【正文】 ，降低了模擬電路的要求。但在實際生活中，都是由220V的交流電網(wǎng)供電。濾波器用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般傳統(tǒng)電路由濾波扼流圈和電容器組成，若由晶體管濾波器來替代，則可縮小直流電源的體積，減輕其重量，且晶體管濾波器直流電源不需直流穩(wěn)壓器就能用作家用電器的電源，這既降低了家用電器的成本，又縮小了其體積，使家用電器小型化。因此，電壓的調(diào)整精度不高，讀數(shù)欠直觀，電位器也容易磨損。 國內(nèi)外研究狀況在我國，以電力電子學(xué)為核心技術(shù)的電源產(chǎn)業(yè)，從二十世紀60年代中期開始形成，到了90年代以來，電源產(chǎn)業(yè)進入快速發(fā)展時期。另一方面，在國家自然科學(xué)基金的資助下或創(chuàng)新意識指導(dǎo)下，我國電力電子技術(shù)的研究從吸收消化和一般跟蹤發(fā)展到前沿跟蹤和基礎(chǔ)創(chuàng)新，電源產(chǎn)業(yè)界涌現(xiàn)了一些技術(shù)難度較大，具有國際先進水平的產(chǎn)品，而且還產(chǎn)生了一大批具有代表性的研究成果和產(chǎn)品。但是我國電源產(chǎn)業(yè)與發(fā)達國家相比，存在著很大的差距和不足:在電源產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性、開發(fā)投入、生產(chǎn)規(guī)模、工藝水平、先進檢測設(shè)備、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、持續(xù)創(chuàng)新能力等方面的差距為1015年。其不足是由于反應(yīng)速度較慢，用電高峰時電壓降到非穩(wěn)定區(qū)，容易造成燈光閃滅，不能自動調(diào)節(jié)，同時如果電壓突然升高，則不能避免燈具受到市電的瞬時高壓沖擊，對燈具的保護能力較差。針對于磁飽和電抗器來說，除了上述不足外，其效率也普遍偏低。該設(shè)備主要采取簡單的相控技術(shù)，不足之處是元件容易發(fā)熱燒壞，由于采用相控技術(shù)產(chǎn)生諧波污染電網(wǎng)，使熒光燈和氣體燈小停閃動，減損燈具壽命及相關(guān)附件的使用壽命，降低照明質(zhì)量，不綠化不環(huán)保，國家相關(guān)規(guī)定已經(jīng)明確禁止使用這種無功補償技術(shù)設(shè)備，以系統(tǒng)節(jié)電濾波形式，主要是凈化電網(wǎng)，補充無功功率，補償電網(wǎng)，而對于有功電度表計量系統(tǒng)，缺少實際節(jié)電效果。并且，在當(dāng)今科技快速發(fā)展過程中，模塊化是直流電源的發(fā)展趨勢，并聯(lián)運行室電源產(chǎn)品大容量化地一個有效手段，可以通過設(shè)計N+1冗余電源系統(tǒng)，實現(xiàn)容量擴展，提高電源系統(tǒng)的可靠性、可用性，縮短維修、維護時間。它的應(yīng)用將會克服大功率電源的制造、運輸及維修等困難。近20年來，美國和日本照明節(jié)能集中在使用緊湊型熒光燈(CFL)和熒光燈采用鎮(zhèn)流器兩個方面。(2)不斷提高功率器件性能要求，主要體現(xiàn)在鎮(zhèn)流裝置上技術(shù)提高。 論文的總體結(jié)構(gòu)第一部分主要是介紹本設(shè)計的背景、意義以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，還介紹了本設(shè)計的主要研究內(nèi)容。第三部分主要詳細闡述了各個模塊的整體結(jié)構(gòu)以及設(shè)計框圖，包括單片機控制系統(tǒng)模塊、穩(wěn)壓控制模塊、電壓/電流采樣模塊、繼電器驅(qū)動模塊、顯示模塊、光信號采集模塊和鍵盤模塊。第五部分主要對該系統(tǒng)進行測試及誤差分析?？傮w設(shè)計方案及各功能模塊硬件實現(xiàn) 總體設(shè)計方案及論證根據(jù)設(shè)計要求，我設(shè)計了以下三種方案：方案一，設(shè)計開關(guān)電源。它的功耗小，效率高，穩(wěn)壓范圍寬，電路形式靈活多樣，功耗小，效率高。但用數(shù)字量控制的作用更加明顯。采用此方案能有效的縮短調(diào)節(jié)時間，并能提高輸出精度。方案三，用D/A芯片和三端穩(wěn)壓控制芯片來實現(xiàn)穩(wěn)壓控制，即采用D/A輸出調(diào)節(jié)晶體管的偏置電流（電壓）：使用電壓、電流采樣電路，通過A/D轉(zhuǎn)換實現(xiàn)閉環(huán)控制。采用此方案是對方案二的改進，能有效的縮短調(diào)節(jié)時間，進一步提高輸出精度。液晶屏顯示電路，該模塊使用LCD1602液晶顯示屏，可以清晰的顯示分別組成顯示電路的十位、個位、小數(shù)點位，同時還能顯示英文名稱和電壓/電流單位。方案一，7805是三端正電源穩(wěn)壓電路，它是5V固定電壓輸出，應(yīng)用非常廣泛。如果能夠提供足夠的散熱片。方案二，LM317是美國國家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。此外還使用內(nèi)部限流、熱管段和安全工作區(qū)補償使之基本能防止燒斷保險絲。該器件還可以用來制作一種可編程的輸出穩(wěn)壓器，或者，通過在調(diào)整點和輸出之間接一個固定電阻，LM317可用作一種精密穩(wěn)流器。在可調(diào)式集成穩(wěn)壓器中，317系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓，337系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的負電壓，～37V。其電壓調(diào)整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構(gòu)成的可調(diào)電壓穩(wěn)壓電源。Co對穩(wěn)定性而言不必要，但改進瞬態(tài)響應(yīng)。電阻R1常取值120Ω～240Ω，與其并聯(lián)的電容器C可進一步減小輸出電壓的紋波。 LM317應(yīng)用電路 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片TLC5620是帶有4個電壓輸出型的8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器，DAC0832是一種常用的CMOS數(shù)模轉(zhuǎn)換器，以下是對這兩種數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的方案比較。DAC模塊輸出電壓范圍為1或2倍的參考電壓，TLC5620是單向的。上電復(fù)位功能可以保證重啟動條件。11位的命令字由8位數(shù)據(jù)位、2位DAC模塊選擇位和1位范圍位組成，范圍位允許輸出范圍在1或2倍之間選擇。數(shù)字輸入的施密特觸發(fā)器特性可以抑制高頻噪聲。TL5620的工作溫度范圍是0℃到70℃。TLC5620是用4個電阻串DAC模塊實現(xiàn)的。通過使用電阻串可以維持單調(diào)性。由于輸入帶有緩沖，DAC對參考源總是呈現(xiàn)高阻抗。DAC0832是一個8位D/A轉(zhuǎn)換芯片，單電源供電，從+5V～+15V均可正常工作，基準電壓的范圍為177。它由一個8位輸入寄存器、1個8位DAC寄存器和1個8位D/A轉(zhuǎn)換器組成。存儲的硅鉻R2R電阻梯形網(wǎng)絡(luò)將參考電流分開，并為電路提供合適的溫度處理特性（%）。特殊的電路也能提供TTL邏輯輸入電壓的水平兼容。這就使得任何一個D/A轉(zhuǎn)換器均可進行同步更新。 DAC0832邏輯框圖和引腳排列DAC0832利用、ILE、控制信號可以構(gòu)成三種不同的工作方式。單緩沖方式：兩個寄存器之一始終處于直通，即=0或=0，另一個寄存器處于受控狀態(tài)。這種工作方式適用于多模擬信號同時輸出的應(yīng)用場合。 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片TLC548是一款以開關(guān)電容逐次逼近原理工作且轉(zhuǎn)換速度較快的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，而ADC0832則能夠進行數(shù)據(jù)校驗，減小數(shù)據(jù)誤差。方案一，TLC548是美國德州儀器公司生產(chǎn)的8位串行A/D轉(zhuǎn)換器芯片，可與通用微處理器、控制器通過CLK、CS、DATA OUT三條口線進行串行接口。具有4MHz片內(nèi)系統(tǒng)時鐘和軟、硬件控制電路，轉(zhuǎn)換時間最長17μs，TLC548允許的最高轉(zhuǎn)換速率為45500次/s，TLC549為40000次/s。典型功耗值為6mW。TLC548具有片內(nèi)系統(tǒng)時鐘，該時鐘與I/O CLOCK是獨立工作的，無須特殊的速度或相位匹配。這種CS控制作用允許在同時使用多片TLC548時，共用I/O CLOCK，以減少多路(片)A/D并用時的I/O控制端口。方案二，ADC0832是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8位分別率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達256級。芯片轉(zhuǎn)換時間僅為32us，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強。通過DI數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇。但由于DO端與DI端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙向的，所以電路設(shè)計時可以將DO與DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。綜合各方面因素，方案二更適合本設(shè)計。 ADC0832引腳圖排列 ADC0832實物圖ADC0832引腳功能：：片選使能，低電平芯片使能。CH1：模擬輸入通道1，或作為IN+/使用。DI：數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。CLK：芯片時鐘輸入。 運算放大器運算放大器OP07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運算放大器集成電路。OP07同時具有輸入偏置電流低（OP07A為177。而且OP07具有極低的失調(diào)電壓溫漂，非常低的輸入噪聲電壓幅度及長期穩(wěn)定等特點。OP07具有以下幾個特點：低輸入偏置電流：。超穩(wěn)定，時間：2μV/month最大。3V至177。超低偏移：150uV最大。 液晶屏顯示LCD1602可以在LCD顯示屏上完整顯示32個英文字符和日文等一些字符，適合顯示英文文字信息量較小的地方，可以應(yīng)用在計算器、頻率計、信號發(fā)生器、時鐘等產(chǎn)品上。芯片工作電壓：。模塊最佳工作電壓為5V。帶有英文和日文字庫，使用方便。 LCD引腳定義引腳號引腳名電平輸入/輸出作用1VSS電源地2VCC電源（+5V）3VEE對比調(diào)整電壓4RS0/1輸入0=輸入指令，1=輸入數(shù)據(jù)5R/W0/1輸入0=向LCD寫入指令或數(shù)據(jù)1=從LCD讀取信息6E1,10輸入使能信號，1時讀取信息，1 0(下降沿)執(zhí)行指令7DB00/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line0（最低位）8DB10/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line19DB20/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line210DB30/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line311DB40/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line412DB50/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line513DB60/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line614DB70/1輸入/輸出數(shù)據(jù)總線line715A+VCCLCD背光電源正極16K接地LCD背光電源負極 本章小結(jié) 綜合以上各個方案的論證。所以，當(dāng)MCU輸出數(shù)據(jù)增加1的時候，當(dāng)調(diào)節(jié)電壓的時候。這樣整個電路就能形成一個閉環(huán)系統(tǒng)，通過對輸出電壓、電流的采集反饋，從而對輸出電壓進行穩(wěn)壓、恒流調(diào)節(jié)。單片機RESET腳所接電路中，開關(guān)KEY1起到復(fù)位的作用。主要是用DAC0832輸出的參考電壓去控制LM317輸出大小變化。單片機STC89C52的P1口和DAC0832的數(shù)據(jù)口直接相連，和接地，讓DAC0832工作在單緩沖方式下。DAC0832的電壓輸出端接運算放大器OP07的輸入端，該放大電路運用了典型的差分放大電路，并由差分放大公式Uo1=Au（|Ui1Ui2|）且放大值A(chǔ)u=（R8+R9）/R8，得輸出電壓與輸入電壓關(guān)系： Uo1=(R8+R9)/R8*(| Ui1Ui2|)=5*（|Ui1Ui2|） ()電源輸出電壓為：Uout=Uo1+Uref*(1+R11/R12)=Uo1+*(1+R11/R12)=Uo1+ （），Uref為R12兩端的電壓，*5=。 電壓與電流采樣模塊電壓與電流采樣模塊是系統(tǒng)的重要組成部分，ADC0832是一個8位的逐次逼近型ADC，它與一個兩通道的模擬器連接，能對來自端口的兩路單端輸入電壓進行采樣。對于ADC0832：以輸入電壓為準，如果輸入電壓大于設(shè)定的電壓值，則減小DAC輸出電壓一位數(shù)值，再采樣比較，如此循環(huán)下去，直到輸入的電壓等于設(shè)定的電壓值或者接近設(shè)定的電壓值。這樣，就能達到閉環(huán)反饋的目的。（2）電流采樣電路電流采樣電路是為了提高系統(tǒng)控制的靈敏度，采用一級運算放大器對采樣電壓進行放大，再送到ADC進行A/D轉(zhuǎn)換。放大倍數(shù)Au=R16/R15= 60/3=20，通過A/D轉(zhuǎn)換，送給單片機處理，實現(xiàn)穩(wěn)流功能。 顯示模塊顯示的方式很多，主要分為兩類：LED顯示，LCD顯示。的視角，可以顯示各種文字、數(shù)字、彩色圖像及動畫信息，也可以播放電視、錄像、VCD、DVD等彩色視頻信號，多幅顯示屏還可以聯(lián)網(wǎng)播出，而且LED顯示屏的單個元素反應(yīng)速度是LCD液晶屏的1000倍，在強光下也可以照看不誤。如果采用動態(tài)掃描方式顯示，則占用CPU的時間，如果采用靜態(tài)顯示則需要加鎖存器，耗費硬件制作時間。從以上諸多因素來看，采用LCD顯示更為理想。通過單片機編程控制第4腳RS數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L），第5腳R/W讀/寫選擇端（H/L），第6腳E使能信號，從而實現(xiàn)顯示效果。輸出：D0～D7=狀態(tài)字。讀數(shù)據(jù)：輸入：RS=H，RW=H，E=H；輸出：D0～D7=數(shù)據(jù)。KEY2為翻頁按鍵，最近設(shè)置的電壓大小保存在單片機的存儲器里，這樣就能省去了反復(fù)設(shè)置電壓的麻煩。 鍵盤電路 光信號采集模塊由光敏電阻，電位器電阻，NPN管以及UA741運算放大器組成。光控電路的輸出信號經(jīng)過電壓跟隨器后，將比較微弱的電流信號放大到單片機能夠識別的電流。 光信號采集電路，與繼電器驅(qū)動相連。繼電器選擇5V電壓供電，觸點電流為1A，吸合電流設(shè)為50mA，故選擇三極管的，基極電流所以三極管的集電極電流（負載電流）的額點值要大于50mA，三極管的集電極發(fā)射極和集電極基極間的最大額定值要大于5V，即 ，所以選用9013三極管，它的參數(shù)為集電極基極擊穿電壓為30 V，集電極發(fā)射極擊穿電壓為25 V，集電極電流為500 mA ，基極電流為50mA。這時產(chǎn)生的電壓非常大，一般為一百伏或幾百伏。因此給繼電器并上一個反向電壓達1000V的1N4007，將集電極的電位鉗制在左右，防止三極管被擊穿。程序運行后，開始檢測是否有鍵按下，若有則進入設(shè)定按鍵功能。同時系統(tǒng)不斷采集外部數(shù)據(jù)，經(jīng)過相關(guān)運算、分析，然后發(fā)出命令對實際值進行相應(yīng)的修正，控制輸出電壓可調(diào)，穩(wěn)定。保留顯示設(shè)定值|實際值設(shè)定差值|大于1?原來的顯示設(shè)定值+差值恢復(fù)現(xiàn)場顯示結(jié)果返回NNYY保護現(xiàn)場實際值設(shè)定值？原來的顯示設(shè)定值差值 反饋比較子程序流程圖 按鍵掃描子程序模塊在開始掃描發(fā)現(xiàn)有鍵按下時，先進行消抖，防止由于按鍵振動導(dǎo)致誤判。NNNYYY開始掃描按鍵第三個鍵按下輸出返回值退出是否有鍵按下消抖第一個鍵 是否按下？第二個鍵 是否按下？ 按鍵掃描子程序流程圖系統(tǒng)測試 硬件測試在進行DAC0832電壓的調(diào)試時，調(diào)節(jié)電位器R6使三端穩(wěn)