【正文】 流 變換 電源向更智能化 和 高靈活性 方向發(fā)展，因此 直流 直流電源 產(chǎn)業(yè) 正面臨著新的 更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，也就是在 如何在現(xiàn)有系統(tǒng)加入嵌入式電源智能系統(tǒng)和數(shù)字控制。 現(xiàn)今隨著 電源技術(shù)的飛躍發(fā)展 ,整流濾波系統(tǒng)從以前的分立元件以及小規(guī)模的 集成電路控制發(fā)展為 現(xiàn)代的 微機(jī) 智能 控制 ,從而使 電源智能化 ,其具有 遙控 、 遙測、 遙信功能 ,基本實(shí)現(xiàn)了 電源的無人值守， 所設(shè)計的 電源主要由單片機(jī) 控制 系統(tǒng)、 D/A 轉(zhuǎn)換電路、直流穩(wěn)壓電路、檢測電路、 鍵盤、顯示器等幾部分組成。由于開關(guān)電源 薄、小、 輕 的關(guān)鍵技術(shù)是高頻化，因此國外各大 開關(guān)電源生產(chǎn)商熱衷于新型高智能化電子元件的開發(fā)制造， 尤其 是 降低了 整流器件的 功耗，并在 鐵氧體材料上 融入了新的科技 ， 使其 在 較大磁通密度與高頻率時得到高的 磁性能 ，而 另一項(xiàng)關(guān)鍵就是電容 的小型化 。 設(shè)計的內(nèi)容 、精度高、輸出可調(diào)節(jié)的直流 穩(wěn) 壓電源 ： (1)輸出電壓調(diào)節(jié)范圍 010V，紋波小于 50mV； 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 (2)輸出電流最大 500mA； (3)輸出直流電壓 步進(jìn)調(diào)節(jié)，粗調(diào)步進(jìn)值為 1V，細(xì)調(diào)步進(jìn)值 ； “ +”、“ ”兩鍵控制輸出電壓步進(jìn)值 的 增或減 ，并設(shè)有 + 和+5V 常用電壓設(shè)定按鍵 ； 。 采用以 STC90C516RD+單片機(jī)為核心單片機(jī)最小系統(tǒng)。 將 預(yù)設(shè) 電壓 數(shù)字量 經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換器（ DAC0832）進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換， 另外，利用電壓采樣，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換器（ TLC1543）將采樣電壓模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入到 單片機(jī) ，實(shí)現(xiàn) 對電壓 的 實(shí)時 測量 ，然后 經(jīng) 處理 后 送 LCD1602 液晶 顯示。此系統(tǒng)比較靈活，采用軟件方法來解決數(shù)據(jù)的預(yù)置以及電壓大小的控制，使系統(tǒng)硬件更加簡潔，各類功能易于實(shí)現(xiàn)。 該方案是以 十進(jìn)制 計數(shù)器 為核心的 設(shè) 計 。然后 E2PROM 的輸出經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器（ DAC0832）轉(zhuǎn)換后控制誤差運(yùn)算放大器的基準(zhǔn)電壓來實(shí)現(xiàn)輸出電壓步進(jìn)。 整 流 濾 波 電 路 調(diào) 整 管 過 流 保 護(hù)電 壓 設(shè) 定電 壓 步 進(jìn) 加電 壓 步 進(jìn) 減十 進(jìn) 制計 數(shù) 器譯 碼 器E 2 P R O M誤 差 放 大D / A 轉(zhuǎn) 換輸 出 采 樣電 壓 輸 出 圖 21 方案一方框圖 方案二 此方案的 方框圖如圖 22 所示。為了能使系統(tǒng)具備檢測實(shí)際輸出電壓值的功能， 對輸出電壓進(jìn)行采樣， 經(jīng)過 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ TLC1543） 轉(zhuǎn)換， 從而 間接 實(shí)現(xiàn) 用單片機(jī)實(shí)時對電 壓 采樣檢測， 然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 和 液晶 顯示。該控制 系統(tǒng)利用 51 系列單片機(jī)程序控制 輸出數(shù)字信號，經(jīng)過 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 （ DAC0832） 轉(zhuǎn)換 輸出模擬量 ，再經(jīng)過 兩級 運(yùn)算洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 放大器 （ uA741） 隔離放大， 經(jīng)放大后的模擬量作為誤差運(yùn)算放大器 同 相輸入端的電壓值，從而 控制輸出功率管 （ TIP41）的基極，隨著功率管基極 電流的變化而輸出不同的電壓。 供 電 模 塊 功 率 管誤 差 放 大 器過 流 保 護(hù)S T C9 0 C 5 1 6按 鍵顯 示 器D / A 轉(zhuǎn) 換A / D 轉(zhuǎn) 換輸 出 采 樣輸 出 圖 22 方案二方框圖 方案 比較與 論證 數(shù)控 部分 方案 一 采用分散的模擬器件 以及小規(guī)模集成電路 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)控 功能，使用的芯片 較多，以致使控制電路的內(nèi)部的信號傳遞比較繁瑣， 中間環(huán)節(jié)相互關(guān)聯(lián)部分比較多， 在一定程度上抗干擾的能力變?nèi)酢? 輸出部分 方案一 采用線性調(diào)壓電源 ， 以改變其基準(zhǔn)電壓的方式使輸出 電壓改變 ，在這種情況下必須 把整流濾波后產(chǎn)生的 紋波 電壓 對輸出 的影響 考慮在內(nèi) ，而方案二 中使用運(yùn)放作為前級運(yùn) 放 ， 利用運(yùn) 放電壓抑制比 大的特性 ， 可以洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 大大減 小 紋波電壓 。 顯示部分 方案一中 對電壓量化后 直接進(jìn)行譯碼顯示，顯示值為 D/A 的 輸入 值 ，由于 D/A 轉(zhuǎn)換與功率驅(qū)動電路 的 引入 ，造成顯示 與實(shí)際輸出值 間產(chǎn)生 偏差。另外，方 案一中顯示器使用的是 LED 數(shù)碼管顯示，方案二中顯示器采用的是 LCD1602 液晶顯示，使用液晶顯示占用的 I/O 口比較少， 體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富，而且 便于 控制芯片外設(shè) 的擴(kuò)展 。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 第 3 章 硬件電路設(shè)計 系統(tǒng)總體方案框圖 如圖 31 所示。 主 控 模 塊S T C9 0 C 5 1 6按 鍵 模 塊A / D 轉(zhuǎn) 換模 塊液 晶 顯 示模 塊D / A 轉(zhuǎn) 換模 塊電壓調(diào)整模塊供 電 電 源 模 塊電壓輸出 圖 31 系統(tǒng)總體方案框圖 電源供電 電路模塊 系統(tǒng)電源電路模塊的原理圖如圖 32 所示。從 三端集成穩(wěn)壓器 LM7815 得到的 +15V 電壓 經(jīng)過一個分壓電阻連接三端集 成穩(wěn)壓器LM7805 得到 +5V 電壓值 ，該電壓 為設(shè)計中的 主控模塊、 D/A 轉(zhuǎn)換器、 A/D轉(zhuǎn)換器、 LCD1602 液晶 提供所需的 工作電壓 。 在計算輸出電壓時，可以把式（ 31）中的后一項(xiàng)略去，從而簡化計算。 為了能夠使 LM7805 能夠正常 工作，不至于輸入電壓過高，在 LM7815 的輸出端 口 增加了一 只 分壓電阻，以降低 LM7805 的輸入電壓，保證 LM7805 正常工作。 51 單片機(jī) 是一款基于 8 位單片機(jī)處理芯片 STC90C516RD+的系統(tǒng)。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U4P89C52X2BN12Y130pFC830pFC910KR28C1010KGNDERWRSCSWR1D0D1D2D3D4D5D6D7GND+5V S0X0X1X2X3X4X5X6X7 圖 33 STC90C516 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖 本設(shè)計為了確保控制的可靠性 與方便性 ，采用了外接電阻電容復(fù)位電路，增加了復(fù)位按鍵。 STC90C516RD+單片機(jī)簡介 STC90C516RD+系列單片機(jī)是 STC 公司 研發(fā) 的超強(qiáng)抗干擾 /高速 /低功耗單片機(jī)， 其 指令代碼完全兼容 8051 單片機(jī)， 12 時鐘 /機(jī)器周期 與 6 時鐘 /機(jī)器周期 ， 可 根據(jù)需要 選擇。 一般需要外接復(fù)位電路，增加系統(tǒng)的可靠性。 123 4 56 78910111213151617181920144039383736353433323130292826252423222127T2/P1.0T2EX/P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RSTRxD/P3.0TxD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1GNDP2.0P2.1P1.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7PSEN/P4.4ALE/P4.5EA/P4.5P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0VCCS T C9 0 C 5 1 6 R D + 圖 34 STC90C516 單片機(jī)的管腳 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 VCC： 電源 正極 。 P0 口 ： P0 口 可 作 為 地址 /數(shù)據(jù)分時復(fù)用總線和通用 I/O 口。 當(dāng) P0 口作為普通 I/O 口時，是 8 位準(zhǔn)雙向口，上電復(fù) 位后處于開漏模式，需外接上拉電阻。 P1 口 ： P1 口 內(nèi)部有 上拉電阻， P1 口 可驅(qū)動 4 個 LS 型 TTL 負(fù)載 。 P2 口 ： P2 口內(nèi)部 有 上拉電阻， 既可作為輸入 /輸出口，也可以作為高8 位地址總線 [A8A15]使用。 與 P1 口相同， P2 口 也可驅(qū)動 4 個 LS 型 TTL 負(fù)載 。 當(dāng) P3 口 作為輸入時，須先對相應(yīng)端口鎖存器寫 “ 1” 。同時 為 FLASH 編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。 P4 口 具有準(zhǔn)雙向 I/O 口功能 。 RST： 復(fù)位 腳 ，高電平有效。 ALE/:地址鎖存允許 /。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編 程脈沖。 PSEN /： 外部程序存儲器的選通信號 /，低電平有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn)。當(dāng) EA 保持低電平時， 只訪問 外部程序存儲器，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程 時，此 腳也用于施加 12V 編程電源 (VPP)。 XTAL2： 片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。 其中 S1 為 設(shè)定 按鍵， S2 為 5V 設(shè)定 按鍵， S3 為 步進(jìn)加1V 按鍵， S4 為步進(jìn)減 1V 按鍵， S5 為步進(jìn)加 按鍵， S6 為步進(jìn)減 按鍵。 S2S3S4S5S6S1GND 圖 35 按鍵電路模塊原理圖 顯示電路模塊 設(shè)計中顯示模塊采用 LCD1602 液晶顯示， 其接口原理圖如圖 36 所示。另外，本設(shè)計所使用的LCD1602 液晶是 32 個 58? 點(diǎn)陣組成字符群。該液晶具有字符發(fā)生器 ROM 可顯示 192個 字符，還具有 64 個字節(jié) RAM，用于存儲自定義字符 ， 可自定義 8 個 58?點(diǎn)陣字符。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 圖 36 顯示電路模塊原理圖 LCD1602 液晶顯示器的實(shí)物圖如圖 37 所示，它具有功耗低、體積小、顯示內(nèi)容豐富、體積輕巧等特點(diǎn)。 LCD1602 引腳功能說明 LCD1602 引腳功能如表 31 所示 10K R181 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12 13 14 15 16P2GNDGND10R19GND+5V RS RW E+5VX0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 表 31 LCD1602 引腳功能 引腳號 符號 狀態(tài) 功能 1 VSS 電源地 2 VDD +5V 電源 3 V0 驅(qū)動電源 4 RS 輸入 寄存器 設(shè)定 1：數(shù)據(jù)； 0：指令 5 R/W 輸入 讀、寫操作 設(shè)定 1：讀； 0：寫 6 E 輸入 使能信號（ MDLS40466 未用，符號 NC） 7 DB0 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線（ LSB） 8 DB1 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 9 DB2 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 10 DB3 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 11 DB4 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 12 DB5 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 13 DB6 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線 14 DB7 三態(tài) 數(shù)據(jù)總線（ MSB） *15 E1 輸入 MDLS40466 上兩行使能信號 *16 E2 輸入 MDLS40466 下兩行使能信號 注： 15 腳 、 16 腳 用于 MDLS40466，其余型號不用或?yàn)?LED 背光電源輸入；本液晶為 LED 背光電源輸入引腳， 15 腳為背光源正極， 16 腳為背光源負(fù)極。為了提高 U2 的電壓放大倍數(shù)以及方便的調(diào)試，在兩級