【導讀】降壓型DC-DC變換基本原理；、DLC濾波電路和MSP430單片機使用方法；MSP430單片機原理，掌握C430語言編程方法。閉環(huán)穩(wěn)壓程序和系統(tǒng)監(jiān)控程序設(shè)計方法。和閉環(huán)工作模式可選。閉環(huán)控制直流輸出電壓5V-15V可調(diào)，最大輸出電流1A，調(diào)壓步進。作品中必須留有示波器、測量儀表測量端子和與實驗臺連接端子。第一周學習MSP430單片機使用方法，查找相關(guān)資料。第二周設(shè)計MSP430單片機程序和焊裝基于單片機的降壓型DC-DC變換實驗系統(tǒng)。提交作品及設(shè)計說明書，評定專業(yè)綜合設(shè)計成績。課程設(shè)計任務(wù)書···········································································································I. 第1章專業(yè)綜合設(shè)計的目的·························································································1. 第2章總體電路說明···································································································2. 課題背景和意義·····································································&#

　　

【正文】 0 E R / W D / I VO V D D V SS18V O U TSL A1920SL KPW ND / IR / WC S1EC S2/ R S TD B 0D B 1D B 2D B 3D B 4D B 7D B 6D B 5C S21 0 0 0 p FV C C (5 V )V C C (5 V )V C C 1T E ST 1T E ST 21 2 圖 42 MSP430F169單片機 系統(tǒng) 電路 降 壓式 DCDC 轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計 降壓斬波電路（ Buck Chopper)電路結(jié)構(gòu) 如圖 43 所示。 帶反電動勢負載電路如圖 4 所示， VD是 續(xù)流二極管 ； EM 是 負載出現(xiàn)的反電動勢 ； V 是 全控型器件 。 典型用途之一是拖動直流電動機，也可帶蓄電池負載。 圖 43降壓斬波電路 吉林化工學院 信息與控制工程學院 專業(yè)綜合 設(shè)計說明書 11 作原理 （ 1） t=0 時刻驅(qū)動 V導通，電源 E 向負載供電，負載電壓 uo=E，負載電流 io 按指數(shù)曲線上升。 （ 2） t=t1 時控制 V 關(guān)斷 ，二極管 VD 續(xù)流，負載電壓 uo 近似為零，負載電流呈指數(shù)曲線下降。 通常串接較大電感 L使負載電流連續(xù)且脈動小。 降壓斬波電路 波形圖如圖 5 所示。 數(shù)量關(guān)系 （ 1） 電流連續(xù) 時 負載電壓平均值 設(shè)連續(xù)電流為 Io，根據(jù)能量守恒定律，一個周期輸出能量為 EIt oon ，負載和蓄電池吸收能量為UItt ooff oon )+( ，得： EαETtEtt tU ==+= ono f fon ono 其中 ， ton— V 通的時間 ； toff— V 斷的時間 ； a— 導通占空比 。 A 小于等于 1， 可將降壓斬波器看作直流 降壓變壓器。 負載電流平均值： REUIo Mo = （ 2） 電流斷續(xù) 開關(guān)電源不允許出現(xiàn)狀態(tài)， Uo 被抬高 ， 可通過加大電感或提高 PWM 控制信號頻率方法解決。 DCDC 變換整體電路 將降壓斬波電路、 MOSEET 驅(qū)動電路、測試電路和反饋電路整體連接構(gòu)成降壓型 DC_DC 變換電路，如圖 44 所示。 基于單片機的降壓型 DCDC變換實驗系統(tǒng) 設(shè)計 12 1uFCb4Cb2510Rb4510Rb4Rx1Rvref470uf/25v+ CQ_90131kRb2Q_9540LABtest1PWM83267451U1ADOP07AQ25KR110KR2R5GND+5V5V100KRtest1500KRp1test2C122uFC2實驗臺VDD地實驗臺VDD+ 圖 44 MSP430F169單片機 硬件 電路 整流濾波電路的設(shè)計 本設(shè)計的電源輸入為交流 220V的電網(wǎng)電壓（即市電），通過交流變壓器將其轉(zhuǎn)換為 10V 的交流電，經(jīng)橋式整流電路和濾波電 路后把交流電轉(zhuǎn)換為直流電，如圖 45 所示。橋式整流與半波整流相比，輸出電壓的脈動小很多 [7]。由于要進行 DCDC 變換，對直流的要求不是很高，所以在整流后進行 LC 濾波，以減小整流后直流電中的脈動成分。 吉林化工學院 信息與控制工程學院 專業(yè)綜合 設(shè)計說明書 13 圖 45整流濾波電路 單相橋式整流電路 變壓器的作用是將交流電網(wǎng)電壓 u 變成整流電路要求的交流電壓；四只整流二極管 D1～ D4 接成電橋的形式，固有橋式整流電路之稱。在電源電壓 u的正、負半周內(nèi)電流通過負載方向相同，屬全波整流。 濾波電路 濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電 抗元件組成，如在負載電阻兩端并聯(lián)電容器 C，或在整流電路輸出端與負載間串聯(lián)電感器 L，以及由電容、電感組合而成的各種濾波電路。對小負載的電源，僅采用電容慮波即可。 穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓 電路 是將不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓的集成電路 ，一般均采用穩(wěn)壓芯片制作穩(wěn)壓電路。 由于穩(wěn)壓 芯片 具有穩(wěn)壓精度高、工作穩(wěn)定可靠、外圍電路簡單、體積小、重量輕等顯箸優(yōu)點，在各種電源電路中得到了普遍的應(yīng)用。 常用的穩(wěn)壓芯片有 78XX和 79XX 系列，其中 78XX 系列為正電壓輸出， 79XX系列為負電壓輸出，輸出電壓有177。 5V、177。 9V、177。 12V、177。 15V、177。 18V等規(guī)格，最大輸出電流為 。 它的內(nèi)部含有限流保護、過熱保護和過壓保護電路，采用了噪聲低、溫度漂移小的基準電壓源，工作穩(wěn)定可靠 ， 使用十分方便。 鍵盤電路設(shè)計 本系統(tǒng)能根據(jù)操作者的設(shè)定值輸出相應(yīng)的直流電壓，所需按鍵數(shù)量很少，可使用按鍵與單片機的 I/O 口直接連接的方法構(gòu)成，具體電路如圖 46 所示。本設(shè)計通過程序的手段消除和減小按鍵按下和按鍵放開過程中所產(chǎn)生的波動信號對系統(tǒng)的影響。 基于單片機的降壓型 DCDC變換實驗系統(tǒng) 設(shè)計 14 圖 46 鍵盤電路 吉林化工學院 信息與控制工程學院 專業(yè)綜合 設(shè)計說明書 15 結(jié) 論 本設(shè)計介紹了基于 MSP430F169 單片機的降壓式 DCDC 實驗系統(tǒng)設(shè)計。經(jīng)框圖設(shè)計，將電路主要劃分為 MSP430 單片機系統(tǒng)設(shè)計、降壓式 DCDC 變換電路設(shè)計和 PCB 印刷電路板設(shè)計三個部分。 MSP430F169 單片機系統(tǒng)包括單片機芯片、時鐘電路、復位電路、按鍵電路和顯示電路。 降壓式 DCDC 變換電路主要包括整流濾波電路、 DCDC 變換電路、 PWM 驅(qū)動電路。 程序由 MSP430 系列單片機專用 C 語言 C430 編寫，程序經(jīng)驗證，達到了設(shè)計要求。 本設(shè)計通過 MSP430F169 單片機產(chǎn)生的 PWM 信號經(jīng)驅(qū)動信號后驅(qū)動 DCDC 變換電路工作，同時具有按鍵設(shè)定和數(shù)據(jù)實時顯 示等功能。 本設(shè)計通過理論分析和實驗證明，設(shè)計合理，達到了設(shè)計要求。 基于單片機的降壓型 DCDC變換實驗系統(tǒng) 設(shè)計 16 參考文獻 [1] 王兆安 ， 黃俊 . 電力電子技術(shù) [M].北京 ： 機械工業(yè)出版社 ， 20xx. [2] 胡大可 . MSP430 系列 FLASH 型超低功耗 16 位單片機 [M].北京 ： 北京航空航天大學出版社 ， 20xx. [3] 沈建華 . MSP430 系列 16 位超低功耗單片機實踐與系統(tǒng)設(shè)計 [M].北京 : 清華大學出版社 ， 20xx. [4] HE Yanfei. Constant Current Source Analysis[J].Department of Physics and Electronic Science， Hunan City University， Yiyang， Hunan413049， China. [5] Jiang Yinping. Intelligent Flow Totalizer Based on MSP430 Mixed Single Microcontroller [J].IEEE Sensors Applications Symposium， 20xx(2)： 16. [6] 廖從研 ， 曲夢可 ， 榮譽 ， 尹雪莉 . 基于 MSP430 單片機的多路電氣量檢測裝置的設(shè)計 [J]， 儀器儀表學報20xx， 29(4)： 3233. [7] 劉陵順 ， 魯芳 . 一種高精度開關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計 [J].儀表技術(shù)， 20xx， 29(4)： 4546. [8] YuHung Hsiaom， MinChih. Huang. Development of MSP430 Based Underwater Acoustic Recorder with MuitiMCU Framework [J].IEEE Press， 20xx(4)： 101106. [9] 江鶯 ， 王宏華 . 0C196KC 單片機開關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計 [J].20xx， 33(6)： 99100. [10] 田曉梅，王月姣 . 嵌入式 C 語言在工程編程中的應(yīng)用技巧 [J].中南民族大學學報 (自然科學版 )， 20xx，24(1)： 1112. [11] 張毅剛， 彭喜元等 . 單片機原理及應(yīng)用 [M].北京 ： 高等教育出版社 ， 20xx． [12] 趙晶 . Protel99 高級應(yīng)用 [M].北京 ： 人民郵電出版社 ， 20xx． [13] 劉祖明 . Protel DXP20xx 入門與提高 [M].北京 ： 電子工業(yè)出版社 ， 20xx．