【正文】 時(shí)鐘)010/8(來(lái)自預(yù)分頻器)011/64(來(lái)自預(yù)分頻器)100/256(來(lái)自預(yù)分頻器)101/1024(來(lái)自預(yù)分頻器)110外部T1引腳，下降沿驅(qū)動(dòng)111外部T1引腳，上升沿驅(qū)動(dòng)4硬件電路設(shè)計(jì) 工頻220V交流電壓經(jīng)變壓器降壓后，變?yōu)?8V，對(duì)該電壓整流濾波后，再經(jīng)7815得到15V電壓，其中一路電壓直接作為開(kāi)關(guān)變換電路的輸入電壓，另外一路將通過(guò)7805得到5V的電壓，再經(jīng)過(guò)電容的濾波作用會(huì)使電壓的紋波減小，給開(kāi)關(guān)電源控制電路部分的單片機(jī)提供工作電源。但是二極管不能直接連到電源的兩端，而是應(yīng)再串聯(lián)一個(gè)電阻，起到限流作用。圖4 1電源電路設(shè)計(jì)原理圖開(kāi)關(guān)變換電路為開(kāi)關(guān)電源的核心部位，它能將一種等級(jí)的直流電壓轉(zhuǎn)換為另一種等級(jí)的直流電壓。 圖4 2開(kāi)關(guān)變換電路原理圖功率開(kāi)關(guān)管采用B834，當(dāng)控制脈沖是低電平時(shí)，功率開(kāi)關(guān)管為導(dǎo)通狀態(tài)，電流流過(guò)電感，電感將會(huì)存儲(chǔ)能量，功率開(kāi)關(guān)管把電路的輸入電壓轉(zhuǎn)換為高頻脈沖，當(dāng)控制脈沖是高電平時(shí)，功率開(kāi)關(guān)管為截止?fàn)顟B(tài)，電感把所存儲(chǔ)的能量釋放出來(lái)給負(fù)載。為了減少紋波電壓，輸出端的濾波電容選用的是低串聯(lián)等效電阻的優(yōu)質(zhì)電容。輸出濾波電感是能夠保證電流不產(chǎn)生斷續(xù)，而且可以起到濾波作用。本設(shè)計(jì)選擇了內(nèi)部時(shí)鐘方式。單片機(jī)工作時(shí)，在統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖控制下一步一步的進(jìn)行，這個(gè)脈沖是由單片機(jī)控制器中的時(shí)序電路發(fā)出的。為保證各部件間的工作同步，因此單片機(jī)內(nèi)部電路在惟一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格的按時(shí)序進(jìn)行工作[3]。外接晶振時(shí)，兩個(gè)電容的值通常選22pF左右，電容值對(duì)頻率具有微調(diào)的作用。在實(shí)際連接中，為減少寄生電容，更好地保證振蕩器可以穩(wěn)定、可靠工作，振蕩器和電容應(yīng)盡可能的與單片機(jī)芯片靠近。Atmega8單片機(jī)為低電平復(fù)位，在單片機(jī)剛上電之時(shí)，由于電容充電，使此支路導(dǎo)通，將復(fù)位引腳電平拉低，當(dāng)電容充電的電壓大于其復(fù)位所需的門限電壓時(shí)，復(fù)位引腳接高電平，此時(shí)復(fù)位已完成，為上電復(fù)位。軟件譯碼實(shí)現(xiàn)預(yù)置電壓以及輸出電壓的功能。如圖45是一個(gè)4位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示的電路。由于所有位的段選碼用同一個(gè)I/O口來(lái)控制，因此，要顯示出不同的數(shù)字，必須要采用掃描的顯示方式。通過(guò)程序的控制不斷循環(huán)輸出相應(yīng)的段選碼和位選碼，由于人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)，就可以獲得視覺(jué)穩(wěn)定的顯示狀態(tài)。圖4 5單片機(jī)與數(shù)碼管接口電路原理圖本設(shè)計(jì)的鍵盤是一組按鍵的組合，它是最常用的單片機(jī)的輸入設(shè)備，使用者可通過(guò)鍵盤輸入數(shù)據(jù)或者指令，來(lái)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)交互。鍵盤可以分為非編碼鍵盤和編碼鍵盤。在單片機(jī)組成的測(cè)控系統(tǒng)以及智能化儀器中，用得最多的是非編碼的鍵盤[4]。所以在斷開(kāi)及閉合的瞬間均伴有一連串抖動(dòng)。而按鍵可穩(wěn)定閉合的時(shí)間長(zhǎng)短是由操作人員的動(dòng)作決定，一般是零點(diǎn)幾秒至幾秒。按鍵的抖動(dòng)，可以用軟件和硬件兩種方法去除。但是如果按鍵較多，常用軟件方法去抖動(dòng)，即檢測(cè)出鍵閉合后，即執(zhí)行一個(gè)延時(shí)程序產(chǎn)生5~10ms的延時(shí)，使抖動(dòng)消失后再一次檢測(cè)鍵的狀態(tài)，如果仍保持閉合狀態(tài)下的電平，則確認(rèn)為真正有鍵按下。單片機(jī)與鍵盤接口電路的設(shè)計(jì)如圖46所示，其中PBPBPBPB2和PB0分別與按鍵KKKK4和K6相連接。并且當(dāng)常按K6或K4時(shí)可以連續(xù)步進(jìn)。單片機(jī)可以通過(guò)這些按鍵，預(yù)置電壓，顯示實(shí)際電壓值，顯示當(dāng)前實(shí)際電流值。本設(shè)計(jì)中由四位數(shù)碼管來(lái)顯示當(dāng)顯示預(yù)置電壓時(shí)，4位數(shù)碼管最左位顯示“F”；當(dāng)顯示當(dāng)前實(shí)際電流時(shí)，4位數(shù)碼管最左位顯示“A”；當(dāng)顯示實(shí)際電壓值時(shí)，4位數(shù)碼管的最左位顯示“U”；當(dāng)過(guò)流時(shí)顯示“HHHH”；當(dāng)正常工作時(shí)，如果電源出現(xiàn)短路后則數(shù)碼管顯示“EEEE”。通過(guò)檢測(cè)輸出的采樣值與設(shè)定值進(jìn)行比較，調(diào)用調(diào)節(jié)函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。W1為滑動(dòng)變阻器，可實(shí)現(xiàn)硬件的微調(diào)。將采樣電壓值送到A/D中，電流采樣的實(shí)現(xiàn)是在輸出電路中串連一個(gè)比較小的電阻R22，將電路中的電流轉(zhuǎn)換為電壓的形式，送到A/D中，此時(shí)就可通過(guò)程序控制用數(shù)碼管顯示。圖4 7反饋回路設(shè)計(jì)原理圖5系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的思路為：系統(tǒng)掃描鍵盤的輸入，當(dāng)鍵盤有輸入時(shí)，系統(tǒng)會(huì)立刻做出響應(yīng)，根據(jù)采樣電壓值與鍵盤輸入電壓值之間的差來(lái)更新脈寬，輸出用戶期望的電壓值，隨后系統(tǒng)仍繼續(xù)掃描鍵盤，當(dāng)鍵盤無(wú)輸入時(shí)，系統(tǒng)調(diào)用調(diào)節(jié)函數(shù)，控制輸出穩(wěn)定的電壓。當(dāng)反饋電流的信號(hào)達(dá)到過(guò)流保護(hù)或者短路保護(hù)極限時(shí)，系統(tǒng)關(guān)閉PWM脈沖，并且不再調(diào)用調(diào)節(jié)子函數(shù)。軟件子程序主要包括：（1）鍵盤掃描子程序（2）ADC轉(zhuǎn)換子程序（3）定時(shí)器0中斷數(shù)碼管顯示子程序（4）調(diào)節(jié)子程序。先對(duì)Atmega8單片機(jī)初始化，讀取預(yù)置電壓并調(diào)整脈寬輸出相應(yīng)電壓，根據(jù)鍵盤的輸入調(diào)整PWM脈沖占空比，通過(guò)單片機(jī)輸出相應(yīng)電壓，當(dāng)電網(wǎng)變動(dòng)，導(dǎo)致輸出電壓有偏移，可通過(guò)調(diào)節(jié)函數(shù)，來(lái)使輸出電壓保持在設(shè)定值，穩(wěn)定電壓。本設(shè)計(jì)要求有電壓預(yù)置功能，在程序中將五個(gè)按鍵分別定義為：加1V、減1V、以滿足電壓預(yù)置要求。在按鍵操作的過(guò)程中，往往無(wú)意中同時(shí)或先后按下兩個(gè)以上的鍵或連按，從而發(fā)出錯(cuò)誤的指令。即先判斷當(dāng)前是否有鍵按下，若有鍵按下，則延時(shí)，再次判斷是否仍有鍵按下，若仍有鍵按下，則確認(rèn)按鍵，進(jìn)行鍵盤處理。延時(shí)開(kāi)始是否有按鍵按下？進(jìn)行鍵盤處理等待按鍵松開(kāi)結(jié)束是是否否圖5 2鍵盤防抖程序流程圖定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0簡(jiǎn)稱為T/C0，8位二進(jìn)制核心計(jì)數(shù)器為TCNT0。如果T/C0規(guī)定為定時(shí)器方式，則TCNT0的計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖源CLK由系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)經(jīng)預(yù)分頻器后得到；如果T/C0規(guī)定為計(jì)數(shù)器方式，則TCNT0的計(jì)數(shù)時(shí)鐘源仍為CLK，但是它是由T0引腳經(jīng)預(yù)分頻器送來(lái)。也就是說(shuō)在一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)數(shù)碼管顯示，由于每個(gè)數(shù)碼管的顯示時(shí)間很短，并且人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)，看上去數(shù)碼管為靜態(tài)顯示。定時(shí)時(shí)間到，T/C0產(chǎn)生中斷，執(zhí)行中斷程序。中斷入口給T/C0賦初值讀取要顯示的數(shù)值查表從PD口送段選碼從PC口送位選碼中斷返回圖5 3中斷方式下數(shù)碼管顯示子程序流程圖 ADC轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計(jì) 采樣電路是通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)將模擬電壓量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。A/D轉(zhuǎn)換的流程圖如圖54所示。如果OCR1A為0或者1000，則自動(dòng)對(duì)OCR1A進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其在0~1000之內(nèi)。返回0＜OCR1A＜1000調(diào)節(jié)函數(shù)入口差值=預(yù)設(shè)值—當(dāng)前值是差值＞1OCR1A+1差值＜1是否是否OCR1A1否OCR1A=1000是OCR1A=999OCR1A=1否圖5 5 AD調(diào)節(jié)函數(shù)流程圖6系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)程序編寫完成后，經(jīng)調(diào)試無(wú)誤，便下載到單片機(jī)中。當(dāng)程序無(wú)語(yǔ)法錯(cuò)誤后ICC AVR軟件的最下方會(huì)顯示“DONE”，否則的話就會(huì)有錯(cuò)誤提示。PB1引腳設(shè)置成PWM波形發(fā)生器，結(jié)果應(yīng)為占空比不同，測(cè)試結(jié)果如圖62和圖63所示。圖6 2 圖6 3 給開(kāi)關(guān)電源接上負(fù)載，通過(guò)按鍵預(yù)置電壓值，用萬(wàn)用表測(cè)其輸出的實(shí)際電壓值與輸出的實(shí)際電流值。選用負(fù)載以及測(cè)試結(jié)果如表61和62所示。表6 1 預(yù)置電壓顯示輸出電壓顯示輸出電流實(shí)際輸出電壓電阻332mA表6 2 預(yù)置電壓為12V時(shí)測(cè)試結(jié)果預(yù)置電壓顯示輸出電壓顯示輸出電流實(shí)際輸出電壓電阻10V408mA29Ω圖6 4 圖6 5 預(yù)置電壓為10V時(shí)測(cè)試結(jié)果，%；預(yù)置電壓為10V時(shí)，%。短路試驗(yàn)是將輸出端直接用導(dǎo)線連接，當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，立刻鎖死PWM脈沖，關(guān)斷功率管，并在數(shù)碼管上顯示“EEEE”，此時(shí)輸出電壓為0V。圖6 6 短路保護(hù)測(cè)試結(jié)果過(guò)載保護(hù)測(cè)試，調(diào)節(jié)負(fù)載的大小，使輸出電流值大于程序中所設(shè)定的極限值，延時(shí)一小段時(shí)間后，數(shù)碼管顯示“HHHH”，表示啟動(dòng)過(guò)流保護(hù)，此時(shí)鎖死PWM脈沖，關(guān)斷功率管，使輸出電壓為0V。圖6 7 過(guò)流保護(hù)測(cè)試結(jié)果預(yù)置電壓與實(shí)際輸出之間存在誤差，調(diào)節(jié)電位器，將6V時(shí)的輸出電壓與預(yù)置電壓相同，得到其他電壓值的時(shí)候的輸出電壓值，見(jiàn)表6表6表65所示。此點(diǎn)只是一點(diǎn)假設(shè)，具體是哪個(gè)或哪些元件產(chǎn)生的影響還有待驗(yàn)證。所以必須要了解和掌握PCB電路板的繪制與制作。一般制作電路板的流程是：一是要設(shè)計(jì)電路圖畫好PCB圖，二是準(zhǔn)備好覆銅板，三是轉(zhuǎn)移圖形，四是腐蝕電路板，五是在電路板上鉆孔，六是進(jìn)行后期電路板的表面處理。新建工程、文件，繪制原理圖，將原理圖內(nèi)的各個(gè)元件設(shè)置封裝屬性，使其具有PCB圖形，若沒(méi)有與之相對(duì)應(yīng)的封裝圖形，則需要在PCB文件中自己繪制，再加入到原有的封裝庫(kù)內(nèi)。此時(shí)，器件擺放不是按照需要，而是同類型的放在一起，所以需要自己調(diào)整器件的布局，并且此時(shí)的連線很亂，并且不是有效的連線，需要手動(dòng)布線（自動(dòng)布線布不開(kāi)），如果單面布不開(kāi)可以布成雙面板。將繪制好的電路板用轉(zhuǎn)印紙打印出來(lái)。將覆銅板裁剪成電路板的大小。用細(xì)砂紙把覆銅板表面的氧化層打磨掉，以保證在轉(zhuǎn)印電路板時(shí)，熱轉(zhuǎn)印紙上的碳粉能牢固的印在覆銅板上面。將打印好的電路板裁剪成合適大小，把印有電路板的一面貼在覆銅板上，對(duì)齊好后把覆銅板放入熱轉(zhuǎn)印機(jī)中，放入時(shí)一定要保證轉(zhuǎn)印紙沒(méi)有錯(cuò)位。腐蝕線路板，回流焊機(jī)。然后進(jìn)行腐蝕，等電路板上暴露的銅膜完全被腐蝕掉時(shí)，將電路板從腐蝕液中取出并清洗干凈，這樣一塊電路板就腐蝕好了。線路板鉆孔。根據(jù)PCB中設(shè)置的孔徑大小選擇不同的鉆針。鉆孔完后，用細(xì)砂紙把覆在線路板上的墨粉打磨掉，用清水把線路板清洗干凈。要想焊好板子，要有一定的焊接基礎(chǔ)。 1. 焊元件。2. 拆卸電子元件。注意事項(xiàng)，以免振蕩信號(hào)有衰減。8 結(jié)論通過(guò)本設(shè)計(jì)，我加深了對(duì)Atmega8系列單片機(jī)的學(xué)習(xí)，通過(guò)系統(tǒng)軟件的調(diào)試，使我對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用和編程方法有了基本的了解和掌握。本設(shè)計(jì)也有許多不足之處：首先，數(shù)碼管顯示的當(dāng)前電流和當(dāng)前電壓都不是很穩(wěn)，原因是輸出的電壓本身就不是一個(gè)嚴(yán)格的直流電壓值，它是在一定的范圍內(nèi)波動(dòng)的，所以導(dǎo)致反饋回單片機(jī)的電壓值就會(huì)不停的變動(dòng)，單片機(jī)內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換不停的采集電壓信號(hào)，并進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以顯示出來(lái)的當(dāng)前電流和當(dāng)前電壓值會(huì)不停的變動(dòng)；其次，實(shí)際輸出電壓值和預(yù)置電壓存在一定的誤差，且不是呈線性規(guī)律，原因初步認(rèn)為是電路中存在的非線性元件導(dǎo)致此現(xiàn)象的發(fā)生，具體是何元件，由于時(shí)間有限，無(wú)法進(jìn)一步進(jìn)行論證，有待以后驗(yàn)證。由于AVR單片機(jī)內(nèi)部集成了A/D、輸出驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)以及其本身就帶PWM功能，因此省去了A/D芯片和D/A芯片以及PWM芯片，充分利用了Atmaga8單片機(jī)的I/O資源，可以說(shuō)這是一個(gè)性價(jià)比非常高的基于AVR單片機(jī)控制的開(kāi)關(guān)電源。謝辭在這次設(shè)計(jì)中，非常感謝我的指導(dǎo)教師王老師，她嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；她循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。在本次設(shè)計(jì)、調(diào)試以及論文撰寫過(guò)程中，得到了王老師的熱心指導(dǎo)，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，使我深受教育，在此要非常的感謝老師，同時(shí)也要感謝所有熱心相助的同學(xué)們。在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，從資料準(zhǔn)備，方案設(shè)計(jì)，調(diào)試的整個(gè)過(guò)程當(dāng)中，查閱了許多的資料，感謝學(xué)校給我們提供如此多的資料，讓我學(xué)到了許多寶貴的知識(shí)，并在設(shè)計(jì)實(shí)踐的過(guò)程中，不斷驗(yàn)證，對(duì)知識(shí)有更加正確的理解，掌握了正確的實(shí)踐研究方法，為日后繼續(xù)的學(xué)習(xí)和進(jìn)步，打下了良好的基礎(chǔ)。當(dāng)然，在設(shè)計(jì)過(guò)程中不免會(huì)遇到一些難題，經(jīng)過(guò)老師的精心指導(dǎo)，都得以一一解決，也正是在解決這些困難的過(guò)程中，才慢慢的掌握了合理的研究方法，合理的設(shè)計(jì)思想，這是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)一個(gè)很大的收獲。0x01) // 可以連續(xù)加define k4 (PINBamp。0x08) //加1 不可連續(xù)加define jian (PINBamp。0x20) //預(yù)置 切換顯示define dyzd 150 //電壓顯示最大值uchar const SEG[15]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xc1,0x88,0x8e,0x89,0x86}。//顯示標(biāo)志位預(yù)置電壓，當(dāng)前電流，當(dāng)前電壓uint flag_a=0。//過(guò)流后延時(shí)后關(guān)斷PWMuint lc_ge=0。uint lc_bai=0。uint ab=0。//輸出電壓值uint bai=0。uint ge=0。uint value0=0,value1=0。uint yudianya=0。 //目標(biāo)電壓int PWM=0。 //當(dāng)前電壓int diff。i40000。}//**************調(diào)節(jié)函數(shù)**************void tiaojie(void){ diff =T_targetT_real。amp。 else { if(diff1) OCR1A=OCR1A1。 if(OCR1A==0) OCR1A=1。 for(i=0。i