【導(dǎo)讀】測器和靜電噴涂等技術(shù)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的高壓電源多采用線性技術(shù)，這種結(jié)構(gòu)形式造成電。源變換效率低，體積大，重量沉，操作維修不方便。壓電源的轉(zhuǎn)換效率和帶負(fù)載能力提出了更高的要求。小，重量輕，效率高的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為電源行業(yè)的主流形式。本論文設(shè)計(jì)研究了一種。以單片機(jī)和脈寬調(diào)制技術(shù)為基礎(chǔ)的高壓開關(guān)電源。該電源采用數(shù)字調(diào)節(jié)，模數(shù)電路相互結(jié)合，具有輸出電壓高，紋波小，輸出功率較高等優(yōu)點(diǎn)。

　　

【正文】 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ 第 19 頁 共 27 頁 PE[3:2] PK[7,5:0] PM[7:6] PH[7:0] (帶中斷輸入 ) PJ[7:6] (帶中斷輸入 ) PJ[1:0] (帶中斷輸入 ) 脈沖寬度調(diào)制模塊 XS128具有 8位 8通道的 PWM，相鄰的兩個(gè)通道可以級(jí)聯(lián)組成 16位的通道。 PWME： PWM通道使能寄存器。 PWMEx=1將立即使能該通道 PWM波形輸出。若兩個(gè)通道級(jí)聯(lián)組成一個(gè)16位通道，則低位通道（通道數(shù)大的）的使能寄存器成為該級(jí)聯(lián)通道的使能寄存器，高位通道（通道數(shù)小的）的使能寄存器和高位的波形輸出是無效的。 PWMPOL： PWM極性寄存器。 PPOLx=1，則該通道的周期初始 輸出為高電平，達(dá)到占空比后變?yōu)榈碗娖剑幌喾?，?PPOLx=0，則初始輸出為低電平，達(dá)到占空比后變?yōu)楦唠娖健? PWMCLK： PWM時(shí)鐘源 選擇寄存器。 0、 5通道， PCLKx=0使用 Clock A， PCLKx=1使用 Clock SA； 7通道， PCLKx=0使用 Clock B， PCLKx=1使用 Clock SB。 PWMPRCLK： PWM預(yù)分頻時(shí)鐘源選擇寄存器。 控制 Clock A、 Clock B的值。 PWMCAE： PWM中心對齊使能寄存器。 CAEx=1，該通道為中心對齊； CAEx=0，該通道為左對齊。 PWMCTL： PWM控制寄存器。 CONxx=1，則相應(yīng)的兩個(gè)通道級(jí)聯(lián)使用，否則單獨(dú)使用。級(jí)聯(lián)后，整個(gè)級(jí)聯(lián)通道由低位通道（通道數(shù)大的）的各個(gè)寄存器控制，高位通道（通道數(shù)小的）不起作用。 級(jí)聯(lián)模式下，向高位通道或低位通道計(jì)數(shù)器寄存器寫值，等同于向 16位級(jí)聯(lián)計(jì)數(shù)器寄存器寫值，也即重置為 0。 PWMSCLA： PWM標(biāo)度 A寄存器。用于控制 Clock SA的值， Clock SA = Clock A / (2 * PWMSCLA)，當(dāng) PWMSCLA=0x00時(shí)，相當(dāng)于 PWMSCLA=256。 PWMSCLB： PWM標(biāo)度 B寄存器。用于控制 Clock SB的值， Clock SB = Clock A / (2 * PWMSCLB)，當(dāng) PWMSCLB=0x00時(shí)，相當(dāng)于 PWMSCLB=256。 PWMCNTx： PWM通道計(jì)數(shù)寄存器。 每個(gè)通道都有一個(gè)獨(dú)立的 8位計(jì)數(shù)器，其計(jì)數(shù)速率由所選擇的時(shí)鐘源決定。計(jì)數(shù)器的值可 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ 第 20 頁 共 27 頁 以隨時(shí)讀取而不影響計(jì)數(shù)器運(yùn)行，也不影響 PWM波形輸出。在左對齊模式時(shí)，計(jì)數(shù)器從 0計(jì)數(shù)至周期寄存器的值減 1；在中心對齊模式，計(jì)數(shù)器從 0計(jì)數(shù)至周期寄存器的值，然后再倒計(jì)數(shù)至 0。 向計(jì)數(shù)器 寫入任何值都將導(dǎo)致計(jì)數(shù)器復(fù)位至 0、計(jì)數(shù)方向重置為向上。在有效周期末，計(jì)數(shù)器同樣會(huì)被清零。只有當(dāng)通道使能時(shí)計(jì)數(shù)器才進(jìn)行計(jì)數(shù)。改變計(jì)數(shù)器的值應(yīng)該在該通道禁止時(shí)進(jìn)行。 若某個(gè)通道正在執(zhí)行 PWM功能，使用 PWMEx=0禁止該通道，則該通道的計(jì)數(shù)器將“凍結(jié)”，下次使能該通道時(shí)，計(jì)數(shù)器將接著上次停止的地方繼續(xù)計(jì)數(shù)，而不是重新從 0開始。若要開始一個(gè)新的 PWM脈沖波形，則應(yīng)在使能前寫一次計(jì)數(shù)器。 PWMPERx： PWM通道周期寄存器。 每個(gè)通道都有一個(gè)獨(dú)立的 8位周期寄存器，它的值將間接決定該通道的 PWM波形周期。該寄存 器采用雙緩沖器設(shè)計(jì)，即寫入的新值不立即生效，直到本次有效周期結(jié)束或者計(jì)數(shù)器寄存器清零或者該通道被禁止。讀該寄存器將返回最近一次寫入的值（不一定是當(dāng)前生效的值）。復(fù)位將重置值為 0xFF。 PWMDTYx： PWM占空寄存器。每個(gè)通道都有一個(gè)獨(dú)立的 8位占空寄存器，它的值將間接決定該通道的PWM波形占空比。該寄存器采用雙緩沖器設(shè)計(jì)，即寫入的新值不立即生效，直到本次有效周期結(jié)束或者計(jì)數(shù)器寄存器清零或者該通道被禁止。讀該寄存器將返回最近一次寫入的值（不一定是當(dāng)前生效的值）。復(fù)位將重置值為 0xFF。 A/D 模塊 MC9S12XS128 MCU 的 16位 A/D 轉(zhuǎn)換模塊引腳為 AN15/PAD15AN0/PAD0,每個(gè)引腳都可以實(shí)現(xiàn)模擬量（ ANx） /數(shù)字量（ PADx）的復(fù)用。為了與外部信號(hào)同步進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換，A/D 模塊具有 4個(gè)外部觸發(fā)轉(zhuǎn)換通道 ETRIG3ETRIG0，可以選定觸發(fā)的方式。 MC9S12XS128 的 A/D 轉(zhuǎn)換模塊由 27 個(gè)寄存器，包括 6 個(gè) A/D 控制寄存器， 2 個(gè) A/D狀態(tài)寄存器，一個(gè) A/D 比較使能寄存器，一個(gè) A/D 輸入使能寄存器，一個(gè) A/D 比較方式寄存器， 16 個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器。通過這些寄存器的編程，就 可以獲取 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。 A/D模塊的基本編程方法， A/D轉(zhuǎn)換編程主要涉及 6個(gè)控制寄存（ ATDCTL0ATDCTL5）， 狀態(tài)寄存器 0（ ATDSTAT0），數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ ATDDR0）。 1， A/D轉(zhuǎn)換初始化 在程序初始化時(shí)應(yīng)對 A/D轉(zhuǎn)換的 5個(gè)控制寄存器（ ATDCTL0ATDCTL4）寫入控制字節(jié)，決定序列長度，設(shè)置分頻系數(shù)和轉(zhuǎn)換精度等， ATD0CTL4=0b11101011。 //設(shè)置采樣時(shí)間和頻率， fATDCLK=fBUS/（ 2*（ PRS+1）） ATD0CTL3=0b10001000； //采樣結(jié)果 右對齊，每個(gè)序列的轉(zhuǎn)換個(gè)數(shù)為 1 ATD0CTL2=0b00001111； //外部觸發(fā)時(shí)選擇通道 15 ATD0CTL1=0b01001111； //12位精度，采樣前不卸載內(nèi)部采樣電容 ATD0CTL0=0b01000010； //下降沿觸發(fā)，不接受外部信號(hào)，禁用 A/D比較中斷請求 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ 第 21 頁 共 27 頁 2， 啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換 對 A/D轉(zhuǎn)換狀態(tài)和控制寄存器 ATDCTL5寫入控制字節(jié)，選取要轉(zhuǎn)換的通道寄存器和結(jié)果寄存器的調(diào)整方式，設(shè)置是連續(xù)轉(zhuǎn)換還是一次轉(zhuǎn)換，由此就開始了一條 A/D轉(zhuǎn)換。 ATDCTL5=channel。//channel為設(shè) 置的數(shù)，可以根據(jù)此決定控制方式 3獲得 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果 若是中斷方式，在 A/D中斷程序中取得，若是查詢方式通過 A/D轉(zhuǎn)換狀態(tài)寄存器 0（ ATDSTAT0）的第七位（ SCF位）取得，當(dāng) SCF=1時(shí)可從 A/D數(shù)據(jù)寄存器中取得數(shù)據(jù)。 //取 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果 for(。) //判斷 ATDSTAT0的第七位是否為 1 if((ATD0STAT0amp。(17))!=0) { temp=ATD0DR0。//從 A/D數(shù)據(jù)寄存器 0種讀 12位數(shù)據(jù) break。 } return temp。 軟件設(shè)計(jì)部分概述 程序設(shè)計(jì)語言的選 擇考慮到所要實(shí)現(xiàn)的功能較多， 雖然 匯編語言產(chǎn)生的目標(biāo)程序簡短，占用存儲(chǔ)空間較小，實(shí)時(shí)性強(qiáng) ， C 語言編程會(huì)占用較大的存儲(chǔ)空間，而且 C 語言的實(shí)時(shí)性較差 ，但是 C語言 編程比較簡單 。本次設(shè)計(jì)利用 C語言作為主程序，分別調(diào)用了 AD 轉(zhuǎn)換 子程序， PWM 子程序， 編碼器 中斷子程序， 串口中斷子程序， 數(shù)碼管LED 顯示子程序。 程序設(shè)計(jì)方法 （ 1）結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)：是給程序施加一定的約束，它限定采用規(guī)定的結(jié)構(gòu)類型和操作順序。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)規(guī)定任何程序序列必須由直線順序結(jié)構(gòu)，條件結(jié)構(gòu)，循環(huán)結(jié)構(gòu)基本形式組成。 但 它只考慮操作的順序而 不考慮數(shù)據(jù)因此不適 合 數(shù)據(jù)處理。 （ 2）自頂向下的程序設(shè)計(jì)：這種設(shè)計(jì)方法是先從系統(tǒng)一級(jí)的管理程序開始設(shè)計(jì)，從屬的程序或子程序用一些程序符號(hào)來代替。當(dāng)系統(tǒng)一級(jí)的程序編寫后，在將各 個(gè) 標(biāo)志擴(kuò)展成從屬程序或子程序，最后完成整個(gè)系統(tǒng)程序 。 （ 3）模塊化程序設(shè)計(jì)：模塊實(shí)質(zhì)就是具有一定功能，相對獨(dú)立的程序段。模塊能夠獨(dú)立地完成一定功能，能獨(dú)立設(shè)計(jì)、查錯(cuò)、調(diào)試、修改與維護(hù)。模塊化程序設(shè)計(jì)是把整個(gè)系統(tǒng)按照一定規(guī)則劃分成若干個(gè)模塊，并且對劃分的模塊可進(jìn)一步詳細(xì)劃分，直到最下層的每個(gè)模塊能相對獨(dú)立且容易編程為止。本次設(shè)計(jì)就是采用了 模塊化的程序設(shè)計(jì)思想，基于這種思想，縮短了程序開發(fā)的周期。 軟件設(shè)計(jì)步驟 （ 1）系統(tǒng)定義：就是清楚地列出系統(tǒng)的各個(gè)部分與軟件設(shè)計(jì)有關(guān)的特點(diǎn)，并進(jìn) ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ 第 22 頁 共 27 頁 行定義，以作為軟件設(shè)計(jì)的依據(jù)，系統(tǒng)定義是對系統(tǒng)任務(wù)的描述。 （ 2）程序設(shè)計(jì)：程序設(shè)計(jì)是制定程序的綱要，也就是將系統(tǒng)定義的問題用程序的方式進(jìn)行描述、繪制流程圖，結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)、模塊化程序設(shè)計(jì)和自頂向下設(shè)計(jì)等，都是此步驟的有效方法。 （ 3）文件編制：文件編制是用流程圖、注釋、存儲(chǔ)器分配說明等方法來描述程序來形成文件，以便用戶和操作人員了解。文件編制的好壞，直 接影響到程序的使用、維護(hù)和擴(kuò)充。 （ 4）維護(hù)和再設(shè)計(jì)：當(dāng)軟件投入現(xiàn)場運(yùn)行時(shí)，一方面可能會(huì)發(fā)生各種現(xiàn)場問題，因而需要 進(jìn)一步對系統(tǒng)軟件進(jìn)行改造和完善；另一方面，用戶往往會(huì)由于環(huán)境或技術(shù)條件的變化，提出比原計(jì)劃更多的要求，因而需要對原系統(tǒng)軟件進(jìn)行改進(jìn)和擴(kuò)充，然后再重新固化，以適應(yīng)情況變化的要求。 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題 在設(shè)計(jì)電源的時(shí)候要充分考慮控制系統(tǒng)的抗干擾性，由于數(shù)字系統(tǒng)防干擾的能力較弱，所以在設(shè)計(jì)電源時(shí)要充分減少電源對控制端的影響。 切斷干擾途徑要注意以下幾個(gè)問題： 1 、充分考慮電 源對單片機(jī)的影響，電源做得好個(gè)路的抗干擾就解決了 一半，許多單片機(jī)對電源噪聲很敏感，要給單片機(jī)電源加濾波電路或穩(wěn)壓器，以 減少電源，噪聲對單片機(jī)的干擾。 注意晶振布線，晶振與單片機(jī)引腳盡量靠近，用地線把時(shí)鐘區(qū)隔離起來， 晶振外殼接地并固定。 電路板合理分區(qū)，盡可能把干擾源與單片機(jī)遠(yuǎn)離。 4 、地線把數(shù)字與模擬區(qū)隔離，數(shù)字地與模擬地要分離，最后接于電源地， A/D， D/A 芯片布線也以此為原則。 5 、單片機(jī)和大功率器件的地線要單獨(dú)接地，以減少相互干擾，大功率器件 可能放在電路邊緣。 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ 第 23 頁 共 27 頁 第 6 章輔助電路的設(shè)計(jì) 輔助電源的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中要用到的各個(gè)直流電壓等級(jí)分別為 5V（用于單片機(jī)供電）， 12V（用于散熱風(fēng)扇供電）， 15V（用于驅(qū)動(dòng) MOSFET）?？紤]采用工頻降壓，經(jīng)過整流橋后再分別由 7805， 7812，7815穩(wěn)壓芯片得到 DC5V， DC12V， DC15V。電路圖如下所示， 圖 輔助電源 驅(qū)動(dòng)電路 MOSFET 由于開關(guān)速度快、易并聯(lián)、所需驅(qū)動(dòng)功率低等優(yōu)點(diǎn)已成為開關(guān)電源最常用的功率開關(guān)器件之一。而驅(qū)動(dòng)電路的好壞直接影響開關(guān)電源工 作的可靠性及性能指標(biāo)。一個(gè)好的 MOSFET 驅(qū)動(dòng)電路的要求是： （ 1）開關(guān)管開通瞬時(shí) ,驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)能提供足夠大的充電電流使 MOSFET 柵源極間電壓迅速上升到所需值 ,保證開關(guān)管能快速開通且不存在上升沿的高頻振蕩 。 （ 2）開關(guān)管導(dǎo)通期間驅(qū)動(dòng)電路能保證 MOSFET 柵源極間電壓保持穩(wěn)定使可靠導(dǎo)通 。 （ 3）關(guān)斷瞬間驅(qū)動(dòng)電路能提供一個(gè)盡可能低阻抗的通路供 MOSFET 柵源極間電容電壓的快速泄放 ,保證開關(guān)管能快速關(guān)斷 。 （ 4）關(guān)斷期間驅(qū)動(dòng)電路最好能提供一定的負(fù)電壓避免受到干擾產(chǎn)生誤導(dǎo)通 。 （ 5）另外要求驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)簡 單可靠 ,損耗小