【正文】 與測(cè)試結(jié)果 硬件測(cè)試 用信號(hào)發(fā)生器對(duì)制作的電路加上相應(yīng)的脈寬能夠穩(wěn)定到 8V 且當(dāng)輸出功率為 32W時(shí)數(shù)出效率接近 80%。最終使得反饋回的電流比例與所設(shè)定的比例相等。 在 鍵盤輸入 處理時(shí) ：當(dāng)單片機(jī)正在運(yùn)行時(shí)若檢測(cè)到中斷信號(hào)，則單片機(jī)暫停當(dāng)前工作并關(guān)閉當(dāng)前 PWM 輸出，等待操作人員輸入指定的電流比例；當(dāng)輸入完畢后鍵盤服務(wù)程序退出。 須注意，讀取 ADC_CONTR 設(shè)置 ADC_START 為模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換啟動(dòng)控制位，設(shè)置為 1 時(shí)，啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完畢，自動(dòng)清零。當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換完成后，該位置 1，需要由軟件清零。初次打開(kāi)模數(shù)轉(zhuǎn)換器電源應(yīng)適當(dāng)延時(shí)以穩(wěn)定模數(shù)轉(zhuǎn)換器電源，保證模數(shù)轉(zhuǎn)換精度。 寄 存 器 地 址D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0A D C _ C O N T RB C HA D C _ P O W E R S P E E D 1 S P E E D 0 A D C _ F L A G A D C _ S T A R T C H S 2 C H S 1 C H S 0 ADC_POWER 為 ADC 電源控制位，當(dāng) ADC_POWER 置 1 時(shí)，打開(kāi)模數(shù)轉(zhuǎn)換器電源；為 0 時(shí)關(guān)閉模數(shù)轉(zhuǎn)換器電源。 寄 存 器 地 址D 7 D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0P 1 A S F 9 D HP 1 7 A S F P 1 6 A S F P 1 5 A S F P 1 4 A S F P 1 3 A S F P 1 2 A S F P 1 1 A S F P 1 0 A S F 當(dāng) P1ASF 的相應(yīng)位置 1 時(shí)，該位被設(shè)置為 A/D 模擬輸入通道；當(dāng) P1ASF 對(duì)應(yīng)位設(shè)置為 0 時(shí)，該位作為通用 I/O 使用。這 8 路 A/D 的轉(zhuǎn)換速度可達(dá) 25 萬(wàn)次 /秒，用于溫度檢測(cè)、電池電壓檢測(cè)、按鍵擴(kuò)展和頻譜掃描等。 （ 1） 步驟 （ 2） STC 單片機(jī)的 AD STC12C5A 系列單片機(jī) P1 口的第二功能可做為模數(shù)轉(zhuǎn)換接口使用。也能夠讓操作人員通過(guò)按鍵預(yù)設(shè)比例值，預(yù)設(shè)的比例值會(huì)通過(guò) LED 以 4 位二進(jìn)制形式顯示出來(lái)， S4 是進(jìn)入設(shè)置鍵， S1 鍵設(shè)置比例加， S2 鍵設(shè)置比例減， S3 確認(rèn)鍵，電路如圖 4 所示。它能使用最少的外接元件構(gòu)成降壓式變換器 。在這里我們使用雙極型線性集成芯片 MC34063。 設(shè)計(jì)如圖 2 所示。由于輸出輸入電壓為 24V，我們選用 SFR9034 的 MOS 管作為開(kāi)關(guān)管，因 為單片機(jī)輸出的 PWM 無(wú)法直接控制開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與截止，所以由 PWM控制頻率特性為 100MHz的 9014 三極管處于飽和與截止的狀態(tài)來(lái)控制 MOS 管的導(dǎo)通與截止。 總體 框圖 總體 的設(shè)計(jì)框圖如圖所示。 （ 8）具有負(fù)載短路保護(hù)及自動(dòng) 恢復(fù)功能，保護(hù)閾值電流為 （調(diào)試時(shí)允許有177。 ，使兩個(gè)模塊輸出電流之 和 IO = 且按 I1:I2=1:1 模式自動(dòng)分配電流，每個(gè)模塊的輸出電流的相對(duì)誤差的絕對(duì)值不大于 2%。 ，使負(fù)載電流 IO 在 ~ 之間變化時(shí)，兩個(gè)模塊的輸出電流可在（ ~）范圍內(nèi)按指定的比例自動(dòng)分配，每個(gè)模塊的輸出電流相對(duì)誤差的絕對(duì)值不大于 2%。5A 且按 I1:I2=1:2 模式制動(dòng)分配電流，每個(gè)模塊的輸出電流的相對(duì)誤差的絕 對(duì)值不大于5%。 （ 4） .調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓為 U0=177。 （ 3） .調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓為 U0=177。 。而且還能產(chǎn)生 PWM 綜合考慮采用 方案二 。 方案二： 使用 STC12C5204AD 單片機(jī) 。 單片機(jī)控制 模塊的論證與選擇 方案一： 采用 89C52 單片機(jī) 。 成本低，電壓很穩(wěn)定，效率 90% 以上。 成 本低，電壓穩(wěn)定性好，但是效率很低。 綜合以上 兩 種方案，選擇方案 二 。 方案二： 選用 P 溝道 MOS 管 。 開(kāi)關(guān)電源 模塊的論證與選擇 方案一： 選用 N 溝道 MOS 管 。 課題需 要完成的工作： 自行設(shè)計(jì)數(shù)控直流 穩(wěn)壓電 源 及備用電源 的硬件電路，并編制其 匯編程序代碼。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)輸出可調(diào)電壓范圍為 2V 到 12V，同時(shí)要求輸出電壓值可由鍵盤方便、直觀的輸入，電壓精確到 。該電源通過(guò)不斷地采集輸出端的實(shí)際輸出電壓，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后 傳送到 單片機(jī) 結(jié)合用戶預(yù)置電壓值 進(jìn)行 相應(yīng) 計(jì)算，然后輸出控制信號(hào)到 D/A 轉(zhuǎn)換器，控 制電壓調(diào)整電路，以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓的精確控制。換句話說(shuō)，如果你需要一個(gè)可以在很多產(chǎn)品中重復(fù)使用而不必更換部件的設(shè)計(jì)平臺(tái)， 則模擬方案難以勝任。舉例來(lái)說(shuō)，模擬控制電路因?yàn)槭褂迷S多元器件而需要很大空 間，這些元器件本身的值還會(huì)隨使 用時(shí)間、溫度和其他環(huán)境條件的變化而變動(dòng)，從而對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應(yīng)能力造成負(fù)面影響。 揚(yáng)州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁(yè)共 3 3 頁(yè) 而且，為實(shí)現(xiàn)更多功能，就要設(shè)計(jì)更多的直接反饋電路，所以模擬控制環(huán)路會(huì)變得非常復(fù)雜。即使是具有最先進(jìn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的高性能轉(zhuǎn)換器，也還需要使用外部電阻、電容來(lái)確定諸如啟動(dòng)時(shí)間、輸出點(diǎn)值及開(kāi)關(guān)頻率等參數(shù)。對(duì)電源進(jìn)行同步跟蹤、電壓排序、故障診斷及適應(yīng)環(huán)境 變化的能力還是比較差的。這是因?yàn)樵S多模擬電源系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了多年的檢驗(yàn)，可靠性還是很高的。 30 年前，電源行業(yè) 轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)電源是一個(gè)很大的變化，而電源數(shù)字化趨勢(shì)將會(huì)是一個(gè)更大的變化。一般認(rèn)為，在設(shè)計(jì)DC/DC 變換器時(shí)，通常 100W 以上的系統(tǒng)中會(huì)應(yīng)用數(shù)字控制技術(shù)；而在設(shè)計(jì) AC/DC 變換器時(shí)， 250W 以上的系統(tǒng)會(huì)應(yīng)用數(shù)字技術(shù)，這樣電源的經(jīng)濟(jì)性會(huì)更高一些?？删幊?、響應(yīng)性和數(shù)字環(huán)路控制是表征數(shù)字電源的 3 個(gè)主要特征。因此，作為電源管理發(fā)展的新思路的數(shù)字電源應(yīng)運(yùn)而生，其目標(biāo)就是將電源轉(zhuǎn)換與電源管理架構(gòu)用數(shù)字方法集成到單芯片中，實(shí)現(xiàn)智能、高效的轉(zhuǎn)換與控制及通信。此外，用戶對(duì)電源的故障修復(fù)時(shí)間、電源運(yùn)行狀態(tài)的感知與控制的要求越來(lái)越高，電源設(shè)計(jì)人員不再滿足于實(shí)時(shí)監(jiān)控電流、電壓、溫度， 還提出了診斷電源供應(yīng)情況、靈活設(shè)定每個(gè)輸出電壓參數(shù)的要求。 3）系統(tǒng)的可靠性高，易于標(biāo)準(zhǔn)化，可以針對(duì)不同的系統(tǒng)（或不同型號(hào)的產(chǎn)品），采用統(tǒng)一的控制板，不同的性能要求可通過(guò)對(duì)控制軟件做相應(yīng)的修改來(lái)實(shí)現(xiàn)。 電源采用數(shù)字控制，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)： 揚(yáng)州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁(yè)共 3 3 頁(yè) 1）可以方便地采用先進(jìn)的控制方法和控制策略，使電源的智能化程度更高，性能更完美。它的主要功能部分都運(yùn)用了集成芯片， 用戶 不需要知道各芯片的內(nèi)部電路是 怎 樣連接的，只需要知道各芯片管腳的功能和用法就可以了。 集成芯片的不斷發(fā)展， 亦大大簡(jiǎn)化了電源的設(shè)計(jì) ， 電源工程師們 不用一步一步地去連接復(fù)雜的電路， 因?yàn)?各部分的電路都集成在各部分的功能模塊中， 只需 將其封裝起來(lái)，構(gòu)成模塊整體 ，這樣，電源的設(shè)計(jì)、制作以及故障維修也相對(duì)比較簡(jiǎn)單了，當(dāng)需要用到某些功能時(shí)，只需要將那些功能模塊連接起來(lái)組成一個(gè)整體電路，再經(jīng)過(guò)調(diào)試和測(cè)試便可以達(dá)到其特定功能，如果整體電路中的某個(gè)部分出現(xiàn)了錯(cuò)誤，那么可 分別 對(duì)各模塊進(jìn)行檢查，維修起來(lái)自然比較方便。本課題將單片機(jī)數(shù)字控制技術(shù)有機(jī)地融入直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)中 , 設(shè)計(jì)出一款高性價(jià)比的多功能數(shù)字化通用智能型直流穩(wěn)壓電源。 單片機(jī)相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)更是有了迅猛的發(fā)展，眾多功能各異、結(jié)構(gòu)不同、供應(yīng)狀態(tài)不一的單片機(jī)可供用戶選擇，如 支持 ISP（在線更新程序）功能 的 89S51 系列芯片，低電壓、高性能 8 位 CMOS 芯片 AT89C51，以及具有內(nèi)部集成 D/A、 A/D 轉(zhuǎn)換器的單片機(jī) C8051F02 等等。 近年來(lái)，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，新器件的研制、生產(chǎn)周期日益縮短，電子技術(shù)中遇到的許多難題將通過(guò)尋求新器件的辦法解決。由于受電位器阻值變化的非線性和調(diào)整范圍窄所限 ,普通直流穩(wěn)壓電源難以實(shí)現(xiàn)輸出電壓的精確調(diào)整。在自動(dòng)控制儀表中，常要求按一定輸入值輸出相應(yīng)精度電壓，但是一般的電壓源往往是固定的一種電壓值，或有限的數(shù)檔電壓值，不便于通用。 在實(shí)際的工作環(huán)境下，特別是在一些工業(yè)場(chǎng)所，各種用電設(shè)備縱橫交錯(cuò)，電磁環(huán)境十分惡劣，設(shè)備儀器在使用過(guò)程中常常會(huì)被暴露在異常狀況工作環(huán)境之下， 例如過(guò)電壓、瞬態(tài)脈沖沖擊波、強(qiáng)電磁輻射等，這些都會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)p壞電源，以至于影響整個(gè)系統(tǒng)的工作 ,這就對(duì)電源設(shè)備的可靠性提出了嚴(yán) 格要求。輸出電壓采用數(shù)字顯示，輸入采用鍵盤方式，操作實(shí)用方便，具有較高的實(shí)用價(jià)值。以單片機(jī)系統(tǒng)為基礎(chǔ)而設(shè)計(jì)制造出來(lái)的新一代智能電源不但電路簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格低廉、性能卓越，而且由于單片機(jī)具有計(jì)算和控制能力，利用它對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行各種計(jì)算，從而可排除和減少干擾信號(hào)以及模塊電路引起的誤差，大大提高智能電源輸出的電壓精度。智能電源是一種常見(jiàn)的電子儀器，并廣泛地應(yīng)用于電子電路、教學(xué)實(shí)驗(yàn)、和科學(xué)研究等領(lǐng)域。到現(xiàn)在為止電源已經(jīng)成為非常重要的基礎(chǔ)科技和產(chǎn)業(yè)，并廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。按照設(shè)計(jì)要求，再次調(diào)節(jié) PWM，使電流按比例分配，同時(shí)在采樣電流的過(guò)程中，可以做限流控制 ，達(dá)到保護(hù)的作用。 揚(yáng) 州 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 設(shè)計(jì)（論文）題目： 智能電源設(shè)計(jì) 系 別 ： 專 業(yè) ： 電子信息工程 班 級(jí) ： 姓 名 ： 孫 磊 學(xué) 號(hào) ： 指導(dǎo)教師 ： 完成時(shí)間 ： 2021/4/24 揚(yáng)州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁(yè)共 3 3 頁(yè) 目 錄 1 引言（或緒論） ………………………………… ……………………………… 4 課題研究的意義和背景 ………………………………………………………… … 4 電源技術(shù)的意義 ……………… …… ………………………………………… 4 智能電源的背景 … ………………… ……………………………………… … 6 本課題的研究?jī)?nèi)容 ………………………………………………………………… 7 2 系統(tǒng)方案與選擇 ……………………………………………………………………… 8 開(kāi)關(guān)電源 模塊的論證與選擇 ………………………………………………… 8 單片機(jī)供電電源 模塊的論證與選擇 ……………………… ……………………… 8 單片機(jī)控制 模塊的論證與選擇 ………………………… ……………………… 8 設(shè)計(jì)目標(biāo)與總 體設(shè)計(jì)框圖 ………………………………………… …………… 8 設(shè)計(jì)目標(biāo) ……………………………………………………………… … …… 8 總體框圖 ……………………………………………………………… … …… 8 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) …………… … ……… ……………………………………………… 10 可控 DCDC 電源電路設(shè)計(jì) … ……… ……………………………………………… 10 單片機(jī)供電電路 ……………………………………………………………… … … 10 單片機(jī)控制電路 ……………………… ……………………………………… … … 11 AD 轉(zhuǎn)換的基本概念 …………………………………………………………… … … 12 模數(shù)轉(zhuǎn)換定義 …………………………………………………………… … … 12 液晶（ LCD）顯示模塊 ……………………………………………………… … …… 13 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ……………………………………………………………… … … 15 程序功能描述與設(shè)計(jì)思路 ………………………………………………… … …… 15 程序流程圖 …………………………………………………………………… … … 15 5 測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果 ………………………………………………………… … … 16 測(cè)試方案 ……………………………………………………………………… … 16 測(cè)試條件與儀器 ……………………………………………………………… … … 16 測(cè)試結(jié)果及分析 ……………………………………………………………… … … 16 恒壓充電測(cè)試數(shù)據(jù) ……………………………………………………… … … 16 揚(yáng)州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁(yè)共 3 3 頁(yè) 充電時(shí)間測(cè)試 …………………………………………………………………… … 17 測(cè)試結(jié) 果 (數(shù)據(jù) ) ……………………………………………………………… 17 結(jié)論 …………………………………………………………………………………… 19 致謝 …………………………………………………………………………………… 20 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………………… 21 附錄 A 電路原理圖 1 ………………………………………………………… 23 附錄 B 電路原理圖 2 ………………………………………………………… 23 附錄 C 電路原理圖 3………………………………………………………… 23 附錄 D 主程序清單 ………………………………………………………… 25 揚(yáng)州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁(yè)共 3 3 頁(yè)