【文章內容簡介】 比 LCD1602 能顯示更多行和列， 能完整的 把輸出功率和電壓值，以及漏電流完全顯示在顯示屏上。 如 圖 35 圖 35 LCD12864 液晶顯示屏 系統(tǒng)功能綜述 當直流電源 ～ 25V 的電壓輸入直流穩(wěn)壓電源中，通過供電模塊、預穩(wěn)壓模塊、穩(wěn)壓模塊之后，使輸出電壓為 5V，誤差《 1%。 通過一個康銅絲電阻把采集的電壓信號通過 MSP430 自帶的 A/D 轉 換送入四川托普信息技術職業(yè)學院 9 單片機內， 再 利用一個 INA194 電流采樣芯片，同樣通過 A/D 轉換送入 430 單片，再 通過程序計算 出功率 P 的大小， P=I*U，在把計算出來的值顯示在 LCD12864的顯示屏上面，而輸出電壓與漏電流的大小則直接顯示在液晶屏上就可以了。 漏電流的檢測是再利用一個 INA194 芯片采集漏電流的大小，同樣通過 A/D轉換送入單片機， 在單片機內部通過程序比較反饋回來的電流是否大于等于30MA，如果大于 30MA，則通過程序直接控制繼電器工作，斷開觸頭，自鎖，而 液晶屏上 則 直接 把漏電流的大小 顯示出來 。 四川托普信息技術職業(yè)學院 10 第四章 軟件設計 功率 /電壓 /漏電流顯示 把輸入的電壓直接接入 MSP430 單片機，因為在 MSP430 單片機內部自帶了A/D 轉化，然后在通過一個康銅絲的采樣電阻，把電流信號轉化為電壓信號，也輸入 MSP430 單片機，然后，通過程序實現(xiàn)功率的顯示。 圖 41 功率顯示流程 AD/LCD 初始化 取樣， AD 轉換 計算電壓電流功率 判斷是否有漏電流》 30mA？ 否 繼電器的觸頭斷開，自鎖 是 開 始 四川托普信息技術職業(yè)學院 11 第五章 Proteus 仿真及調試 關于 Proteus Proteus 軟件是由英國 Lab Center Electronics 公司開發(fā)的 EDA 工具軟件。Proteus 軟件已有近 20 年的 歷史，在全球已得到廣泛使用。它除了具有和其他EDA 工具一樣的原理編輯、印制電路板（ PCB）自動或人工布線及電路仿真功能外，最大的特色是其電路仿真是交互的、可視化的。通過 Proteus 軟件的 VSM（虛擬仿真技術），用戶可以對基于微控制器的系統(tǒng)連同所有的外圍接口電子器件一起仿真。針對微處理器的應用，可以直接在基于原理圖的虛擬模型上進行編程，并實現(xiàn)軟件源碼級的實時調試；用戶可以實時采用諸如引導 LCD、鍵盤，RS232 終端等動態(tài)外圍設備模型來對設計進行交互可視化仿真，從而看到運行后輸入輸出的效果。配合系統(tǒng)配置的虛擬 儀器如示波器、邏輯分析儀等可以測量方針的波形及記錄仿真數(shù)據(jù)。在不需要硬件設備投入的情況下， Proteus 軟件可以建立完整的電子學習設計開發(fā)環(huán)境，縮短研發(fā)周期，并降低開發(fā)成本。 Proteus 軟件集成了高級原理布圖、混合模式 SPICE 電路仿真、 PCB 設計以及自動布線來實現(xiàn)一個完整的電子設計系統(tǒng)。此系統(tǒng)的成型得益于多年來的持續(xù)開發(fā)，世界著名的電子雜志《電子世界（ EWW）》在關于 PCB 設計系統(tǒng)的文章中將 Proteus 軟件評為最好的產(chǎn)品 — “ The Route to PCB CAD”。 Proteus 產(chǎn)品系列也包含了我們革命性的 VSM 技術，用戶可以對基于微控制器的設計連同所有的周圍電子器件一起仿真。用戶甚至可以實時采用諸如 LED/LCD、鍵盤、 RS232終端等動態(tài)外設模型來對設計進行交互仿 真。 其功能模塊 :— 個易用而又功能強大的 ISIS 原理布圖工具； PROSPICE 混合模型 SPICE 仿真； ARES PCB 設計。 PROSPICE 仿真器的一個擴展 PROTEUS VSM，便于包括所有相關的器件的基于微處理器設計的協(xié)同仿真。此外，還可以結合微控制器軟件使用動態(tài)的鍵盤，開關，按鈕， LEDs 甚至 LCD 顯示 CPU模型。 》支持許多通用的微控制器，如 PIC， AVR， HC11 以及 8051。 》交互的裝置模型包括： LED 和 LCD 顯示， RS232 終端，通用鍵盤。 》強大的調試工具，包括寄存器和存儲器 ,斷點和單 步模式。 》 IAR CSPY 和 Keil uVision2 等開發(fā)工具的源層調試。 》應用特殊模型的 DLL 界面提供有關元件庫的全部文件。 四川托普信息技術職業(yè)學院 12 Proteus 與其它單片機仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機 CPU 的工作情況，也能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調試時，關心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機寄存器和存儲器內容的改變，而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結果。對于這樣的仿真實驗，從某種意義上講，是彌補了實驗和工程應用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。 相比較其他 EDA 軟 件， Proteus 具有以下特點： ① 實現(xiàn)了單片機仿真和 SPICE 電路仿真相結合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS232 動態(tài)仿真、 I2C調試器、SPI調試器、鍵盤和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。 ② 支持主流單片機系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機類型有： ARM7(LPC21xx)、 8051/52 系列、 AVR 系列、 PIC10/12/16/18 系列、 HC11 系列以及多種外圍芯片。 ③ 提供軟件調試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設 置斷點等調試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態(tài)，因此在該軟件仿真系統(tǒng)中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調試環(huán)境，如 Keil C5uVision MPLAB 等軟件。 ④ 具有強大的原理圖繪制功能?？傊撥?件是一款集單片機和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。 仿真 圖設計 在這道題中，我們只需要設計一個顯示裝置就可以了，用一個 MSP430 單片機連接一個 LCP12864 液晶顯示屏，設計一個控制顯示電壓、功率、漏電流大小的程序。 設計成品調試 本設計的調試分為 軟件調試和硬件調試，對于軟件調試主要應用單片機仿真軟件（ Proteus Professional）和 Keil 軟件；硬件調試則搭接實際電路加電進行調試 軟件調試 在 Keil 軟件中編寫原程序代碼，對代碼進行格式語法調試，將其錯誤的進行糾正。本設計應用高級語言編寫程序代碼，編寫時參考 C語言語法格式編寫。應用單片機仿真軟件仿真部分電路，此電路包括，顯示屏 LCD12864 A/D 轉化模塊，采樣模塊。 四川托普信息技術職業(yè)學院 13 在單片機仿真軟件中裝載原程序代碼，并運行， LCD12864 正常啟動，通過反饋回來的電壓和電流，成功的 顯示了功率的大小，以及輸入電壓的大小，漏電流的大小。 硬件調試 （ 1）在不通電的情況下，按照設計電路接線圖檢查安裝電路，把安裝的電路按電路圖一一對照檢查連線； （ 2）連線檢查完畢后，直觀檢查電源、地線、元器件接線端之間有無短路，連線間有無連接不良，二極管及電解電容的引線端有無錯接、反接，芯片是否安裝錯誤； （ 3）把經(jīng)過準確測量的電源電壓接入電路，用電燈代替風機，首先觀察有無異?，F(xiàn)象，如 冒煙 、異味、觸摸器件有無過熱，電源是否短路等，如有異?，F(xiàn)象立即切斷電源，排除故障后通電； （ 4）在硬件調試測試 中，最主要的是測量輸出電壓的大小，是否達到了題中所要求的精準度，當輸入電壓穩(wěn)定在 7V時，在把電流從 1A 降到 是的電阻調整率是否能滿足在《 1%。當輸入電壓在 ～ 25V變化時，輸入電壓的調整率能否也滿足《 1%。 調試結果 通過我和隊員的認真調試，最后能正常的顯示出功率的大小，輸入電壓的大小，漏電流的大小，利用 VICTOR4位半萬用表 測試在輸入電壓在 ～ 25V變化時，輸出電壓在帶載時間電壓大小。 輸出電壓測試 測試條件： 利用 VICTOR4 位半萬用表 按照基本要求第 （ 1）、（ 2）項， 對設計的電路進行檢測，主要是檢測直流穩(wěn)壓電源的輸出端，負載為 RL=5Ω， 直流輸入電壓在 ～ 7V 及 7V ～ 25V變化 ， 輸出電壓的大小。 測得輸出電壓如表51 所示。 四川托普信息技術職業(yè)學院 14 表 51 輸入 /輸出電壓 對比應表 輸入電壓 輸出電壓 6 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 結論：從表 51測試結果可以看出 ，當輸入為 ，就已經(jīng)能達到題中要求的～ 。在 ～ 25V的變化 時，同時帶上負載電阻 Rl=5歐 ， 輸出電壓為 5土 ， 輸出電壓的調整率 SU≤1% ，完全達到的此題中要求。 電壓調整率 Su=（ ） /==% 結論 ：電壓調整率 完全 滿足 題中 第（ 1）項要求的 Su≤ 1% 負載調整率 按 題中 第（ 3）項要求測試， 1A、負載為 5歐 時 ，輸出的電壓 為 ， 當電流為 、負載為 500歐時 ，輸出電壓 為 5V。 Sl=*100%=%同時， 然后在不接負載的情況下， 可測得 。 結論 ：負載調整率 也同樣完全滿足題中 第（ 3）項要求的 Sl≤ 1%。 四川托普信息技術職業(yè)學院 15 其他發(fā)揮部分 測試 漏電及保護測試 （ 1） 按要求連接電路， lcd12864 能 同步顯示漏電流大小 、輸出功率大小、輸入電壓的大小 ，當漏電到達 30MA 時， 繼電器 啟動保護并 進行 自鎖， 此時電路中的 輸出 電壓 0V， 漏極電路已經(jīng)停止工作了，同時，在電源的部分，沒有了負載， 輸 出電壓實測均在 以上，達到了發(fā)揮部分 第（ 1）項要求的≥ 。 30MA電流誤差 因為在設計電路中用的 INA194 芯片，電流的誤差小于 1MA，所以在實際測量的 30MA 電流誤差絕對值≤ 1MA， Si=%， 滿足了發(fā)揮部分的 第（ 2）項要求的≤ 5% 保 護裝置的接入功耗 本 系統(tǒng) 設計采用取樣電阻測 電 流 ， 求 漏電流 差值的方式測量漏電流，取樣電阻為 和 歐 的康銅絲電阻 ，并采用小于 10MA 的微型繼電器動作，以保證 消耗很小的功耗，經(jīng) 實際 測 量輸出電壓在 以上， 能反映出此 保護裝置的接入功耗非常小。 其他測試 （ 1）、 從表 ，當輸入 的電壓 為 ，就已經(jīng)能 達到題中所要求的電壓 5V， 完全 超出了 題中 要求的 。 所以我們是超額的完成了要求。 （ 2）、 由 單片機 MSP430控制的 lcd12864，除了顯示題中所要求的輸出功率大小的顯示 ，還可以顯示輸入電壓、及輸出電流大小 。比題中所要求的只顯示功率的大小，多出來了幾項。 四川托普信息技術職業(yè)學院 16 第六章 結論 在這個直流穩(wěn)壓電源及漏電保護裝置的 系統(tǒng) 中 使用了 MSP430 單片機，因為此 單片機自帶了 A/D、 D/A、 PWM、 PID 等功能軟件， 不需要在另外去設計一個 A/D轉換的電路，減小了工作量。 然后利用了 P 溝道 IRF9640 的場效應管，因為 P溝道的場效應管能在低壓差的情況下進行工作， 設計了一個預穩(wěn)壓電路和穩(wěn)壓電路，這兩個電路構成了直流穩(wěn)壓電源模塊，在精度方面完全滿足要求，又利用一個繼電器設計了一個漏電流檢測裝置， 正好滿足了此題的要求。 根據(jù)前面所測得的數(shù)據(jù)可以得出，本設計是完全的滿足此題的要求，在一些地方還比題中所要求的精度更加的高。 四川托普信息技術職業(yè)學院