【正文】 識(shí)別由專用的硬件譯碼器實(shí)現(xiàn)并產(chǎn)生鍵編號(hào)或者鍵值，如BCD碼鍵盤(pán)、ASCII碼鍵盤(pán)等；通過(guò)軟件識(shí)別的稱為非編碼的鍵盤(pán)。通常在鍵的數(shù)量較少時(shí)，可用硬件方法消除鍵抖動(dòng)。圖4 6 單片機(jī)與鍵盤(pán)接口電路原理圖單片機(jī)通過(guò)按鍵來(lái)控制數(shù)碼管顯示，一直檢測(cè)PB口輸入狀態(tài)，一旦有按鍵按下，就立刻執(zhí)行相應(yīng)程序，控制數(shù)碼管顯示。R21起限流作用，R20是電路中的一個(gè)假負(fù)載，當(dāng)開(kāi)關(guān)電源空載時(shí)，進(jìn)行穩(wěn)壓控制。本設(shè)計(jì)還加入了過(guò)流和短路保護(hù)電路，單片機(jī)實(shí)時(shí)檢測(cè)輸出電流值，通過(guò)檢測(cè)實(shí)時(shí)電流值與設(shè)定的保護(hù)電流值比較，若超過(guò)了設(shè)定值，則單片機(jī)通過(guò)關(guān)斷PWM脈沖的方法來(lái)保護(hù)開(kāi)關(guān)電源不被損壞。T/C0通過(guò)編程可設(shè)定成定時(shí)器工作方式，亦可設(shè)定為計(jì)數(shù)器方式。若使用A/D功能，首先要對(duì)A/D的相關(guān)寄存器進(jìn)行設(shè)置，然后選擇所需的通道，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換，待轉(zhuǎn)換完畢之后，數(shù)值會(huì)存到A/D的數(shù)據(jù)寄存器，中斷標(biāo)志位要通過(guò)軟件來(lái)清零。圖6 1 軟件調(diào)試結(jié)果系統(tǒng)調(diào)試時(shí)首先要看單片機(jī)是否能夠輸出占空比可以調(diào)節(jié)的PWM波，測(cè)試方法為用示波器觀察單片機(jī)的PB1引腳所輸出的波形。可以得出輸出電壓的誤差值控制在10%以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)的結(jié)果比較理想。7 PCB電路板的繪制以及制作由于本設(shè)計(jì)要求制作硬件電路，從而完成樣機(jī)的制作。 PCB電路板的制作流程打印電路板。一般來(lái)說(shuō)經(jīng)過(guò)23次轉(zhuǎn)印之后，電路板就能很牢固的轉(zhuǎn)印在覆銅板上。線路板預(yù)處理。烙鐵加熱至可以熔化錫的溫度，右手握烙鐵，左手持吸錫器（根據(jù)自己習(xí)慣），將烙鐵頭對(duì)準(zhǔn)元件腳的錫點(diǎn)加熱熔化，把吸錫器對(duì)著熔化的錫點(diǎn)，按下吸錫器釋放鈕，就把錫吸入吸錫器。若是使用Atmega16等更高端的單片機(jī)，它的I/O口要比Atmega8的I/O口要多，這樣就可以擴(kuò)展很多按鍵，實(shí)現(xiàn)更多的功能。參考文獻(xiàn)[1] (一)[J].電子世界,[2] 楊俊春,孫珅,趙國(guó)良. AVR單片機(jī)中的SPI接口[J].應(yīng)用科技,[3] [M].北京:電子工業(yè)出版社,[4] [J].電腦編程技巧及維護(hù),[5] [D].南京理工大學(xué),2012[6] 王兆安,[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,[7] [J].電氣時(shí)代,[8] 童詩(shī)白,[M].北京:高等教育出版社,2001[9] [D].武漢理工大學(xué),2011[10] 沈文,Eagle lee [M].北京:清華大學(xué)出版社,2003[11] [D].大連海事大學(xué),2008[12] [J].電子技術(shù)應(yīng)用,[13] [D].哈爾濱工程大學(xué),2011[14] 張占松,[M].北京:電子工業(yè)出版社,1998[15] [D].蘇州大學(xué),2008[16] [M].北京:高等教育出版社,[17] and Induetor Design Handbook[M]. Mareel Dekker lne,New York,1982[18] Abraham Pressman. Switching Power Supply Design[M].McGrawHill 1, 1997[19] Christophe P. Power Supplies Spice Simulations and Practical Designs[M]. McGrawHill 14, 2008附錄附錄一 總體設(shè)計(jì)電路圖附錄二 制作樣機(jī)圖附錄三 器件清單名稱數(shù)量(個(gè))變壓器（18V）1單片機(jī)Atmega818MHz晶振122pF電容2自鎖開(kāi)關(guān)1按鍵6三極管90131三極管B8341三極管8550410uF電解電容120mH電感若干二極管1N581931000μF電電解容2470μF電電解容261kΩ電阻510kΩ電阻3 kΩ電阻1510Ω電阻94位數(shù)碼管LG3641BH1LED發(fā)光二極管12W/5Ω電阻12W/100kΩ電阻12W/2kΩ電阻1整流橋110kΩ滑動(dòng)變阻器1附錄四 源程序include define uchar unsigned char define uint unsigned int //define KP //define KI //define KD //define KC 0//維持功率系數(shù)define k6 (PINBamp。//啟動(dòng)標(biāo)志位，啟動(dòng)脈寬調(diào)制uint flag_b=0。//輸出電壓的個(gè)、十、百位uint shi=0。int T_real=0。 OCR1A1000) { if(diff1) OCR1A=OCR1A+1。ik。 if(OCR1A0 amp。uint T_target=50。uint dianya=0。 //0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,U,A,F,H,Euint flag=2。當(dāng)然，某些方面的知識(shí)準(zhǔn)備的不夠，許多知識(shí)還要在以后的工作、學(xué)習(xí)當(dāng)中不斷的積累，學(xué)無(wú)止境。本設(shè)計(jì)使用了Atmage8單片機(jī)，由于AVR單片機(jī)為單指令周期，特點(diǎn)就是執(zhí)行速度比普通的51系列的單片機(jī)快得多，所以，使用AVR單片機(jī)可使電路更簡(jiǎn)單、更穩(wěn)定。將元件插入廢舊的面包板中，烙鐵點(diǎn)下松香（這樣助焊），右手握烙鐵，左手拿錫絲，烙鐵對(duì)電子元件腳加熱，同時(shí)把錫絲放到加熱的元件腳處，錫點(diǎn)不要太大，焊實(shí)就可以，拿開(kāi)錫絲和烙鐵，焊接完成。線路板上是要插入電子元件的，所以就要對(duì)線路板鉆孔了。轉(zhuǎn)印電路板。創(chuàng)建PCB圖，設(shè)置圖形區(qū)域大小，由原理圖更新PCB。表6 3 預(yù)置電壓與實(shí)際輸出測(cè)試結(jié)果（1）預(yù)設(shè)值1V2V3V4V5V實(shí)際輸出表6 4 預(yù)置電壓與實(shí)際輸出測(cè)試結(jié)果（2）預(yù)設(shè)值6V7V8V9V實(shí)際輸出表6 5 預(yù)置電壓與實(shí)際輸出測(cè)試結(jié)果（3）預(yù)設(shè)值10V11V12V13V14V實(shí)際輸出本設(shè)計(jì)電路中存在不足，電位器是線性元件，理論上預(yù)置電壓與輸出電壓之間的關(guān)系也應(yīng)為線性關(guān)系，但是實(shí)際測(cè)量結(jié)果卻不是線性關(guān)系，說(shuō)明電路當(dāng)中存在非線性的元件對(duì)輸出結(jié)果產(chǎn)生了影響，使得輸出結(jié)果與預(yù)置值之間存在誤差。測(cè)試圖形如圖64和圖65所示。軟件調(diào)試結(jié)果如圖61所示。其程序流程圖如圖53所示。鍵盤(pán)防抖程序流程圖如圖52所示。開(kāi)始單片機(jī)初始化檢測(cè)按鍵讀預(yù)置電壓AVR單片機(jī)控制輸出4位數(shù)碼管顯示控制PWM輸出檢測(cè)當(dāng)前電流量檢測(cè)當(dāng)前電壓量是否短路否否否是否有偏移是否過(guò)流是是是調(diào)節(jié)函數(shù)鎖死PWM 圖5 1 主程序流程圖主程序設(shè)計(jì)思路如圖51所示。起濾波作用。K3控制預(yù)置電壓步進(jìn)加1V的操作，K2控制預(yù)置電壓步進(jìn)減1V的操作。按鍵抖動(dòng)將會(huì)引起一次按鍵可能被誤讀多次，為確保CPU對(duì)按鍵的一次閉合僅作一次處理，必須去除鍵抖動(dòng)，在按鍵閉合穩(wěn)定后取鍵的狀態(tài)。按鍵是一種常開(kāi)型的按鈕開(kāi)關(guān)，平時(shí)，按鍵的兩個(gè)觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，按下鍵時(shí)它們才閉合。LED數(shù)碼管有共陰和共陽(yáng)兩種：共陽(yáng)的數(shù)碼管是數(shù)碼管中的LED的陽(yáng)極連接在一起，當(dāng)某個(gè)LED管陰極電壓為低電平時(shí)，二極管發(fā)光；同理共陰4位數(shù)碼管是其內(nèi)的LED管的陰極共同接地，當(dāng)某個(gè)二極管的陽(yáng)極是高電平，二極管發(fā)光。圖4 3時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)原理圖利用芯片內(nèi)部振蕩器，然后在引腳XTAL1和XTAL2兩端跨接晶體震蕩器，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘電路，如圖43所示。輸出濾波電容選擇的是電解電容50V/。本電路中采用發(fā)光二極管作為電源的指示燈，當(dāng)整流橋、7815和7805正常工作時(shí)，按下自鎖開(kāi)關(guān)，二極管發(fā)光。在正向比較匹配(COM11: COM10=2)(見(jiàn)表313)模式下，如果正向加1的過(guò)程中TCNT1的計(jì)數(shù)值和OCR1A/OCR1B的輸出比較值發(fā)生相同匹配，則OC1A/OC1B被置零，OC1A/OC1B引腳輸出為低電平；如果反向減1過(guò)程中TCNT1的計(jì)數(shù)值和OC1A/OC1B輸出比較相同，則OC1A/OC1B被置位，OC1A/OC1B引腳輸出為高電平。如果ADIE=1，那么ADC中斷被允許；如果ADIE=0，那么ADC中斷被關(guān)閉。 在每次A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程中，ADSC始終處于1狀態(tài)，只有在A/D轉(zhuǎn)換完成后才變?yōu)?狀態(tài)。3. ADC控制和狀態(tài)寄存器(ADCSRA) ADCSRA被稱之為ADC控制和狀態(tài)寄存器。無(wú)論何時(shí)對(duì)ADLAR位進(jìn)行改變，都會(huì)立即對(duì)ADC數(shù)據(jù)寄存器產(chǎn)生影響。表3 2 AVR單片機(jī)片上A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間條件采樣/保持（啟動(dòng)轉(zhuǎn)換后的時(shí)鐘周期數(shù)）轉(zhuǎn)換時(shí)間（周期）第1次轉(zhuǎn)換25us正常轉(zhuǎn)換，單端13us自動(dòng)觸發(fā)的轉(zhuǎn)換2us正常轉(zhuǎn)換，差分（Atmega16）13/14us ADC相關(guān)寄存器Atmega8共有三個(gè)ADC寄存器，它們分別為ADC多工選擇寄存器、ADC數(shù)據(jù)寄存器、ADC控制和狀態(tài)寄存器。功耗也是ADC性能的一個(gè)非常重要的指標(biāo)。轉(zhuǎn)換的關(guān)系如下： （31）其中X為數(shù)字輸出量，N為數(shù)字輸出位數(shù)（ADC的位數(shù)），是模擬輸入量的值，是模擬輸入量最大值。模數(shù)轉(zhuǎn)換器在微控制器中，作用是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的形式，微控制器才能進(jìn)行處理。以X（X的取值為B、C和D之一）端口做為例子，這三個(gè)I/O寄存器是PINX（X口輸入引腳寄存器）、PORTX（X口數(shù)據(jù)寄存器）和DDRX（X口數(shù)據(jù)方向寄存器）。若持續(xù)的時(shí)間小于門(mén)限的時(shí)間的脈沖并不能保證復(fù)位的可靠性。如果熔絲位RSTDISBL沒(méi)有編程，PC6可作為復(fù)位輸入引腳。而通過(guò)時(shí)鐘來(lái)選擇熔絲位設(shè)置，PB6可以作為正方向振蕩放大器或者時(shí)鐘操作電路輸入端。Atemga8現(xiàn)有MLF、PDIP和TQFP三種封裝形式，其中MLF屬于超小型表貼封裝，左上角圓形標(biāo)記處為引腳序號(hào)的起點(diǎn)和終點(diǎn)；PDIP是一種雙列直插式塑料封裝，28引腳分成左右兩排；TQFP是超薄方形扁平塑料封裝，32條引腳線均勻地分布在正方形的四條邊上，截角處為引腳序號(hào)起點(diǎn)。整流濾波電路開(kāi)關(guān)變換電路整流濾波電路控制電路輔助電源四位數(shù)碼管取樣電路鍵盤(pán)輸出圖2 2單片機(jī)控制開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)框圖3 系統(tǒng)核心器件選擇Atmega8是由ATMEL公司在2002年的第一季度推出的一款新型的AVR高檔單片機(jī)。綜合以上分析，本次設(shè)計(jì)選擇方案三控制方案，使用Atmega8單片機(jī)，采用4位數(shù)碼管顯示輸出電壓值、輸出電流值以及鍵盤(pán)預(yù)置電壓值等，本設(shè)計(jì)要求輸出電壓值是可以調(diào)節(jié)的，所以設(shè)定預(yù)置值時(shí)需要從鍵盤(pán)輸入，實(shí)現(xiàn)輸入不同的電壓值，輸出端口就可以輸出不同的電壓值。同樣的，當(dāng)電網(wǎng)波動(dòng)導(dǎo)致電壓增大時(shí)，采樣電路當(dāng)中的采樣電壓就會(huì)變大，脈寬調(diào)制電路就會(huì)減小脈沖的占空比而使輸出的電壓減小，從而達(dá)到電壓穩(wěn)定的效果。由于開(kāi)關(guān)電源中，功率晶體管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，當(dāng)開(kāi)關(guān)速度提高之后，會(huì)受到電路中分布的電感以及電容成分或者二極管中儲(chǔ)存的電荷的影響從而產(chǎn)生了較大的浪涌和噪聲，使其交變電流和電壓會(huì)通過(guò)電路中的元器件產(chǎn)生較強(qiáng)的諧波干擾以及尖峰干擾，這些尖峰電壓或電流可能會(huì)損壞電路當(dāng)中的器件，同時(shí)這些諧波以及尖峰干擾會(huì)污染市電電網(wǎng)，影響鄰近的電子儀器與設(shè)備的正常性工作。通常情況下，線性電源效率只有40～50%左右，因此，提高電源效率是電源發(fā)展中應(yīng)重點(diǎn)解決的問(wèn)題，而開(kāi)關(guān)電源就能夠很好地解決這個(gè)問(wèn)題，開(kāi)關(guān)電源的功率開(kāi)關(guān)管是工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)的，亦是說(shuō)，只要開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通，管子就會(huì)產(chǎn)生損耗，因此，開(kāi)關(guān)電源的效率比線性電源要高很多，一般情況下可以達(dá)到80%以上，本設(shè)計(jì)選擇開(kāi)關(guān)電源作為研究對(duì)象，利用其輸出電壓和輸入電壓之間的占空比的關(guān)系，假定輸入基本上是穩(wěn)定的，利用單片機(jī)控制占空比，就可以控制輸出電壓，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，采樣輸出電壓，并使用數(shù)碼管顯示，然后通過(guò)鍵盤(pán)預(yù)置電壓，最終完成可調(diào)開(kāi)關(guān)電源的制作。Voltage display目 錄1 引言 12 開(kāi)關(guān)電源方案設(shè)計(jì) 3 3 3 43 系統(tǒng)核心器件選擇 6 6 6 Atmega8I/O口概述 8 Atmega8的AD功能 9 ADC功能簡(jiǎn)介 9 ADC相關(guān)寄存器 10 Atemga8的PWM功能 14 PWM波形發(fā)生器選擇 14 164硬件電路設(shè)計(jì) 17 17 17 17 18 18 18 19 20 215系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 23 23 24 24 ADC轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計(jì) 25 調(diào)節(jié)函數(shù)子程序設(shè)計(jì) 266系統(tǒng)調(diào)試 28 28 28 317 PCB電路板的繪制以及制作 33 33 PCB圖繪制 33 PCB電路板的制作流程 33 348 結(jié)論 35謝辭 36參考文獻(xiàn) 37附錄 38附錄一 總體設(shè)計(jì)電路圖 38附錄二 制作樣機(jī)圖 39附錄三 器件清單 41