【正文】 When a logic high is present on this pin the DMOS POWERtransistors are enabled to be selectively driven by IN1 and IN2. 5V系統(tǒng)電源模塊 單片機(jī)要工作需要有5V電源輸入，本設(shè)計(jì)采用7805穩(wěn)壓電源電路 圖6 5V系統(tǒng)電源模塊 1602液晶顯示模塊如果采用數(shù)碼管顯示，其價(jià)格便宜，但是占用端口較多，功耗大、顯示不功能不全。它可以先產(chǎn)生一定脈寬的PWM 波，作為L(zhǎng)1603 驅(qū)動(dòng)電路輸入信號(hào)，然后根據(jù)所需要的基準(zhǔn)電壓與檢測(cè)到的輸出電壓的比較，調(diào)整脈寬，即改變占空比，最終實(shí)現(xiàn)高性能可調(diào)直流穩(wěn)壓 圖3內(nèi)部晶體振蕩器外接電路 L6203驅(qū)動(dòng)模塊L6203驅(qū)動(dòng)模塊就是將5V的輸入電壓變成Vin的電壓24V，一方面提高電壓，一方面提高電流。芯片Reset復(fù)位后，所有I/O口的缺省狀態(tài)為輸入方式，上拉電阻無效，即I/O為輸入高阻的三態(tài)狀態(tài)[4]。因此AVR的I/O口驅(qū)動(dòng)能力非常強(qiáng)，能夠直接驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光二極管、數(shù)碼管等。當(dāng)I/O設(shè)置為輸入時(shí)，引腳內(nèi)部還配置有上拉電阻，這個(gè)內(nèi)部的上拉電阻可通過編程設(shè)置為上拉有效或上拉無效。(2) 32根I/O引腳，分成PA、PB、PC和PD四個(gè)8位端口，他們?nèi)? 編程控制的雙（多）功能復(fù)用的I/O引腳（口）。RESET：RESET為芯片復(fù)位輸入引腳。XTAL2：片內(nèi)反相振蕩放大器的輸出端。AREF：使用ADC時(shí)，可作為外部ADC參考源的輸入引腳。AVcc：為端口A和片內(nèi)ADC模擬電路電源輸入引腳。(2）ATmage16的引腳分析[4]。單片機(jī)計(jì)算設(shè)定值與A／D轉(zhuǎn)換采樣反饋值的偏差以及偏差的變化率，得出相應(yīng)的輸出值，由D／A轉(zhuǎn)換變換為模擬量去驅(qū)動(dòng)電壓輸出控制電路，從而使電壓穩(wěn)定在設(shè)定值。單片機(jī)計(jì)算設(shè)定值與A／D轉(zhuǎn)換采樣反饋值的偏差以及偏差的變化率，得出相應(yīng)的輸出值，由D／A轉(zhuǎn)換變換為模擬量去驅(qū)動(dòng)電壓輸出控制電路，從而使電壓穩(wěn)定在設(shè)定值[5]。精度相對(duì)方案一要差，所以數(shù)字顯示部分采用方案一。不過對(duì)軟件部分要求較高。由一個(gè)電阻(R)和一個(gè)可變電位器(RP)組成電壓輸出調(diào)節(jié)電路，輸出電壓為:Vo=(1+RP/R). 方案二: 采用7805三端穩(wěn)壓器電源固定式三端穩(wěn)壓電源(7805)是由輸出腳Vo，輸入腳Vi和接地腳GND組成，它的穩(wěn)壓值為+5V，它屬于CW78xx系列的穩(wěn)壓器，輸入端接電容可以進(jìn)一步的濾波，輸出端也要接電容可以改善負(fù)載的瞬間影響，此電路的穩(wěn)定性也比較好，使用起來可靠 、方便，而且價(jià)格便宜。從性價(jià)比來說，采用三端集成穩(wěn)壓芯片來實(shí)現(xiàn)要好很多，現(xiàn)在的穩(wěn)壓芯片功能強(qiáng)大，且價(jià)格低廉，很適合我們此次的設(shè)計(jì)。我們?cè)谶x擇方案的時(shí)候考慮到電路要簡(jiǎn)單，元件要容易找，所以我們選擇了上述的方案中的第三個(gè)方案[1]。 方案三：輸出可調(diào)的開關(guān)電源 開關(guān)電源的功能元件工作在開關(guān)狀態(tài)，因而效率高，輸出功率大；且容易實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)與過流保護(hù)，只是電路在低輸出電壓時(shí)開關(guān)頻率低，紋波大，穩(wěn)定度差。而這部分電路的設(shè)計(jì)會(huì)比較麻煩。而簡(jiǎn)易串聯(lián)穩(wěn)壓電源輸出電壓受穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值得限制無法調(diào)節(jié)，必須對(duì)簡(jiǎn)易穩(wěn)壓電源進(jìn)行改進(jìn)，增加一級(jí)放大電路，專門負(fù)責(zé)將輸出電壓的變化量放大后控制調(diào)整管的工作。方案二：串聯(lián)型穩(wěn)壓電源并聯(lián)穩(wěn)壓電源有效率低、輸出電壓調(diào)節(jié)范圍小和穩(wěn)定度不高這三個(gè)缺點(diǎn)。三、方案論證與比較3．1 穩(wěn)壓電源的分類 穩(wěn)壓電源的分類方法繁多，按輸出電源的類型分有直流穩(wěn)壓電源和交流穩(wěn)壓電源；按穩(wěn)壓電路與負(fù)載的連接方式分有串聯(lián)穩(wěn)壓電源和并聯(lián)穩(wěn)壓電源；按調(diào)整管的工作狀態(tài)分有線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源；按電路類型分有簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電源和反饋型穩(wěn)壓電源。若按復(fù)位鍵，則電壓輸出恢復(fù)5V。復(fù)位鍵用于啟動(dòng)參數(shù)設(shè)定狀態(tài)（5V），步進(jìn)增減鍵用于設(shè)定參數(shù)數(shù)值，確認(rèn)鍵用于確認(rèn)輸出設(shè)定值[2,3].電源開機(jī)設(shè)定電壓輸出默認(rèn)值為5V。輸出電壓可用1602LCD液晶顯示。(3)控制系統(tǒng)的可靠性提高，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，而只是對(duì)控制軟件做一些調(diào)整即可。 電源采用數(shù)字控制，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn):(1)易于采用先進(jìn)的控制方法和智能控制策略，使電源模塊的智能化程度更高，性能更完美。新的變換技術(shù)和控制理論的不斷發(fā)展，各種類型專用集成電路、數(shù)字信號(hào)處理器件的研制應(yīng)用，到90年代，功率密度達(dá)到每立方英寸50W的數(shù)控電源。因此數(shù)控電源主要的發(fā)展方向，是針對(duì)上述缺點(diǎn)不斷加以改善。在以后的一段時(shí)間里，數(shù)控電源技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。輸出電壓和限制電流采用數(shù)字顯示，輸入采用鍵盤方式，電源的外表美觀，操作使用方便，具有較高的使用價(jià)值。以單片機(jī)系統(tǒng)為核心而設(shè)計(jì)制造出來的新一代穩(wěn)壓電源不但電路簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低廉，性能卓越，而且單片機(jī)具有計(jì)算和控制功能，利用它對(duì)采樣技術(shù)進(jìn)行各種計(jì)算，從而可排除和減少由于騷擾信號(hào)和模擬電路因起的誤差，大大提高穩(wěn)壓電源輸出電壓和輸出電流精度，降低了對(duì)模擬電路的要求。利用分離器件組成，其體積大，功率底，可靠性差，操作使用不方便，自我保護(hù)功能不夠，因而故障率高。學(xué)號(hào):12202130163機(jī)電工程學(xué)院專科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))論 文 題 目： 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源作 者 姓 名：專 業(yè) 班 級(jí)： 電 氣 指 導(dǎo) 老 師： 二○一五 年 四 月 二十 日目 錄緒論……………………………………………………………………………………3一、前言………………………………………………………………………………3二、系統(tǒng)功能…………………………………………………………………………4三、方案論證與比較…………………………………………………………………4 穩(wěn)壓電源的分類…………………………………………………………… 4 穩(wěn)壓電源部分方案………………………………………………………… 5 三端集成穩(wěn)壓芯片………………………………………………………… 6 數(shù)字顯示部分……………………………………………………………… 6 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)……………………………………………………………………7 ………………………………………………………………………7 ……………………………………………………………… 7 ATmage16單片機(jī)模塊……………………………………………… 7 L6203驅(qū)動(dòng)模塊……………………………………………………… 9 5V系統(tǒng)電源模塊…………………………………………………… 11 1602液晶顯示模塊………………………………………………… 12 輸出電壓采集反饋電路模塊………………………………………12五、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)………………………………………………………………12 程序設(shè)計(jì)………………………………………………………………… 程序流程圖……………………………………………………………… 附錄1……………………………………………………………………………14附錄2…………………………………………………………………………… 結(jié)束語……………………………………………………………………… 27 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………… 27 致謝………………………………………………………………………… 27 緒論數(shù)控支流穩(wěn)壓電源是一種常見的電子儀器，廣泛的用于電子電路，教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究等領(lǐng)域。目前實(shí)用的直流穩(wěn)壓電源大部分是線性電源。隨著電子科技的飛速發(fā)展，各種電子，電器設(shè)備對(duì)穩(wěn)壓電源的性能要求日益提高，穩(wěn)壓電源不斷差朝著小型化，高效率，低成本，高可靠性，低電磁干擾，模塊化和智能化發(fā)展。智能穩(wěn)壓電源可利用單片機(jī)設(shè)置周密的保護(hù)檢測(cè)系統(tǒng)，確保電源運(yùn)行可靠。 一、前言 數(shù)控電源是從80年代才真正的發(fā)展起來的，期間系統(tǒng)的電力電子理論開始建立。但其產(chǎn)品存在數(shù)控程度達(dá)不到要求、分辨率不高、功率密度比較低、可靠性較差的缺點(diǎn)。單片機(jī)技術(shù)及電壓轉(zhuǎn)換模塊的出現(xiàn)為精確數(shù)控電源的發(fā)展提供了有利的條件。從組成上，數(shù)控電源可分成器件、主電路與控制等三部分。(2)控制靈活，系統(tǒng)升級(jí)方便，甚至可以在線修改控制算法，而不必改動(dòng)硬件線路。二、系統(tǒng)功能系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)范圍為0～12V，最大輸出電流1A，具有過載和短路保護(hù)功能。鍵盤設(shè)有6個(gè)鍵，復(fù)位鍵，步進(jìn)增減1V兩個(gè)鍵。通過步進(jìn)增減按鍵功能選擇可在不同的設(shè)定參數(shù)之間切換，再按確認(rèn)鍵進(jìn)入設(shè)定電壓輸出狀態(tài)。系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)識(shí)別功能，將不接受超出使用范圍（0～12V）的設(shè)定值。我們必須弄清楚各個(gè)類別的特點(diǎn)，才能從中選出最佳 3．2 穩(wěn)壓電源部分方案 方案一：簡(jiǎn)單的并聯(lián)型穩(wěn)壓電源 并聯(lián)型穩(wěn)壓電源的調(diào)整元件與負(fù)載并聯(lián)，因而具有極低的輸出電阻，動(dòng)態(tài)特性好，電路簡(jiǎn)單，并具有自動(dòng)保護(hù)功能；負(fù)載短路時(shí)調(diào)整管截止，可靠性高，但效率低，尤其是在小電流時(shí)調(diào)整管需承受很大的電流，損耗過大[1]。而串聯(lián)穩(wěn)壓電源可以避免這些缺點(diǎn)。由于整個(gè)控制過程是一個(gè)負(fù)反饋過程，所以這樣的穩(wěn)壓電源叫串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電源。單相橋式整流電路可以將單相交流電變換為直流電；整流后的電壓脈動(dòng)較大，需要濾波后變?yōu)榻涣鞣至枯^小的直流電壓用來供電；濾波后的輸出電壓容易隨電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化波動(dòng)不利于設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行；將輸出電壓經(jīng)過穩(wěn)壓電路后輸出電壓不會(huì)隨電網(wǎng)和負(fù)載的變化而變化，從而提高設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性，保障設(shè)備的正常使用；關(guān)于輸出電壓在不同檔位之間的變換，可以將穩(wěn)壓電源的電壓設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)電壓再對(duì)其進(jìn)行變換，電壓在檔位間的調(diào)節(jié)可以通過電位器來進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)。綜合考慮效率，輸出功率，輸入輸出電壓，負(fù)載調(diào)整率, 本設(shè)計(jì)選用方案三，要求較低，(L，Q，M等)使其工作在最佳狀態(tài)。穩(wěn)壓電路部分可以采用三極管等分立元件來實(shí)現(xiàn)，也可以采用集成三端集成穩(wěn)壓芯片。 三端集成穩(wěn)壓芯片 方案一:采用LM317可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源 LM317可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源能夠連續(xù)輸出可調(diào)的直流電壓.,不過它只能連續(xù)調(diào)正電壓，穩(wěn)壓器內(nèi)部含有過流，過熱保護(hù)電路。本設(shè)計(jì)只需使用到5V輸出作為單片機(jī)的電源輸入，所以選用方案一 數(shù)字顯示部分 方案一：用Atmage16實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換利用單片機(jī)的軟硬件資源實(shí)現(xiàn)高精度高速A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度還可以通過軟件來改變，價(jià)格也低廉。 方案二：采用三位半A/D轉(zhuǎn)換器ICL7107ICL7107是高性能，低功耗的三位半A/D轉(zhuǎn)換器，它含有七段譯碼器，顯示驅(qū)動(dòng)，參考源和時(shí)鐘系統(tǒng)，它將高性能和低成本結(jié)合在一起。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4．1 電路原理 電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)選用Atmage16單片機(jī)為控制核心，外部擴(kuò)展1602驅(qū)動(dòng)芯片用以實(shí)現(xiàn)電壓輸出功能，同時(shí)1602液晶顯示相應(yīng)的輸出電壓值。鍵盤單片機(jī)電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)選用Atmage16單片機(jī)為控制核心，外部擴(kuò)展1602驅(qū)動(dòng)芯片用以實(shí)現(xiàn)電壓輸出功能，同時(shí)1602液晶顯示相應(yīng)的輸出電壓值。驅(qū)動(dòng)芯片負(fù)載顯示器示器電 源 圖1 電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 4．2 硬件模塊分析 ATmage16單片機(jī)模塊 ATmage16的簡(jiǎn)介 ATmega16是AVR系列單片機(jī)中比較典型的芯片，其主要特點(diǎn)有：(1)采用先進(jìn)RISC結(jié)構(gòu)的AVR內(nèi)核（2）片內(nèi)含有較大容量的非易失性的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（3）片內(nèi)含JTAG接口（4）寬電壓、高速度、低功耗（5）片內(nèi)含上電復(fù)位電路以及可編程的掉電檢測(cè)復(fù)位電路BOD；片內(nèi)含有1M/2M/4M/8M，經(jīng)過標(biāo)定的、可校正的RC振蕩器，可作為系統(tǒng)時(shí)鐘使用；多達(dá)21個(gè)各種類型的內(nèi)外部中斷源；有6種休眠模式支持省電方式工作等等。 其外部引腳封裝如圖2所示 圖2 ATmage16 外部引腳與封裝示意圖其中，各個(gè)引腳的功能如下:（1） 電源、系統(tǒng)晶振、芯片復(fù)位引腳Vcc: 芯片供電（片內(nèi)數(shù)字電路電源）輸入引腳，使用時(shí)連接到電源正極。不使用ADC時(shí)，直接連接到電源正極；使用ADC時(shí)，應(yīng)通過一個(gè)低通電源濾波器與Vcc連接。GND: 芯片接地引腳，使用時(shí)接地。XTAL1：片內(nèi)反相振蕩放大器和內(nèi)部時(shí)鐘操作電路的輸入端。在該引腳上施加（拉低）,將引起芯片的硬件復(fù)位（外部復(fù)位）。四個(gè)端口的第一功能是通用的雙向數(shù)字輸入/輸出（I/O）口，其中每一位都可以由指令設(shè)置為獨(dú)立的輸入口，或輸出口。如果AVR的I/O口設(shè)置為輸出方式工作，當(dāng)其輸出高電平時(shí)，能夠輸出20mA的電流，而當(dāng)其輸出低電平時(shí)，可以吸收40mA的電流。而早期單片機(jī)I/O口的驅(qū)動(dòng)能力只有5mA，驅(qū)動(dòng)LED時(shí)，還需要增加外部的驅(qū)動(dòng)電路和器件。(3）ATmage16在電路中的主控作用 應(yīng)用ATmage16 主要完成PWM 波的輸出及控制功能。電源驅(qū)動(dòng)芯片的選擇，由于器材的限制以及使用CMOS管需要的驅(qū)動(dòng)需要注意比較多的前級(jí)推動(dòng)，如果直接使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L6203，其價(jià)格實(shí)惠，電路簡(jiǎn)單而且效果非常好。而用1602液晶顯示，則占用端口少，顯示功能較全面，驅(qū)動(dòng)電流小。圖7 給出1602 字符液晶作為信號(hào)顯示部分 輸出電壓采集反饋電路模塊 圖7 1602液晶顯示模塊 圖8 輸出電壓采集反饋電路