【正文】 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計 ………………… ??? …………………………… 7 電源變壓器 …………………………………………………………… 7 整流電路……………………………………………………………… 8 濾波電路……………………………………………………………… 9 穩(wěn)壓電路 ……………………………………………………… ??? 10 保護電路……………………………………………………………… 11 開關(guān)變換器的設(shè)計 ………………………………… ???????? … 13 BUCK 變換器基本工作原理 ………… ………… ? ………………… 13 濾波電容的設(shè)計 ……………………………………………………… 14 濾波電感的設(shè)計 ……………………………………………………… 14 占空比計算…………………………………………………………… 15 控制器的設(shè)計 ……………………………………… ?????? ……… 15 主控制器模塊 ……… ? …………………… ……………………… ? 16 5V 電源的產(chǎn)生電路設(shè)計 …………………………………………… 18 復(fù)位和 WATCH DOG電路設(shè)計 …………………………………………… 18 時鐘電路 ……………………………………………… ? …… ……… 19 TMS320C5402 的電源設(shè)計 ………………………………………… 20 JTAG 仿真接口電路 ………………………………………………… 21 輸入輸出電路的設(shè)計 …………………………………………………… 22 鍵盤接口電路設(shè)計 …………………………………………………… 22 液晶顯示電路設(shè)計 …………………………………………………… 24 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 …………………………………………… ?? ……… 25 數(shù)字電位器 …………………………………………………………… 26 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 …………………………………………………………………… 28 系統(tǒng)軟件設(shè)計的方法及工具 …………………………… ?????? … 28 系統(tǒng)的主程序設(shè)計 ………………………………… ………………… ? … 28 系統(tǒng)的子程序設(shè)計 ……………………………… ??? ………………… 29 數(shù)模轉(zhuǎn)換子程序模塊……………………………… ? ……………… 29 鍵盤掃描子程序模塊 ………………………………………………… 30 液晶顯示子程序模塊………………………………………………… 32 中斷子程序模塊……………………………………………………… 32 5 系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計 ………………………………………………………………… 34 6 總結(jié) ……… ……………………………………………………………………… 35 致 謝 ……………………………………………………………………………… 36 參考文獻 …………………………… ……………………………………………… 37 附錄一 ……………………………………………………………………………… 38 附錄 二 ……………………………………………………………………………… 39 1 1 概 論 系統(tǒng) 研究的背景和意義 隨著科技技術(shù)的飛速進步 ,電子技術(shù)領(lǐng)域也得到了快速的提升 ,所以把電源技術(shù)帶到了一個新的臺 階。該電源具有 LCD液晶的顯示、鍵盤的數(shù)字輸入調(diào)壓、數(shù)字電位器調(diào)壓精度高的特點。 畢業(yè)設(shè)計說明書 數(shù)控直流穩(wěn)壓 電源的設(shè)計 摘 要 在我們生活的各個角落都可以見到直流穩(wěn)壓電源的身影，我們用的手機、筆記本電腦、工業(yè)用的各種電子儀表等，它無處不在，在電子設(shè)備中發(fā)揮著不可替代的作用。通過軟件編程，易于實現(xiàn)功能的擴還具備 JTAG 仿真和下載功能 。電源技術(shù)產(chǎn)品也已廣泛應(yīng)用到人們的日常生活屮去 ,可以說 ,電源產(chǎn)業(yè)支撐著我們的工業(yè) ,支撐著我們的日常中的生活。在一方面，電源行業(yè)在加速規(guī)模發(fā)展 。直流穩(wěn)壓電源數(shù)字化的利用避免了信號失真、增強了抗干擾能力、便于遠程控制。 4．可重復(fù)性好，數(shù)字體系的性能基本上不受元器件參數(shù)性能的影響，便于測試、調(diào)試和大規(guī)模生產(chǎn)。 最后，簡要的介紹了本次設(shè)計的應(yīng)用方向，對其應(yīng)用領(lǐng)域進行了簡介，并對本次設(shè)計做了最后總結(jié)，提出本次設(shè)計的不足之處。同是時，準確地確定位置和儀表故障的特點，不僅大大方便了維護，同時也保證了輸出的可靠性。但是， DSP 微處理器單個周期的指令執(zhí)行的時間是微秒級，若是你要導(dǎo)出幾十千赫茲的 PWM，則指令的執(zhí)行時間只有幾個到幾十個的單周期指令執(zhí)行時間，使 DC DC 轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)微輸出，有必要對相應(yīng)的 PWM 輸出脈沖寬度或頻率進行精確計算的值的每一個步驟和調(diào)整時必要的軟件編程，以具有大量復(fù)雜的計算和控制算法，例如一個普通的微控制器是滿足不了要求。 整 流 、 濾波 電 路變 壓 器D C D C 變 換器D S P微 處 理 器鍵 盤 接 口顯 示 模 塊保 護 電 路A / D 轉(zhuǎn) 換 電 路 模 擬 開 關(guān) 電 路2 2 0 VDC輸出 圖 3 整體系統(tǒng)框圖 7 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計 當接入 220V/50 赫茲 的 交流 電后，先 通過 變壓器，將 220V 的交流 電 高電壓改變 為低 電壓輸出 至 整流橋， 通過 整流橋的整流輸出 頻率比 較大的直流電， 再由濾波電路 濾波 ，利用儲能元件電容兩端的電壓不能突變的特 證 , 過 濾掉整流電路中 輸出電壓的交流 成分 ， 留下 其 中的 直流 成分 ，最后 就會 得到平滑的輸出電壓。 電源電路的 空載電流 超 過額定電流的 10%， 變壓 器 的 損耗 也增 大、效率 就會變 低。 所以該電路 只 適用于整流電流小，對脈動要求也不是很高的 地方 。 用 電容濾波， 因為 電容濾波 的 時間常數(shù)（ Td=RLC） 越 大，放電過程 越 慢，輸出電壓 越 高，同時脈動成分 越 小，濾波效果也就越 好。我們經(jīng)常使 用的集成穩(wěn)壓器 是 固定式三端穩(wěn)壓器。 過熱保護電路如圖 10 所示： 13 圖 10 過熱保護電路 開關(guān)變換器的設(shè)計 Buck 變換器基本工作原理 Buck 電路是由 負載串聯(lián)和一個功率晶體管開關(guān) Q組 成的， Buck 電路如 下圖 所示，功率 晶體管 Q 的導(dǎo)通 和 截止 由 驅(qū)動信號 ub 周期地控制 。系統(tǒng)框圖如 圖 13 所示 ： 電 源 回 路復(fù) 位 和 W A T C HD O G 電 路時 鐘 電 路T M S 3 2 0 C 5 40 2 芯 片J T A G 接 口 圖 13 系統(tǒng)框圖 16 主控制器模塊 處理而專門設(shè)計的，其采用改進的哈佛結(jié)構(gòu)，具有高的操作靈活性和運行速度。 (3) 指令集的專業(yè)化使算法 能夠快速地 完成 并 把其 用于 優(yōu)化編程的語言 。電路 的 連接如下 圖 16所示： 圖 16 電源產(chǎn)生電路原理圖 復(fù)位和 WATCH DOG 電路設(shè)計 通過按鈕實現(xiàn)復(fù)位操作。 兩模塊 的連接方式如 圖 17 所示 ： 19 圖 17 復(fù)位和 WATCH DOG 電路 時鐘電路 時鐘電路是 DSP 系統(tǒng)的核心，時鐘信號的好與壞決定著這個系統(tǒng)的穩(wěn)定性能， TMS320C5402 提供了兩種時鐘發(fā)生模式有內(nèi)部時鐘也外部時鐘。 為 TPS73HD318 芯片 提供 5V 電壓 輸入， 使其 輸出電壓分別 是 ， ，每 一 路 的 最大輸出電流 是 750mA，并提供兩個 脈沖 寬度為 200 毫秒 的低電平復(fù)位脈沖。 工作原理： TMS320VC5402 微處理器 經(jīng) 過寫鍵盤的 地址 輸出 00000 到鍵盤的行線， 而 后在 經(jīng) 過讀鍵盤的 地址 輸入，檢測 來自 鍵盤的列線信號。 液晶模塊的 A0 引腳為數(shù)據(jù)寄存器和命令寄存器選擇引腳。 16 個存放結(jié)果的寄存器（ RESULT0～RESULT15)。 雙排序器和單排序器工作比較 如表 6 所示： 26 表 6 雙排序器和單排序器工作比較 特征參數(shù) 單 8 通道排序器1(SEQ1) 單 8 通道排序器2(SEQ2) 16 通道級連排序器(SEQ) 開始轉(zhuǎn)換觸發(fā)方式 EVA、軟件和外部引腳 EVB、軟件 EVA、 EVB、軟件和外部引腳 最大自動轉(zhuǎn)換通道數(shù) 8 8 16 序列轉(zhuǎn)換完成后自動停止 是 是 是 觸發(fā)優(yōu)先權(quán) 高 低 不 適用 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器 0～ 7 8～ 15 0～ 15 排序控制器位分配(CHSELSEQn) CONV00～ CONV07 CONV08～ CONV15 CONV00～ CONV15 （ 2） 連續(xù)的自動排序的模式 該 模式， 在排序過程 SEQ1 / SEQ2，能自動排序 8轉(zhuǎn)換通道。電路中采用的是 Xicor 公司 出產(chǎn) 的一種集成數(shù)字電位器 X9241A。 X9241 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) X9241 內(nèi) 部結(jié)構(gòu) 有： I2C 總線接口、 SDA 串行數(shù)據(jù)線、 SCL 串行時鐘線 和 4 個電位器 。 仿真方法為先安裝一個 CCS 軟件，運行 CCS 軟件，進入軟件開發(fā)環(huán)境，新建一個工程，選擇路徑，輸入工程的項目名，并確定，然后添加源文件，添加 CMD文件，添加庫文件，設(shè)置 BUILING OPTIONS，編譯，生成 *.out 文件， LOAD 程序，單步運行程序， 把光標擺在 main()函數(shù)中的第一條語句，按“執(zhí)行到光標處”圖標，最后單步跟蹤或者全速運行，觀看結(jié)果。程序控制掃描的方式指的是 DSP 微處理器在空閑時，才會調(diào)用鍵盤掃描子程序，并反復(fù)掃描鍵盤，一直到用戶從鍵盤上輸入命令或數(shù)據(jù)，但 是 在 實 行鍵 31 入命令或處理鍵入數(shù)據(jù)過程中， CPU 將不再響應(yīng)鍵入要求，直至 CPU 重新掃描鍵盤為止。同時判斷數(shù)模轉(zhuǎn)換檢測到的電壓值也是開關(guān)機中上下電時序的必要條件。 但在 抗干擾上還是存在很多問題沒有解決，遠程監(jiān)控，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本相對過高 等等，還可以 進 一步得到提高 。通過這段時間的畢業(yè)論文編寫，不但極大地拓展了我所學(xué)的知識面，并且還讓我切身感受到了老師一絲不茍、嚴謹求實的工作作風(fēng)。我還要謝謝我現(xiàn)在寢室的的同學(xué)，在畢業(yè)論文的寫稿時期，室友為我提供了非常多的相關(guān)資源，還幫助我解決了一系列的疑難點，并給我指出了電路設(shè)計中的一些 不合理處。 總之， 經(jīng) 過 此次 畢業(yè)設(shè)計 ,我得到了提高 ，學(xué)會了思考，并且把實踐與理論在此次得到了結(jié)合！ 36 致 謝 大學(xué)幾 年的 求學(xué) 生活在這個季節(jié) 馬上就要就要結(jié)束 ，而于我的 漫漫 人生卻只是一個 開始 ，我 將面對另一個旅程的開始 。 稱重給料機 把通 過皮帶上的 生產(chǎn)料， 經(jīng) 過稱重秤架下的稱重傳感器進行檢測重量， 用來 確定皮帶上的 生產(chǎn) 料重量；裝在尾部 的 滾筒或 者 旋轉(zhuǎn)設(shè)備上的數(shù)字式測速傳感器，連續(xù)測量給料 的 速度，該速度傳感器的脈沖輸出正比于皮帶速度；速度信號 和 重量信號一起送入皮帶給料機控制器，產(chǎn)生并顯示累計量 /瞬時流量。 2. 鍵盤掃描取得閉合鍵的列、行值。程序運行之后，開始檢測按鍵是否按下，若有就會進入按鍵設(shè)定功能。 X9241 的主要參數(shù) ， SCL 或 者別的 地址輸入端相對于 Vss 的電壓 是負 1～ 正 7V； 者 VL相對于 Vss 的電壓范圍 是正負 8V； 3.△V ＝｜ VH－ VL｜為 16V； 芯片的 工作電壓范圍 是 5V＋ 。它在單一芯片上集成了 4個 10kΩ 數(shù)字電位器，每個電位器的滑動端共有 64 個離散的調(diào)節(jié)節(jié)點，并有 4個 8bit 的 E2PROM 數(shù)據(jù)寄存器以及一個滑刷控制寄存器（ WCR）。 寄存器 MAX CONV 中的一個 3位域或 4位域 MAX CONVn 控制 排序的轉(zhuǎn)換個數(shù) 。 1內(nèi)置校驗 /自測模式。 擴展的液晶模塊 是使用 兩個 I/O 口地址，數(shù)據(jù)端口 的 地址 是 0BFFFH,命令端口地址 是 3FFFH LCD 液晶顯示電路如圖 23 所示： 表 5 TCMA0902 引腳功能 引腳符號 I/0 方向 功能說明 Vdd I 電源 + Vss I 電源地 RESET I 復(fù)位（ 1=初始化） I 片選 RD I 讀信號線 I 寫信號線 A0 I 寄存器選擇 Db0~DB7 I 數(shù)據(jù)線 圖 23 LCD 液晶顯示電路 25 模數(shù) 轉(zhuǎn)換模塊 （ 1） 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的特性 10bitADC 內(nèi)核，帶有內(nèi)置采樣 保持電路。行掃描 用以 確認按鍵位置，行掃描指依次給每 一 條行線輸出 0 信號， 然而其 它 行線輸出 1