【正文】 epper motor is the core of the modern orientation drive, widely used in machinery, electric power, textile, electronics, instruments, printing and aerospace, ships, weapons, and other areas of the defe nse industry, etc. The characteristics of the stepping motor control system based on single chip microputer include high stability, low cost, convenient control and wide application , etc. The IR remote control is used as rhe input to the contrler, which can send an input signal of mand for the the design of the stepper motor control system with the single chip processor as the core processor. The remote control can change the rotation states of stepper motor and the running status can be showed on LCD1602 display. The infrared remote control with carrier for 38 KHZ is used as the control end of the user, which can convert the users’ mands into the infrared signal. The TL1838 can receive the infrared signal and convert it into electrical signal, which input to MCU can obtain instructions of users by processing the ining signal and control stepping motor of the 28BYJ48 type, the current status can be shown by LCD1602. Users can control acceleration, deceleration, forward, inversion for the stepping motor. The features of the control system of stepper motor includes high precision, stable running, convenient control and simple maintenance and wide application, etc. 1 引言 電源技術(shù)是一種綜合電力變換技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等的多學(xué)科應(yīng)用功率半導(dǎo)體器件的邊緣交叉的技術(shù)。 本論文主要 講述的是由單片機(jī)產(chǎn)生 PWM 波來(lái)控制功率管的通斷。該系統(tǒng)不僅可以預(yù)置輸出電壓而且 還可以調(diào)節(jié)輸出電壓，并具有過流保護(hù)、短路保護(hù)以及數(shù)碼管顯示等功能。Voltage adjustable 。 電源的重要性不能否認(rèn)，但是傳統(tǒng)電源存在著不足的地方，比如，傳統(tǒng)的電源效率不高，線性電源由于功率管是工作在線性放大狀態(tài)，輸出電流和功率管的電流是成正比的，因此當(dāng)輸出電流越大時(shí)，功耗就越大。要進(jìn)一步研制并且生產(chǎn)出適合于高頻工作的儲(chǔ)能電感、開關(guān)管、開關(guān)變壓器、高頻電容等元器件是開關(guān)電源設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)所面臨的另一個(gè)問題。 假設(shè)開關(guān)電源的基準(zhǔn)電壓為 5V，但是，由于某種原因而使電網(wǎng)波動(dòng)導(dǎo)致輸入的電壓減小，從而導(dǎo)致輸出的電壓也將會(huì)減小，然而在此時(shí)，采樣電路的采樣電壓也將會(huì)減小，假設(shè)采樣電壓值為 ，誤差是 ，然而，經(jīng)過比較放大 電路以后，脈沖調(diào)制電路會(huì)根據(jù)這個(gè)誤差，提高脈寬信號(hào)的占空比從而使輸出的電壓增大。 方案三分析：在本方案中，不僅單片機(jī)中加入了反饋控制，而且是以單片機(jī)作為開關(guān)電源的控制核心，單片機(jī)得到了充分的利用，而且省去了 D/A 轉(zhuǎn)換 芯片和A/D 轉(zhuǎn)換 芯片，使成本大大的降低。 與此同時(shí)，電源可以進(jìn)行自動(dòng)穩(wěn)壓，假設(shè)在某一正常的狀態(tài)下，輸出電壓為 OV ，反饋電壓為 fV ( Of VV? )，用戶設(shè)定電壓為 SV ，當(dāng) SO VV ? 時(shí)，偏差為 0V，單 片機(jī)不進(jìn)行脈寬的更新，當(dāng)電網(wǎng)波動(dòng)導(dǎo)致輸出電壓增加時(shí)，即 SO VV ? 時(shí)，單片機(jī)采樣的電壓也會(huì)增加，單片機(jī)會(huì)根據(jù)偏差值修改占空比使導(dǎo)通時(shí)間變小，從而使電壓值下降，同樣當(dāng)電網(wǎng)波動(dòng)使輸出電壓下降時(shí)，即 SO VV ? 時(shí)，單片機(jī)修改脈寬使得導(dǎo)通時(shí)間變長(zhǎng)，從而使輸出電壓值上升，如此循環(huán)來(lái)進(jìn)行穩(wěn)壓。 本設(shè)計(jì)中是利用單片機(jī) Atmega8 作為主要的控制器件，由單片機(jī)產(chǎn)生 PWM 脈沖控制功率開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷，從而來(lái)實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源的輸出電壓的可調(diào)功能。在復(fù)位的過程中，即使系統(tǒng)的時(shí)鐘還沒有起振，端口 B 仍 處于高阻的狀態(tài)。如果熔絲位 RSTDISBL 編程， PC6可以 作為通用 I/O 口 引腳使用。若持續(xù)的時(shí)間超過最小門限的時(shí)間的低電平將會(huì)引起系統(tǒng)的復(fù)位。 在 PB、 PC 和 PD 三個(gè)端口中，每個(gè)端口都有三個(gè) I/O 寄存器。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 10 表 3 1 Atmega8 的 I/O 配置 DDRxn PORTxn PUD I/O 方向 上拉電阻 說明 0 0 輸入 無(wú) 高祖態(tài)輸入口 0 1 0 輸入 有 上拉輸入口，被拉低時(shí)輸出電流 0 1 1 輸入 無(wú) 高阻態(tài) 1 0 輸出 無(wú) 輸出低電平（吸收電流） 1 1 輸出 無(wú) 輸出高電平 （輸出電流） Atmega8 的 AD 功能 在 AVR 單片機(jī)中有兩種支持模擬信號(hào)的輸入功能端口，分別是模擬比較器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)際上是一個(gè)比例的問題 ， ADC 產(chǎn)生的數(shù)字值要跟輸入模擬量與轉(zhuǎn)換器 量程的比值有關(guān)。 數(shù)模轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換精度計(jì)算公式： ）（ 12/VV Nf u lls c a ler e s o lu tio n ?? （ 32） 轉(zhuǎn)換時(shí)間指的是 ADC 完成一 次轉(zhuǎn)換需要的時(shí)間；轉(zhuǎn)換速率 是指 ADC 每 秒轉(zhuǎn)換次數(shù)，為轉(zhuǎn)換時(shí)間和采樣保持所需時(shí)間和的倒數(shù)，大 多數(shù)的 ADC 轉(zhuǎn)換 時(shí)間和轉(zhuǎn)換速率互為倒數(shù)的關(guān)系。其特點(diǎn)為： 非線性度和 ? 2LSB 據(jù)對(duì)精度； 65～ 260us 轉(zhuǎn)換時(shí)間（ ADC 的 轉(zhuǎn)換時(shí)間表見表 32），最高分辨率時(shí)采樣率可達(dá)到 15kS/s；可選擇的左調(diào)整 ADC 讀數(shù)；連續(xù)轉(zhuǎn)換或單次轉(zhuǎn)換模式； ADC 轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷；基于睡眠模式的噪聲抑制器；可選的內(nèi)部ADC 參考電壓。若使 ADLAR=0，則 ADC 中數(shù)字量按 “ 右對(duì)齊 ” 格式存放；若 ADLAR=1，則 ADC 中數(shù)字量按 “ 左對(duì)齊 ” 格式存放。因此，如果 ADC 中數(shù)據(jù)采用左端對(duì)齊的格式，并且只需 8唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 14 位轉(zhuǎn)換精度，那么用戶僅需讀取 ADCH 寄存器足矣；否則，用戶必須先讀 ADCL，后讀 ADCH，兩次讀出之間不能插入其它任何指令 。先使ADEN=1 然后使 ADSC=1 或者 ADEN 和 ADSC 同時(shí)設(shè)置為 1， ADC 首次進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換，經(jīng)過 25 個(gè) ADC 時(shí)鐘后本次 A/D 轉(zhuǎn)換完成；在以后各次常規(guī) A/D 轉(zhuǎn)換中，每次 A/D 只需要 13 個(gè) ADC 時(shí)鐘時(shí)間。 (5)ADIE(位 3) ADIE 被稱為 ADC 中斷允許位，用于控制 ADC 中斷是否被允許。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 16 表 3 13 波形發(fā)生器模式的確定 模式 WGM1[3..0] T/C1 工作模式 計(jì)數(shù)上限值(TOP) OCR1A/OCR1B 更新 TOV1 置位 0 0000 一般模式 0xFFFF 立即 0xFFFF 1 0001 8 位 PWM，相位可調(diào) 0x00FF TOP 0x0000 2 0010 9 位 PWM，相位可調(diào) 0x01FF TOP 0x0000 3 0011 10 位 PWM，相位可調(diào) 0x03FF TOP 0x0000 4 0100 CTC OCR1A TOP 0xFFFF 5 0101 8 位 PWM，快速 0x00FF 立即 TOP 6 0110 9 位 PWM，快速 0x01FF TOP TOP 7 0111 10 位 PWM，快速 0x03FF TOP TOP 8 1000 PWM，相位和頻率可調(diào) ICR1 0x0000 0x0000 9 1001 PWM，相位和頻率可調(diào) OCR1A 0x0000 0x0000 10 1010 PWM，相位可調(diào) ICR1 TOP 0x0000 11 1011 PWM，相位可調(diào) OCR1A TOP 0x0000 12 1100 CTC ICR1 立即 0xFFFF 13 1101 保留 14 1110 PWM，快速 ICR1 TOP TOP 15 1111 PWM，快速 OCR1A TOP TOP 通過設(shè)定 WGM13～ WGM10= 10 或 11，可以把 T/C1 設(shè)定成相位可調(diào) PWM 模式，以便能在 OC1A/OC1B 引腳上產(chǎn)生高精度相位可調(diào) PWM 波，在這種模式之下， TCNT1 為一個(gè)雙程的計(jì)數(shù)器，可以從 0 一直增加到 TOP 值，并且在下一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖到達(dá)之時(shí)改變計(jì)數(shù)的方向，從 TOP 值開始一直減小到 0。 表 3 15 T/C1 的時(shí)鐘源選擇 CS12 CS11 CS10 T/C1 時(shí)鐘源 T1CLK 0 0 0 無(wú)時(shí)鐘源 (T/C 停止計(jì)數(shù) ) 0 0 1 I/OCLK /1(系統(tǒng)時(shí)鐘 ) 0 1 0 I/OCLK /8(來(lái) 自預(yù)分頻器 ) 0 1 1 I/OCLK /64(來(lái)自預(yù)分頻器 ) 1 0 0 I/OCLK /256(來(lái)自預(yù)分頻器 ) 1 0 1 I/OCLK /1024(來(lái)自預(yù)分頻器 ) 1 1 0 外部 T1 引腳，下降沿驅(qū)動(dòng) 1 1 1 外部 T1 引腳，上升沿驅(qū)動(dòng) 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 18 4 硬件電路設(shè)計(jì) 電源電路設(shè)計(jì) 工頻 220V 交流電壓經(jīng)變壓器降壓后，變?yōu)?18V，對(duì)該電壓整流濾波后，再經(jīng)7815 得到 15V 電壓，其中一路電壓直接作為開關(guān)變換電路的輸入電壓，另外一路將通過 7805 得到 5V 的電壓，再經(jīng)過電容的濾波作用會(huì)使電壓的紋波減小，給開關(guān)電源控制電路部分的單片機(jī)提供工作電源。為了減少紋波電壓，輸出端的濾波 電容選用的是低串聯(lián)等效電阻的優(yōu)質(zhì)電容。為 保證各部件間的工作同步 ，因此 單片機(jī)內(nèi)部電路在惟一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格的按時(shí)序進(jìn)行工作 [3]。軟件譯碼實(shí)現(xiàn)預(yù)置電壓以及輸出電壓的功能。 圖 4 4 復(fù)位電路原理圖 R1 5 1 0R2 5 1 0R3 5 1 0R4 5 1 0R5 5 1 0R6 5 1 0R7 5 1 0R8 5 1 0abcdefgdpP B 0P B 2P B 3P B 4P B 5X1X2G N DV C CC40 . 1 u FG N DP B 0 ( I C P )14P B 1 ( O C 1 A )15P B 2 ( S S /O C 1 B )16P B 3 ( M O S I /O C 2 )17P B 4 ( M I S O )18P B 5 ( S C K )19P B 6 ( X T A L 1 / T O S C 1 )9P B 7 ( X T A L 2 / T O S C 2 )10P D 0 ( R X D )2P D 1 ( T X D )3P D 2 ( I N T 0 )4P D 3 ( I N T 1 )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 61U1A T M E G A 8 _ D I P 2 8R 1 0G N DV C CP C 5P C 4P C 3P C