直流穩(wěn)壓電源及漏電保護裝置的設(shè)計與制作畢業(yè)設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-26 03:42 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 界著名的電子雜志《電子世界（EWW）》在關(guān)于PCB設(shè)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(shù)，用戶可以對基于微控制器的設(shè)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(shè)模型來對設(shè)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(shè)計。PROSPICE 仿真器的一個擴展PROTEUS VSM，便于包括所有相關(guān)的器件的基于微處理器設(shè)計的協(xié)同仿真。此外，還可以結(jié)合微控制器軟件使用動態(tài)的鍵盤，開關(guān)，按鈕，LEDs甚至LCD顯示CPU模型?！分С衷S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?！窂姶蟮恼{(diào)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(diào)試?！窇?yīng)用特殊模型的DLL界面提供有關(guān)元件庫的全部文件。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(diào)試時，關(guān)心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機寄存器和存儲器內(nèi)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(jié)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(yīng)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(jié)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(diào)試器、SPI調(diào)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(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點等調(diào)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(diào)試環(huán)境，如Keil C5uVisionMPLAB等軟件。④具有強大的原理圖繪制功能?？傊?，該軟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。在這道題中，我們只需要設(shè)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(shè)計一個控制顯示電壓、功率、漏電流大小的程序。本設(shè)計的調(diào)試分為軟件調(diào)試和硬件調(diào)試，對于軟件調(diào)試主要應(yīng)用單片機仿真軟件（Proteus Professional）和Keil軟件；硬件調(diào)試則搭接實際電路加電進行調(diào)試 軟件調(diào)試在Keil軟件中編寫原程序代碼，對代碼進行格式語法調(diào)試，將其錯誤的進行糾正。本設(shè)計應(yīng)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(yīng)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(zhuǎn)化模塊，采樣模塊。 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(diào)試（1）在不通電的情況下，按照設(shè)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(diào)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，《1%?！?5V變化時，輸入電壓的調(diào)整率能否也滿足《1%。 調(diào)試結(jié)果 通過我和隊員的認真調(diào)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，～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(shè)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，～7V 及 7V ～25V變化，輸出電壓的大小。測得輸出電壓如表51所示。 表51 輸入/輸出電壓 對比應(yīng)表輸入電壓輸出電壓6791113151719212325結(jié)論：從表51測試結(jié)果可以看出，～?！?5V的變化時，同時帶上負載電阻Rl=5歐，輸出電壓的調(diào)整率 SU≤1%，完全達到的此題中要求。 電壓調(diào)整率Su=（）/==%結(jié)論：電壓調(diào)整率完全滿足題中第（1）項要求的Su≤1% 負載調(diào)整率按題中第（3）項要求測試，1A、負載為5歐時，、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。結(jié)論：負載調(diào)整率也同樣完全滿足題中第（3）項要求的Sl≤1%。 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，達到了發(fā)揮部分第（1）項要求的≥ 。 30MA電流誤差因為在設(shè)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(shè)計采用取樣電阻測電流，求漏電流差值的方式測量漏電流，并采用小于10MA的微型繼電器動作，以保證消耗很小的功耗，能反映出此保護裝置的接入功耗非常小。 其他測試（1）、，就已經(jīng)能達到題中所要求的電壓5V。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。 第六章 結(jié)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(shè)計一個A/D轉(zhuǎn)換的電路，減小了工作量。然后利用了P溝道IRF9640的場效應(yīng)管，因為P溝道的場效應(yīng)管能在低壓差的情況下進行工作，設(shè)計了一個預(yù)穩(wěn)壓電路和穩(wěn)壓電路，這兩個電路構(gòu)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(shè)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(shè)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。
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