基于單片機(jī)的數(shù)控電源設(shè)計(jì)本科(編輯修改稿)
2025-07-17 12:38 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 的 FLASH 只讀程序存儲器，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) 8051 指令系統(tǒng)及引腳。它集 FLASH 程序存儲器既可在線編程（ISP）也可用于傳統(tǒng)方法進(jìn)行編程及通用 8 位微處理器于單片芯片中，ATMEL 公司的功能強(qiáng)大，低價位 AT89S51 單片機(jī)可為你提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域 [6]。其主要性能應(yīng)用參數(shù)如下：（1）與 MCS51 產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容；（2）4k 字節(jié)在系統(tǒng)編程 FLASH 閃速存儲器、128 8 字節(jié)內(nèi)部 RAM；?（3）～ 的工作電壓范圍，32 個可編程 I/O 口線；（4）2 個 16 位定時/計(jì)數(shù)器、6 個中斷源；（5）全靜態(tài)工作模式：0HZ~33HZ ；（6）看門狗（WDT）及雙數(shù)據(jù)指針；基于單片機(jī)的數(shù)控電源設(shè)計(jì)8（7）低功耗空閑和掉電模式；（8）三級程序加密鎖、1000 次擦寫周期。對于各個口線功能和應(yīng)用這里不再贅述?？梢娎?AT89S51 完全滿足設(shè)計(jì)需求。 按鍵設(shè)置 為常用的+5V 和+12V 切換鍵。 每按下一次，單片機(jī)就會送相應(yīng)固定的數(shù)3S3S值到數(shù)字電位器 MAX5478，通過 MAX5478 分擔(dān)的電壓，來實(shí)現(xiàn)輸出固定的電壓值：+5V 或+12V 。 為“+”鍵， 為“—”鍵。同樣通過改變單片機(jī)寫入 MAX5478 易失存儲4S5S器的數(shù)據(jù)來改變 LM2596 的輸出電壓。 顯示電路 本文設(shè)計(jì)采用 LCD 顯示，用于顯示當(dāng)前電壓。其中 LCD 選用字符型液晶顯示模塊（16 字 2 行）接法可參見圖 32。AT89S51 的 ～ 輸出端接 LCD 的?D0～D7 口線，用于數(shù)據(jù)輸入，RS、R/W、EP 口線分別接 ～ 接口 [4]。其中第一行顯示電流，顯示范圍為 0～，第二行顯示電壓，顯示范圍為～24V。 A/D 轉(zhuǎn)換電路ADC0832 為 8 位分辨率 A/D 轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá) 256 級，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在 0～5V 之間。芯片轉(zhuǎn)換時間僅為 32μS，具有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。通過 DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。ADC0832 芯片接口說明： 片選使能端,未工作時其 輸CSCS入端應(yīng)為高電平，此時芯片禁用，CLK 和DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換基于單片機(jī)的數(shù)控電源設(shè)計(jì)9時，須先將 使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。CS 圖 31 ADC0832A 芯片管腳 CH0 模擬輸入通道 0，或作為 IN+/使用。CH1 模擬輸入通道 1，或作為 IN+/使用。DI 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。DO 數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。本設(shè)計(jì)選 CH0 通道為采樣電流值轉(zhuǎn)換為電壓值的模擬量輸入通道， CH1 通道為采樣電壓值的模擬量輸入通道。 報(bào)警電路 當(dāng)出現(xiàn)負(fù)載電流超過 時，單片機(jī)相應(yīng)外部中斷， 口輸出高電平，NPN 管 9014 導(dǎo)通，蜂鳴器報(bào)警。 圖 32 單片機(jī)控制系統(tǒng)及按鍵、顯示、報(bào)警電路基于單片機(jī)的數(shù)控電源設(shè)計(jì)10 直流穩(wěn)壓電路 LM2596 控制電路LM2596 是降壓型開關(guān)穩(wěn)壓芯片，能夠輸出 3A 的驅(qū)動電流，同時具有很好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性，且當(dāng)電路的震蕩頻率及輸入電壓改變時,而其他外圍元件不改變,輸出電壓會有較大變化，而 LM2596 在設(shè)計(jì)時,采用了隨著外部條件的變化,內(nèi)部增益自動補(bǔ)償這一新技術(shù)。固有輸出版本有 、5V、12V，可調(diào)輸出版本可以輸出小于 37V 的各種電壓，輸入電壓可高達(dá) 40V,頻率為 150KHZ，與低頻開關(guān)調(diào)節(jié)器比較，可以使用更小規(guī)格的濾波元件。由于該器件只需 4 個外接元件 [7]，可以使用通用的標(biāo)注電感，這更優(yōu)化了 LM2596 的使用，極大地簡化了開關(guān)電源電路的設(shè)計(jì)。在特定的輸入電壓和輸出負(fù)載的條件下，輸出電壓的誤差可以保證在177。4%的范圍內(nèi)，震蕩頻率誤差在177。15%的范圍內(nèi)，可以用僅 80μA 的待機(jī)電流，實(shí)現(xiàn)外部斷電，具有自我保護(hù)電路（一個兩級降頻限流保護(hù)和一個在異常情況下斷電的過溫完全保護(hù)電路） [8]。 Vin1FBOutp2N/5GD3LM96RCoI圖 33 LM2596 可調(diào)輸出電路應(yīng)用圖 反饋端， 這個管腳把輸出端的電壓反饋到閉環(huán)反饋回路。 FedBack 這個管腳利用邏輯電平把 LM2596 切斷，使輸入電流就降到大約 /ON80μA。將這個管腳的電壓下拉到低于大約 時，LM2596 就被打開；而上拉到高于 （最大到 25V）時，LM2596 就被關(guān)斷。LM2596 內(nèi)部包含 150KHZ 振蕩器、 基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路、熱關(guān)斷電路、電流限制電路、放大器、比較器和內(nèi)部穩(wěn)壓電路等。為了產(chǎn)生不同的輸出電壓通常將比較器的負(fù)端接基準(zhǔn)電壓（） ，正端接外部分壓電阻網(wǎng)絡(luò)。將輸出電壓的分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出同內(nèi)部基準(zhǔn)穩(wěn)壓值 進(jìn)行比較，若電壓有偏差，則可用放大器控制基于單片機(jī)的數(shù)控電源設(shè)計(jì)11內(nèi)部振蕩器的輸出占空比，從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。對于可調(diào)輸出電路，輸出電壓的計(jì)算如下： = （31）21()OREFV???REFV本文用 LM2596 芯片作為數(shù)控電源 DCDC 變換部分的主控芯片，共用兩片LM2596，一片用于單片機(jī)等數(shù)字控制系統(tǒng)+5V 供電 [9]，另一片用于 ～24V 可調(diào)輸出。 08D~+7圖 34 +5V 供電電路 AWPSXK圖 35 LM2596 可調(diào)輸出穩(wěn)壓電路本系統(tǒng)中 R1=，R2 為 MAX5478 的輸出阻值。且確?！癌€” 、 “﹣”鍵每按下一次，MAX5478 的輸出電阻僅改變 ，步進(jìn)值改變 。 MAX5478 數(shù)字電位器MAX5478端到端阻值為50kΩ [10]，通過連接高端、低端和滑動端可以構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)分壓器，只要保證各端電壓在GND和V DD之間，H_ 、L_和W_端可以任意配置。簡單的2線I 2C兼容串行接口可以在256級抽頭間調(diào)節(jié)滑動端,非易失存儲器存儲滑動端基于單片機(jī)的數(shù)控電源設(shè)計(jì)12位置并在上電時恢復(fù)滑動端的位置 [11]。滑動端位置的選擇通過I 2C接口對電位器編程實(shí)現(xiàn)，每個電位器通過一個地址字節(jié)，一個命令字節(jié)和8位數(shù)據(jù)設(shè)置滑動端位置。圖36 MAX5478內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖HA A電位器高端；WA A電位器滑動端；LA A電位器低端；WP 寫保護(hù)輸入，接GND允許更改滑動端位置以及在EEPR
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