【正文】 學 生： 思密達 指導(dǎo)教師： 白富美 摘 要 ： 本 設(shè)計 以 STM32 單片機為控制核心， 以降壓斬波芯片 TPS5430 為 系統(tǒng) 電源供電模塊，交流 220V 電壓經(jīng)過 電源變壓、 整流、濾波后接入降壓斬波芯片中，經(jīng)過降壓后，使輸出電壓小于 10V。且具有過流、過壓保護功能。 通過分析比較，采用方案二。 PID 算法是一種廣泛的控制方法，且原理簡單，容易實現(xiàn)。 一般為 5mA 10mA。 由于 該方法 給出了全部 控制 量的輸出， 所以被稱為全量式或位置式 PID 算法。 為了能正確無誤的用取樣信號 sv 表示模擬信號 Iv ，必須使采樣頻率大于 2 倍模擬 信號頻率。其中雙積分 AD 轉(zhuǎn)換器首先將輸入的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為與之成正比的時間寬度信號，然后在這個時間寬度里對固定頻率的時鐘脈沖計數(shù)，計數(shù)的的結(jié)果就是正比于輸入模擬電壓的數(shù)字信號 ，因此也稱為電壓 時間變換器。 /REF REFV IN V OUT為參考電壓的輸入輸出端，如果使用內(nèi)部 參考電壓，則該引腳可以提供 20mA 的 電流。 DAC8568 操作命令 操作 內(nèi)部參考電壓 有兩種模式： 靜態(tài) 模式、 動態(tài) 模式。其輸出的電壓大小 平均值 為： o n o nOo n o ffttU E E Et t T T?? ? ?? 其中 ont 為 VT 關(guān)斷時間， offt 為 VT 關(guān)斷時間， T 為開關(guān)周期 ， ? 為導(dǎo)通占空比。同時該芯片內(nèi)部還有欠壓鎖定功能，當開機過后，內(nèi)部電壓并沒有立即工作，當 VIN 電壓超過 UVLO 的門限電壓后，然后才開始正常運行。內(nèi)嵌 8MHz RC 振蕩電路，內(nèi)部 40KHz 的 RC 振蕩電路，用于 CPU 時鐘的PLL。 開機開始首先微控制器控制 DA 模塊輸出一初始電壓使恒流 電流部分 有益初始電流電流輸出，然后控制器讀取從鍵盤設(shè)定的輸出電流值，經(jīng)過運算、處理后輸出一相應(yīng)的 DA 值，然后 AD 采樣模塊不斷采樣輸出電流，經(jīng)過控制器對誤差的處理、及其 PID 調(diào)節(jié)再相應(yīng)改變輸出的DA 值，與此同時，設(shè)定值與實際輸出的電流值實時顯示到液晶顯示器上。熟悉 C語言編程，了解 C++語言，并熟悉 51單片機 ， AVR單片機 ,MSP430單片機編程 。 /*****************DA 輸出配置 ***************/ GPIO_DA_Config()。 LCD_show()。 RCC_Configure()。 在大學的學習期間，我努力的學習專業(yè)基礎(chǔ)知識， 在課余時間 并把它運用于實際生活中。輸出電壓為： 1 .2 2 1 ( 1 2 )2OUT RRV R??? 通過配置合適的電阻 R R2 就可以使得輸出電壓小于 10V。且具有 單周期乘法和硬件除法 器 。 在 EN 引腳上提供一個開關(guān)控制調(diào)節(jié)器。這是一種非隔離式的 DC/DC 的變換器，一般使用 PWM 控制器或者單片機控制器器件的開通或者關(guān)斷實現(xiàn) 降壓 斬波。當一個接受幾個完整的 32 為數(shù)據(jù)后， SYNC 可以保持低電平或者拉高。 且根據(jù)寄存器的配置不同可以使其 具有上電復(fù)位輸出 0或者輸出最大值的二分之一 的功能 。當轉(zhuǎn)換控制信號 cv 由低電平變?yōu)楦唠娖綍r轉(zhuǎn)換開始，時鐘信號將寄存器的最高位置為 1，使寄存器的輸出為 100 00 。 為留有余量，我們將放大倍數(shù)設(shè)為 20。 Td ―― 微分系數(shù)。但是，由于這是一種改變輸出電壓恒定電流的方式，難保證輸出電壓在 10V 以內(nèi)變化，而且開關(guān)電源控制電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輸出紋波較大，不易達到題目的精度要求。且硬件調(diào)節(jié)對 電路電流的變化 比較敏感，能夠 快速的響應(yīng)。 方案二： 采 用 ST 公司的 STM32 作為控制芯片。 又例如在一些電子電路中經(jīng)常需要一些恒流源為其他的外圍電路提供穩(wěn)定的直流電流，以使得器件工作在合適的區(qū)域或者狀態(tài)下。 其中降壓斬波電路 主要是 供給系統(tǒng)恒流電路供電 ，直流 穩(wěn)壓電路主要供給控制器系統(tǒng)供電，采樣電路 實時采集輸出電流 ，再由 控制器 分析、計算，穩(wěn)定 輸出 電流。電源首先連接到負載兩端，然后經(jīng)過 一 MOS 管，最后在連接一采樣電阻，將采樣電阻端的電壓引入到運放的負相輸入端，正相端 連接 由 DA輸出的電壓值，由 電子電路知識可知，當運放的正相與負相端電壓相等時，運放的輸出端電壓趨于穩(wěn)定。 方案二 ：用精密 采樣電阻采樣。 內(nèi)部自帶誤差放大器和 5V參考基準電壓源。因此可以控制單片機輸出 DA 值到 MOS 管的 G極， 然后采樣精密電阻兩端的電壓，經(jīng)過單片機計算后再輸出一新的 DA 值，從而穩(wěn)定輸出電流 。 由此可以看出增量式 PID 算法具有控制結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)速度快，穩(wěn)定性好等優(yōu)點。依此類推，可以得到不同的 輸入 電壓下寄存器的狀態(tài)。用控制器自帶的 12位 AD 轉(zhuǎn)換器共有 4096 個狀態(tài)， 能夠 滿足題目要求。 該輸入端口是數(shù)據(jù)輸入的幀同步信號。表示寫到被選擇的輸入寄存器然后更新相應(yīng)的寄存器。系統(tǒng)還具有高溫、過流關(guān)斷保護。 過流保護主要是檢測高端 MOS 管的壓降，然后再與過流保護的門限電壓比較， 如果超過門限電壓，那么過流保護將被觸發(fā)， MOS 管被關(guān)斷。多達 49 高速 GPIO。 實驗 數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，該設(shè)計 實現(xiàn)了 在 輸出電流從 200mA 到 2020mA 變化 時 ，輸出電壓在 10V內(nèi)變化時， 在步進為 10mA 時， 輸出電流的變化小于輸出電流值的 1%+10mA 的基本 功能要求 。在此我 向培養(yǎng)我、教育我的母校 及 其所有關(guān)懷、 鼓勵 、支持 我的老師表示深深的謝意。 while(1) { Pt_PIDSet_point = Key_Scan()。 Sum_Error = PID_Calc(Pt_PID)。 綿陽師范學院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 附錄 主程序如下： include include include include include include include include u32 Current_value,Set_Current, DA_value = 10000。但是由于 TPS5430 是一種 DCDC 的斬波芯片，因此對電路的電磁干擾，線路的PCB 布局、布線都有較為嚴格的要求，這些干擾都將為以后的恒 流產(chǎn)生嚴重的影響，所以在電流步進為 1mA 時候的影響是比較明顯的，故在電流步進值為 1mA是效果不是很理想，效果還需要進一步改進。如下圖所示： 綿陽師范學院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 D1T1220uFC15103C14AC 220V 50HzINGNEOUTASM1117INGNEOUT7805INGNEOUT7812GNDC8GND220uFC9C10C11220uFC12C13GNDC16220uFC17C18GND12VD2D3D4 圖 42 電源電路原理圖 AC220V50Hz 市電經(jīng)過變壓器降壓過后，輸出電壓幅值較小的交流電壓，然后通過橋式整流 變?yōu)?脈動的直流電壓，經(jīng)過后級的大電容濾波形成脈動較小的直流電壓最后經(jīng)過穩(wěn)壓管穩(wěn)壓成非常穩(wěn)定的直流電壓。當鏈接點的溫度小于關(guān)斷溫度的 14 度，電路將會重 啟。 VSENSE 為反饋電壓調(diào)節(jié)端，將輸出電壓經(jīng)電阻分壓后連接到該引腳。表示我們對通道 D 操作。 DAC8568 的讀寫時序圖如下所示： 當 SYNC 信號線被拉低時，一個寫時序就開始了，數(shù)據(jù)線 IND 上的數(shù)據(jù)在每一個時鐘線上的下降沿被鎖存到 32 位的轉(zhuǎn)移寄存器。 與 AD 類似， DA 輸出也有 2020 中狀態(tài)，選用的 DA 轉(zhuǎn)換器 只需大于等于 12 位即可。首先它取一數(shù)字量加到DA 轉(zhuǎn)換器上，得到一 對應(yīng)的模擬輸出電壓，然后將這個電壓與輸入模擬電壓比較，如果兩者不等，則調(diào)整數(shù)字量，直到兩個模擬電壓相等為止。最大電壓為：m a x 5 0 2 0 0 0 0 .1u m A m A V? ? ?。 模擬 PID 算法的原理為給定量 r(t)與實際 輸出值 y(t)相 比較 ,其差值 為 e(t)= r(t) y(t),這個差值作為 PID 控制器 的輸入信號。其原理圖如下所示： 這是一個 BUCK 斬波電路， 輸出電壓 VOUT 經(jīng)過 R2， R3 分壓后，與 VREF 經(jīng)過 R1 分壓后的電壓比較當兩者達到相同的值時，輸出電壓穩(wěn)定，且輸出電 壓為：? ?2 3 2( ) /OUTV V R R R???，（ V? 為 TL494 第 2 腳電壓）。精密電阻具有穩(wěn)定型好，功率大，而且阻值不會隨著環(huán)境的變化而變化的特 點。 綿陽師范學院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 2 方案比較 與 論證 微處理器 模塊 方案一：采用 AT89S52 作為主控芯片。 關(guān)鍵詞 ： STM32； 精密電阻 ； 穩(wěn)壓 ； 斬波 綿陽師范學 院 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） Digital Controlled Constant Current Source Undergraduate: Supervisor: Abstract: This design by STM32 microcontroller as the control core, stepdown chopper TPS5430 chip as the system power supply module, ac 220 v voltage after the power transformer, rectifier, filter access stepdown chopper chip, after epression, make the output voltage is less than 10 v. And then connect to the MOS tube and its precision of sampling resistance. Load series precision resistance will change current into a voltage, and then through the operational amplifier will weak voltage signal amplification, using STM32 own 12 AD to realtime sampling of output current, then use micro controller and the PID algorithm operation, adjustment, finally is controlled by a microcontroller DAC8568 output voltage corresponding to the MOS tube of G, G control through the volta