【正文】 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ................................................ 1 ............................................ 1 2 方案比較與論證 .................................................... 2 微處理器模塊 ................................................. 2 電流采樣模塊 ................................................. 2 控制、調(diào)節(jié)模塊 ............................................... 2 恒 流模塊 ..................................................... 2 3 理論分析與計算 ................................................... 5 PID 控制算法原理 .............................................. 5 模擬 PID 控制算法 ......................................... 5 數(shù)字式 PID 控制算法 ....................................... 5 采樣電路 ..................................................... 5 AD 轉(zhuǎn)換電路 ................................................... 5 DA 轉(zhuǎn)換電路 .................................................. 9 DA 轉(zhuǎn)換器的種類與原理 ..................................... 9 DAC8568 簡介 .............................................. 9 DAC8568 操作命令 ......................................... 12 降壓斬波電路 ................................................ 12 降壓斬波電路原理 ........................................ 12 TPS5430 簡介 ............................................. 13 4 硬件電路設(shè)計 .................................................... 15 STM32 最小系統(tǒng) ............................................... 15 電源電路 .................................................... 15 DCDC 斬波電路 ............................................... 16 恒 流電路 .................................................... 16 5 系統(tǒng)設(shè)計 ........................................................ 18 系統(tǒng)原理框圖 ................................................. 18 系統(tǒng)流程圖 ................................................... 18 6 調(diào)試及其數(shù)據(jù)處理 ................................................ 20 電源測試 ..................................................... 20 恒流源測試 ................................................... 20 結(jié)論 ............................................................... 20 參考文獻： ......................................................... 22 致 謝 ............................................................. 23 附錄 ............................................................... 24綿陽師范學院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 1 引言 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，電子產(chǎn)品已經(jīng)深入到生活的方方面面， 大家也就對系統(tǒng)的高效率、 低功耗 和高精度有了更高的需求。該設(shè)計具有步進“ +”，“ ”功能，步進值有 1mA， 10mA。 綿陽師范學院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 2 方案比較 與 論證 微處理器 模塊 方案一：采用 AT89S52 作為主控芯片。 且高達 72MHz 系統(tǒng)時鐘可方便的檢測被控器件的變化以便做出反應(yīng)。精密電阻具有穩(wěn)定型好，功率大，而且阻值不會隨著環(huán)境的變化而變化的特 點。 STM32 微控制器運算速度快，資源豐富。其原理圖如下所示： 這是一個 BUCK 斬波電路， 輸出電壓 VOUT 經(jīng)過 R2， R3 分壓后，與 VREF 經(jīng)過 R1 分壓后的電壓比較當兩者達到相同的值時，輸出電壓穩(wěn)定，且輸出電 壓為：? ?2 3 2( ) /OUTV V R R R???，（ V? 為 TL494 第 2 腳電壓）。線性穩(wěn)壓電路的 系統(tǒng) 原理 圖如下所示 ： C2RLC1VINR2GNDIqVOUTVxxVINGNDOUTU 圖 22 線性穩(wěn)壓電路 綿陽師范學院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 如圖 13 所示： U 是一個三端穩(wěn)壓器件， VIN是輸入電壓， VOUT 是輸出電壓， 則輸出電流： 其中： qI 為穩(wěn)壓器靜態(tài)電流。 模擬 PID 算法的原理為給定量 r(t)與實際 輸出值 y(t)相 比較 ,其差值 為 e(t)= r(t) y(t),這個差值作為 PID 控制器 的輸入信號。 其 控制系統(tǒng) 圖如下所示： y ( t ) r ( t ) + + + — + x ( t ) e ( t ) 比例 積分 微分 被控對象 圖 31 PID控制框圖 數(shù)字式 PID 控制算 法 將 PID 公式進行離散化處理： 以 T 為采樣周期， k 為采樣序號，那么連續(xù)時間可用離散采樣時間 KT 表示，再利用矩形法 數(shù)字積分近似代替積分，將一階后向差分近似代替微分，則有下式 ： ( 0 , 1 , 2. ... ..)t k T k?? 公 式 （ 32） 綿陽師范學院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 0 00( ) ( )kkttjjje t d T e jT T e??????? 公 式 （ 33） 1( ) ( ) [ ( 1 ) ] kkeed e t e k T e k Td t T T ?????? 公 式 （ 34） 將上述三式代入式 21 得到 : 10[]k kkk p k jj eeTu K e e TdTi T???? ? ?? 公 式 （ 35） 再 簡化 為 ： 10* ( )kk k j k kju K p e K i e K d e e ??? ? ? ?? 公 式 （ 36） k ： 采樣序號， k ＝ 0， 1， 2，??； ku ： 第 k 次采樣時刻的計算機輸出值； ke ： 第 k 次采樣時刻輸入的偏差值； 1ke? ：第 k1 次采樣時刻輸入的偏差值； Kp：比例系數(shù)； Ki：積分系數(shù)； Kd： 微分系數(shù)； 如果 采樣周期 T 足夠小，那么式 35 與 36 的計算結(jié)果將獲得足夠的精確度且 可能 與連續(xù) PID 控制過程相當 。最大電壓為：m a x 5 0 2 0 0 0 0 .1u m A m A V? ? ?。 AD 轉(zhuǎn)換為了分為四個步驟：采樣、保持、量化和編碼。首先它取一數(shù)字量加到DA 轉(zhuǎn)換器上，得到一 對應(yīng)的模擬輸出電壓，然后將這個電壓與輸入模擬電壓比較，如果兩者不等，則調(diào)整數(shù)字量，直到兩個模擬電壓相等為止。 綿陽師范學院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 cv C L K ( L SB ) ( MSB) OUTv C 1 INv 控制邏輯 逐次逼近型寄存器 DA 轉(zhuǎn)換器 ( MSB) ( L SB ) 并行數(shù)字輸出 脈沖源 轉(zhuǎn)換控制信號 圖 33 反饋型比較型 AD轉(zhuǎn)換原理框圖 雙積分型 AD 轉(zhuǎn)換器與 VF 變換型 AD 轉(zhuǎn)換器都為間接型的 AD 轉(zhuǎn)換器。 與 AD 類似， DA 輸出也有 2020 中狀態(tài)，選用的 DA 轉(zhuǎn)換器 只需大于等于 12 位即可。 DAC8568 的引腳配置圖如下： 圖 34 DAC8568引腳圖 如上圖可知： VOUT_A 至 VOUT_H 為 8個 DA 輸出通道， AVDD 與 GND 為芯片的供電電壓輸入端，輸入電壓范圍為： 。 DAC8568 的讀寫時序圖如下所示： 當 SYNC 信號線被拉低時，一個寫時序就開始了，數(shù)據(jù)線 IND 上的數(shù)據(jù)在每一個時鐘線上的下降沿被鎖存到 32 位的轉(zhuǎn)移寄存器。在本設(shè)計中我們使用通道 D,則最大輸出電壓為 。表示我們對通道 D 操作。當開關(guān)管關(guān)綿陽師范學院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 斷時，經(jīng)過 VD、 L、 R 形成續(xù)流回路，存儲于電感中的電能釋放保持回路中的電流穩(wěn)定，電容 C 也向電阻 R 放電以維持電流、電壓的穩(wěn)定。 VSENSE 為反饋電壓調(diào)節(jié)端，將輸出電壓經(jīng)電阻分壓后連接到該引腳。在該處也有個上拉電流源，因此該引腳可以懸空。當鏈接點的溫度小于關(guān)斷溫度的 14 度，電路將會重 啟。 4MHz16MHz 的晶振。如下圖所示： 綿陽師范學院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 D1T1220uFC15103C14AC 2