基于單片機(jī)數(shù)控直流恒壓電源的設(shè)計(jì)與制作(編輯修改稿)
2024-12-23 21:33 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 485接口或 USB接口進(jìn)行調(diào)試，故障查詢，歷史 記錄查詢，故障診斷，軟件修復(fù)，甚至控制參數(shù)的在線修改、調(diào)試 。也可以通過 MODEM遠(yuǎn)程操作。 (5) 系統(tǒng)的一致性好，成本低，生產(chǎn)制造方便。由于控制軟件不像模擬器件那樣存在差異，所以，其一致性很好。由于采用軟件控制，控制板的體積將大大減小，生產(chǎn)成本下降。 (6) 易組成高可靠性的多模塊逆變電源并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)。為了得到高性能的并聯(lián)運(yùn)行逆變電源系統(tǒng)，每個(gè)并聯(lián)運(yùn)行的逆變電源單元模塊都采用全數(shù)字化控制，易于在模塊之間更好地進(jìn)行均流控制和通訊或者在模塊中實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的均流控制算法 (不需要通訊 )，從而實(shí)現(xiàn)高可靠性、高冗余度的逆 變電源并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)。 5 1 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)模塊的選擇 方案 1： 采用 LM393 驅(qū)動(dòng)芯片，它消耗電流小，輸出與 TTL,DTL,MOS,CMOS 等兼容，但是輸入電壓范圍只有 ，而此系統(tǒng)電路輸出大于 。所以此方案不同。 方案 2： 采用 LM324 驅(qū)動(dòng)芯片，它具有短路保護(hù)輸出功能，完成了系統(tǒng)要求，還具有內(nèi)部補(bǔ)償功能。能夠承受的輸入電壓大，滿足系統(tǒng)電路輸出。所以選擇此方案。 顯示模塊的選擇 方案 1：用數(shù)碼管進(jìn)行顯示。數(shù)碼管由于顯示速度快，使用簡(jiǎn)單，顯示效果簡(jiǎn)潔 明了而得到了廣泛應(yīng)用。但是由于我們計(jì)劃在顯示臺(tái)顯示 輸出電壓的電壓值與單位 。用數(shù)碼管無法顯示如此豐富的內(nèi)容，因此我們放棄了此方案。 方案 2：用 LCD 液晶進(jìn)行顯示。 LCD 由于其顯示清晰，顯示內(nèi)容豐富、清晰，顯示信息量大，使用方便，顯示快速而得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于此系統(tǒng)我們選用長沙太陽人 16*2 的 LCD 能夠很好的滿足顯示要求 ，也滿足題目要求 ，因此我們選擇了此方案。 單片機(jī) 的選擇 對(duì)于這個(gè)系統(tǒng)來說，單片機(jī)的選擇影響了整體的電路設(shè)計(jì)， 因?yàn)楸绢}需要作出一個(gè)恒壓穩(wěn)定的數(shù)控電源，我們綜合考慮了兩個(gè)方案。 方案 1： 采 用 STC89C51 單片機(jī)作為整機(jī)的控制單元，但由于它自身不帶有 AD 與 DA 轉(zhuǎn)換，所以需要硬件電路接 AD 電路和 DA 電路。 通過改變 DAC0832 的輸入數(shù)字量來改變輸出電壓值，從而使輸出功率管的基極電壓發(fā)生變化，間接地改變輸出電壓的大小。為了能夠使系統(tǒng)具備檢測(cè)實(shí)際輸出電壓值的大小，可以 采用 TLC2453 對(duì) 輸出電壓進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，間接用單片機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)電壓進(jìn)行采樣，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及顯示。 TLC2453 位12 位 AD 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間快，精度高。此方案設(shè)計(jì)輸出的電壓精度高，轉(zhuǎn)換速度快，誤差小。但耗材，設(shè)計(jì) 電路 比較復(fù)雜 ，含有 模數(shù) ，數(shù)模的轉(zhuǎn)換電路容易產(chǎn)生干擾 。 方案 2： 采用 STC12c5412AD單片機(jī)作為整機(jī)的控制單元，此單片機(jī)自身帶有 A/D與D/A轉(zhuǎn)換，所以需要的硬件電路大大較少了，簡(jiǎn)單了。此方案 通過改變單片機(jī)本身自帶的 PWM值來改變輸出電壓值， 通過自身帶有的 AD端口進(jìn)行電壓的采樣反饋給單片機(jī)。不予要外圍的模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。 此系統(tǒng)比較靈活，采用軟件方法來解決數(shù)據(jù)的預(yù)置以及電壓的步進(jìn)控制，使系統(tǒng)硬件更加簡(jiǎn)潔， 減少了硬件調(diào)試中產(chǎn)生干擾的可能，因此我們選擇了此方案。 6 供電電源方案的選擇 方案 1： 采用數(shù)字電壓輸入， 提供單片機(jī)和 LM324 芯片直流電壓，提供電路輸入直流電源。此方案簡(jiǎn)單，但是不適合自己做產(chǎn)品。 方案 2： 采用 220V 交流經(jīng)過變壓器變壓 18V 交流電后，再經(jīng)整流濾波電路供給輸入電壓電源； 因?yàn)檎鳛V波后的電壓有 20V 以上，不能直接供給 7805 穩(wěn)壓，還要經(jīng)過降壓電路再給 7805 穩(wěn)壓三極管工作，所以不采用 7805 穩(wěn)壓三極管輸出 5V 而是采用充電器式的供給單片機(jī)和 LM324 電源正 5V。所以 此方案不繁瑣，而且可以自己供電不需要再外部接一個(gè)直流電源。 系統(tǒng)原理圖 數(shù)控直流恒壓電源 采用以單片機(jī) STC12c5412AD 為 控制核心，對(duì) 單片機(jī)的 的 PWM脈寬輸出 控制， 再通過驅(qū)動(dòng)放大電路進(jìn)行放大輸出到 MOS 開關(guān)管來控制輸出通斷 。 通過對(duì)輸出電壓進(jìn)行分壓到單片機(jī)的 AD 端口進(jìn)行實(shí)時(shí)的比較控制穩(wěn)壓輸出 。利用 LCD來顯示 輸出電壓的大小和單位 。 系統(tǒng)的原理圖 如圖 11 所示。 圖 11 系統(tǒng)原理圖 輸出恒壓電源原理 采用 STC1c5412AD 單片機(jī)作為整機(jī)的控制單元，通過改變單片機(jī)本身自帶的 PWM值來改變輸出 脈沖 ， 再 經(jīng)過 LM324 驅(qū)動(dòng)放大電路后使輸出 MOS 開關(guān)管 的基極電壓發(fā)生變化， 間接的改變輸出電壓的大小。為了 能夠使系統(tǒng)具備檢測(cè)實(shí)際輸出電壓值的大小，可以將輸出電壓經(jīng)過 單片機(jī)的 AD 端口 進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，間接用單片機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)電壓進(jìn)行采樣， 實(shí)時(shí)把模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)量，經(jīng)單片機(jī)分析處理， 通過數(shù)據(jù)形式的反饋環(huán)節(jié)，使電壓更加穩(wěn)定，構(gòu)成穩(wěn)定的壓控電壓源并 顯示。 直流輸入 芯片供電部 分 MOS 開關(guān)管控制輸 出 恒壓輸出 S T C 12c5412A D 單片 機(jī) 電路采樣 單 片 機(jī)A/D 端 口 液晶顯示 LM324 驅(qū)動(dòng) 電 路 按鍵電路 7 2 硬件設(shè)計(jì) 數(shù)控直流恒壓電源 的硬件電路主要包括 電源電路， 驅(qū)動(dòng)放大電路 ，液晶顯示電路 的設(shè)計(jì)。 電源電路 電源電路 5V 的供電是通過一個(gè)充電器插口到電路上再由一個(gè)開關(guān) S2 控制電源的通斷，輸入的 5V 經(jīng)電容的濾波耦合在供給。電源電路中由 LED 來指示通斷 。 如圖 21 是5V 電源電路圖。 圖 21 5 V穩(wěn)壓電路 驅(qū)動(dòng) 放大 電路 驅(qū)動(dòng)放大電路 電路主要是用于 對(duì) PWM 輸出的電壓信號(hào)放大， 控制 IRF540 開關(guān)管的通斷，再在輸出端并接一個(gè)電解電容使得輸出穩(wěn)定的直流電壓 。 如圖 22 是驅(qū)動(dòng)模塊LM324 芯片外圍部件 和 IRF540 以及其各個(gè)引腳的接線圖。 圖 22 LM324電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路
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