【正文】 if(PA1=1)。PORTD=0XFF。PORTA=0XF0。最后，對(duì)評(píng)審論文的各位老師表示衷心的感謝。在此表示由衷的感謝。特別感謝我的寢室同學(xué)，在我論文排版期間不僅給了我很多指導(dǎo)，也給我提出了很多寶貴的意見(jiàn)，給了我靈感的源頭。這些在我以后的工作和生活中將是我所要學(xué)習(xí)和拼搏的動(dòng)力。FFF 師為師方面不遺余力、無(wú)私奉獻(xiàn)。四年的大學(xué)生活中，F(xiàn)F 老師淵博的知識(shí)儲(chǔ)備、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、飽滿(mǎn)的工作熱情以及迷人的學(xué)術(shù)風(fēng)格讓我在今后的學(xué)習(xí)和生活中都有著非常深遠(yuǎn)的影響，同時(shí) FF 老師在專(zhuān)業(yè)知識(shí)上給予我很多指導(dǎo)和幫助，為我們構(gòu)造了良好的研究氛圍，正是這種自由輕松的環(huán)境下我才能夠順利完成畢業(yè)論文。由于受時(shí)間和本人水平的限制，該系統(tǒng)還有很多不足之處，敬請(qǐng)多多批評(píng)指教。5）本課題有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出功率為 65W 的筆記本電源適配器的設(shè)計(jì)，并且完成了對(duì)輸出電流和電壓的顯示。并對(duì)軟件按軟件工程的方法，進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)。4）軟件系統(tǒng)的優(yōu)劣對(duì)于硬件工作極大影響。本文在對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行深入探討的過(guò)程中，得出了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的選型原則。2）硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先通過(guò)輸入濾波單元，整流濾波單元，變壓?jiǎn)卧?，顯示電路，主控單元構(gòu)成，然后按照指標(biāo)的要求選擇器件，實(shí)現(xiàn)了硬件的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。1）從通用市場(chǎng)來(lái)看，對(duì)電源適配器需求主要體現(xiàn)有以下趨勢(shì)，一是工作能效和待機(jī)（空載)能耗要求更高。其流程圖如圖 47 所示。這說(shuō)明理論 ADC 本質(zhì)上是輸入?yún)?shù)對(duì)應(yīng)的最接近的臺(tái)階輸出參數(shù)。例如，ADC 輸出為 8 個(gè)臺(tái)階，即分辨率是 8，或者說(shuō) 3 位。這意味著一個(gè)輸出值不是只對(duì)應(yīng)一個(gè)唯一輸入，而是一個(gè)小范圍的輸入值。它有無(wú)限分辨率，每個(gè)輸入在指定范圍輸出一個(gè)唯一的值。開(kāi)始P D 0 口檢測(cè) D S 1 8 B 2 0 的數(shù)據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)大于設(shè)定值P D 1 輸出高電平風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)束YNP D 1 輸出低電平圖 45 過(guò)溫保護(hù)程序流程圖 AD 轉(zhuǎn)換程序圖AD 轉(zhuǎn)換是將一個(gè)模擬輸入信號(hào)變?yōu)閿?shù)字輸出參數(shù)，用來(lái)表示出輸入信號(hào)和參考信號(hào)的相對(duì)大小。最終使得電源適配器工作在適當(dāng)?shù)臏囟认?。PWM 程序結(jié)構(gòu)框圖如圖 44 所示。高頻可以減小外部元器件 (電感，電容) 的物理尺寸，從而降低系統(tǒng)成本。由于使用了單邊斜坡模式，快速 PWM 模式的工作頻率比使用雙斜坡的相位修正 PWM 模式高一倍。計(jì)數(shù)器從 BOTTOM 計(jì)到 MAX，然后立即回到BOTTOM 重新開(kāi)始?？焖?PWM 模式可用來(lái)產(chǎn)生高頻的 PWM 波形。通過(guò)改變輸出脈沖的寬度，可以達(dá)到改變輸出電壓大小的目的。開(kāi)始調(diào)入自定義字庫(kù)設(shè)置 D D R A M 地址 ， 在第一行顯示設(shè)置顯示數(shù)據(jù)首地址取字符代碼循環(huán)完設(shè)置 D D R A M 地址 ， 在第二行顯示設(shè)置顯示數(shù)據(jù)首地址取字符代碼循環(huán)完結(jié)束YYNN圖 43 顯示程序流程圖 PWM 程序流程圖PWM 程序的作用，是將量化的值調(diào)制成相應(yīng)的 PWM 脈寬信號(hào)輸出，并控制控制電路的開(kāi)關(guān)。A V R 初始化液晶 1 6 * 0 2 初始化P A 0 輸出占空比為 6 0 % P W MP A 1 口檢測(cè)高電平NY驅(qū)動(dòng)電路P A 0 輸出占空比為 4 0 % P W M驅(qū)動(dòng)電路P A 2 ， P A 3 檢測(cè)輸出電流電壓模擬量對(duì)模擬量進(jìn)行 A / D 轉(zhuǎn)換通過(guò)液晶 1 6 * 0 2 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示結(jié)束開(kāi)始圖 42 主程序流程圖 顯示程序流程圖液晶顯示模塊工作時(shí)先應(yīng)該進(jìn)行初始化，又因?yàn)樗且粋€(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。 程序流程圖設(shè)計(jì) 主程序流程圖根據(jù)需求分析，做出系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)流程框圖，如圖 42 所示。如果動(dòng)態(tài)特性不滿(mǎn)足（例如超調(diào)及調(diào)整時(shí)間達(dá)不到要求） ，則加入微分控制。如果靜差達(dá)不到要求，則加入積分控制，將 KP減小，例如每次減小到原來(lái)的 90%，積分時(shí)間 TI 由大到小。采用比例控制，K P由小變大。但 KP 過(guò)大將使系統(tǒng)超調(diào)過(guò)大，振蕩加劇，穩(wěn)定性變壞；2)增大積分時(shí)間 TI有利于減小超調(diào)和振蕩，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定，但消除靜差的過(guò)程將加大；3)微分時(shí)間 TD與系統(tǒng)快速性成正比，并能使超調(diào)減小，穩(wěn)定性增加，但抗擾性將變差。試湊法是從一組初始資料出發(fā)，通過(guò)死循環(huán)運(yùn)行觀察系統(tǒng)的運(yùn)行效果，根據(jù)各參數(shù)對(duì)系統(tǒng)品質(zhì)的定性影響，反復(fù)試湊修改參數(shù)，直到結(jié)果滿(mǎn)意為止。而 PID 參數(shù)的整定有很多種方法，如：臨界比例度法，擴(kuò)充相應(yīng)曲線(xiàn)法和試湊法等。上面已經(jīng)對(duì) PID 有了初步的介紹，下面主要給出本設(shè)計(jì) PID 控制器的參數(shù)及仿真結(jié)果。這種飽和作用是由積分引起的，故稱(chēng)為飽和積分。下面介紹 PID 位置算法的積分飽和作用及其抑制方法。對(duì)于 PID 算法的改進(jìn)。2:為實(shí)現(xiàn)手動(dòng)——自動(dòng)無(wú)擾切換，在切換瞬時(shí)，計(jì)算機(jī)的輸出值應(yīng)設(shè)置為原始閥門(mén)開(kāi)度，若采用增量型算法，其輸出對(duì)應(yīng)于閥門(mén)位置的變化部分，即算式中不出現(xiàn) u0項(xiàng)，所以易于實(shí)現(xiàn)從手動(dòng)刀自動(dòng)的無(wú)擾動(dòng)切換。在這種位置型控制算法中，由于算式中存在累加項(xiàng)，因此輸出的控制量u（k）不僅與本次偏差有關(guān)，還與過(guò)去歷史采樣偏差有關(guān)，使得 u（k）產(chǎn)生大幅度變化，這樣會(huì)引起系統(tǒng)沖擊，甚至造成事故。將上式帶入得出： u(k)=KP{e(k)+T/TIΣe(j)+TD/T[e(k)e(k1)]}+u0 (48)其中，u（k）為調(diào)節(jié)器第 k 次輸出值；e（k） ，e（k1）分別為第 k 次和第k1 次采樣時(shí)刻的偏差值。利用微機(jī)軟件的靈活性，就可以實(shí)現(xiàn)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的各種控制規(guī)律。 控制器的設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的直接設(shè)計(jì)方法也稱(chēng)為離散化的設(shè)計(jì)方法，在 Z 平面上的設(shè)計(jì)方法，它根據(jù)系統(tǒng)的性能要求，運(yùn)用離散控制理論，直接設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的數(shù)字控制器。由于它要求較小的采樣周期，只能實(shí)現(xiàn)較簡(jiǎn)單的控制算法。而在微機(jī)控制系統(tǒng)中采用了數(shù)字控制器，即用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn) PID 控制，因此要將模擬 PID 調(diào)節(jié)器離散化為數(shù)字 PID 控制算法。將 P、I、D 三種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合在一起，既快速敏捷，又平滑準(zhǔn)確，只要三者強(qiáng)度配合適當(dāng)，便可獲得滿(mǎn)意的調(diào)節(jié)效果。3:比例積分微分調(diào)節(jié)器（PID）比例積分調(diào)節(jié)消除系統(tǒng)誤差需要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的時(shí)間，為進(jìn)一步改進(jìn)控制器，可以通過(guò)檢測(cè)誤差的變化率來(lái)預(yù)報(bào)誤差，根據(jù)誤差變化趨勢(shì)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的調(diào)節(jié)作用，使偏差盡快的消除在萌芽狀態(tài)，數(shù)學(xué)上描述這個(gè)概念用微分，因此在 PI 調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上加入微分調(diào)節(jié)，就構(gòu)成了比例積分微分調(diào)節(jié)器，其控制規(guī)律為： u=KP（e+1/Ti∫ 0T dt+de/dtTd） +u0 （42）式中 Td 為微分常數(shù)，Td 越大微分作用越強(qiáng)。但單純的積分也有弱點(diǎn)，其動(dòng)作過(guò)于遲緩，因而在改變靜態(tài)品質(zhì)的同時(shí)，往往使調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)變壞，過(guò)度過(guò)程時(shí)間加長(zhǎng)。積分調(diào)節(jié)器的突出優(yōu)點(diǎn)是：只要被調(diào)量存在偏差，其輸出的調(diào)節(jié)作用便隨時(shí)間不斷加強(qiáng)，直到偏差為零。提高放大系數(shù) KP 雖然可以減小靜差，但永遠(yuǎn)不會(huì)使之減小到零，而且無(wú)止境地放大系數(shù) KP 最終將導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。比例調(diào)節(jié)器與偏差成正比例調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)及時(shí)，誤差一旦產(chǎn)生，調(diào)節(jié)器立即產(chǎn)生控制作用，使被控量 y 向減小偏差的方向變化，但這種調(diào)節(jié)使被控量 y 存在靜差，即有殘留誤差，因?yàn)檎{(diào)節(jié)作用是以偏差的存在為前提條件的。它具有許多特點(diǎn)，如不需要出數(shù)學(xué)模型，控制效果較好等，特別是在微機(jī)控制系統(tǒng)中，對(duì)于時(shí)間常數(shù)比較大的被控對(duì)象來(lái)說(shuō)，數(shù)字 PID 完全可以代替模擬 PID 調(diào)節(jié)器，應(yīng)用更加靈活，使用性更強(qiáng)。此設(shè)計(jì)中，報(bào)警單元電路如圖 39 所示圖 39 報(bào)警單元電路第 4 章 軟件設(shè)計(jì) PID 控制算法的作用及其控制器的設(shè)計(jì) PID 控制算法的作用按偏差的比例，積分，微分進(jìn)行控制后的調(diào)節(jié)器，簡(jiǎn)稱(chēng)為 PID 調(diào)節(jié)器。 散熱電路的設(shè)計(jì)在這里，降低電源適配器的溫度的措施選用了風(fēng)扇，利用它可以快速將電源適配器產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)出來(lái)并吹到附近的空氣中去，這里使用電源為 5V 的風(fēng)扇，便于單片機(jī) AVR 的直接驅(qū)動(dòng)，當(dāng)電源適配器溫度高于設(shè)定值的時(shí)候，單片機(jī)就會(huì)輸出高電平，使得風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，降低溫度。VDD 電源在此次設(shè)計(jì)中，DS18B20 的應(yīng)用電路如圖 38 所示圖 38 DS18B20 的使用電路在這個(gè)電路中，VCC 接電源，GND 接地，而 I/O 口則接到了 AVR 管腳 PD0，用來(lái)和單片機(jī) AVR 進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送。 6）內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。 C 之間。 4）測(cè)量溫度范圍在－ 55。 2）在 DS18B20 中的每個(gè)器件上都有獨(dú)一無(wú)二的序列號(hào)。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線(xiàn)路簡(jiǎn)單，十分方便。 溫度檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)在這里我們選擇了 18B20 對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)。所以在此次設(shè)計(jì)中，用到了溫度檢測(cè)電路，用于對(duì)適配器內(nèi)部的溫度進(jìn)行檢測(cè)。在此次設(shè)計(jì)中現(xiàn)將管腳 1 接地；管腳 2 接 5V 電源；管腳 3 接一個(gè)變阻器，變阻器另一端接地，這樣可以通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器的阻值來(lái)改變液晶 16*02 的亮度；管腳 4 至管腳 6 連接到單片機(jī) AVR 的 PD4 至 PD6，這里用單片機(jī) AVR 的 PD4 至 PD6 來(lái)對(duì)液晶 16*02 進(jìn)行控制操作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)的操作；管腳 7 至管腳 14 分別接到單片機(jī) AVR 的PC0～ PC7，用來(lái)傳送數(shù)據(jù)。液晶 16*02 是一種通用模塊，對(duì)于此次設(shè)計(jì)中顯示電路而言，采用了液晶16*02，下圖 37 是液晶 16*02 的管腳圖連接圖。第15～16 腳空腳（有的用來(lái)接背光）液晶 16*02 模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有，阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫(xiě)、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，其中數(shù)字與字母同 ASCII 碼兼容。第 6 腳 E 端為使能端，當(dāng) E 端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。表 32 液晶 16*02 的管腳說(shuō)明第 1 腳 VSS 為接地管腳第 2 腳 VDD 接 5V 正電源第 3 腳 V0 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K的電位器調(diào)整對(duì)比度（建議接地，弄不好有的模塊會(huì)不顯示）第 4 腳 RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 顯示單元的設(shè)計(jì)與數(shù)碼管相比該模塊有如下優(yōu)點(diǎn)：位數(shù)多，可顯示 32 位，如果用 32 個(gè)數(shù)碼管，那么體積將是相當(dāng)龐大了,顯示內(nèi)容豐富，可顯示所有數(shù)字和大、小寫(xiě)字母程序簡(jiǎn)單，如果用數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示，會(huì)占用很多時(shí)間來(lái)刷新顯示，而液晶 16*02 自動(dòng)完成此功能。圖 36 驅(qū)動(dòng)電路原理圖在這里，當(dāng) PWM 為低電平時(shí)，T1 截止，T2 組成的射級(jí)跟隨器工作，給MOSFET 提供較大的驅(qū)動(dòng)電流，MOSFET 導(dǎo)通。 輸出電壓的采樣設(shè)計(jì)輸出電壓的采集設(shè)計(jì)就是對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣，在此次用到的方法是在輸出端并聯(lián)兩個(gè)電阻，如圖 35 所示，在兩電阻間引出一根導(dǎo)線(xiàn)，然后通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)將壓降傳給單片機(jī)的 PA3 口，這樣當(dāng)輸出電壓變化時(shí)，PA3 管腳將接收到的模擬量，通過(guò)單片機(jī)的 AD 轉(zhuǎn)換，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再將數(shù)據(jù)傳給 16*02 進(jìn)行顯示。對(duì)于小電流，可以獲得較大的輸出測(cè)量電壓 Vout,避免前述直接測(cè)量電流信號(hào)太小的缺點(diǎn)；對(duì)于較大的電流，又不會(huì)對(duì)電路的帶載能產(chǎn)生較大的影響。故 RG1 的壓降為： ，經(jīng)過(guò)計(jì)算，電壓/電流轉(zhuǎn)換的比例 P 由RsencIload?下式給出：　　　　　　 (31))1/(/ RGoutlVutP?根據(jù)上式 Rsence 取較小的值。而此時(shí)運(yùn)放 A2 是截止的，沒(méi)有電流從 Q2 流出。其工作原理詳述如下： 當(dāng)電流是從左向右流過(guò)電流采樣電阻 Rsence，通過(guò)一個(gè)電阻 Rout 接地。圖 34 輸出電流采樣電路圖方框內(nèi)的部分是該芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu),其中 A和 A2 是兩個(gè)運(yùn)算放大器，構(gòu)成差動(dòng)輸入，這樣可以增強(qiáng)抗干擾能力，提高小電流信號(hào)的測(cè)量準(zhǔn)確度；Q1 和 Q2 是兩個(gè)三極管；COMP 是一比較器；Rsence 是電流采樣電阻，采用熱穩(wěn)定性好、漂移小的康銅絲制作。通過(guò)調(diào)研和實(shí)驗(yàn)，最后選用美國(guó) MAXIM 公司最新生產(chǎn)的電流/電壓轉(zhuǎn)換器 MAX472，其響應(yīng)時(shí)間、線(xiàn)性度、漂移等指標(biāo)均很理想，且能適應(yīng)大范圍大電流的測(cè)量，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證和測(cè)試，很好地滿(mǎn)足了設(shè)計(jì)的要求。所以，電流/電壓轉(zhuǎn)換電路在測(cè)試器中占有很重要的地位。實(shí)現(xiàn)了反激式這種拓?fù)浞绞?。?dāng)可控開(kāi)關(guān)閉合的時(shí)候，電流從原線(xiàn)圈的上端流入，對(duì)于上邊的副線(xiàn)圈而言，應(yīng)當(dāng)是有電流從上側(cè)向下端流入，但是由于肖特基二極管整流的作用，使得電流在這個(gè)方向上截止，即沒(méi)有電流通過(guò)上面的副線(xiàn)圈。原線(xiàn)圈截止時(shí)，副線(xiàn)圈導(dǎo)通，能量釋放到負(fù)載的工作狀態(tài)。 圖 33 變壓電路在這里電壓的變換采用了反激式的拓?fù)浞绞健ｋ娮?R6 用來(lái)衰減高頻率振蕩。如圖 33 所示，在這里使用了由VRCRR6 和 D2 組成的箝位電路限制漏極電壓（防止 MOSFET 關(guān)斷時(shí)出現(xiàn)電壓尖峰） ，并耗散存儲(chǔ)在變壓器漏感中的能量。 變壓?jiǎn)卧娐返脑O(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)中用到是由一個(gè)原線(xiàn)圈和兩個(gè)副線(xiàn)圈組成的變壓器。所謂整流電路就是把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。為保證電容器失效后，不危及人身安全，并考