【正文】 5VLCD_ENLCD_R/W+5VLCD_RS 圖 LCD顯示電路原理圖 31 本系統(tǒng)采用 LCM12864 圖形點陣式液晶顯示模塊作為主站的顯示界面。減少了對 I/O端口的占用。模塊的同步時鐘線（ SCLK）具有獨立的操作，但 是當有連續(xù)多個指令需要被傳輸，必須確實等到一個指令完全執(zhí)行完成才能傳送下一筆資料，因為模塊內(nèi)部并沒有傳送 /接收緩沖區(qū)。當無數(shù)據(jù)傳輸時，線上為 TTL 電平，從開始數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇Y(jié)束，線上電平從 TTL 電平到 RS232 電平再返回 TTL 電平。進行串行通訊時要滿足一定的條件，計算機的串口是 RS232 電平的，而單片機的串口是 TTL 電平的，兩者之間必須有一個電平轉(zhuǎn)換電路，采用專用芯片MAX232 進行轉(zhuǎn)換，雖然也可以用幾個三極管進行模擬轉(zhuǎn)換，但是還是用專用芯片更簡單可靠。所以可以選擇20V， 8200 H? ，則 SER 為 31 ?m ,容許脈動電流為 . 流向電容器的紋波電流為 ? ?2 82 3 2 3LCfm s IIA???? 說明該電容器合適。而逐步逼近過程中的 實際值不 39 送顯示因此減少了實際顯示值的不穩(wěn)定。系統(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài)的時間以及穩(wěn)定后電流值波動的幅度，可根據(jù)設(shè)計要求由軟件來調(diào)整。 46 致 謝 四年的學(xué)習(xí)生涯，對于我來說，是一段充實而又難忘的時光。同時還要感謝我的父母，對于我的學(xué)習(xí)和生活，他們給我了最大的支持，望子成 龍是每個父母的心愿，為此他們操了一輩子的心而不途回報，在此我要衷心地謝謝他們。 盡管這樣，我還是不得不承認自己所學(xué)、能用的知識太少，因此作出的文章有很大的局限性，不專業(yè)或是過多引用別人的理論，在這里需要特別強調(diào)。我的論文能夠順利完成，離不開老師們辛勤的指導(dǎo)、同學(xué)熱情的幫助以及父母的支持和理解。 初 始 化顯 示 設(shè) 定 值是 否 有 鍵 按 下 ？按 鍵 結(jié) 束產(chǎn) 生 Ｐ Ｗ Ｍ 波 匹 配 值輸 出 Ｐ Ｗ Ｍ 波Ａ Ｄ 采 樣顯 示 實 際 輸 出 值輸 出 值 與 設(shè) 定 值是 否 相 等 ？產(chǎn) 生 新 的 Ｐ Ｗ Ｍ匹 配 值ＹＮＹＹＮＮ 圖 PWM調(diào)制 子程序 流程圖 45 總 結(jié) 本文在了解數(shù)字電源的相關(guān)概念和理論的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一個基于 AVR 的數(shù)字恒流電源，理論上分析了數(shù)字 PWM 的調(diào)制方法，硬件系統(tǒng)則借鑒了低壓大電流多相 Buck 型 DC／ DC 變換器的拓撲結(jié)構(gòu)，軟件部分討論并分析了數(shù)字 PID 控制算法在開關(guān)電源中的實際應(yīng)用，最終實現(xiàn)了電流恒流控制器系統(tǒng)的基本功能。 開 始初 始 化調(diào) 用 閉 環(huán) 比 較 函 數(shù)D / A 子 函 數(shù)A / D 子 程 序滿 載 或 空 載啟 動 報 警 標 志 置 位讀 取 鍵 位是 否 設(shè) 置是 “ + ” 劍是 “ ” 劍調(diào) 用 電 流 設(shè) 定 子 程 序調(diào) 用 電 流 加 1 子 程 序調(diào) 用 電 流 劍 1 子NNYNNYYY 40 圖 主程序流程圖 保 護 現(xiàn) 場返 回實 際 值 設(shè) 定小 于 0置 負 標 志 位 并 求 其補 碼差 值 大 于 4負 標 志 位 為 1雙 字 節(jié) 二 進 制 數(shù) 轉(zhuǎn)換 為 B C D 碼調(diào) 用 拆 字 程 序 D / A 入 口 數(shù) + 差 值把 結(jié) 果 裝 入 D / A入 口 地 址將 實 際 值 裝 入顯 示 暫 存恢 復(fù) 現(xiàn) 場D / A 入 口 數(shù) 差 值NYNYNY 41 圖 閉環(huán)比較子程序流程圖 電流設(shè)置子程序模塊 通過鍵盤設(shè)置電流的大小，因為本系統(tǒng)最大輸出電流是 2020mＡ，所以該子程序兼有電流設(shè)置合法性，也就是說設(shè)置電流不能大于 2020mＡ。 38 第四章 軟件程序設(shè)計 軟件設(shè)計采用 C 語言 ,對 ATmega16L 進行編程實現(xiàn)各種功能。電路如圖 所示， MAX232的第 11腳和單片機的 11 腳連接，第 12腳和單片機的 10腳連接 ，第 15腳和單片機的 20腳連接。由于發(fā)送電平與接收電平的差僅為 2～ 3V 左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳輸距離最大為約15m，最高速率為 20kbps。在接收到起始位元組后，每個指令 /數(shù)據(jù)將分為二組接收到：較高 4 位元（ DB7～ DB4）的指令資料將會被放在第一組的 LSB 部分，而較低 4 位元（ DB3～ DB0）的指令資料則會被放在第二組的 LSB 部分，至于相關(guān)的另四位則都為 0。模塊的同步時鐘線（ SCLK）具有獨立的操作，但是當有連續(xù)多個指令需要被傳輸，必須確實等到一個指令完全執(zhí)行完成才能傳送下一筆資料，因為模塊內(nèi)部并沒有傳送 /接收緩沖區(qū)。 ST7920 控制器內(nèi)置國標字庫以及 ASCII 碼字符庫，直接向其發(fā)送 ASCII 代碼，即可顯示相應(yīng)的 ASCII 字符或漢字。在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂 直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。寫入數(shù)據(jù)的前 4 位為命令控制位，然后為 10 位數(shù)據(jù)位，最后兩位無功能。 27 D/ALM24810uF15VDAC_OUT10uF+15V 圖 D/A輸出原理圖 D/A 轉(zhuǎn)換器采用 MAX5起始點調(diào)整電路的作用是當D/A 零輸入 時，設(shè)置 Uc 的輸出電壓。并且 AVR 單片機具有 ISP（ In System Programming）功能。系統(tǒng)框架如圖 所示 。 PID 控制器 （ 1）模擬 PID 控制規(guī)律的離散化 表 21 模擬 PID 控制規(guī)律 模擬形式 離散化形式 )()()( tctrte ?? )()()( nrne ?? dTtde)( T nene )1()( ?? ?t dtte0 )( ?? ?? ? nini ieTTie 00 )()( （ 2）數(shù)字 PID 控制器的差分方程 ? ?000)()()()1()()()()(unununuuneneTTieTTneKnuDIPniDIP??????????? ????? ?? （ 23） 式中 )()( neKnu PP ? 稱為比例項 21 ???niIPI ieTTKnu0 )()( 稱為積分項 ? ?)1()()( ??? neneTTKnu DPD 稱為微分項 （ 3） 常用的控制方式 1） P控制 0)()( ununu P ?? （ 24） 2） PI控制 0)()()( unununu IP ??? （ 25） 3） PD控制 0)()()( unununu DP ??? （ 26） 4） PID 控制 0)()()()( ununununu DIP ???? （ 27） （ 4） PID 算法的兩種類型 1）位置型控制 ? ? 00 )1()()()()( uneneTTieTTneKnu niDIP ??????? ????? ?? （ 28） 2）增量型控制 ? ? ? ?)2()1(2)()()1()()1()()(?????????????neneneTTKneTTKneneKnununuDPIPP （ 29） 本章小結(jié) 本章主要討論了恒流源的工作原理、常見的開關(guān)型電源、 PID 控制算法和 PWM調(diào)制方式在數(shù)字實現(xiàn)方式上的分析，確定了系統(tǒng)的總體方案，對各個模塊的功能進行了分析。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)（ System with Steadystate Error）。當被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時，控制理論的其它技術(shù)難以采用時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應(yīng)用 PID 控制技術(shù)最為方便。 以微 型計算機作為控制器。 如圖 所示。 圖 形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖 分別將 圖 所示的電壓窄脈沖加在一階慣性環(huán)節(jié)（ RL 電路）上，如圖 所示。 圖 極性反轉(zhuǎn)型 (Buck— Boost)變換器原理圖 工作原理三種等效電路圖 : 圖 （ a） VT1 導(dǎo)通等效電路圖 圖 (b)VT1 截止等效電路圖 圖 （ c） VT1關(guān)斷時電感電流為 0等效電路圖 14 Cuk 變換器 Cuk 變換器是 Buck— Boost 串聯(lián)變換器它是針對 Buck— Boost 升降壓變換器存在輸入電流和輸出電流脈動值大的缺點。 10 降壓型變換器有兩種基本工作方式，一種是電感電流處于連續(xù)的工作模式；一種是電感電流處于斷續(xù) 的工作模式，還有一種是電感電流處于臨界 連續(xù) 模式 。 9 圖 電流源外特性圖（ 1表示理想電流源， 2表示實際電流源） 開關(guān)電源幾種電路類型 直流電源變換器按其輸入與輸出是否進行電氣上隔離，可分非隔離式變換器電路和隔離式變換器電路。 有校準功能，可以用儀器校準 輸出 電流 ； 5. 能夠 聯(lián)網(wǎng)控制，加入串口通信功能。 課題的意義和目的 7 隨著社會生產(chǎn)力水平不斷提高，先進電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域因此變得越來越廣泛，目前，恒流源被廣泛用于傳感技術(shù)、機器人技術(shù)、電子測量儀器、現(xiàn)代 通信、激光、超導(dǎo)等高新技術(shù)領(lǐng)域、并且有良好的發(fā)展前景?？傮w來說，國內(nèi)直流恒流源技術(shù)相對落后，面對激烈的國際競爭，是個嚴重的挑戰(zhàn)。但是隨著半導(dǎo)體集成技術(shù)的發(fā)展，集成電路恒流源提高了穩(wěn)定性和可靠性，替代晶體管恒流源已經(jīng)成為勢不可擋的趨勢。若使用穩(wěn)壓電源對其供電，電磁鐵線圈工作時發(fā)熱等原因會使其阻值改變，進而使供電 5 電流變化，導(dǎo)致磁場不穩(wěn)定。 B 為磁感應(yīng)強度 ( T) 。由于 4 離化過程中放電管中的電流將隨時上升，所以，此時在燈管上供以恒定電壓會使其不穩(wěn)定的，電流值可能增大到使燈管降低使用壽命甚至損壞。阻、容降壓方式驅(qū)動 LED 的最大優(yōu)勢是成本低。 恒流源的應(yīng)用 1. 在 LED 驅(qū)動中的應(yīng)用 LED 由于環(huán)保、壽命長、光電效率高等眾多優(yōu)點，近年來在各行業(yè)應(yīng)用得以快速發(fā)展， LED 恒流源成了關(guān)注熱點，理論上， LED 的使用壽命在 10 萬小時以上，但在實際應(yīng)用過程中，由于 LED 恒流源的設(shè)計及驅(qū)動方式選擇不當， 致使 LED 極易損壞。 本系統(tǒng)采用單閉環(huán)負反饋 PID(比例、積分、微分 )算法控制，縮短上升時間，減小超調(diào)量，減小了輸出電流的偏差。 關(guān)鍵字： 數(shù)控恒流源 AVR PWM PID DC/DC 轉(zhuǎn)換 II Abstract The paper expounds the design of the numerical controlled constantCurrent system core is A/D,D/A,DC/DC converts and the specific arithmetic is used to carry out high precision and the current output range from 20mA to source realizes that the output current can be set, 50mA adjusted step by step. This system adoption list shuts the wreath negative feedback PID( proportion, integral calculus, differential calculus) calculate way control, shortening to rise time, let up super adjust the quantity