【正文】 率變換器是強(qiáng)非線性系統(tǒng)。但隨著對電源性能指標(biāo)的要求不斷提高，這種設(shè)計方法很難提高系統(tǒng)的控制性能。 智能儀表綜合課程設(shè)計 6 （ 2）數(shù)字控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。數(shù)字控制器較少受到器件老化、環(huán)境或參數(shù)變化的影響，比模擬控制器更穩(wěn)定可靠，具有很強(qiáng)的抗干擾能力。采用數(shù)字控制技術(shù)可以設(shè)計統(tǒng)一的硬件平臺，適用不同的變換器系統(tǒng)，只通過軟件的改變就可以改變控制策略，無 須硬件更改，同時，數(shù)字控制系統(tǒng)更容易實現(xiàn)過壓、過流保護(hù)、輸出電壓調(diào)節(jié)、故障監(jiān)測及通訊等功能，使電源“智能化”。數(shù)字控制的這些優(yōu)點大大提高了功率變換器的綜合性能，由模擬控制向數(shù)字控制的轉(zhuǎn)變是電力電子功率變換器的一大發(fā)展趨勢。以 單片機(jī) 為主體，將計算機(jī)技術(shù)與測量控制 技術(shù)結(jié)合在一起，又組成了所謂的 “ 智能化測量控制系統(tǒng) ” ，也就是智能儀器 。 儀器 的整個測量過程如鍵盤掃描、量程選擇、開關(guān)啟動閉合、數(shù)據(jù)的采集、傳輸與處理以及顯示打印等都用 單片機(jī) 或 微控制器 來控制操作，實現(xiàn)測量過程的全部自動化。智能儀表能自動檢測出故障 的部位甚至故障的原因。 ③ 具有數(shù)據(jù)處理功能，這是 智能儀器 的主要優(yōu)點之一。例如，傳統(tǒng)的數(shù)字萬用表只能測量電阻、交直流電壓、電流等，而智能型的數(shù)字萬用表不僅能進(jìn)行上述測量，而且還具有對測量結(jié)果進(jìn)行諸如零點平移、取平均值、求極值、統(tǒng)計分析等復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理功能，不僅使用戶從繁重的數(shù)據(jù)處理中解放出來，也有效地提高了 儀器 的測量精度。 智能儀器 使用鍵盤代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器中的切換開關(guān)，操作人員只需通過鍵盤輸入命令，就能實現(xiàn)某種測量功能。 ⑤ 具有可程控操作能力 。 智能儀表綜合課程設(shè)計 8 智能儀器儀表的作用 微型化 微型 智能儀器 指微電子技術(shù)、微機(jī)械技術(shù)、信息技術(shù)等綜合應(yīng)用于儀器的生產(chǎn)中，從而使儀器成為體 積小、功能齊全的智能儀器。微型 智能儀器 隨著微電子機(jī)械技術(shù)的不斷發(fā)展，其技術(shù)不斷成熟，價格不斷降低，因此其應(yīng)用領(lǐng)域也將不斷擴(kuò)大。例如，目前要同時測量一個病人的幾個不同的參量，并進(jìn)行某些參量的控制，通常病人的體內(nèi)要插進(jìn)幾個管子，這增加了病人感染的機(jī)會，微型 智能儀器 能同時測量多參數(shù)，而且體積小，可植入 人體，使得這些問題得到解決。例如，為了設(shè)計速度較快和結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)， 儀器 生產(chǎn)廠家制造了具有脈沖發(fā)生器、頻率合成器和任意波形發(fā)生器等功能的函數(shù)發(fā)生器。 人工智能化 人工智能是 計算機(jī)應(yīng)用 的一個嶄新領(lǐng)域，利用計算機(jī)模擬人的智能，用于機(jī)器人、醫(yī)療診斷、專家系統(tǒng)、推理證明等各方面 。這樣， 智能儀器 可無需人的干預(yù)而自主地完成檢測或控制功能。 網(wǎng)絡(luò)化 融合 ISP 和 EMIT 技術(shù)，實現(xiàn) 儀器 儀表系統(tǒng)的 Inter 接入。 在系統(tǒng)編程技術(shù)（ InSystem Programming，簡稱 ISP 技術(shù)）是對軟件進(jìn)行修改、組態(tài)或重組的一種最新技術(shù)。ISP 技術(shù)消除了傳統(tǒng)技術(shù)的某些限制和連接弊病，有利于在板設(shè)計、制造與編程。由于 ISP 器件可以像任何其他器件一樣，在印刷電路板（ PCB）上處理，因此編程 ISP 器件不需要專門編程器和較復(fù)雜的流程，只要通過 PC 機(jī)， 嵌入式系統(tǒng) 處理器甚至 INTERNET 遠(yuǎn)程網(wǎng)進(jìn)行編程。利用該技術(shù)，能夠?qū)?8位和 16位 單片機(jī) 系統(tǒng)接入 Inter，實現(xiàn)基于Inter 的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、智能控制、上傳 /下 載數(shù)據(jù)文件等功能。S 公司等均提供基于 Inter 的 Device?Networking 的軟件、固件（ Firmware）和硬件產(chǎn)品。在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)分析和顯示完全用 PC 機(jī)的軟件來完成。這種基于 PC 機(jī)的測量 儀器 稱為虛擬儀器?？梢姡浖到y(tǒng)是虛擬 儀器 的核心，“ 軟件就是儀器 ” 。作為虛擬 儀器 核心的軟件系統(tǒng)具有通用性、通俗性、可視性、可擴(kuò)展性和升級性，能為用戶帶來極大的利益，因此，具有傳統(tǒng)的 智能儀器 所無法比擬的應(yīng)用前景和市場。其內(nèi)部包括誤差放大器、比較器、振蕩器、觸發(fā)器、輸出邏輯控制電路和輸出三極管等環(huán)節(jié)。 11 和 14 腳輸出交替的兩路控制信號，經(jīng)驅(qū)動電路與功率開關(guān)管的門極相連接。當(dāng) 11 腳輸出高電平、 14 腳輸出低電平時， N P2 導(dǎo)通，耦合變壓器原邊電流流向如圖 6(a)所示。圖7為驅(qū)動電路耦合變壓器的輸出波形。采樣電壓經(jīng) A./D 轉(zhuǎn)換后送 LCD 顯示，顯示精度可達(dá) 。 設(shè)計要求 現(xiàn)今的可調(diào)式開關(guān)電源通常采用專用芯片，具有開發(fā)時間短、可控性強(qiáng)等優(yōu)點；同時也具有功能受芯片限制等缺點。本開關(guān)電源輸出電壓可通過按鍵、 USB總線等控制，并且輸出電壓可斷電記憶，控制方式也很容易擴(kuò)展 (如擴(kuò)展 RS 232總線控制方式等 )。 設(shè)計方案論證 一． DCDC主回路拓?fù)涞姆桨高x擇 DCDC 變換有隔離和非隔離兩種。開關(guān)管 V1 受占空比為 D 的 PWM 波的控制，交替導(dǎo)通或截止，再經(jīng) L 和 C 濾波器在負(fù)載 R 上得到穩(wěn)定直流輸出電壓 Uo。（見圖 3） 智能儀表綜合課程設(shè)計 12 方案二： boost 電路形式。該電路屬于升壓型電路，達(dá)不到題目要求的 的輸出電壓。實際上此電路是在串聯(lián)開關(guān)電路后接入一個并聯(lián)開關(guān)電路（ BUCK 結(jié)合 BOOST 實現(xiàn)既可以升壓又可以降壓）。（見圖 5） 以上三種方案屬開關(guān)電源。開關(guān)穩(wěn)壓電路控制 智能儀表綜合課程設(shè)計 13 功率晶體管或 MOSFET 工作在開關(guān)狀態(tài)，截止時無電流，導(dǎo)通時飽和壓降很小，所以管耗也很低，大大提高了電源的效率，其效率可達(dá) 70%~95%。 方案四：使用純線性穩(wěn)壓電源。通過改變反饋網(wǎng)絡(luò)設(shè)定參數(shù)使輸出電壓可調(diào)，在次基礎(chǔ)上引入電流設(shè)定和電流反饋電路既可實現(xiàn)穩(wěn)流功能。特別是在負(fù)載電流較大且輸出電壓較低時，調(diào)整管自身的功耗很大、效率很低，既浪費能源，又使調(diào)整管產(chǎn)生很高的溫度。 本題只需要降壓，考慮到效率問題，采用開關(guān) buck 穩(wěn)壓電路 ,同時為了減小紋波可引入線性穩(wěn)壓方法，即采用開關(guān)型穩(wěn)壓電路和線性穩(wěn)壓電路相結(jié)合的方法。這樣還可以減少設(shè)計制作難度。 其中主控單片機(jī)使用 AT89c51，轉(zhuǎn)換電路使用 ADC0809,顯示電路使用 LCD液晶屏，其中包括一些簡單震蕩電路等，基本模電電路。因此， 主控器選擇AT89C52 單片機(jī)。 顯示電路 圖 9 顯示電路 顯示電路基于 AMP IRE128*64 顯示器。本課設(shè)所選擇的 LCD 是 AMPIRE12864 的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，圖形液晶顯示顯示器接如圖 8所示。其中 CS 和 WR 用來控制 A/D 轉(zhuǎn)換的啟動信號。 CLKI（引腳 4）和 CLKR（引腳 19）： ADC0801~0805 片內(nèi)有時鐘電路，只要在外 部 “CLKI” 和 “CLKR” 兩端外接一對電阻電容即可產(chǎn)生 A/D 轉(zhuǎn)換所要求的時鐘，其 振蕩頻率為 fCLK≈1/ 。若采用外部時鐘，則外部 fCLK 可從 CLKI 端送入，此時不接 R、 C。 INTR （引腳 5）： INTR 是轉(zhuǎn)換結(jié)束信號輸出端，輸出跳轉(zhuǎn)為低電平表示本次 轉(zhuǎn)換已經(jīng)完成，可作為微處理器的中斷或查詢信 號。 圖 10 ADC0804 引腳圖 智能儀表綜合課程設(shè)計 18 CS ＝ 0 時，允許進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 在典型應(yīng)用 fCLK＝ 640KHZ 時，轉(zhuǎn)換時間約為 103μ ｓ～ 114μ ｓ。 VＩＮ （＋）（引腳）和 VＩＮ （－）（引腳 7）：被轉(zhuǎn)換的電壓信號從 VＩＮ （＋ ）和 VＩＮ （－）輸 入，允許此信號是差動的或不共地的電壓信號。由于該芯片允許差動 輸入，在共模輸入電壓允許的情況下，輸入電壓范圍可以從非零伏開始，即 Vmin 至 Vmas。 AGND（引腳 8）和 DGND（引腳 10）： A/D 轉(zhuǎn)換器一般都有這兩個引腳。 VＲＥＦ／ 2（引腳 9）：參考電壓 VＲＥＦ /2 可以由外部電路供給，從 “V ＲＥＦ /2” 端直接送 入， VＲＥＦ /2 端電壓值應(yīng)是輸入電壓范圍的二分之一。 ADC0804 轉(zhuǎn)換器的工作時序如圖 10 所示。當(dāng) AT89C51 向 ADC0804 發(fā) WR (啟動轉(zhuǎn)換 )、 RD (讀取結(jié)果 )信號時， 只要虛擬一個系統(tǒng)不占用的數(shù)據(jù)存儲器地址即可。它由早期的 編程語言 BCPL(Basic Combined Programming Language)發(fā)展演變而來，在 1970 年， ATamp。 而 B 語言 之前還有 A語言，取名自世界上第一位女程序員 Ada（ 艾達(dá) ）。 Keil 提供了包括 C 編譯器 、宏匯編、連接器、 庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個 集成開發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部分組合在一起。如果你使用 C 語言編程，那么 Keil 幾乎就是你的不二之選，即使不使用 C 語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。單片機(jī)的 PWM 主要可通過其定時器實現(xiàn)，設(shè)置相關(guān)定時器便可產(chǎn)生一定頻率與一定占空比的方波信號。 sbit rd=P3^0。 unsigned long int shuchu=500。 unsigned long int ch=0。 //按鍵標(biāo)記 // uchar uca_LineScan[3]={0xEF,0xDF,0xBF}。 //函數(shù)定義 // uchar getkey()。 vShowOneChar(6,89,uca[t])。 vShowOneChar(6,103,uca[t])。 vShowOneChar(6,111,uca[t])。 switch(x) { case 42: t=0。 qiuhe(t)。 vShowOneChin(2,64,uca_ding)。 } break。039。 i++。 if(i==3) { vShowOneChin(2,49,uca_que)。 vShowOneChin(4,59,uca_wenhao)。 //39。 case 32: t=2。 智能儀表綜合課程設(shè)計 25 qiuhe(t)。 vShowOneChin(2,64,uca_ding)。 } break。239。 i++。 if(i==3) { vShowOneChin(2,49,uca_que)。 vShowOneChin(4,59,uca_wenhao)。 //39。 case 21: t=4。 qiuhe(t)。 vShowOneChin(2,64,uca_ding)。 } break。439。 i++。 if(i==3) { vShowOneChin(2,49,uca_que)。 vShowOneChin(4,59,uca_wenhao)。 //39。 case 23: t=6。 qiuhe(t)。 智能儀表綜合課程設(shè)計 26 vShowOneChin(2,64,uca_ding)。 } break。639。 i++。 if(i==3) { vShowOneChin(2,49,uca_que)。 vShowOneChin(4,59,uca_wenhao)。 //39。 case 12: t=8。 qiuhe(t)。 vShowOneChin(2,64,uca_ding)。 } break。839。 i++。 if(i==3) { vShowOneChin(2,49,uca_que)。 vShowOneChin(4,59,uca_wenhao)。 //39。 case 41: if(i==3) //39。 { ch=ch*256/512。 ch=0。