器件來(lái)控制穩(wěn)壓電源調(diào)整管的開(kāi)關(guān)程度來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)控，這樣的控制方法和國(guó)外相比，電源的效果不是很理想。1) 智能化目前在研究開(kāi)發(fā)高性能、高精度的儀器儀表時(shí)，幾乎全部采用單片機(jī)以及可編程邏輯器件來(lái)實(shí)現(xiàn)，電源也不例外。電源模塊化可以方便使用和生產(chǎn)，縮小體積，更重要的是模塊化能夠取代傳統(tǒng)接線，把寄生電容等非確定變量降到最低，降低電子元器件在正常工作或者故障時(shí)所受的電動(dòng)力，降低元件損耗，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，還可以使用多個(gè)模塊并聯(lián)使用，增加系統(tǒng)的冗余，分擔(dān)負(fù)載，擴(kuò)大系統(tǒng)容量，可以大大的提高可靠性。 各個(gè)模塊方案論證 控制器的選擇方案一：采用51單片機(jī)作為主控制器。芯片集成度高，簡(jiǎn)化了硬件單路，此系統(tǒng)硬件相對(duì)簡(jiǎn)單，多數(shù)功能可由軟件實(shí)現(xiàn)， 因此系統(tǒng)控制靈活，而且更加穩(wěn)定，并且低功耗便于整體效率的提高。方案二：PWM濾波模擬D/A。D/A芯片能將輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)化成相對(duì)應(yīng)的模擬量，兩者的對(duì)用關(guān)系僅與參考電壓有關(guān)，線性度號(hào)，D/A芯片的穩(wěn)定性好、精度高，但是價(jià)格昂貴。常用的整流方案有以下幾種：方案一：半波整流電路。由于這樣得到的電壓波形大小還是隨時(shí)間變化，我們稱(chēng)為脈動(dòng)直流。這個(gè)電路實(shí)質(zhì)上是將兩個(gè)半波整流電路組合到一起。 方案三：橋式整流電路 由于全波整流電路需要特制的變壓器，制作起來(lái)比較麻煩，于是出現(xiàn)了一種橋式整流電路。R1兩端的電壓始終是上正下負(fù)，其波形與全波整流時(shí)一致。（2）每個(gè)二極管承擔(dān)的最大反向電壓為2 倍的交流峰值電壓。濾波電路可以大大降低這種交流紋波成份，讓整流后的電壓波形變得比較平滑。這樣通過(guò)電容C1的反復(fù)充放電實(shí)現(xiàn)了濾波作用。電感濾波電路帶負(fù)載能力比較好，多用于負(fù)載電流很大的場(chǎng)合。這種濾波電路由于增加了一個(gè)電阻R1，使交流紋波都分擔(dān)在R1上。 LC濾波電路圖以下是上述各種濾波電路的對(duì)比： 不同濾波方式的優(yōu)劣對(duì)比表電路名稱(chēng)濾波效果輸出電壓輸出電流應(yīng)用特點(diǎn)電容濾波稍差高稍小結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。LC濾波很好高稍小電源電路中較少使用。方案二：采用分立元件。這種方法是利用兩個(gè)運(yùn)放，將運(yùn)放A構(gòu)成電壓比較器，將設(shè)定的輸出電壓數(shù)字量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)化后輸入運(yùn)放A的同向端，而輸出的電壓經(jīng)過(guò)另一個(gè)運(yùn)放B進(jìn)行比例運(yùn)算后輸入到運(yùn)放A的反向端，這樣就形成了硬件的反饋。結(jié)合實(shí)際：由于MSP430的在處理、計(jì)算浮點(diǎn)數(shù)據(jù)與執(zhí)行大規(guī)模數(shù)據(jù)處理程序速度方面并不占優(yōu)勢(shì)，而且反饋速度慢會(huì)造成電源的輸出失控，系統(tǒng)無(wú)法正常工作，因此閉環(huán)反饋調(diào)整只有采用硬件負(fù)反饋。由于D1與R2是并聯(lián)，所以稱(chēng)并聯(lián)穩(wěn)壓電路。在負(fù)載變化小時(shí)，穩(wěn)壓性能比較好。帶負(fù)載能力、穩(wěn)定度、精度比較差。由于T1基極電壓被穩(wěn)壓管D1固定在UD1，T1發(fā)射結(jié)電壓（UT1）BE在T1正常工作時(shí)基本是一個(gè)固定值（，），所以輸出電壓UO＝UD1－（UT1）BE。 鍵盤(pán)論證方案一：利用I/O口直接連接獨(dú)立的按鍵。由于獨(dú)立按鍵會(huì)浪費(fèi)大量I/O口，而且采用HD7279芯片的44矩陣抗干擾能力比獨(dú)立按鍵要強(qiáng)得多，采用矩陣鍵盤(pán)更利于系統(tǒng)的穩(wěn)定