【導讀】能的優(yōu)劣直接影響電子設備的技術性能與其可靠性。因此，能否設計出性能良好的。電源是電子設備是否能夠高效、可靠運行的一個基本保障。該系統(tǒng)不僅可以預置輸出電壓而且還可以調節(jié)輸出電壓，并具有過流保護、短。路保護以及數(shù)碼管顯示等功能。本論文主要講述的是由單片機產生PWM波來控制功率管的通斷。調節(jié)函數(shù)實現(xiàn)穩(wěn)壓。單片機可以通過鍵盤來改變輸出電壓的大小，從而修改PWM. 碼管來顯示，當線路發(fā)生短路或者過載時都會通過數(shù)碼管的示數(shù)顯示出來。電源的主要性能有穩(wěn)壓效果好、效率高、輸出電壓可調、響應速率快。

　　

【正文】 OCR1A/OCR1B 更新 TOV1 置位 0 0000 一般模式 0xFFFF 立即 0xFFFF 1 0001 8 位 PWM，相位可調 0x00FF TOP 0x0000 2 0010 9 位 PWM，相位可調 0x01FF TOP 0x0000 3 0011 10 位 PWM，相位可調 0x03FF TOP 0x0000 4 0100 CTC OCR1A TOP 0xFFFF 5 0101 8 位 PWM，快速 0x00FF 立即 TOP 6 0110 9 位 PWM，快速 0x01FF TOP TOP 7 0111 10 位 PWM，快速 0x03FF TOP TOP 8 1000 PWM，相位和頻率可調 ICR1 0x0000 0x0000 9 1001 PWM，相位和頻率可調 OCR1A 0x0000 0x0000 10 1010 PWM，相位可調 ICR1 TOP 0x0000 11 1011 PWM，相位可調 OCR1A TOP 0x0000 12 1100 CTC ICR1 立即 0xFFFF 13 1101 保留 14 1110 PWM，快速 ICR1 TOP TOP 15 1111 PWM，快速 OCR1A TOP TOP 通過設定 WGM13～ WGM10= 10 或 11，可以把 T/C1 設定成相位可調 PWM 模式，以便能在 OC1A/OC1B 引腳上產生高精度相位可調 PWM 波，在這種模式之下， TCNT1 為一個雙程的計數(shù)器，可以從 0 一直增加到 TOP 值，并且在下一個計數(shù)脈沖到達之時改變計數(shù)的方向，從 TOP 值開始一直減小到 0。 在正向比較匹配 (COM1? 1: COM1? 0=2)(見表 313)模式下，如果正向加 1 的 過程中 TCNT1 的計數(shù)值和 OCR1A/OCR1B 的輸出比較值發(fā)生相同匹配，則OC1A/OC1B 被置零， OC1A/OC1B 引腳輸出為低電平；如果反向減 1 過程中 TCNT1的計數(shù)值和 OC1A/OC1B 輸出比較相同，則 OC1A/OC1B 被置位， OC1A/OC1B 引腳輸出為高電平。在反向比較匹配 (COM1? 1: COM1? 0=3)模式下，如果正向加 1過程中 TCNT1 的計數(shù)值和 OCR1A/OCR1B 輸出比較值相同匹配，則 OC1A/OC1B被置位， OC1A/OC1B 引腳輸出為高電平；如果反向減 1 過程中 TCNT1 的計數(shù)值和OC1A/OC1B 輸出比較相同，則 OC1A/OC1B 被置零， OC1A/OC1B 引腳輸出低電平。 通過設置 T/C1 控制寄存器 A 可以設定通道 A 以及通道 B 的輸出比較模式， T/C1 在 OC1A/OC1B 引腳上輸出波形的頻率由 TCNT1 計數(shù)上限決定，該計數(shù)上限唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 17 值越大，輸出波形頻率越低；輸出波形起始脈寬和相位由輸出比較寄存器OCR1A/OCR1B 中設定的比較匹配值來決定 [2]。 OCR1A 為 T/C1 輸出比較匹配寄存器 A，由 OCR1AH 跟 OCR1AL 拼裝成，其值可以用單片機通過程序來設定。隨著 TCNT1 不斷計數(shù)， OCR1A 中設定值一次一次地和 TCNT1 中實時值進行比較，一旦比較相等便將 TIFR 中的 OCF1A(T/C1 輸出比較匹配 A 中斷標志位 ) 置位以及向單片機請求一次中斷，并改變一次 OC1A(PB1)引腳上的電平值。 OCR1B 以及 OCR1A 的情況類似，當 OCR1B 的值和 TCNT1 的實時值比較相等時，也會將 TIFR中的 OCF1B(T/C1 輸出比較匹配 B中斷標志位 ) 置位以及向單片機請求一次中斷，亦會在 OC1B(PB2)引腳上產生相應波形 。 表 3 14 相位可調 PWM 模式 COM1A1/COM1B1 COM1A0/COM1B0 說明 0 0 OC1A/OC1B 不占用 PB1/PB2 0 1 WGM3=0 時， OC1A/OC1B 不占用 PB1/PB2 WGM3=1 時，比較匹配時觸發(fā) OC1A/OC1B 1 0 加 1 計數(shù)中比較匹配時清零 OC1A/OC1B 減 1 計數(shù)中比較匹配時置位 OC1A/OC1B 1 1 加 1 計數(shù)中比較匹配時置位 OC1A/OC1B 減 1 計數(shù)中比較匹 配時清零 OC1A/OC1B 時鐘源選擇 CS12～ CS10 為 T/C1 時鐘選擇位，用來對 TCNT1 輸入時鐘源加以選擇控制，如表 314 所示。 表 3 15 T/C1 的時鐘源選擇 CS12 CS11 CS10 T/C1 時鐘源 T1CLK 0 0 0 無時鐘源 (T/C 停止計數(shù) ) 0 0 1 I/OCLK /1(系統(tǒng)時鐘 ) 0 1 0 I/OCLK /8(來 自預分頻器 ) 0 1 1 I/OCLK /64(來自預分頻器 ) 1 0 0 I/OCLK /256(來自預分頻器 ) 1 0 1 I/OCLK /1024(來自預分頻器 ) 1 1 0 外部 T1引腳，下降沿驅動 1 1 1 外部 T1引腳，上升沿驅動 唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 18 4 硬件電路設計 電源電路設計 整流濾波電路設計 工頻 220V 交流電壓經變壓器降壓后，變?yōu)?18V，對該電壓整流濾波后，再經7815 得到 15V 電壓，其中一路電壓直接作為開關變換電路的輸入電壓，另外一路將通過 7805 得到 5V的電壓，再經過電容的濾波作用會使電壓的紋波減小，給開關電源控制電路部分的單片機提供工作電源。 本電路中采用發(fā)光二極管作為電源的指示燈，當整流橋、 7815 和 7805 正常工作時，按下自鎖開關 ， 二極管發(fā)光。但是二極管不能直接連到電源的兩端，而是應再串聯(lián)一個電阻，起到限流作用。電源設計電路原理圖如圖 41 所示。 開關變換電路設計 開關變換電路為開關電源的核心部位，它能將一種等級的直流電壓轉換為另一種等級的直 流電壓。開關變換電路原理圖如圖 42 所示。 功率開關管采用 B834，當控制脈沖是低電平時，功率開關管為導通狀態(tài)，電流流過電感，電感將會存儲能量，功率開關管把電路的輸入電壓轉換為高頻脈沖，當控制脈沖是高電平時，功率開關管為截止狀態(tài)，電感把所存儲的能量釋放出來給負載。為了確保電感中的電流能在開關轉換過程中保持連續(xù)，特選用肖特基二極管作為續(xù)流二極管使用，這種二極管的導通截止恢復時間較快，在開關導通變?yōu)榻刂箷r，能夠很快的由截止轉換為導通，所以能夠確保電感的電流連續(xù)。為了減少紋波電壓，輸出端的濾波 電容選用的是低串聯(lián)等效電阻的優(yōu)質電容。輸出濾波電容選擇圖 4 1 電源電路設計原理圖 圖 4 2 開關變換電路原理圖 12J1C O N 2C70 . 1 u FL14 0 m HB G 3 B 8 3 412J2C O N 2G N DD11 N 5 1 8 9C 1 15 0 V 1 0 0 0 u F+C 1 25 0 V 4 7 0 u FP W M 脈沖輸入1243D D 1L T 8 2 2 912J1C O N 2C30 . 1 u FC50 . 1 u FR 1 1 1K112233I C 2L M 7 8 0 5162435J3S W 2G N DV C C + 1 5D2L E D 1C85 0 V 1 0 0 0 u FC 1 05 0 V 4 7 0 u FV C C唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 19 的是電解電容 50V/1000uF和 。輸出濾波電感是能夠保證電流不產生斷續(xù)，而且可以起到濾波作用。 控制電路設計 時鐘電路設計 單片機工作正常時，需要有一個時鐘電路。本設計選擇了內部時鐘方式。在引腳 XTAL1 和 XTAL2 外接晶振，就構成了單片機的內部振蕩方式。 單片機 工作時，在統(tǒng)一的時鐘脈沖控制下一 步 一 步 的進行，這個脈沖是由單片機控制器中的時序電路發(fā)出的。單片機的時序就是 CPU 在執(zhí)行指令時所需 要 控制信號的時間順序。為 保證各部件間的工作同步 ，因此 單片機內部電路在惟一的時鐘信號控制下嚴格的按時序進行工作 [3]。 圖 4 3 時鐘電路設計原理圖 利用芯片內部振蕩器，然后在引腳 XTAL1 和 XTAL2 兩端跨接晶體 震蕩 器，就構成了穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內部時鐘電路 ， 如圖 43 所示 。外接晶振時， 兩個電容的 值通常選 22pF 左右 ，電容值 對頻率 具 有微調 的 作用。晶體的頻率范圍可在 ～ 12MHz 之間選擇，本設計選擇的晶振頻率為 8MHz。在實際連接中，為減少寄生電容，更好地 保證振蕩器 可以 穩(wěn)定 、 可靠工作，振蕩器和電容應盡可能 的 與單片機芯片靠近 。 單片機復位電路設計 在本設計中采用上電復位 ， 單片機的復位原理圖如圖 44 所示 。 Atmega8 單片機為低電平復位 ，在 單片機剛上電之時 ， 由于電容充電 ， 使此支路導通 ， 將復位引腳電平拉低，當電容充電的電壓大于其復位所需的門限電壓時，復位引 腳 接高電平，此時復位已完成，為上電復位。 Y18 M H zC12 2 p FC22 2 p FX1 X2G N D G N D唐 山 學 院 畢 業(yè) 設 計 20 單片機與數(shù)碼管接口電路設計 在本系統(tǒng)中，單片機與數(shù)碼管接口電路，采用 4 位數(shù)碼管（ LG3641BH）顯示，實現(xiàn) 動態(tài)掃描，由于人眼有視覺暫留效應，我們看到的數(shù)碼管不是不斷閃爍的而是靜態(tài)的。軟件譯碼實現(xiàn)預置電壓以及輸出電壓的功能。 LED 數(shù)碼管有共陰和共陽兩種：共陽的數(shù)碼管是數(shù)碼管中的 LED 的陽極連接在一起，當某個 LED 管陰極電壓為低電平時，二極管發(fā)光；同理共陰 4 位數(shù)碼管是其內的 LED 管的陰極共同接地，當某個二極管的陽極是高電平，二極管發(fā)光。 如圖 45 是一個 4 位數(shù)碼管動態(tài)顯示的電路。 4 位數(shù)碼管動態(tài)顯示電路的段選是由單片機的 PD 口來實現(xiàn)的，位選則由單片機的 PC 口的 PC PC PC4 和 PC5來實現(xiàn)。由于所有位的段選碼用 同一個 I/O 口來控制，因此，要顯示出不同的數(shù)字，必須要采用掃描的顯示方式。亦是說在每一時刻只能選通一位數(shù)碼管，同時再給數(shù)碼管送段選碼，使得該顯示位顯示出相應的數(shù)字，當顯示一定的時間以后，再選通下一顯示位，以此循環(huán)，且每個顯示器件顯示該位應當顯示出的數(shù)字。通過程序的控制不斷循環(huán)輸出相應的段選碼和位選碼，由于人眼的視覺暫留效應，就可以獲得視覺穩(wěn)定的顯示狀態(tài)。 由于本設計使用的 Atmega8 單片機其端口的輸出電流足以驅動 4 位數(shù)碼管，所以電路中不需要接鎖存器，本設計使用共陽極 4 位數(shù)碼管，經測試得該數(shù)碼管的管腳資料為 ： 1E、 2D、 3DP（小數(shù)點）、 4C、 5G、 6第 4 個數(shù)碼管的 COM、 7B、8第 3 位數(shù)碼管的 COM、 9第 2 位數(shù)碼管的 COM、 10F、 11A、 12第 1 位數(shù)碼管的 COM。 圖 4 4 復位電路原理圖 R1 5 1 0R2 5 1 0R3 5 1 0R4 5 1 0R5 5 1 0R6 5 1 0R7 5 1 0R8 5 1 0abcdefgdpP B 0P B 2P B 3P B 4P B 5X1X2G N DV C CC40 . 1 u FG N DP B 0 ( I C P )14P B 1 ( O C 1 A )15P B 2 ( S S /O C 1 B )16P B 3 ( M O S I /O C 2 )17P B 4 ( M I S O )18P B 5 ( S C K )19P B 6 ( X T A L 1 / T O S C 1 )9P B 7 ( X T A L 2 / T O S C 2 )10P D 0 ( R X D )2P D 1 ( T X D )3P D 2 ( I N T 0 )4P D 3 ( I N T 1 )5P D 4 ( X C K / T 0 )6P D 5 ( T 1 )11P D 6 ( A IN 0 )12P D 7 ( A IN 1 )13GND8VCC7A V C C20A R E F 2 121G N D22( A D C 0 ) P C 023( A D C 1 ) P C 124( A D C 2 ) P C 225( A D C 3 ) P C 326( A D C 4 / S D A ) P C 4