【導(dǎo)讀】能的優(yōu)劣直接影響電子設(shè)備的技術(shù)性能與其可靠性。因此，能否設(shè)計(jì)出性能良好的。電源是電子設(shè)備是否能夠高效、可靠運(yùn)行的一個(gè)基本保障。該系統(tǒng)不僅可以預(yù)置輸出電壓而且還可以調(diào)節(jié)輸出電壓，并具有過(guò)流保護(hù)、短。路保護(hù)以及數(shù)碼管顯示等功能。本論文主要講述的是由單片機(jī)產(chǎn)生PWM波來(lái)控制功率管的通斷。調(diào)節(jié)函數(shù)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。單片機(jī)可以通過(guò)鍵盤來(lái)改變輸出電壓的大小，從而修改PWM. 碼管來(lái)顯示，當(dāng)線路發(fā)生短路或者過(guò)載時(shí)都會(huì)通過(guò)數(shù)碼管的示數(shù)顯示出來(lái)。電源的主要性能有穩(wěn)壓效果好、效率高、輸出電壓可調(diào)、響應(yīng)速率快。

　　

【正文】 可調(diào) 0x00FF TOP 0x0000 2 0010 9 位 PWM，相位可調(diào) 0x01FF TOP 0x0000 3 0011 10 位 PWM，相位可調(diào) 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(diào) ICR1 0x0000 0x0000 9 1001 PWM，相位和頻率可調(diào) OCR1A 0x0000 0x0000 10 1010 PWM，相位可調(diào) ICR1 TOP 0x0000 11 1011 PWM，相位可調(diào) 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(guò)設(shè)定 WGM13～ WGM10= 10 或 11，可以把 T/C1 設(shè)定成相位可調(diào) PWM 模式，以便能在 OC1A/OC1B 引腳上產(chǎn)生高精度相位可調(diào) PWM 波，在這種模式之下， TCNT1 為一個(gè)雙程的計(jì)數(shù)器，可以從 0 一直增加到 TOP 值，并且在下一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖到達(dá)之時(shí)改變計(jì)數(shù)的方向，從 TOP 值開(kāi)始一直減小到 0。 在正向比較匹配 (COM1? 1: COM1? 0=2)(見(jiàn)表 313)模式下，如果正向加 1 的 過(guò)程中 TCNT1 的計(jì)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(guò)程中 TCNT1的計(jì)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(guò)程中 TCNT1 的計(jì)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(guò)程中 TCNT1 的計(jì)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(guò)設(shè)置 T/C1 控制寄存器 A 可以設(shè)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(jì)數(shù)上限決定，該計(jì)數(shù)上限唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 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(shè)定的比較匹配值來(lái)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(jī)通過(guò)程序來(lái)設(shè)定。隨著 TCNT1 不斷計(jì)數(shù)， OCR1A 中設(shè)定值一次一次地和 TCNT1 中實(shí)時(shí)值進(jìn)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(biāo)志位 ) 置位以及向單片機(jī)請(qǐng)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(dāng) OCR1B 的值和 TCNT1 的實(shí)時(shí)值比較相等時(shí)，也會(huì)將 TIFR中的 OCF1B(T/C1 輸出比較匹配 B中斷標(biāo)志位 ) 置位以及向單片機(jī)請(qǐng)求一次中斷，亦會(huì)在 OC1B(PB2)引腳上產(chǎn)生相應(yīng)波形 。 表 3 14 相位可調(diào) PWM 模式 COM1A1/COM1B1 COM1A0/COM1B0 說(shuō)明 0 0 OC1A/OC1B 不占用 PB1/PB2 0 1 WGM3=0 時(shí)， OC1A/OC1B 不占用 PB1/PB2 WGM3=1 時(shí)，比較匹配時(shí)觸發(fā) OC1A/OC1B 1 0 加 1 計(jì)數(shù)中比較匹配時(shí)清零 OC1A/OC1B 減 1 計(jì)數(shù)中比較匹配時(shí)置位 OC1A/OC1B 1 1 加 1 計(jì)數(shù)中比較匹配時(shí)置位 OC1A/OC1B 減 1 計(jì)數(shù)中比較匹 配時(shí)清零 OC1A/OC1B CS12～ CS10 為 T/C1 時(shí)鐘選擇位，用來(lái)對(duì) TCNT1 輸入時(shí)鐘源加以選擇控制，如表 314 所示。 表 3 15 T/C1 的時(shí)鐘源選擇 CS12 CS11 CS10 T/C1 時(shí)鐘源 T1CLK 0 0 0 無(wú)時(shí)鐘源 (T/C 停止計(jì)數(shù) ) 0 0 1 I/OCLK /1(系統(tǒng)時(shí)鐘 ) 0 1 0 I/OCLK /8(來(lái) 自預(yù)分頻器 ) 0 1 1 I/OCLK /64(來(lái)自預(yù)分頻器 ) 1 0 0 I/OCLK /256(來(lái)自預(yù)分頻器 ) 1 0 1 I/OCLK /1024(來(lái)自預(yù)分頻器 ) 1 1 0 外部 T1 引腳，下降沿驅(qū)動(dòng) 1 1 1 外部 T1 引腳，上升沿驅(qū)動(dòng) 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 18 4 硬件電路設(shè)計(jì) 電源電路設(shè)計(jì) 工頻 220V 交流電壓經(jīng)變壓器降壓后，變?yōu)?18V，對(duì)該電壓整流濾波后，再經(jīng)7815 得到 15V 電壓，其中一路電壓直接作為開(kāi)關(guān)變換電路的輸入電壓，另外一路將通過(guò) 7805 得到 5V 的電壓，再經(jīng)過(guò)電容的濾波作用會(huì)使電壓的紋波減小，給開(kāi)關(guān)電源控制電路部分的單片機(jī)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(dāng)整流橋、 7815 和 7805 正常工作時(shí)，按下自鎖開(kāi)關(guān) ， 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(yīng)再串聯(lián)一個(gè)電阻，起到限流作用。電源設(shè)計(jì)電路原理圖如圖 41 所示。 開(kāi)關(guān)變換電路為開(kāi)關(guān)電源的核心部位，它能將一種等級(jí)的直流電壓轉(zhuǎn)換為另一種等級(jí)的直 流電壓。開(kāi)關(guān)變換電路原理圖如圖 42 所示。 功率開(kāi)關(guān)管采用 B834，當(dāng)控制脈沖是低電平時(shí)，功率開(kāi)關(guān)管為導(dǎo)通狀態(tài)，電流流過(guò)電感，電感將會(huì)存儲(chǔ)能量，功率開(kāi)關(guān)管把電路的輸入電壓轉(zhuǎn)換為高頻脈沖，當(dāng)控制脈沖是高電平時(shí)，功率開(kāi)關(guān)管為截止?fàn)顟B(tài)，電感把所存儲(chǔ)的能量釋放出來(lái)給負(fù)載。為了確保電感中的電流能在開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換過(guò)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(dǎo)通截止恢復(fù)時(shí)間較快，在開(kāi)關(guān)導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)，能夠很快的由截止轉(zhuǎn)換為導(dǎo)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(zhì)電容。輸出濾波電容選擇圖 4 1 電源電路設(shè)計(jì)原理圖 圖 4 2 開(kāi)關(guān)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(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 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(chǎn)生斷續(xù)，而且可以起到濾波作用。 控制電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)工作正常時(shí)，需要有一個(gè)時(shí)鐘電路。本設(shè)計(jì)選擇了內(nèi)部時(shí)鐘方式。在引腳 XTAL1 和 XTAL2 外接晶振，就構(gòu)成了單片機(jī)的內(nèi)部振蕩方式。 單片機(jī) 工作時(shí)，在統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖控制下一 步 一 步 的進(jìn)行，這個(gè)脈沖是由單片機(jī)控制器中的時(shí)序電路發(fā)出的。單片機(jī)的時(shí)序就是 CPU 在執(zhí)行指令時(shí)所需 要 控制信號(hào)的時(shí)間順序。為 保證各部件間的工作同步 ，因此 單片機(jī)內(nèi)部電路在惟一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格的按時(shí)序進(jìn)行工作 [3]。 圖 4 3 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)原理圖 利用芯片內(nèi)部振蕩器，然后在引腳 XTAL1 和 XTAL2 兩端跨接晶體 震蕩 器，就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘電路 ， 如圖 43 所示 。外接晶振時(shí)， 兩個(gè)電容的 值通常選 22pF 左右 ，電容值 對(duì)頻率 具 有微調(diào) 的 作用。晶體的頻率范圍可在 ～ 12MHz 之間選擇，本設(shè)計(jì)選擇的晶振頻率為 8MHz。在實(shí)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(yīng)盡可能 的 與單片機(jī)芯片靠近 。 在本設(shè)計(jì)中采用上電復(fù)位 ， 單片機(jī)的復(fù)位原理圖如圖 44 所示 。 Atmega8 單片機(jī)為低電平復(fù)位 ，在 單片機(jī)剛上電之時(shí) ， 由于電容充電 ， 使此支路導(dǎo)通 ， 將復(fù)位引腳電平拉低，當(dāng)電容充電的電壓大于其復(fù)位所需的門限電壓時(shí)，復(fù)位引 腳 接高電平，此時(shí)復(fù)位已完成，為上電復(fù)位。 Y18 M H zC12 2 p FC22 2 p FX1 X2G N D G N D唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 20 在本系統(tǒng)中，單片機(jī)與數(shù)碼管接口電路，采用 4 位數(shù)碼管（ LG3641BH）顯示，實(shí)現(xiàn) 動(dòng)態(tài)掃描，由于人眼有視覺(jué)暫留效應(yīng)，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(shí)現(xiàn)預(yù)置電壓以及輸出電壓的功能。 LED 數(shù)碼管有共陰和共陽(yáng)兩種：共陽(yáng)的數(shù)碼管是數(shù)碼管中的 LED 的陽(yáng)極連接在一起，當(dāng)某個(gè) LED 管陰極電壓為低電平時(shí)，二極管發(fā)光；同理共陰 4 位數(shù)碼管是其內(nèi)的 LED 管的陰極共同接地，當(dāng)某個(gè)二極管的陽(yáng)極是高電平，二極管發(fā)光。 如圖 45 是一個(gè) 4 位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示的電路。 4 位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示電路的段選是由單片機(jī)的 PD 口來(lái)實(shí)現(xiàn)的，位選則由單片機(jī)的 PC 口的 PC PC PC4 和 PC5來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于所有位的段選碼用 同一個(gè) I/O 口來(lái)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(shuō)在每一時(shí)刻只能選通一位數(shù)碼管，同時(shí)再給數(shù)碼管送段選碼，使得該顯示位顯示出相應(yīng)的數(shù)字，當(dāng)顯示一定的時(shí)間以后，再選通下一顯示位，以此循環(huán)，且每個(gè)顯示器件顯示該位應(yīng)當(dāng)顯示出的數(shù)字。通過(guò)程序的控制不斷循環(huán)輸出相應(yīng)的段選碼和位選碼，由于人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)，就可以獲得視覺(jué)穩(wěn)定的顯示狀態(tài)。 由于本設(shè)計(jì)使用的 Atmega8 單片機(jī)其端口的輸出電流足以驅(qū)動(dòng) 4 位數(shù)碼管，所以電路中不需要接鎖存器，本設(shè)計(jì)使用共陽(yáng)極 4 位數(shù)碼管，經(jīng)測(cè)試得該數(shù)碼管的管腳資料為 ： 1E、 2D、 3DP（小數(shù)點(diǎn)）、 4C、 5G、 6第 4 個(gè)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(fù)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 427( A D C 5 / S C L ) P C 528( R E S E T )P C 61U1A T M E G A 8 _ D I P 2 8R 1 0G N DV C CP C 5P C 4P C 3P