【正文】 ，因此采用44矩陣鍵盤方案。12864是最常用的液晶顯示模塊，界面美觀大方，自帶字庫，有存儲(chǔ)器，顯示信息直觀豐富，并且采用串行控制只需要兩個(gè)I/O口就可以控制液晶顯示，外圍電路極其簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是價(jià)格較貴。方案一：簡(jiǎn)易限流方式。 方案二：數(shù)控式限流。第3章 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的整體框圖及總體描述，整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路主要包括程變壓整流部分、調(diào)整主電路、反饋電路部分、單片機(jī)控制部分、鍵盤輸入和液晶顯示部分等電路組成。調(diào)整管的管壓降UDS一般應(yīng)維持在2V以上，才能保證調(diào)整管T工作在線性區(qū)。 整流橋部分這一部分主要計(jì)算整流管的最大電流IDMAX和耐壓VDRM。 濾波電容部分電容的選取需要濾波電容的電容量C和其耐壓VC值。 調(diào)整管電路設(shè)計(jì)調(diào)整部分主要是計(jì)算調(diào)整管T的柵極－漏極反向擊穿電壓UDSS，最大允許漏極電流ID和漏極脈沖電流幅值IDM以及最大集散功耗PDM。查詢晶體管參數(shù)手冊(cè)后選擇IRFU020作為調(diào)整管T。 負(fù)反饋按其電路結(jié)構(gòu)又分為：電流反饋電路和電壓反饋電路。所以，放大電路中經(jīng)常采用負(fù)反饋。U2構(gòu)成了一個(gè)差分放大電路，增益為1/，將負(fù)載兩端電壓的1/，根據(jù)虛短，U2輸出與參考電壓 Vref相等，這將保證RL兩端的1/。電壓的A/D采集是通過差分放大器U2輸出經(jīng)過R28和C28構(gòu)成的RC濾波再送給MCU的A/D輸入端3腳的，這個(gè)電壓是輸出電壓經(jīng)過(1/)倍衰減得到，當(dāng)輸出為16V時(shí)對(duì)應(yīng)的是A/，實(shí)現(xiàn)比較合理的匹配。MSP430F169集成了兩個(gè)帶捕獲/比較功能的16位定時(shí)器，60KB + 256B Flash Memory， 2KB RAM；擁有高速的12位的A/D轉(zhuǎn)換器12位的D/A轉(zhuǎn)換器，兩個(gè)通用異步串口，支持SPI和I2C，具有48個(gè)I/O口。單片機(jī)與芯片的供電正、負(fù)極之間均接有退耦電容，防止由電源內(nèi)阻形成正反饋而引起寄生振蕩。 通訊接口所有的MSP430微控制器均包括一個(gè)內(nèi)置的仿真模塊，通過開發(fā)工具可以很輕松地進(jìn)行高級(jí)的調(diào)試和編程，本次開發(fā)設(shè)計(jì)采用的開發(fā)工具是USB型的仿真器MSPFET430UIF，采用標(biāo)準(zhǔn)的JTAG進(jìn)行通信，其中接口主要包括 5 個(gè)引腳：TMS、TCK、TDI、TDO 及一個(gè)可選配的引腳 TRST，這些引腳用于驅(qū)動(dòng)電路模塊和控制執(zhí)行規(guī)定的操作。 TL431原理圖以下是TL431的極限參數(shù)圖：圖 TL431 極限參數(shù)（引自說明書） 內(nèi)部供電電路設(shè)計(jì) 內(nèi)部系統(tǒng)供電圖本設(shè)計(jì)中由于輸出電壓的范圍不同時(shí)需要切換變壓器的輸入，而且運(yùn)放的供電需要177。HD7279A片內(nèi)具有驅(qū)動(dòng)電路及譯碼器，可直接接受BCD碼或16進(jìn)制碼，可以直接驅(qū)動(dòng)8個(gè)共陰式數(shù)碼管，最大支持88矩陣鍵盤，使外圍電路變得簡(jiǎn)單可靠。 44鍵盤電路原理圖 44鍵盤PCB圖 HD7279電路原理圖 HD7279 PCB圖 保護(hù)電路保護(hù)電路是電源必不可少的部分，本電源的保護(hù)電路主要分為三大部分：上電保護(hù)、失電保護(hù)與過流保護(hù)，過流保護(hù)在前面章節(jié)已經(jīng)介紹過，在此不再贅述，下面介紹一下上電保護(hù)與失電保護(hù)。程序采用IAR軟件編寫。 測(cè)試工具萬用電表FLUKE15B、數(shù)字示波器TDS1012BSC、直流電源VANTEK、功率電阻。復(fù)位系統(tǒng)在按鍵之后，單片機(jī)能夠正常復(fù)位。用示波器測(cè)試各電源的波形，觀測(cè)其紋波系數(shù)都滿足使用要求，而且?guī)ж?fù)載能力較好，從而使整個(gè)系統(tǒng)供電正常。測(cè)試送入A/D轉(zhuǎn)換器的電壓都在其承受范圍之內(nèi)。主電路的輸出帶負(fù)載能力較好，而且散熱器不是特別熱，調(diào)整管的溫度在正常范圍之內(nèi)。下面是電壓、電流、紋波三部分的實(shí)驗(yàn)測(cè)試圖：電壓比對(duì)：采用100Ω和200Ω，精確度5%的電阻負(fù)載。結(jié)束語本電源設(shè)計(jì)是采用TI的16位的高速低功耗單片機(jī)MSP430F169來實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制和顯示功能，是智能化的數(shù)控線性電源，適用于教學(xué)等對(duì)電源質(zhì)量要求比較高的場(chǎng)合。該線性穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)成本低，總價(jià)格200元左右，但是該系統(tǒng)電源的輸出電壓范圍有些小，應(yīng)用上有些局限性，而且輸入的電壓檔位較少，導(dǎo)致電源的工作效率較低；而且經(jīng)測(cè)試該線性穩(wěn)壓電源在負(fù)載電阻很小時(shí)，輸出電壓的紋波電壓變大。謝 辭斗轉(zhuǎn)星移，時(shí)光飛逝，轉(zhuǎn)眼間，我已在浮山腳下的青島大學(xué)已度過了四個(gè)年頭，大學(xué)時(shí)代即將結(jié)束，來不及感嘆，心中僅存感激，四年的光陰讓我成長，讓我從青澀走向成熟。傅老師平易近人，知識(shí)淵博，專業(yè)素養(yǎng)高，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，做事精益求精，并且具有豐富的電路設(shè)計(jì)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)我們提出的疑惑更是耐心講解。還要感謝創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室給我們提供豐富的資源，并提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，使得我們可以更好的利用已有的資源，去追尋自己的興趣，不斷充實(shí)自己，開拓自己的視野，使我們自身的綜合能力得以提升。此次論文的完成將為我的大學(xué)四年劃上了一個(gè)句號(hào)，是對(duì)我的大學(xué)時(shí)代的一個(gè)總結(jié)，為我將來的人生之路做好了一個(gè)很好的鋪墊，在我以后人生的道路上一定會(huì)讓我走的更高更遠(yuǎn)。=~BIT0 //writedefine SCLK_HIGH P4OUT|=BIT1 //SCLK設(shè)置define SCLK_LOW P4OUTamp。//端口設(shè)置 P4DIR=0xff。 wr_lcd (m,0x80)。 wr_lcd (m,0x01)。//改變80值改變初始位置 for (j=0。i++)//顯示的列 wr_lcd (D/At,chn[j*16+i])。 j=0。 wr_lcd (m,0x90)。i++) wr_lcd (D/At,chn[j*16+i])。 a=content。i5。 SCLK_HIGH。 //mand SCLK_HIGH。 SCLK_LOW。i4。 else STD_LOW。 } STD_LOW。 SCLK_LOW。 wr_lcd(m,0x9D)。i6。 wr_lcd(m,0x30)。j++) { for(i=0。void chn_disp4 (uchar *tab){ uchar i,j。j1。 }}void display (){ chn_disp(tab)。}。//全屏顯示//con_disp(0xff,0xff,0x88,0x80,8,32)。i4。 wr_lcd(m,0x8D)。i++) //改變8改變字的個(gè)數(shù) wr_lcd(D/At,tab[16*j+i])。 for(j=0。 }}//**********************************************************uchar tab2[6] = {0}。j1。void chn_disp2 (uchar *tab){ uchar i,j。i4。 SCLK_LOW。content)。j2。 STD_LOW。 if(D/At_m) STD_HIGH。 SCLK_LOW。 STD_HIGH。 uint i,j。 for (i=0。i16。 wr_lcd (m,0x30)。j++)//顯示的幾行 { for (i=0。 wr_lcd (m,0x30)。 /*光標(biāo)的移動(dòng)方向*/ wr_lcd (m,0x0c)。 wr_lcd (m,0x30)。//要顯示的數(shù)據(jù)uchar tab[]={ 直流穩(wěn)壓電源 實(shí)際電流值:000mA 實(shí)際電壓值:設(shè)定電壓值:}。技術(shù)在學(xué)習(xí)和工作中還要虛心請(qǐng)教，三人行必有我?guī)?，要學(xué)會(huì)與人合作，更要知之為知之不知為不知，認(rèn)真聽取別人的意見，這樣做起事情來就可以事倍功半。論文的順利完成，當(dāng)然也離不開其它各位老師和同學(xué)們對(duì)我的幫助與支持，在大家的幫助下，本篇論文才得以不斷的改進(jìn)與完善，最終幫助我完整的寫完了這篇論文。四年來在各位老師的教育和引導(dǎo)下，在各位同學(xué)的關(guān)心和照顧下，我的大學(xué)生活隨著論文的完成即將畫上圓滿的句號(hào)。本次設(shè)計(jì)基本滿足要求，但是有些方面還要改進(jìn)，比如采用更大功率的調(diào)整管提高帶負(fù)載能力，用多繞組環(huán)形變壓器增大電源電壓的輸出范圍等。經(jīng)過分模塊調(diào)試和整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)比較可靠，系統(tǒng)穩(wěn)定性比較好，性能也能滿足使用要求。 測(cè)量輸出328mA，實(shí)際輸出336mA 測(cè)量輸出633mA，實(shí)際輸出630mA ， 電源紋波：時(shí)間分辨率設(shè)為5nS，采樣速率100MHz， 輸出電壓為2V時(shí)的電源波形 輸出電壓為14V時(shí)的電源波形以下為線性電源的測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表。經(jīng)整體測(cè)試系統(tǒng)基本穩(wěn)定，能夠達(dá)到基本要求，給定不同的目標(biāo)電壓，用萬用表測(cè)試線性電源的電壓在目標(biāo)電壓值附近，而且12864液晶顯示的數(shù)值與測(cè)試數(shù)值誤差很小，可以接受。而且前級(jí)直流供電電路在濾波電容的選擇上，經(jīng)過多次調(diào)試，使其輸出電壓能夠送入調(diào)整管使用。12864液晶顯示正常，能夠準(zhǔn)確顯示單片機(jī)送給它的字符。輔助電源電路，經(jīng)測(cè)試各電源的的指示燈都能亮度正常，而且用萬用表測(cè)試，電源177。單片機(jī)供電電源指示燈亮。上電開始系統(tǒng)初始化輸出設(shè)定測(cè)量結(jié)果輸出顯示判斷是否輸出是否關(guān)閉輸出設(shè)定N N Y Y 主程序流程 輸出關(guān)閉輸出附錄為12864液晶顯示的程序代碼。 失電保護(hù)在系統(tǒng)突然斷電時(shí)由于主電源濾波電容有4700uF，運(yùn)放和MSP430供電首先下降，這時(shí)也容易使輸出電壓失控而出現(xiàn)一個(gè)短暫的高壓脈沖，因此需要添加一個(gè)交流電過零脈沖檢測(cè)電路，在突然斷電時(shí)，交流檢測(cè)電路檢測(cè)不到輸入的交流脈沖，當(dāng)MCU檢測(cè)不到連續(xù)的脈沖時(shí)就認(rèn)為是斷電了，就立即關(guān)斷光耦U4，切斷輸出，不至于在斷電時(shí)出現(xiàn)高壓脈沖而沖擊負(fù)載。通信即可采用并行接口、又可采用串行接口，連線較為方便。 鍵盤顯示電路本系統(tǒng)用HD7279A控制44鍵盤，硬件電路如圖22所示。TL431具有可調(diào)輸出電壓（最高達(dá)36V）、低溫漂、低噪聲輸出、低輸出阻抗（）、工作電流小（1mA~100 mA）等特點(diǎn)，使用也很簡(jiǎn)單，僅需配置外部電阻即可得到比較精確地輸出電壓。當(dāng)系統(tǒng)剛上電時(shí)，電容C14視為短路，引腳電平為低，可以實(shí)現(xiàn)上電自復(fù)位，同時(shí)由于有電容的存在，當(dāng)系統(tǒng)瞬間失電又恢復(fù)供電的時(shí)候，引腳上的電壓被電容鉗位，不會(huì)復(fù)位，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，復(fù)位按鍵按下時(shí)，電容通過電阻R5放電，電容兩端電壓降低，實(shí)現(xiàn)可靠手動(dòng)復(fù)位。下圖為MSP430F169單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖： MSP430F169單片機(jī)最小系統(tǒng)其中包括電源、復(fù)位電路、通訊接口、時(shí)鐘源、外部參考電壓、MCU及指示燈等。 單片機(jī)控制模塊TI公司的MSP430系列低功耗單片機(jī)是由一些基本功能模塊按不同的應(yīng)用目標(biāo)組合而成的，MSP430系列的MCU采用16位精簡(jiǎn)指令集，片上集成有寄存器和常數(shù)發(fā)生器等常用模塊，代碼的執(zhí)行效率很高。 電流負(fù)反饋電路 電流負(fù)反饋電路MSP430的另一路D/A從6腳輸出，通過R36和C29組成的RC濾波濾掉D/A輸出中的紋波，通過R23送給運(yùn)放U6的同向輸入端，運(yùn)放U5構(gòu)成一個(gè)同向放大器，增益是（1+58K/20K）= 放大的信號(hào)是電流采樣電阻R7上面的電壓，放大后的電壓通過R32送給U5的反向輸入端，那么運(yùn)放U5和運(yùn)放U6以及外部電阻構(gòu)成了電流反饋式放大器，這個(gè)放大器的輸出也同時(shí)驅(qū)動(dòng)調(diào)整管，電流放大后驅(qū)動(dòng)負(fù)載電流流經(jīng)負(fù)載再流過電流取樣電阻R7，構(gòu)成了電流放大器，也就是壓控恒流源，輸出電流就是( / ) / = 反饋回路的配合實(shí)現(xiàn)將上述兩個(gè)反饋回路疊加在一起就可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓限流的功能了，具體實(shí)現(xiàn)如下： 反饋回路的配合實(shí)現(xiàn)電路圖我們看電壓放大運(yùn)放輸出端和電流放大運(yùn)放輸出端是通過兩個(gè)二極管4148（D4，D5）控制同一路電壓了，就是兩路控制是一個(gè)反向邏輯或的關(guān)系，即兩路放大器只要有一路輸出為低都是在控制調(diào)整管輸出減小，這樣的話運(yùn)放的輸出狀態(tài)就決定了電源的工作狀態(tài)，U6輸出為低的時(shí)候就是CC模式，U3輸出為低的時(shí)候就是CV模式。 鍵盤輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)單片機(jī)采集處理以后送給內(nèi)部的D/A，對(duì)應(yīng)的D/A的電壓從5腳輸出，經(jīng)過R24和C25組成的RC濾波濾掉D/A輸出電壓里面的紋波，經(jīng)R23送給運(yùn)放U3的同向輸入端，同時(shí)這個(gè)運(yùn)放的反向輸入的電壓是運(yùn)放U2通過電阻R19送過來的，運(yùn)放U2和外面的5個(gè)電阻構(gòu)成一個(gè)差分放大器，這個(gè)差分放大器完成兩個(gè)作用，一個(gè)作用是電壓放大，另一個(gè)作用是電平轉(zhuǎn)換，這個(gè)差分放大器的放大倍數(shù)是：G = 124K/20K = (1/)增益小于1，(1/) = ，這個(gè)電壓送給U3反向輸入端做電