【正文】 if(OCR1A==0) OCR1A=1。amp。i40000。 //目標(biāo)電壓int PWM=0。uint value0=0,value1=0。//輸出電壓值uint bai=0。uint lc_bai=0。//顯示標(biāo)志位預(yù)置電壓，當(dāng)前電流，當(dāng)前電壓uint flag_a=0。0x08) //加1 不可連續(xù)加define jian (PINBamp。當(dāng)然，在設(shè)計(jì)過程中不免會(huì)遇到一些難題，經(jīng)過老師的精心指導(dǎo)，都得以一一解決，也正是在解決這些困難的過程中，才慢慢的掌握了合理的研究方法，合理的設(shè)計(jì)思想，這是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)一個(gè)很大的收獲。在本次設(shè)計(jì)、調(diào)試以及論文撰寫過程中，得到了王老師的熱心指導(dǎo)，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，使我深受教育，在此要非常的感謝老師，同時(shí)也要感謝所有熱心相助的同學(xué)們。由于AVR單片機(jī)內(nèi)部集成了A/D、輸出驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)以及其本身就帶PWM功能，因此省去了A/D芯片和D/A芯片以及PWM芯片，充分利用了Atmaga8單片機(jī)的I/O資源，可以說這是一個(gè)性價(jià)比非常高的基于AVR單片機(jī)控制的開關(guān)電源。8 結(jié)論通過本設(shè)計(jì)，我加深了對(duì)Atmega8系列單片機(jī)的學(xué)習(xí)，通過系統(tǒng)軟件的調(diào)試，使我對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用和編程方法有了基本的了解和掌握。2. 拆卸電子元件。要想焊好板子，要有一定的焊接基礎(chǔ)。根據(jù)PCB中設(shè)置的孔徑大小選擇不同的鉆針。然后進(jìn)行腐蝕，等電路板上暴露的銅膜完全被腐蝕掉時(shí)，將電路板從腐蝕液中取出并清洗干凈，這樣一塊電路板就腐蝕好了。將打印好的電路板裁剪成合適大小，把印有電路板的一面貼在覆銅板上，對(duì)齊好后把覆銅板放入熱轉(zhuǎn)印機(jī)中，放入時(shí)一定要保證轉(zhuǎn)印紙沒有錯(cuò)位。將覆銅板裁剪成電路板的大小。此時(shí)，器件擺放不是按照需要，而是同類型的放在一起，所以需要自己調(diào)整器件的布局，并且此時(shí)的連線很亂，并且不是有效的連線，需要手動(dòng)布線（自動(dòng)布線布不開），如果單面布不開可以布成雙面板。一般制作電路板的流程是：一是要設(shè)計(jì)電路圖畫好PCB圖，二是準(zhǔn)備好覆銅板，三是轉(zhuǎn)移圖形，四是腐蝕電路板，五是在電路板上鉆孔，六是進(jìn)行后期電路板的表面處理。此點(diǎn)只是一點(diǎn)假設(shè)，具體是哪個(gè)或哪些元件產(chǎn)生的影響還有待驗(yàn)證。圖6 6 短路保護(hù)測(cè)試結(jié)果過載保護(hù)測(cè)試，調(diào)節(jié)負(fù)載的大小，使輸出電流值大于程序中所設(shè)定的極限值，延時(shí)一小段時(shí)間后，數(shù)碼管顯示“HHHH”，表示啟動(dòng)過流保護(hù)，此時(shí)鎖死PWM脈沖，關(guān)斷功率管，使輸出電壓為0V。表6 1 預(yù)置電壓顯示輸出電壓顯示輸出電流實(shí)際輸出電壓電阻332mA表6 2 預(yù)置電壓為12V時(shí)測(cè)試結(jié)果預(yù)置電壓顯示輸出電壓顯示輸出電流實(shí)際輸出電壓電阻10V408mA29Ω圖6 4 圖6 5 預(yù)置電壓為10V時(shí)測(cè)試結(jié)果，%；預(yù)置電壓為10V時(shí)，%。圖6 2 圖6 3 給開關(guān)電源接上負(fù)載，通過按鍵預(yù)置電壓值，用萬用表測(cè)其輸出的實(shí)際電壓值與輸出的實(shí)際電流值。當(dāng)程序無語法錯(cuò)誤后ICC AVR軟件的最下方會(huì)顯示“DONE”，否則的話就會(huì)有錯(cuò)誤提示。如果OCR1A為0或者1000，則自動(dòng)對(duì)OCR1A進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其在0~1000之內(nèi)。中斷入口給T/C0賦初值讀取要顯示的數(shù)值查表從PD口送段選碼從PC口送位選碼中斷返回圖5 3中斷方式下數(shù)碼管顯示子程序流程圖 ADC轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計(jì) 采樣電路是通過A/D轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)將模擬電壓量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。也就是說在一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)數(shù)碼管顯示，由于每個(gè)數(shù)碼管的顯示時(shí)間很短，并且人眼的視覺暫留效應(yīng)，看上去數(shù)碼管為靜態(tài)顯示。延時(shí)開始是否有按鍵按下？進(jìn)行鍵盤處理等待按鍵松開結(jié)束是是否否圖5 2鍵盤防抖程序流程圖定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0簡稱為T/C0，8位二進(jìn)制核心計(jì)數(shù)器為TCNT0。在按鍵操作的過程中，往往無意中同時(shí)或先后按下兩個(gè)以上的鍵或連按，從而發(fā)出錯(cuò)誤的指令。先對(duì)Atmega8單片機(jī)初始化，讀取預(yù)置電壓并調(diào)整脈寬輸出相應(yīng)電壓，根據(jù)鍵盤的輸入調(diào)整PWM脈沖占空比，通過單片機(jī)輸出相應(yīng)電壓，當(dāng)電網(wǎng)變動(dòng)，導(dǎo)致輸出電壓有偏移，可通過調(diào)節(jié)函數(shù)，來使輸出電壓保持在設(shè)定值，穩(wěn)定電壓。當(dāng)反饋電流的信號(hào)達(dá)到過流保護(hù)或者短路保護(hù)極限時(shí)，系統(tǒng)關(guān)閉PWM脈沖，并且不再調(diào)用調(diào)節(jié)子函數(shù)。將采樣電壓值送到A/D中，電流采樣的實(shí)現(xiàn)是在輸出電路中串連一個(gè)比較小的電阻R22，將電路中的電流轉(zhuǎn)換為電壓的形式，送到A/D中，此時(shí)就可通過程序控制用數(shù)碼管顯示。通過檢測(cè)輸出的采樣值與設(shè)定值進(jìn)行比較，調(diào)用調(diào)節(jié)函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。單片機(jī)可以通過這些按鍵，預(yù)置電壓，顯示實(shí)際電壓值，顯示當(dāng)前實(shí)際電流值。單片機(jī)與鍵盤接口電路的設(shè)計(jì)如圖46所示，其中PBPBPBPB2和PB0分別與按鍵KKKK4和K6相連接。按鍵的抖動(dòng)，可以用軟件和硬件兩種方法去除。所以在斷開及閉合的瞬間均伴有一連串抖動(dòng)。鍵盤可以分為非編碼鍵盤和編碼鍵盤。通過程序的控制不斷循環(huán)輸出相應(yīng)的段選碼和位選碼，由于人眼的視覺暫留效應(yīng)，就可以獲得視覺穩(wěn)定的顯示狀態(tài)。如圖45是一個(gè)4位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示的電路。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。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。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。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。 圖4 2開關(guān)變換電路原理圖功率開關(guān)管采用B834，當(dāng)控制脈沖是低電平時(shí)，功率開關(guān)管為導(dǎo)通狀態(tài)，電流流過電感，電感將會(huì)存儲(chǔ)能量，功率開關(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)，功率開關(guān)管為截止?fàn)顟B(tài)，電感把所存儲(chǔ)的能量釋放出來給負(fù)載。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。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。在反向比較匹配(COM11: COM10=3)模式下，如果正向加1過程中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。T/C1控制寄存器A和控制寄存器B如表310和表311所示。一旦ADIF=1，而且ADIE和SREG的位I也被置為1，則單片機(jī)便會(huì)響應(yīng)中斷從而進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序執(zhí)行。(4)ADIF(位4)ADIF被稱為ADC(完成)中斷標(biāo)志位，是一個(gè)狀態(tài)位，用于指示當(dāng)前ADC中斷是否存在。強(qiáng)制寫0無效。(2)ADSC(位6)ADSC名為ADC啟動(dòng)轉(zhuǎn)換位。用戶可以通過IN/OUT指令對(duì)它進(jìn)行讀寫，也可對(duì)其中的每一位進(jìn)行位尋址。在“左端對(duì)齊”和“右端對(duì)齊”兩種格式下，ADC中數(shù)字量的存放形式如表38和表39所示。(3)MUX3～MUX0(位3～位0)MUX3～MUX0稱為ADC模擬通道選擇位，用于設(shè)定ADC7～ADC0、和GND中哪一路模擬電壓被A/D轉(zhuǎn)換，選擇關(guān)系如表35所示。ADC的電壓參考源如表34所示。(ADMUX)ADMUX是多路復(fù)用選擇寄存器，也是單片機(jī)64個(gè)I/O寄存器之一，ADMUX各位定義如表33所示。輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果指數(shù)字輸出信號(hào)。減小功耗可以減小系統(tǒng)重量，提高電池的使用時(shí)間。絕對(duì)誤差是一個(gè)數(shù)字量實(shí)際模擬輸入電壓和理想模擬輸入電壓之差的最大值，通常以數(shù)字量最小有效位（LSB）的分?jǐn)?shù)值來表示。ADC的性能如何取決于它的指標(biāo)數(shù)，ADC共有6個(gè)主要指標(biāo)：分辨率、轉(zhuǎn)換速率與轉(zhuǎn)換時(shí)間、功耗、采樣頻率、數(shù)據(jù)輸出速率。模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)形式輸出來。而且利用模擬比較器可以監(jiān)測(cè)模擬信號(hào)變化情況[1]。Atmega8的I/O口的輸入輸出都是通過對(duì)其I/O口的配置而實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)引腳配置為輸出時(shí)，假設(shè)PORTxn為1，引腳會(huì)輸出高電平，假如PORTxn為0，引腳會(huì)輸出低電平；當(dāng)引腳的配置為輸入時(shí)，若PORTxn為1，上拉電阻將使能，如果想要關(guān)閉這個(gè)上拉電阻，可以將PORTxn位清零，或者經(jīng)過這個(gè)引腳配置作為輸出，即使此時(shí)并沒有時(shí)鐘在運(yùn)行，復(fù)位時(shí)各引腳為高阻態(tài)。其中，PINX由n位PINXn拼裝而成；PORTX由n位PORTXn拼裝而成；DDRX由n位DDXn構(gòu)成。模數(shù)轉(zhuǎn)換的模擬基準(zhǔn)輸入引腳。7.是端口C(3..0) 、ADC(7..6)及模數(shù)轉(zhuǎn)換器的電源。而在復(fù)位的過程當(dāng)中，即便系統(tǒng)時(shí)鐘還沒有起振，端口D則處于高阻狀態(tài)。持續(xù)的時(shí)間長度超過最小門限的時(shí)間長度的低電平將會(huì)引起系統(tǒng)的復(fù)位，如果持續(xù)時(shí)間不超過最小門限時(shí)間的低電平，則不能夠保證單片機(jī)復(fù)位的可靠。而在復(fù)位的過程中，即使系統(tǒng)的時(shí)鐘還沒有起振，端口C也是處于高阻狀態(tài)。通過時(shí)鐘來選擇熔絲位設(shè)置，PB7可以作為反方向振蕩放大器輸出端。而其輸出緩沖器具有對(duì)稱驅(qū)動(dòng)特性，可以輸出和吸收大電流。本設(shè)計(jì)中所用到的單片機(jī)就是28引腳的雙列直插式的其引腳圖如圖31所示。AVR單片機(jī)核心部分是將32個(gè)工作寄存器以及豐富的指令集聯(lián)結(jié)到一起，所有的工作寄存器均與ALU（算術(shù)邏輯單元）直接相連，從而實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)僅執(zhí)行一條指令，并且與此同時(shí)訪問（讀寫）兩個(gè)獨(dú)立的寄存器的操作。在AVR的大家族中，Atmega8是一種非常特殊的單片機(jī)它的芯片內(nèi)集成的存儲(chǔ)器容量較大及硬件接口電路豐富強(qiáng)大，具有AVR單片機(jī)MEGE系列的全部性能以及特點(diǎn)。而開關(guān)變換器采用工字型電感作為儲(chǔ)能元件，在功率管導(dǎo)通的時(shí)候，電感會(huì)儲(chǔ)存能量，在功率管關(guān)斷時(shí)，電感釋放其所存儲(chǔ)的電能供給負(fù)載。本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)工作原理如圖22所示。方案一分析：單片機(jī)加入了反饋控制，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高，但是由于單片機(jī)還需要擴(kuò)展A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換芯片，而且還是需要專門的PWM控制芯片，成本很高，不宜采用。整流濾波電路開關(guān)管濾波電路采樣電路比較放大脈沖調(diào)寬輸出輸入基準(zhǔn)電壓圖2 1開關(guān)電源原理框圖 從對(duì)電源輸出的控制來說，單片機(jī)控制開關(guān)電源，可以有以下幾種方案。開關(guān)電源的核心部分是一個(gè)直流變換器，利用直流變換器把一種直流電壓變換為極性以及數(shù)值不同的多種直流電壓。雖然也可以采取一些抑制干擾的措施，在一定程度上降低這些干擾的影響，但是目前階段的精密電子儀器中，仍然難以使用開關(guān)電源，因此，克服開關(guān)電源產(chǎn)生的各種噪聲干擾，是我們要努力解決的第三個(gè)問題。開關(guān)電源的效率往往是與開關(guān)管的變換速度成正比的，要進(jìn)一步提高開關(guān)電源的效率，就必須要提高電源的工作頻率。本文研究的單片機(jī)控制開關(guān)電源，可以通過鍵盤預(yù)置期望的輸出電壓值，通過A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸出的電壓值進(jìn)行采樣，由軟件控制單片機(jī)輸出相應(yīng)占空比的脈沖寬度，對(duì)開關(guān)電源進(jìn)行脈寬調(diào)制，輸出預(yù)期的電壓值，并采用調(diào)節(jié)函數(shù)控制輸出電壓穩(wěn)定，構(gòu)成可輸出1V到14V的可調(diào)電壓，并顯示實(shí)時(shí)電壓和預(yù)置值。所以，不僅電源技術(shù)其本身是一項(xiàng)高新的技術(shù)，亦為其他多項(xiàng)高新技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)。它對(duì)電子儀器、工業(yè)自動(dòng)化、現(xiàn)代通訊、計(jì)算機(jī)、國防、電力工程以及某些高新技術(shù)提供高效率、高質(zhì)量、高可靠性的電源起著關(guān)鍵性的作用。關(guān)鍵詞：開關(guān)電源 單片機(jī) 電壓可調(diào) 電壓顯示 The Design and Implementation of Switching Power Supply Based on MCUAbstractTo electronic equipments, power is a indispensable function module. It is the energy source of all sort of electric equipment . And the performance of the power influences the technical characteristics and reliability of the electronic equipment. Therefore, it is the basic of the electronic equipments’ efficient and reliable operation that if we can design the good power or not.This design makes a power whose output voltage can be adjusted based on Atmega8 MCU as a main controller,. The system can not only preset the output voltage but also adjust the output voltage, and it has functions such as the flow protection, short circuit protection and digital pipe display. This thesis is about that PWM waves gene