【正文】 同時(shí)感謝同學(xué)給予我的無私幫助和指導(dǎo)。在整個(gè)求學(xué)期間，我的父母一直不遺余力地幫助我，我前進(jìn)的每一步都飽蘸他們期待和鼓勵(lì)的關(guān)切之情。數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源所牽涉的范圍可以是很大的，它不僅僅具備準(zhǔn)確的電壓輸出、顯示功能，讀數(shù)直觀、穩(wěn)壓精度高、電路構(gòu)成簡(jiǎn)單 、 體積小等優(yōu)點(diǎn)，能夠設(shè)定輸出電壓值、電壓值輸出顯示等功能。 該可調(diào)穩(wěn)壓電源不僅具有開關(guān)電源體積小，損耗低的優(yōu)點(diǎn)，還具有線性電源輸出電壓紋波小，輸出特性好的優(yōu)點(diǎn)。 P0=table[ge]。 W3=0。 } if(cc==1) { W1=1。 if(cc=4)cc=0。 TL0=(65536100)%256。 while(1) { a=readTLC1543(0)。 shi=a/10%10。 ET1=1。 TH1=0xe0。 return(ad)。 CS=1。 datal=1。 } for(i=0。 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 CLOCK=1。 CS=0。i++) { CLOCK=1。 CLOCK=0。i4。 CS=0。j++) {。y)。 for(x=z。 sbit CLOCK=P2^2。 sbit W4=P1^3。 uint a=1234。程序編寫如下文 所示。運(yùn)行 Keil軟件需要 WIN9 NT、 WIN20 WINXP 等操作系統(tǒng)。 C 語言在單片機(jī)的應(yīng)用中，由于其邏輯性強(qiáng)，可讀性好，比匯編語言靈活，簡(jiǎn)練，目前越來越多的人從普遍使用匯編語言到逐漸使用 C 語言開發(fā)， 市場(chǎng)上幾種常見的單片機(jī)均有其 C 語言開發(fā)環(huán)境。 圖 3— 7 數(shù)碼管顯示電路圖 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 電源硬件 電路原理圖 圖 3— 8 直流穩(wěn)壓電源電路原理圖 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 4 可調(diào)直流穩(wěn)壓電源 軟件設(shè)計(jì) Keil 編程軟件 電路軟件設(shè)計(jì)主要是對(duì)單片機(jī)控制程序的設(shè)計(jì)。 單片機(jī)接口電路圖 如圖 36所示。 圖 3— 3 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路 圖 3— 4 1543 芯片轉(zhuǎn)換電路圖 保護(hù)電路 設(shè)計(jì) 當(dāng)電流小于設(shè)定值時(shí)，由 R1 提供 P3 的偏置電流， P3 飽和導(dǎo)通，對(duì)電流不起控制作用；當(dāng)電流大于或等于設(shè)定值時(shí)， R 上的壓降增大， R 上的壓降與三極管結(jié)壓的和接近 R2 的壓降，于是開始限制 P3 通過的電流，這樣就把電流限制在一定的水平。 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路如圖 33 所示。 市電經(jīng)過變壓器降壓后，通過 78L15 變?yōu)?15v，對(duì)該電壓整流后的一部分電壓直接作為開關(guān)變換電路的輸入電壓，另外將其通過 78L05 得到 5v 的電壓，給開關(guān)電源控制電路部分的單片機(jī)提供工作電源。 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 電源原理圖設(shè)計(jì) 本節(jié)主要介紹該穩(wěn)壓電壓的電路組成部分，電路原理圖及 PCB 圖。將編輯框縮小，將元件照電路的樣子 搭好，整體上排列勻稱。 （ 1） 在畫芯片圖時(shí)，如果用到 畫線的功能，則應(yīng)將 View Snap Grid 功能打開，可增加畫線時(shí)的定位精度。 原理圖原件庫(kù) 編輯器 概述 ： 雖然 Protel 本身包含了龐大的元件庫(kù)，但在實(shí)際應(yīng)用中總會(huì)遇到找不到元件的情況，這時(shí)就需要根據(jù)元件資料 自己動(dòng)手在元件庫(kù)中制作這個(gè)元件。將編輯框縮小，將元件照電路的樣子搭好，整體上排列勻稱。 Protel 99SE 由兩大部分組成：電路原理圖設(shè)計(jì)（ Advanced Schematic）和多層印刷電路板設(shè)計(jì)（ Advanced PCB）。當(dāng)電 流小于設(shè)定值時(shí)， R7 提供偏置電流， NPN 飽和導(dǎo)通，對(duì)電流不起限制作用；當(dāng)電流大于設(shè)定值時(shí)， R9 上的壓降增大， R9 上的壓降與三極管結(jié)壓的接近 R8 的壓降，于是開始限制 NPN 通過的電流，這樣就把電流限制在一定的水平。限流保護(hù)電路首先要有一個(gè)電流 取樣環(huán)節(jié)，目前，一般的做法是串聯(lián)一個(gè)小電阻或是用霍爾元件來獲得電流信號(hào)。 在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器（當(dāng)然小功率的條件下不用）。它的樣子象是普通的三極管， TO 220 的標(biāo)準(zhǔn)封裝，也有 9013 樣子的 TO92 封裝。電容濾波使整流輸出電壓波形變得平直的原因 ，還可以從電容 C1 對(duì)脈動(dòng)電流中的交流成分具有旁路作用來理解。電壓 Uc 按指數(shù)規(guī)律緩慢下降到 wt=2? 以后，雖然~220V ~20V 圖 2— 12 橋式整流、電容濾波電路 U U wt wt 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 電壓 U 又為正值，但由于 UUc，二極管仍然不能導(dǎo)通。 圖 2— 13 直流電壓 U 的波形 直流電壓 U 的波形 如圖 213 所示。濾波電路的形式有很多，分為電容輸入式和電感輸入式。RL 上得到的電壓 U 是單方向全波脈動(dòng)。設(shè)電源變壓器二次側(cè)電壓 U=Usinwt(v)，在 U 的正半周，極 性為上正下負(fù)，此時(shí)二極管 D D3 承受正向電壓而導(dǎo)通， D D4 反向截止，電流 i 的通路是 a? D1? RL? D3? b。常見的幾種整流電路有單相半波、全波、橋式和倍壓整流。 20V 變壓器 如圖 29所示。 電源變壓器 原理介紹 圖 2— 9 20V 變壓器 變壓器是利用電磁感應(yīng)原理，從一個(gè)電路向另一個(gè)電路傳遞電能或傳輸信號(hào)的一種電器，是電能傳遞或作為信號(hào)傳輸?shù)闹匾?當(dāng)輸入電壓為 0V時(shí)， TLC1543 A0 端電壓為 ；當(dāng)輸入電壓為 5V時(shí)， A0 端電壓為 0V。 參數(shù)設(shè)置的其中一項(xiàng)為系統(tǒng)通信速率設(shè)置，管理人員可通過 PC 機(jī)任意設(shè)置單片機(jī)和PC 機(jī)的通信速率，其設(shè)置參數(shù)保存在 X25045 的 E2PROM 存儲(chǔ)單元中，在下次設(shè)置之前，該參數(shù)不會(huì)被更改。在本文后 的程序中對(duì)此有詳細(xì)的說明 [10]。 TLC1543 芯片的三個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端與 51 系列單片機(jī)的 I/O 口可直接連接，具體連接方式可參見表 22。 CS 上升沿終止這個(gè)過程并在規(guī)定的延遲時(shí)間內(nèi)使 DATA OUT 引腳返回到高阻狀VCC EOC I/O CLOCK ADDRESS DATA OUT CS REF+ REF A10 A9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 GND 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 態(tài)，經(jīng)過兩個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期后禁止 I/O CLOCK 和 ADDRESS 端。 I/O CLOCK從 CPU 接收 10時(shí)鐘長(zhǎng)度的時(shí)鐘序列。 CS 為高電平時(shí)， I/O CLOCK、 ADDRESS 被禁止，同時(shí) DATA OUT 為高阻狀態(tài)。1LSB不可調(diào)整誤差）和低噪聲的特點(diǎn)。 芯片內(nèi)部有一個(gè) 14 通道多路選擇器，可選擇 11 個(gè)模擬輸入通道或 3 個(gè)內(nèi)部自測(cè)電壓中的任意一個(gè)進(jìn)行測(cè)試。 其中 A0～ A10（ 1～ 9 、 1 12 腳）為 11 個(gè)模擬輸入端， REF+（ 14 腳，通常為 VCC）和 REF（ 13 腳，通常為地）為基準(zhǔn)電壓正負(fù)端， CS（ 15 腳）為片選端，在 CS 端的一個(gè)下降沿變化將復(fù)位內(nèi)部計(jì)數(shù)器并控制和使能 ADDRESS、 I/O CLOCK （ 18 腳）和 DATA OUT（ 16 腳）。 數(shù)模轉(zhuǎn)化電路原理介紹 TLC1543 美國(guó) TI 司生產(chǎn)的多通道、低價(jià)格的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。再將顯示的數(shù)字 “ 5” 延時(shí) 5~10ms，以造成視覺暫留效果；同時(shí)代碼由 送出。 由于所有的段選碼連在一起，所以同一瞬間只能顯示同一種字符。 數(shù)碼管 動(dòng)態(tài)顯示圖 如圖 25 所示。 所謂靜態(tài)顯示，就是每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的 I/O 接口用于筆劃段字形代碼。 如果是共陽 LED 顯示器，公共陽極接高電平， 那么 顯示 “ P” 字符的字形代碼應(yīng)為10001100（ 8CH）。 共陰和共陽結(jié)構(gòu)的 LED 顯示器各筆劃段名和安排位置是相同的。圖上為共陰結(jié)構(gòu)。中 7 個(gè)長(zhǎng)條形的發(fā)光管排列成 “ 日 ” 字形，另一個(gè)賀點(diǎn)形的發(fā)光管在顯示器的右下角作為顯示小數(shù)點(diǎn)用，它能顯示各種數(shù)字及部份英文字母。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出 [7]。 EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外 部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 ： WR：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫入信號(hào)。 ： INT0，外部中斷 0 輸入。如果是使用 8052 或是 8032 的話， 又當(dāng)做定時(shí)器 2 的外部脈沖輸入腳，而 可以有 T2EX功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。設(shè)計(jì)者必須外加一鎖存器將端口 0 送出的地址栓鎖住成為 A0～ A7，再配合 端口 2 所送出的 A8～ A15 合成一完整的 16 位地址總線，而定址到 64K 的外部存儲(chǔ)器空間。 AT89C51 可以利用 PSEN 及 RD 引腳分別啟用存在外部的 RAM與 EPROM，使得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器可以合 并在一起而共用 64K 的定址范圍 [5]。AT89C51 可以利用這支引腳來觸發(fā)外部的 8 位鎖存器（如 74LS373），將端口 0 的地址總線（ A0～ A7）鎖進(jìn)鎖存器中，因?yàn)?AT89C51 是以多工的方 式送出地址及數(shù)據(jù)。因此在 8031 及 8032 中， EA 引腳必須接低電平，因?yàn)槠鋬?nèi)部無程序存儲(chǔ)器空間。 XTAL1：?jiǎn)涡酒到y(tǒng)時(shí)鐘的反相放大器輸入端。調(diào)線方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但震蕩停止器工作并禁止其他所有部件工作到下一個(gè)硬件復(fù)位 [4]。其典型電路如下圖，其中電阻 R1 與電位器 R2 組成輸出電壓調(diào)節(jié)器，輸出電壓 Uo 的表達(dá)式為： Uo＝ （ 1＋ R2/R1）式中 R1 一般取 120－ 240 歐姆，輸出端與調(diào)整端的壓差為穩(wěn)壓器的基準(zhǔn)電壓（典型值為 ）。 穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化。 整流濾波電路：整流電路將交流電壓 Ui 變換成脈動(dòng)的直流電壓。一般直流穩(wěn)壓電源以 一穩(wěn)壓電源為基礎(chǔ)，以高性能單片機(jī)系統(tǒng)為控制核心，以穩(wěn)壓驅(qū)動(dòng)放大電路、過流檢測(cè)電路為外圍的硬件系統(tǒng)，在檢測(cè)與控制軟件的支持下實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓輸出的數(shù)字控制，通過對(duì)穩(wěn)壓電源輸出的電流、電壓進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣與給定數(shù)據(jù) 比較，從而調(diào)整和控制穩(wěn)壓電源的工作狀態(tài)及監(jiān)測(cè)開關(guān)電路的。能夠設(shè)定輸出電壓值、電壓值輸出顯示、存儲(chǔ)等功能。 對(duì)我們學(xué)生而言，在大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室里和課程設(shè)計(jì)里面，有一個(gè)穩(wěn)定可調(diào)的直流 電源是很有必要的。隨著計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)發(fā)展而來的現(xiàn)代信息技術(shù)革命，給電力電子技術(shù)提的現(xiàn)代信息技術(shù)革命，同時(shí)也給電源哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 提出了更高的要求。 本文的主要內(nèi)容就是研制一種高性能 直流開關(guān)電源。 歐美等國(guó)的直流穩(wěn)壓電源多采用向開關(guān)電源實(shí)現(xiàn)， 開關(guān)電源具有效率高、體積小、重量輕等顯著特點(diǎn)。 目前國(guó)內(nèi)還開展了跟蹤國(guó)際多方面前沿性課題的研究或基礎(chǔ)創(chuàng)新研究。 關(guān)鍵 詞 ： 穩(wěn)壓電源； 單片機(jī) ； AD II Adjustable DC Regulated Switching Power Supply Base on Singlechip Microputer Abstract With the rapid development of electronic technology, the DC power supply is widely used, its quality directly affects the electrical device or control the working performance of the system, at present, the market of the direct current power supply the basic link of roughly the same, mainly includes the AC power, the AC transformer (sometimes can not), a rectification circuit, a filtering voltage stabilizing circuit. This paper discusses the application of the single chip microputer