【正文】 軟件消抖流程圖如圖29 所示 。其程序流程 圖如 圖 28 所示。 圖 27 系統(tǒng)軟件流程圖 初始化過程中 ， 先是將 AT89C52各個口 都 復(fù)位 ， 然后從 EEROM中讀出上次關(guān)機(jī)前存入的數(shù)據(jù) ， 控制開關(guān)電路 ， 并進(jìn)行顯示。此時，要求段驅(qū)動電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來確定相應(yīng)的限流電阻 。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)， （ a） 外型結(jié)構(gòu) （ b） 共陰極 （ c）共陽極 圖 25 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 共陽極數(shù)碼管的 8個發(fā)光二極管的陽極（二極管正端）連接在一起，通常，公共陽極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動電路輸出端。為了提高 CPU 的工作效率，可采用中斷的工作方式，即只有在鍵盤上有鍵按下時，發(fā)出中斷請求， CPU 響應(yīng)中斷請求后，轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序，進(jìn)行鍵盤掃描，識別鍵 碼 [11]。 行列式鍵盤 I/O 是采用口線構(gòu)成行列結(jié)構(gòu) ， 按鍵設(shè)置在行列的交點(diǎn)上在按鍵較多時可節(jié)省 I/O 口線 [10]。然而 ， 傳統(tǒng)的單片機(jī)對鍵盤的控制 。 特殊情況下可采用雙緩沖輸入方式，即把兩個寄存器都分別接成受控方式。amp。 DAC0832 的原理框圖如圖 21 所示。 電壓和電流的采樣由單片機(jī)內(nèi)部的 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換來完成 , 其結(jié)果由單片機(jī)讀取 , 并進(jìn)行存儲和處理。一個帶有 256 個電阻分壓器的樹狀開關(guān)網(wǎng)絡(luò)；一個控制邏輯環(huán)節(jié)和八位逐次逼近數(shù)碼寄存器；最后輸出級有一個八位三態(tài)輸出鎖存器。單片機(jī)系統(tǒng)通過溫度傳感器和電流傳感器檢測開關(guān)電路的工作溫度和電源輸出電流，倘若溫度和電流超過給定值，單片機(jī)系統(tǒng)就切斷開關(guān)電路激勵信號并啟動聲光報警。 此外， AT89C52 有 PDIP、 PQFP/TQFP及 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 AT89C52主控電路 系統(tǒng)硬件以微控制器（ MCU）為核心，包括鍵盤電路、 LED 數(shù)碼管顯示電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路 、 聲光報警電路、 串行口通信電路等。單片機(jī)系統(tǒng)以 AT89C52 為 CPU ,它是由美國 AT2MEL 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能 8 位 CMOS 單片機(jī) ,片內(nèi)含 8 K 字節(jié)的 FLASH 或 PEROM 和 256 字節(jié)的 RAM ,器件采用 A TMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn) ,與標(biāo)準(zhǔn) MCS 51 指令系統(tǒng)及 8052 產(chǎn)品引腳兼容。但該電路設(shè)置了 D101，其導(dǎo)通管壓降僅為 左右，使加在 7905 的最大電壓不超過 ，達(dá)到保護(hù) 7905 的目的，7805 的保護(hù)作用同理 [7]。 在導(dǎo)通期間電路消耗的能量為： Eon=∫ P(t)dt=∫ i(t)Vindt=∫ (Ioff+Vin*t/L)Vindt= Pout*T，得 : Ioff=(Pont*TVin2Ton2/2L)/Vin*Ton 在開關(guān)電路的導(dǎo)通和關(guān)閉時期，電感的電流應(yīng)是連續(xù)的，需滿足： Ioff=0 則：L=Vin2Ton2/2PoutT=Vin2D2/2Poutf 當(dāng) D=1/2 時， Vo=2Vin,上式右邊取最大值，此時： L=Vo2/32Poutf 輸入電壓 Vin 的范圍是 15V 到 21V,輸出電壓 Vo 的范圍是 30V 到 36V。 UC3842 內(nèi)部主要包括： 5 V 基準(zhǔn)電壓源、振蕩器、誤差放大器、過流檢測電壓比較器、PWM 鎖存器、輸入欠壓鎖定電路。除具有輸入端過壓保護(hù)與輸出端過流保護(hù)功能之外，還設(shè)有欠壓鎖定電路，因此，電路穩(wěn)定可靠。 PWM 鎖存電路：保證每一個控制脈沖作用不超過一個脈沖周期，即所謂逐脈沖控制。 電流取樣比較器： 3 腳 ISENSE 用于檢測開關(guān)管電流，可以用電阻或電流互感器采樣，當(dāng) VISENSE1VDC 時，關(guān)閉輸出脈沖，使開關(guān)管 關(guān)斷。最大 500kHz。該電源還可以提供外部 5VDC/50mA。另外，由于功耗小，機(jī)內(nèi)溫升低，從而提高了整機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性。 UC3842 采用固定工作頻率脈沖寬度可控調(diào)制方式，共有 8 個引腳， 引腳圖如 圖 13： 圖 13 UC3842 引腳圖 本設(shè)計所做的開關(guān)型穩(wěn)壓電源是脈沖寬度調(diào)制型（ PWM）， 采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)，通過控制開關(guān)的占空比調(diào)整輸出電壓。由于器件設(shè)計巧妙，由主電源電壓直接啟動，構(gòu)成電路所需元件少，非常符合電路設(shè)計中 “簡潔至上 ”的原則 [6]。通過采樣反饋電路改變開關(guān)占空比，來控制開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)閉的脈寬，從而使輸出電壓穩(wěn)定。 PWM控制電路 為了精確控制開關(guān)電路的電壓輸出，系統(tǒng)采用脈寬調(diào)制的控制方式調(diào)節(jié)開關(guān)管的工作狀態(tài)。有了電荷，兩極板之間就有電壓 UC=Q/C。 圖 12 橋式整流電路 在輸入部分，整流橋 VBR1 和 電容 C1 可以整流和濾波，還可以減少高頻噪聲。經(jīng)過一段時間后自動重合繼電器，使電路恢復(fù)工作。本系統(tǒng) Boost 電路的電感選擇及開關(guān)器件的選擇與連接都至關(guān)重要， 決定整個系統(tǒng)的性能。保護(hù)動作后，利用蜂鳴器和發(fā)光管實(shí)現(xiàn)過流報警。主電源回路主要可分為整流電路和 DCDC 變換兩部分，后者決定了系統(tǒng)功能能否實(shí)現(xiàn)及效率的高低。市電經(jīng)整流、濾波變成直流電送入開關(guān)調(diào)整電路，開關(guān)調(diào)整電路在 AT89C52的控制下輸出穩(wěn)定的直流電。； （ 8）能對輸出電壓進(jìn)行鍵盤設(shè)定和步進(jìn)調(diào)整，步進(jìn)值 1V，同時具有輸出電壓、電流的測量和數(shù)字顯示功能。 硬件電路主要包括變壓器、整流濾波電路、正負(fù)壓差控制電路、穩(wěn)壓及輸出電壓控制電路、電壓電流采樣電路、單片機(jī)、鍵盤顯示等幾部分，硬件部分原理框圖如圖 1 所示。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種電子、電器設(shè)備對穩(wěn)壓電源的性能要求日益提高，穩(wěn)壓電源不斷朝著小型化、高效率、低成本、高可靠性、低電磁干擾、模塊化和智能化方向發(fā)展。 由 UC3842 設(shè)計的 DCDC 升壓電路直接用誤差信號控制電感峰值電流，間接地控制 PWM 脈沖寬度，達(dá)到控制輸出端電壓的目的。 方案二：此 用 PWM 調(diào)制的開關(guān)電源輸出，輸出電壓穩(wěn)定，并且提供負(fù)載能力強(qiáng)，綜上所述，采用方案二。 因此廣泛用于電力電子裝置的內(nèi)部電源。當(dāng)變換器輸入電壓在一個較大范圍內(nèi)發(fā)生變化，或負(fù)載在較大范圍內(nèi)變化時，必然跨越兩種工作方式。 圖 9 單端反激式開關(guān)電源 單端反激式開關(guān)電源是一種成本最低的電源電路，輸出功率為 20－ 100W，可以同時輸出不同的電壓，且有較好的電壓調(diào)整率。電路使用的變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積也較大，正因?yàn)檫@個原因，這種電路的實(shí)際應(yīng)用較少。當(dāng)開關(guān)管 VT1 導(dǎo)通時， VD2 也導(dǎo)通，這時電網(wǎng)向負(fù)載傳送能量，濾波電感 Ｌ 儲存能量；當(dāng)開關(guān)管 VT1 截止時，電感Ｌ通過續(xù)流二極管 VD3 繼續(xù)向負(fù)載釋放能量。 圖 7 反轉(zhuǎn)式開關(guān)電源 當(dāng)開關(guān)管 VT1 導(dǎo)通時，電感 L 儲存能量，二極管 VD1 截止，負(fù)載 RL 靠電容 C 上次的充電電荷供電。當(dāng)開關(guān)管 VT1 截止時，電感Ｌ感應(yīng)出左負(fù)右正的電壓，該電壓疊加在輸人電壓上，經(jīng)二極管 VD1 向負(fù)載供電，使輸出電壓大于輸人電壓，形成升壓式開關(guān)電源。電路輸出直流電壓的高低由加在 VT1 基極上的脈沖寬度確定。電路的輸出功率較大，一般在 100500Ｗ范圍內(nèi)。 3．推挽式開關(guān)電源 推挽式開關(guān)電源的典型電路如圖 4 所示。這里就像單端反激式開關(guān)電源那樣，由變壓器Ｔ的次級繞組向負(fù)載輸出所需要的電壓。這是一種利 用間歇振蕩電路組成的開關(guān)電源，也是目前廣泛使用的基本電源之一。這部分電路目前已集成化，制成了各種開關(guān)電源用集成電路。 從上式可以看出，當(dāng) Um 與 T 不變時，直流平均電壓 Uo 將與脈沖寬度 T1 成正比。因此下面就主要介紹調(diào)寬式開關(guān)穩(wěn)壓電源 [2]。 1．按激勵方式分，自激式和他激式。 AC/DC變換按電路的接線方式可分為，半波電路、全 波電路。 當(dāng)今軟開關(guān)技術(shù)使得 DC/DC發(fā)生了質(zhì)的飛躍，美國 VICOR 公司設(shè)計制造的多種 ECI軟開關(guān) DC/DC 變換器，其最大輸出功率有 300W、 600W、 800W 等，相應(yīng)的功率密度為（ 17） W/cm3，效率為（ 8090） %。其具體的電路由以下幾類： （ 1） Buck 電路 —— 降壓斬波器，其輸出平均電壓 Uo 小于輸入電壓 Ui，極性相同。開關(guān)電源可分為 AC/DC 和 DC/DC 兩大類， DC/DC 變換器現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)模塊化，且設(shè)計技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國內(nèi)外均已成熟和標(biāo)準(zhǔn)化，并已得到用戶的認(rèn)可，但 AC/DC 的模塊化，因其自 身的特性使得在模塊化的進(jìn)程中，遇到較為復(fù)雜的技術(shù)和工藝制造問題。這種開關(guān)方式稱為諧振式開關(guān)。然而，開 關(guān)速度提高后，會受電路中分布電感和電容或二極管中存儲電荷的影響而產(chǎn)生浪涌或噪聲。隨著電力電子 技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)日益向低輸出電力端移動，這為開關(guān)電源提供了廣闊的發(fā)展空間 。開關(guān)型電源 不同于線性電源供應(yīng)器，一個開關(guān)電源晶體管之間快速切換非常全面的和全關(guān)閉狀態(tài)，最大限度地減少浪費(fèi)能源。我們用的電，一般都需要經(jīng)過轉(zhuǎn)換才 能適合使用的需要，例如交流轉(zhuǎn)換成直流，高電壓變成低電壓，大功率變換成小功率等。數(shù)字化主要是指系統(tǒng)輸出電壓通過 7 段 數(shù)碼管顯示，并且可以通過按鍵對輸出電壓進(jìn)行連續(xù)步進(jìn)數(shù)字化調(diào)節(jié)。目前國內(nèi)還開展了跟蹤國際多方面前沿性課題的研究或基礎(chǔ)創(chuàng)新研究。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種電子、電器設(shè)備對穩(wěn)壓電源的性能要求日益提高，穩(wěn)壓電源不斷朝著小型化、高效率、低成本、高可靠性、低電磁干擾、模塊化和智能化方向發(fā)展，以單片機(jī)系統(tǒng)為核心而設(shè)計制造出來的新一代智能型穩(wěn)壓電源不但電路簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，價格低廉，性能卓越，而且由于單片機(jī)具有計算和控制能力， 利用它對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行各種計算，從而可排除和減少由于干擾信號和模擬電路引起的誤差，提高穩(wěn)壓電源輸出電壓和控制電流精度，降低了模擬電路的要求。 本設(shè)計介紹了基于 AT89C52單片機(jī)的數(shù)字化 控制的開關(guān)穩(wěn)壓電源，以高性能單片機(jī)為控制核心，組成數(shù)據(jù)處理電路，在檢測和控制軟件支持下，調(diào)整和控制開關(guān)電源的工作狀態(tài)。 數(shù)字化可調(diào)穩(wěn)壓電源， 輸入采用鍵盤方式，輸出電壓 和限定電流采用數(shù)碼管顯示， 穩(wěn)定性好，精度高，成本低，其性能優(yōu)于傳統(tǒng)的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，大大改善了傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源的性能，簡單易用，非常適合一般的教學(xué)和科研使用。 國內(nèi)外研究狀況 在我國，以電力電子學(xué)為核心技術(shù)的電源產(chǎn)業(yè)，從二十世紀(jì) 60年代中期開始形成，到了 90年代以來，電源產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展時期。但是我國電源產(chǎn)業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比，存在著很大的差距和不足 :在電源產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性、開發(fā)投入、生產(chǎn)規(guī)模、工藝水平、先進(jìn)檢測設(shè)備、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、持續(xù)創(chuàng)新能力等方面的差距為 1015年，尤其在實(shí)現(xiàn)直流穩(wěn)壓電源的智能化、網(wǎng)絡(luò)化方面的研究不是很多 。模塊化是指系統(tǒng)由各個 相關(guān)模塊組成，提高了系統(tǒng)的可靠性。 開關(guān)電源是 采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān)，通過控制開關(guān)輸出脈沖信號的占空比調(diào)整輸出電壓。 所以，電路功耗很小，效率可達(dá)到 80%90%,比普通線性穩(wěn)壓電源提高了近一 倍，故開關(guān)電源被譽(yù)為高效節(jié)能型電源 開 關(guān)電源是利用現(xiàn)代 電力電子 技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源， 開 關(guān) 電源 一般由脈沖寬度調(diào)制 （ PWM） 控制 IC 和 MOSFET 構(gòu)成。 目前，開關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于以電子計算機(jī)為主導(dǎo)的各種終端設(shè)備、通信設(shè)備等幾乎所有的電子設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。這樣，不僅會影響周圍電子設(shè)備，還會大大降低電源本身的可靠性。目前對這種開關(guān)電源的研究很活躍，因?yàn)椴捎眠@種方式不需要大幅度提高開關(guān)速度就 可以在理論上把開關(guān)損耗降到零，而且噪聲也小，可望成為開關(guān)電源高頻化的一種主要方式。以下分別對兩類開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和特性作以闡述。 （ 2） Boost 電路 —— 升壓斬波器，其輸出平均電壓 Uo 大 于輸入電壓 Ui，極性相同。日本 NemicLambda 公司最新推出的一種采用軟開關(guān)技術(shù)的高頻開關(guān)電源模塊 RM 系列，其開關(guān)頻率為 （ 200~300） kHz，功率密度已達(dá)到 27 W/cm3，采用同步整流器（ MOSFET 代替肖特基二極管），是整個電路效率提高到 90%。按 電源相數(shù)可分為 單項(xiàng)、三相、多相。 2．按 DC/DC 變換器的工作方式分，有單端正勵式和反勵式、推挽式、半橋式、全橋式、降壓式、升壓式以及升降壓式。 圖 1 調(diào)寬式開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本原理 對于單極性矩形脈沖來說，其直流平均電壓 Uo 取決于矩形脈沖的寬度，脈沖越寬，其直流平均電壓值就越高。 這樣，只要我們設(shè)法使脈沖寬度隨穩(wěn)壓電源輸出電壓的增高而變窄，就可以達(dá)到穩(wěn)定電壓的目的?？刂齐娐酚脕碚{(diào)整高頻開關(guān)元件的開關(guān)時間比例，以達(dá) 到穩(wěn)定輸出電壓的目的。 圖 3 自激式開關(guān)電源 當(dāng)接入電源后在 R1 給開關(guān)管 VT1 提供啟動電流，使 VT1 開始導(dǎo)通，其集電極電流 Ic在 L1 中線性增長，在 L2 中感應(yīng)出使 VT1 基極為正，發(fā)射極為負(fù)的正反饋電壓，使 VT1 很快飽和。 高頻變換器 調(diào)寬方波