【正文】 5P D 4 (X C K /T 0 )6P D 5 (T 1 )11P D 6 (A IN 0 )12P D 7 (A IN 1 )13GND8VCC7A V C C20A R E F 2 121G N D22(A D C 0 )P C 023(A D C 1 )P C 124(A D C 2 )P C 225(A D C 3 )P C 326(A D C 4 /S D A )P C 427(A D C 5 /S C L )P C 528(R E S E T )P C 61 Atmega8 的引腳說明如下： 數字電路電源。但是采用的封裝為小引腳（ DIP 28 和 TQFP/MLF32），因此其價格較便宜，并且 AVR 單片機系統(tǒng)內自帶的可編程特性，使得不需要購買昂貴的編程器和仿真器亦可以進行單片機的嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)和設計，同時 ，也是為單片機的初學者提供了非常方便以及簡捷的學習開發(fā)環(huán)境。工頻的交流電經過變壓器降壓，再經過整流濾波電路將輸出電壓分成了兩路，其中的一路電壓通過穩(wěn)壓與濾波電路輸出+5V 的電壓以提供給單片機，而另一路電壓則作為開關變換部分的輸入電壓。 方案一：單片機的擴展 A/D 和 D/A 芯片，單片機通過 A/D 轉換芯片不斷的檢測電源的輸出電壓值，再根據電源輸出的電壓值與設定值的差值調整 PWM 脈寬，然后通過 D/A 芯片輸出一個基準的電壓值，從而控制專門的 PWM 控制芯片，間接地控制電源工作。 近年來開關電源的發(fā)展速度越來越快，而且其應用越來越廣泛。 目前電子設備的日益小型化更需要供電電源的小型化，因此，制作小型化電源是未來電源制作發(fā)展的一個趨勢，傳統(tǒng)的開關電源線路一般都是很復雜體積也比較大，如果使用的單片機作為控制核心， 那么必將可以大大地簡化電源的結構，為制作更加小的電源提供很大的可能，并且，使用單片機可以擴展出許多的功能，如顯示、可維護性強、實時控制調整電壓。而隨著科學技術的發(fā)展，電源技術又與微電子技術、電機工程、材料科學、現代控制理論等許多領域密切相關。單片機可以通過鍵盤來改變輸出電壓的大小，從而修改 PWM波的占空比來調節(jié)輸出電壓的大小。 因此，能否設計出性能良好的電源是電子設備是否能夠高效、可靠運行的一個基本保障。 關鍵詞 ：開關電源 單片機 電壓可調 電壓顯示 The Design and Implementation of Switching Power Supply Based on MCU Abstract To electronic equipments, power is a indispensable function module. It is the energy source of all sort of electric equipment . And the performance of the power influences the technical characteristics and reliability of the electronic equipment. Therefore, it is the basic of the electronic equipments’ efficient and reliable operation that if we can design the good power or not. This design makes a power whose output voltage can be adjusted based on Atmega8 MCU as a main controller,. The system can not only preset the output voltage but also adjust the output voltage, and it has functions such as the flow protection, short circuit protection and digital pipe display. This thesis is about that PWM waves generated by MCU can control the hige power tube. It can test the output voltage through MCU integrated AD converter, and get error signals by parison of preset voltage, and stabilize voltage by calling adjustment function. MCU can change the size of the output voltage through the keyboard modifying the PWM waves’ buty cycle. Switch power’s output voltage and output current can be show through the digital tube, and it can be show by the digital when the line shortcircuited or overload happened. The switch power has a good effect to stabilize the voltage, high efficiency, and its output voltage can be adjusted, and its response speed is high. Key words: Switching power 。所以，不僅電源技術其本身是一項高新的技術，亦為其他多項高新技術的發(fā)展基礎。 開關電源的效率往往是與 開關管的變換速度成正比的，要進一步提高開關電源的效率，就必須要提高電源的工作頻率。開關電源的核心部分是一個直流變換器，利用直流變換器把一種直流電壓變換為極性以及數值不同的多種直流電壓。 方案一分析：單片機加入了反饋控制，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高，但是由于單片機還需要擴展 A/D 轉換 和 D/A 轉換 芯片，而且還是需要專門的 PWM 控制芯片，成本很高，不宜采用。而開關變換器采用工字型電感作為儲能元件，在功率管導通的時候，電感會儲存能量，在功率管關斷時，電感釋放其所存儲的電能供給負載。 AVR 單片機核心部分是將 32 個工作寄存器以及豐富的指令集聯結到一起，所有的工作寄存器均與 ALU（算術邏輯單元）直接相連 ，從而實現了在一個時鐘周期內僅執(zhí)行一條指令，并且與此同時訪問（讀寫）兩個獨立的寄存器的操作。而其輸出緩沖器具有對稱驅動特性，可以輸出和吸收大電流。而在復位的過程中，即使系統(tǒng)的時鐘還沒有起振，端口 C 也是 處于高阻狀態(tài)。而在復位的過程當中，即便系統(tǒng)時鐘還沒有起振，端口 D 則 處于高阻狀態(tài)。 模數轉換的模擬基準輸入引腳。 Atmega8 的 I/O 口的輸入輸出都是通過對其 I/O 口的配置而實現的，當引腳配置為輸出時，假設 PORTxn 為 1，引腳會輸出高電平，假如 PORTxn 為 0，引腳會輸出低電平；當引腳的配置為輸入時，若 PORTxn 為 1，上拉電阻將使能，如果想要關閉這個上 拉電阻，可以將 PORTxn 位清零，或者經過這個引腳配置作為輸出，即使此時并沒有時鐘在運行，復位時各引腳為高阻態(tài)。 模數轉換器是將模擬輸入信號轉換為數字信號形式輸出來。絕對誤差是一個數字量實際模擬輸入電壓和理想模擬輸入電壓之差的最大值，通常以數字量最小有效位（ LSB）的分數值來表示。輸出轉換結果指數字輸出信號。 ADC 的電壓參考源如表 34 所示。在 “ 左端對齊 ” 和 “ 右端對齊 ” 兩種格式下， ADC 中數字量的存放形式 如表38 和表 39 所示。 (2)ADSC(位 6) ADSC 名為 ADC 啟動轉換位。 (4)ADIF(位 4) ADIF 被 稱為 ADC(完成 )中斷標志位，是一個狀態(tài)位，用于指示當前 ADC 中斷是否存在。 T/C1 控制寄存器 A 和控制寄存器 B 如表 310 和表 311 所示。 OCR1B 以及 OCR1A 的情況類似，當 OCR1B 的值和 TCNT1 的實時值比較相等時，也會將 TIFR中的 OCF1B(T/C1 輸出比較匹配 B中斷標志位 ) 置位以及向單片機請求一次中斷，亦會在 OC1B(PB2)引腳上產生相應波形 。 功率開關管采用 B834，當控制脈沖是低電平時，功率開關管為導通狀態(tài)，電流流過電感，電感將會存儲能量，功率開關管把電路的輸入電壓轉換為高頻脈沖，當控制脈沖是高電平時，功率開關管為截止狀態(tài)，電感把所存儲的能量釋放出來給負載。 單片機 工作時，在統(tǒng)一的時鐘脈沖控制下一 步 一 步 的進行，這個脈沖是由單片機控制器中的時序電路發(fā)出的。 Atmega8 單片機為低電平復位 ，在 單片機剛上電之時 ， 由于電容充電 ， 使此支路導通 ， 將復位引腳電平拉低，當電容充電的電壓大于其復位所需的門限電壓時，復位引 腳 接高電平，此時復位已完成，為上電復位。通過程序的控制不斷循環(huán)輸出相應的段選碼和位選碼，由于人眼的視覺暫留效應，就可以獲得視覺穩(wěn)定的顯示狀態(tài)。 如圖 45 是一個 4 位數碼管動態(tài)顯示的電路。外接晶振時， 兩個電容的 值通常選 22pF 左右 ，電容值 對頻率 具 有微調 的 作用。輸出濾波電感是能夠保證電流不產生斷續(xù)，而且可以起到濾波作用。但是二極管不能直接連到電源的兩端，而是應再串聯一個電阻，起到限流作用。在反向比較匹配 (COM1? 1: COM1? 0=3)模式下，如果正向加 1過程中 TCNT1 的計數值和 OCR1A/OCR1B 輸出比較值相同匹配，則 OC1A/OC1B被置位， OC1A/OC1B 引腳輸出為高電平；如果反向減 1 過程中 TCNT1 的計數值和OC1A/OC1B 輸出比較相同，則 OC1A/OC1B 被置零， OC1A/OC1B 引腳輸出低電平。一旦 ADIF=1，而且 ADIE 和 SREG 的位 I 也被置為 1，則單片機便會響應中斷從而進入相應的中斷服務程序執(zhí)行。強制寫 0 無效。用戶可以通過 IN/OUT 指令對它進行讀寫，也可對其中的每一位進行位尋址。 (3)MUX3～ MUX0(位 3～位 0) MUX3～ MUX0 稱為 ADC 模擬通道選擇位，用于設定 ADC7～ ADC0、 BGV 和GND 中哪一路模擬電壓被 A/D 轉換，選擇關系如表 35 所示。 多工選擇寄存器 (ADMUX) ADMUX 是 多路復用選擇寄存器，也是單片機 64 個 I/O 寄存器之一 ， ADMUX各位定義如表 33 所示。減小功耗可以減小系統(tǒng)重量，提高電池的使用時間。 ADC 的性能如何取決于它的指標數， ADC 共 有 6 個主要指標：分辨率、轉換速率與轉換時間、功耗、采樣頻率、數據輸出速率。而且利用模擬比較器可以監(jiān)測模擬信號變化情況 [1]。其中， PINX由 n 位 PINXn 拼裝而成； PORTX 由 n 位 PORTXn 拼裝而成； DDRX 由 n 位 DDXn構成。 7. CCAV CCAV 是端口 C(3..0) 、 ADC(7..6)及 模數 轉換器的電源。持續(xù)的時間長度超過最小門限的時間長度的低電平將會引起系統(tǒng)的復位，如果持續(xù)時間不超過最小門限時間的低電平，則不能夠保證單片機復位的可靠。通過時鐘來選擇熔絲位設置， PB7 可以作為反方向振蕩放大器輸出端。本設計中所用到的單片機就是28 引腳的雙列直插式的其引腳圖如圖 31 所示。在 AVR 的大 家族中， Atmega8 是一種非常特殊的單片機它的芯片內集成的存儲器容量較大及硬件接口電路豐富強大，具有 AVR 單片機 MEGE 系列的全部性能以及特點。 總體結構設計 本設計的系統(tǒng)工作原理如圖 22 所示。 圖 2 1 開關電源原理框圖 開關電源方案選擇與論證 從對電源輸出的控制來說，單片機控制開關電源，可以有以下幾種方案。雖然也可以采取一些抑制干擾的措施，在一定程度上降低這些干擾的影響，但是目前階段的精密電子儀器中，仍然難以使用開關電源，因此，克服開關電源產生的各種噪聲干擾，是我們要努力解決的第三個問題。 本文研究的單片機控制開關電源，可以通過鍵盤預置期望的輸出電壓值，通過A/D 轉換器對輸出的電壓值進行采樣，由軟件控制單片機輸出相應占空比的脈沖寬度，對開關電源進行脈寬調制，輸出預期的電壓值，并采用調節(jié)函數控制輸出電壓穩(wěn)定，構成可輸出 1V 到 14V 的可調電壓，并顯示實時電壓和預置值。它對電子儀器、工業(yè)自動化、現代通訊、計算機、國防、電力工程以及某些高新技術提供高效率、高質量、高可靠性的電源起著關鍵性的作用。通過單片機內部集成的 AD 轉換器檢測輸出電壓，并和預置電壓進行比較得到誤差信號，調用調節(jié)函數實現穩(wěn)壓。 本設計是以 Atmega8 單片機 作 為主 要 控 制 器， 制作輸出電壓可以調節(jié)的開關電源。PWM 。 電源，現如今已經是非常重要的基礎科技以及產業(yè)，從日常生活到高尖端的科技，都離不開電源技術的參與與支持，電源技術亦