【正文】 float Dgain。同時它也使我認(rèn)識到同學(xué)之間相互討論，相互學(xué)習(xí)的重要性，讓我在以后的工作中更加注重一個團(tuán)隊的合作精神。 還有感謝家人、朋友還有宿舍里所有的室友，是他們給我創(chuàng)造了良好的學(xué)習(xí)氛圍，在學(xué)習(xí)和生活中給了我支持和幫助。 我要感謝河南理工大學(xué)，感謝 電氣 系對我四年的培養(yǎng)，讓我學(xué)到了許許多多的知識，感謝各位老師在這四年里對我的關(guān)懷與照顧，在此致以我深深的謝意。單片機(jī)單芯片的微小體積和低的成本，可廣泛地嵌入到如玩具、家用電器、機(jī)器人、儀器儀表、汽車電子系統(tǒng)、工業(yè)控制單元、辦公自動化設(shè)備、金融電子系統(tǒng)、艦船、個人信息終端及通訊產(chǎn)品中，成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)中最重要的智能化工具。 相信隨著數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展和電子技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)的數(shù)字控制將會越來越受到關(guān)注，也會越來越廣泛地被運(yùn)用到高效率、高功率因素的開關(guān)電源中。在這個情況下面，需要極其耐心地對每個電壓所對應(yīng)的 PWM 波的占空比做一個較為詳細(xì)的記錄，以便進(jìn)行軟件程序的編寫。 鄭州大學(xué) 本科畢業(yè)論文 18 第四章 結(jié) 論 此畢業(yè)設(shè)計主要完成的任務(wù)是對開關(guān)電源進(jìn)行數(shù)字的控制即程序的編寫。j++) { if(ADCBuffer[i]ADCBuffer[j]) { temp=ADCBuffer[i]。 這部分?jǐn)?shù)字濾波的具體實現(xiàn)方法如下： //采用數(shù)字濾波算法，用排序法完成 鄭州大學(xué) 本科畢業(yè)論文 17 for(i=0。而測量信號中總是存在一些干擾、噪聲或者畸變，這些因素都影響上述控制算法的精度，從而使整個控制系統(tǒng)的性能下降。 各個按鍵按下所得到的 AD 值如下： Key1 0x200 Key2 0x199 Key3 0x156 Key4 0x24E Key5 0x1CA Key6 0x16F Key7 0x27C Key8 0x1E5 Key9 0x188 中斷服務(wù)程序模塊 中斷程序原理及框圖 此系統(tǒng)的中斷服務(wù)程序采取兩級中斷，主要是 TMR0 定時 /計數(shù)器產(chǎn)生 10ms 定時的溢出中斷，主要完成定時 10ms 對 A/D 模塊的數(shù)字量讀取和重新開始新的 A/D 轉(zhuǎn)換，每當(dāng) ADCBuffer 緩沖區(qū)的內(nèi)容滿時，對所有采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波從而讀取正確的 A/D 轉(zhuǎn)換后的電壓數(shù)字量傳給主程序的電壓變換模塊從而交于 PID 算法處理模塊進(jìn)行處理。如圖鄭州大學(xué) 本科畢業(yè)論文 14 213和如圖 214 分別為顯示了 1602 的讀和寫的操作。因此，本系統(tǒng)使用增量式 PID控制算法。 數(shù)字 PID控制分為位置式 PID控制算法和增量式 PID控制算法，式 (4)所示便是位置式 PID算式。積分作用強(qiáng)弱取決于積分時間常數(shù) Ti， Ti越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。 A/D 轉(zhuǎn)換。 鄭州大學(xué) 本科畢業(yè)論文 11 圖 311 A/D 轉(zhuǎn)換周期 TAD(ACQT2:0==4TAD) A/D中斷： (1)清零 ADIF位 (2)將 ADIE位置 1 (3)將 GIE 位置 1 。不會用尚未完成的 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果來更新 A/D結(jié)果寄存器對。 圖 310 ADCON2 寄存器各配 置位 bit5bit3為 A/D采集時間選擇位，在本設(shè)計中將這 3位設(shè)置成 010，為4TAD(每位 A/D轉(zhuǎn)換時間被定義為 TAD)。此選項也是 ACQT2:ACQT0位的默認(rèn)復(fù)位狀態(tài)，并且與不提供可編程采集時間的器件兼容。由鄭州大學(xué) 本科畢業(yè)論文 10 于采集時間已被編程，因此在選擇通道和 GO/DONE 位置 1之間無需另外等待一個采集時間。每當(dāng) GO/DONE位置1，用戶就可利用 ADCON2寄存器選擇采集時間。其中 bit7bit6 為未用位， bit5bit4為參考電壓配置位，在本次設(shè)計中將其配置位 00，使得參考電壓在 05V之間。 bit1 為 A/D 轉(zhuǎn)換狀態(tài)位，1 表示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行， 0表示空閑。可將采集時間編程設(shè)定在 GO/DONE位置 1和實際轉(zhuǎn)換啟動之間。上電復(fù)位后， ADRESH:ADRESL鄭州大學(xué) 本科畢業(yè)論文 8 寄存器中的值不確定?？梢詫⒚總€與 A/D轉(zhuǎn)換器相關(guān)的端口引腳配置為模擬輸入或數(shù)字 I/O。 A/D轉(zhuǎn)換器具有可在休眠 模式下工作的特性。 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 在本系統(tǒng)中需要對電壓和電流進(jìn)行相應(yīng)的 A/D 轉(zhuǎn)換，硬件電路的設(shè)計已經(jīng)在前一章進(jìn)行了較為詳細(xì)的描述，在此不再贅述。該延遲在信號從 非有效狀態(tài)到有效狀態(tài)轉(zhuǎn)換時發(fā)生。如果上方的電源和下方的電源開關(guān)同時切換（一個打開，另一個關(guān)閉），兩個開關(guān)可能會在一段很短的時間內(nèi)都處于打開狀態(tài)，直到一個開關(guān)完全關(guān)閉為止。在半橋輸出模式下，兩個引腳用作輸出端來驅(qū)動推挽式負(fù)載。這種雙重緩沖結(jié)構(gòu)非常重要，可以避免在 PWM工作過程中產(chǎn)生毛刺。由 CCPR1L:CCP1CON5:4 表示完整的 10位值。 (4) 設(shè)置 PWM波的占空比。 PWM 周期可以通過寫 PR2寄存器來指定。鄭州大學(xué) 本科畢業(yè)論文 5 圖 34 CCP1CON寄存器配置位 由于本設(shè)計中為兩路互補(bǔ)推挽的 PWM波輸出 ,所以設(shè)置 P1M1:P1M0=10，即半橋輸出： P1A和 P1B為帶死區(qū)控制的調(diào)制輸出； P1C和 P1D被指定為端口引腳。這些輸出， P1A至 P1D，與 PORTC和 PORTD上的 I/O引腳復(fù)用。但 PWM延遲寄存器 PWM1CON例外，該寄存器在占空比邊界或周期邊界（選擇兩者中首先出現(xiàn)的那個）被裝載。這些增強(qiáng)的功能包括提供 2路或 4路輸出通道、用戶可選的極性（高電平有效或低電平有效） 、死區(qū)控制以及自動關(guān)閉和重啟。 鄭州大學(xué) 本科畢業(yè)論文 3 圖 31 主程序框圖 始初化模塊 主程序中的初始化模塊主要完成系統(tǒng)全局變量的初始化、 ECCP 模塊的初始化、 A/D 轉(zhuǎn)化的初始化、 LCD 顯示的初始化、 TMR0 定時器的初始化和 CPU 中斷系統(tǒng)的初始化。 軟件設(shè)計總體思路 本系統(tǒng)的軟件主要有主程序模塊、中斷服務(wù)程序模塊組成。原先的 KA7500 所實現(xiàn)的功能是對輸出的電壓以及電流進(jìn)鄭州大學(xué) 本科畢業(yè)論文 2 行反饋采樣，通過誤差放大器之后對輸出的 PWM 波的占空比進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，起到了穩(wěn)壓恒流的作用。不同的功能模塊，分別指定相應(yīng)的入口參數(shù)和出口參數(shù)，對于一些要重復(fù)調(diào)用的程序一般把其編成函數(shù)，這樣可以減少程序代碼的長度，又便于整個程序的管理，還可增強(qiáng)可讀性和移植性。但是不同的 CPU，其匯編語言可能有所差異，所以不易移植。液晶顯示器 1602 的 D0D3 分別與PIC18F4520 的 RD0RD3 相連接，使能端 E 則與單片機(jī)的 Vref+端相連， RS端與 RD4 連接， R/W 端則與 RD6 相連，具體可以把圖 23 與圖 28這兩幅圖聯(lián)合起來看。 3)程序簡單， 如果用數(shù)碼管動態(tài)顯示，會占用很多時間來刷新顯示，而 1602 自動完成此功能。根據(jù)顯示容量又可分為單行 16 字， 2行 16 字，兩 20 字等等。假若不相等，則按鍵不確定已經(jīng)按下，需要重新再掃描。 如果不處理鍵抖動，則有可能引起一次按鍵被誤讀成多次，所以為了確保鄭州大學(xué) 本科畢業(yè)論文 6 能夠正確地讀到按鍵，必須去除鍵抖動，確保在按鍵的穩(wěn)定閉合和穩(wěn)定斷開的時候來判斷按鍵狀態(tài)，判斷后再做處理。 如圖 26 所 示為 33 的矩陣式鍵盤，這一鍵盤的電路設(shè)計是采用電阻分壓式設(shè)計，配合 A/D 轉(zhuǎn)換器一查表得方式做按鍵的判斷，所以只要使用一個具有 A/D功能的輸入口即可完成對 33 的矩陣式鍵盤的掃描操作，圖中的 AnJian 端口與圖 23的 AN0 相連接，為 A/D 功能的輸入口。本系統(tǒng)根據(jù)實際的需要將該電壓進(jìn)行大約 100 倍的放大，這一模塊的電路圖 如 25所示。具體的分壓電路較 為簡單，如圖 24所示。 在本設(shè)計中主要使用的是單片機(jī)的 ECCP 模塊（增強(qiáng)型捕捉 /比較/PWM 模塊）， 10 位輸出的 A/D 轉(zhuǎn)換模塊，同時加上外圍 的鍵盤輸入模塊，以及 LCD 顯示模塊。 硬件的選取 本設(shè)計采用的是 Microchip公司的高性能 8 位單片機(jī) — PIC18F4520,并且使用 C 語言進(jìn)行程序的編寫，同時在 MPLAB IDE 集成開發(fā)環(huán)境中程序的編譯和調(diào)試對整個系統(tǒng)進(jìn)行描述和設(shè)計。 如果沒有該部分加大了誤差有可能使結(jié)果和理想狀態(tài)下有很大的出入。可以通過鍵盤的輸入值對開關(guān)電源在 20V36V 的輸出控制，而對其進(jìn)行恒壓的控制是根據(jù)設(shè)置的電壓值與采集到的電壓值的偏差進(jìn)行比較，由單片機(jī)來完成 PID 算法處理得到電壓的偏差信號，再根據(jù)偏差信號的大小改變單片機(jī) ECCP 模塊所產(chǎn)生兩路推挽的 PWM波的占空比 ， 從而改變半控橋電路中兩個 MOS管通斷時間的大小，從而起到穩(wěn)壓的作用。目前對這種開關(guān)電源的研究很活躍，因為采用這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。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，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。由于開關(guān)電源輕、小、薄的關(guān)鍵技術(shù)是高頻化，因此國外各大開關(guān)電鄭州大學(xué) 本科畢業(yè)論文 6 源制造商都致力于同步開發(fā)新型高智能化的元器件，特別是改善二次整流器件的損耗，并在功率鐵氧體（ Mn?Zn)材料上加大科技創(chuàng)新，以提高在高頻率和較大磁通密度（ Bs)下獲得高的磁性能，而電容器的小型化也是一項關(guān)鍵技術(shù)。所以，采用傳統(tǒng)控制方式的開關(guān)電源在性能上的提升相當(dāng)有限。直流斬波器能起調(diào)壓的作用 ,所以可以做開關(guān)電源用。 on the whole system has briefly introduces the hardware design and partial implementation of the software process described in detail. Key words： microcontroller, switching power supply 鄭州大學(xué) 本科畢業(yè)論文 3 目錄 目錄 ......................................................3 第一章 前言 ...............................................5 ............................................5 ................................................5 第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 ......................................1 系統(tǒng)原理 ................................................1 硬件的選取 ..............................................2 半橋輸出的 PWM 波產(chǎn)生電路 ................................3 A/D 采樣及調(diào)理電路 .......................................4 電壓采樣電路 ..........................................4 電流采樣調(diào)理電路 .....................................4 矩陣鍵盤電路 ............................................5 液晶 LCD 顯示電路 ........................................7 液晶 1602 顯示器介紹 ..................................7 本系統(tǒng)中 1602 的應(yīng)用 ....................................8 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 .......................................1 軟件設(shè)計總體思路 ........................................2 系統(tǒng)主程序模塊 ....