【導讀】設計主要分為主電路與控制電路。其中主電路包括：采用二極管組成。壓斬波電路即穩(wěn)壓電路；電容濾波電路。斷控制；單片機通過反饋電壓與所需基準電壓比較調制PWM波，即改變占空比，從而實現(xiàn)高性能可調直流穩(wěn)壓.件所需要的電能。電源功率的大小，電流和電壓是否穩(wěn)定，將直接影響電器的工。作性能和使用壽命。所以在當今人們的生活中他已經(jīng)開始扮演著一個非常重要的。電源和晶閘管相控電源。早期出現(xiàn)的是串聯(lián)型開關電源，其主電路拓撲與線性電。源相仿，但功率晶體管工作于開關狀態(tài)。65%~70%，而線性電源的效率只有30％~40％。因此，用工作頻率為20kHz的PWM. 源技術發(fā)展史上被譽為20kHz革命。隨著超大規(guī)模集成。芯片尺寸的不斷減小，電源的尺寸與微。源提出了小型輕量要求，包括磁性元件和電容的體積重量也要小。進行自激振蕩的晶體管直流變換器。此后，利用這一技術的各種形式的精益求精。際電力電子界研究的熱點之一。制控制IC和MOSFET構成。關管進行高速的道通與截止。

　　

【正文】 0。如果 INTE 位在進入休眠狀態(tài)之前已被置 1，INT 中斷可以喚醒在休眠狀態(tài)下的 CPU。 GIE 位的狀態(tài)決定處理器是否在被喚醒后轉至中斷矢量。 當定時器 TIMER0 的計數(shù)器 TMR0 計滿溢出（即由 FFH 變成 00H）時，硬件將自動把 TGIF位置 1。其中斷可以通過對 TOIE位進行設置來控制該中斷是否開放。 當 CPU 響應 RB RB4 中斷時，就有兩種情況產(chǎn)生：第一種稱為 “ 短脈沖 ” ，即在 CPU 響應中斷期間引腳電平恢復到原始狀態(tài)，對這種情況 CPU 不會產(chǎn)生虛假中斷現(xiàn)象。第二種稱為 “ 寬脈沖 ” ，即在 CPU響應中斷后引腳電平才恢復到原始狀態(tài)，恢復到原始狀態(tài)的過程也產(chǎn)生中斷請求，這種情況就是虛假中斷現(xiàn)象。 在端口 B 的 D7～ D4 引腳上一旦有電平變化就把 RBIF 位置 1，這個中斷可以通過對 RBIE 位進行設置來控制該中斷是否開放。 外加電源與重置電路 ： PIC16F877 的工作電壓為 5V，連接 Pin11 與 Pin32， Pin12 與 Pin31 為地線接腳；重置電路連接 Pin1，按下 Reset 后，內部指令重頭開始執(zhí)行，系統(tǒng)重新運作。 PIC16F877 指令簡介 ： PIC16F877 常用的語言有匯編語言與 C語言兩種，匯編語言是將每一個機器 碼使用一個文字代號代表，比較接近處理器真正動作模式；而 C語言是比較符合 人們的使用習慣，事先將匯編語言組合成 C語言形式，使用較為方便，但是 C 語言所組譯的機器碼程序通常比較大，且組譯軟件通常需要額外購買。 控制電路的設計 在了解了 PIC16F877 這款 單片機之后，我們將以它為核心，設計我們所需要的控制電路。 上海理工大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 24 單片機控制模塊結構框圖 如上圖所示， 單片機控制系統(tǒng)的 接口電路 主要有以下 4個： ①按鍵接口電路。采用暫觸式開關輸入 ,使用電阻電容去抖。 ②數(shù)碼管及 LED 顯示電路。數(shù)碼管顯示電壓、電流、時間等信息。 LED 指示當前顯示的參數(shù)種類。 PIC 單片機的 I/O 能夠直接驅動數(shù)碼管和 LED。按鍵輸入和顯示接口電路如 下 圖所示。 ③ A/D 采樣和 PWM 輸出電路。 A/D 負責采樣輸出 電壓電流并送到數(shù)碼管顯示。當前電流電壓設定值通過由單片機內部的 CCP 模塊產(chǎn)生的兩路 PWM 信號來給電源模塊提供一個參考值。單片機內部的 CCP 模塊可以設置成 PWM 輸出模式 ,通過寫周期寄存器和脈寬寄存器的 值就可由硬件產(chǎn)生不同頻率和占空比的 PWM 波形。 ④串口通信接口電路。串口通信接口電路采用 MAX232 芯片作為 RS232 收發(fā)器。 上海理工大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 25 基于單片機高性能可調直流穩(wěn)壓電源的系統(tǒng)總框圖 通過將第二章（ 直流穩(wěn)壓電源的電路分析與主電路設計 ）和第三章（ 直流穩(wěn)壓電源的控制電路設計 ）進行綜合，我們很容易的可以畫出 基于 PIC單片機 控制的 直流穩(wěn)壓電源的系統(tǒng)總框圖 ，如下： 基于 PIC 單片機 控制的 直流穩(wěn)壓電源的系統(tǒng)總框圖 第 四 章 軟件控制的基本思路 及原理算法 軟件控制的基本思路 采用 C語言進行編寫，成寫的程序主體為一個 PID調節(jié)器，使之對被控對象，即直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓進行控制，具體的框圖如下： 上海理工大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 26 PID 控制模塊 的原理算法 PID（比例 積分 微分）控制器作為最早實用化的控制器已有 50 多年歷史，現(xiàn)在仍然是應用最廣泛的工業(yè)控制器。 PID 控制器簡單易懂，使用中不需精確的系統(tǒng)模型等先決條件，因而成 為應用最為廣泛的控制器。 PID 控制器由比例單元（ P）、積分單元（ I）和微分單元（ D）組成。其輸入e (t)與輸出 u (t)的關系為 u(t)=kp(e((t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt) 式中積分的上下限分別是 0和 t。 因此它的傳遞函數(shù)為： G(s)=U(s)/E(s)=kp(1+1/(TI*s)+TD*s)。 其中 kp為比例系數(shù)； TI為積分時間常數(shù)； TD 為微分時間常數(shù) 。 它由于用途廣泛、使用靈活，已有系列化產(chǎn)品，使用中只需設定三個參數(shù)（ Kp， Ti 和 Td）即可 。在很多情況下，并不一定需要全部三個單元，可以取其中的一到兩個單元，但比例控制單元是必不可少的。 PID 控制器以其結構簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調整方便而成為工業(yè)控制的主要技術之一。當被控對象的結構和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學模型時，控制理論的其它技術難以采用時，系統(tǒng)控制器的結構和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調試來確定，這時應用 PID 控制技術最為方便。即當我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用PID 控制技術。 PID 控制，實際中也有 PI 和 PD 控制。 PID 控制器 就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。 比例（ P）控制 ： 比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。當僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。 積分（ I）控制 ： 在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關系。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入 “ 積分項 ” 。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小， 積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。因此，比例 +積分 (PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。 微分（ D）控制 ： 在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關系。自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化 “ 超前 ” ，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應該是零。這就是說，在 控制器中僅引入 “ 比例 ” 項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是 “ 微分項 ” ，它能預測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例 +微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例 +微分 (PD)控制器能改善系統(tǒng)在調節(jié)過程中的動態(tài)特性。 上海理工大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 27 PWM 波的算法 由于控制直流穩(wěn)壓電源的電壓主要是通過 PWM 信號 的脈寬調制，所以 PWM技術對本設計有著重要的作用。 PWM 波形分段 脈寬調制 (PWM)是利用微處理器 的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術，廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領域中。 簡而言之， PWM 是一種對模擬信號電平進行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計數(shù)器的使用，方波的占空比被調制用來對一個具體模擬信號的電平進行編碼。PWM 信號仍然是數(shù)字的，因為在給定的任何時刻，滿幅值的直流供電要么完全有(ON)，要么完全無 (OFF)。電壓或電流源是以一種通 (ON)或斷 (OFF)的重復脈沖序列被加到模擬負載上去的。通的時候即是直流供電被加到負載上的時候，斷的時候即是供電被斷開的時候。只要帶寬足 夠，任何模擬值都可以使用 PWM 進行編碼。 在本次設計中， 鍵盤輸入是所需要的直流基準電壓；首先產(chǎn)生一占空比為50%、頻率為 1KHz 的脈沖 (即 PWM 波 )，由它作為 IGBT 驅動電路的輸入信號，使穩(wěn)壓電路產(chǎn)生的電壓為檢測電壓，這樣根據(jù) 以下 比例關系，就可得到所需要的占空比。 PIC16F877單片機通過反饋電壓與所需基準電壓比較調制 PWM波，即改變 PWM波的占空比， 從而輸出可調控的直流穩(wěn)定電壓。 軟件流程 軟件用 C 語言編寫 ,使用 High2Tech 公司為 PIC 系列單片機提供的 PICC編譯器。系統(tǒng) 上電時 ,單片機讀出非易失性存儲器 ( EEPROM)中上次設置參數(shù) ,進行電流電壓輸出。在軟件設計中 ,采用多個任務的概念 ,可以模擬一個簡單的操作系統(tǒng)進行任務的調度。由定時器產(chǎn)生一個 5 ms 的中斷 ,在中斷程序中激活各個任務的標志。如顯示任務主要負責 A/ D 采樣、數(shù)碼管與 L ED 的刷新 ,可每 5 ms 執(zhí)行一次。鍵盤處理任務負責按鍵的掃描、軟件去抖、鍵盤命令的解釋上海理工大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 28 和掃行 ,可每 10 ms 執(zhí)行一次。 PWM 輸出任務負責按照設定的值進行 PWM 的輸出 ,可以每 50 ms 執(zhí)行一次。如果有 PC機或其 他電源通過串口編程 ,單片機將在 UART 中斷中接收編程數(shù)據(jù) ,接收完改寫 EEPROM 中設置并強行復位。如果接收到通過按鍵的編程 ,則在按鍵處理中修改 EEPROM 的設置并復位。程序主流程則掃描各個任務是否到時間執(zhí)行。是 ,則執(zhí)行該任務 。否則 ,跳過該任務。主程序流程如 下 圖所示。 主程序流程圖 主程序 初始化 PIC16F877等， 設置鍵盤中斷向量 開中斷等待鍵盤輸入 有無中斷 中斷服務子程序 有 無 上海理工大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 29 中斷服務程序流程圖 關中斷 從可編程鍵盤中讀取數(shù)據(jù) 檢測電壓與基準電壓比較 是否 相等 調整 PWM波的占空 比 否 是 寫入可編程鍵盤 控制字，驅動顯示 開中斷 中斷返回 上海理工大學本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 30 參考文獻 [1] 黃俊 ,王兆安 .電力電子變流技術（第四版） .北京 :機械工業(yè)出版社 ,2021. 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