【正文】 R1 能設(shè)定輸出電壓值，并能為輸出提供一個(gè)假負(fù)載，用以提高輕載時(shí)的負(fù)載調(diào)整率。 電源模塊中的主要芯片 型單片開(kāi)關(guān)電源芯片 TOP243YN 采用與 TOPSwitch 相同的拓?fù)潆娐罚愿咝詢r(jià)比將高壓 MOSFET、 PWM 控制器、 故障自動(dòng)保護(hù)功能及其它控制電路集成到一個(gè)硅片上。 除標(biāo)準(zhǔn)的漏極、源極和控制極外，不同封裝的 TOP243YN 還另有 1 至 3 個(gè)引腳，這些引腳根據(jù)不同封裝形式，可以實(shí)現(xiàn)如下功能：線電壓檢測(cè)（過(guò)壓／欠壓，電壓前饋／降低 DCMAX)、外部精確設(shè)定流限、遠(yuǎn)程開(kāi)／關(guān)控制、與外部較低頻率的信號(hào)同步及頻率選擇 (132 kHz/66 kHz)。另 22 外，所有重要參數(shù)（例如流限、頻率、 PWM 增益等）的溫度容差及絕對(duì)容差更小、設(shè)計(jì)更簡(jiǎn)化，系統(tǒng)成本更低。通過(guò)內(nèi)部的開(kāi)關(guān)高壓電流源提供啟動(dòng)偏置電流。 控制 (C) 引腳： 誤差放大器及反饋電流的輸入腳，用于占空比控制。也用作電源旁路和自動(dòng)重啟動(dòng)／補(bǔ)償電容 的連接點(diǎn)。連接至源極引腳則禁用此引腳的所有功能。連接至源極引腳則禁用此引腳的所有功能。是過(guò)壓 (OV)、欠壓 (UV)、降低 DCMAX 的線電壓前饋、遠(yuǎn)程開(kāi)／關(guān)和同步的輸入引腳。 頻率 (F) 引腳： (僅限 Y、 R或 F封裝 ) 選擇開(kāi)關(guān)頻率的輸入引腳：如果連接到源極引腳則開(kāi)關(guān)頻率為 132 kHz，連接到控制引腳則開(kāi)關(guān)頻率為 66 kHz。 源極 (S) 引腳： 這個(gè)引腳是功率 MOSFET 的源極連接點(diǎn)，用于高壓功率的回路。 TOPSwitchGX 產(chǎn)品系列功能描述 與 TOPSwitch 類似， TOPSwitchGX也是一款集成式開(kāi)關(guān)電源芯片，能將控制引腳輸入電流轉(zhuǎn)化為高壓功率 MOSFET 開(kāi)關(guān)輸出的占空比。此外， TOPSwitchGX 采用了專利高壓 CMOS 技術(shù)，能以高性價(jià)比將高壓功率 MOSFET 和所有低壓控制電路集成到一片集成電路 中。將如上引腳與源極引腳連接時(shí)， TOPSwitchGX 以類似 TOPSwitch 的三端模式工作，在此種模式下， TOPSwitchGX 仍能實(shí)現(xiàn)如下多項(xiàng)功能而無(wú)需其他外圍元件： （ 1） 完全集成的 10 ms 軟啟動(dòng)，限制啟動(dòng)時(shí)的峰值電流和電壓，顯著降低或消除大多數(shù)應(yīng)用中的輸出過(guò)沖。 （ 3） 輕載時(shí)頻率降低，降低開(kāi)關(guān)損耗，保持多路輸出電源中良好的交叉穩(wěn)壓精度。 （ 5） 頻率調(diào)制功能可降低 EMI。滯后時(shí)間較長(zhǎng)可防止電路板過(guò)熱。 （ 8） 絕對(duì)容差更小，降低溫度變化對(duì)開(kāi)關(guān)頻率、電流限制及 PWM 增益的影響。在此模式之下，電阻值 確定 OV/UV 的閾值，且 DCMAX 從電路電壓超過(guò)欠壓閾值時(shí)開(kāi)始線性減少。外部流限 (X)引腳通常通過(guò)一個(gè)電阻與源極連接，從外部將流限降低到接近工作峰值的電流。在 P 和 G 封裝中，多功能引腳 組合了線電壓檢測(cè)及外部流限引腳功能，但其中某些功能不能同時(shí)實(shí)現(xiàn) 。而與控制引腳連接時(shí)，頻率減半 。 2. 可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器 TL431 TL431 和 TL431A 是三端可調(diào)并聯(lián)穩(wěn)壓器，在應(yīng)用工業(yè)、商用、軍用溫度范圍內(nèi)具有規(guī)定的熱穩(wěn)定性。器件的輸出阻抗典型值為 。 TL431C 和TL431AC 的工作溫度范圍為 0℃至 70℃， TL431I 和 TL431AI 的工作溫度范圍為 40℃至85℃，而 TL431M 則 工作在全軍事溫度范圍 55℃至 125℃ 【 10】 。 3個(gè)引腳分別為：陰極（ CATHODE）、陽(yáng)極（ ANODE）和參考端（ REF）。 本設(shè)計(jì)的反饋回路如圖 所示： 100R410uFC6A1K2C4E3IC1817b231TL431U2510R110KR3HER104D3100uFC5100uFC4510R5GNDR2V1V2D7S4X3F5L2C1 U3104C55 圖 反饋回路圖 在本設(shè)計(jì)中 R3 的值由采樣電流決定的可以依據(jù)下式計(jì)算： samprefIVR ?3 (46) 式中 refV — 參考端的參考電壓； sampI — 反饋采樣電流。 通信模塊 目前常用的 串行 接口標(biāo)準(zhǔn)有 RS23 RS42 RS485，其中 RS232 被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。這種通訊方式共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳輸距離最大為約 15 米，最高速率為 20Kb/s。 RS422 和 RS485 與 RS232 不一樣，數(shù)據(jù)信號(hào)采用的是差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對(duì)雙絞線。平衡雙絞線的長(zhǎng)度與傳輸速率成反比。 由于本設(shè)計(jì)大多數(shù)是用在工廠或者電廠，所以一般儀表的數(shù)目較多，在本設(shè)計(jì)中采用了 485 通信。 其引腳及引腳功能如下： 圖 MAX1487引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 RO：接收器輸出：若 AB200mV，則 RO 為高電平；若 AB200mA,則 RO 為低電平。 DE：驅(qū)動(dòng)器輸出使能。 27 CCV ：電源正極。 A：接 受（發(fā)送）同向端。 本設(shè)計(jì)的硬件電路如下圖所示： +5VC181KR102KR9A1K2C4E3U4A1K2C4E3U6+5VVCC510R152KR13+5V10KR1710KR14R16R11RO1RE2DE3DI4GND5A6B7VCC8MAX1487U5C1B2E3Q19013485B1485A1485G1RXD1TXD1GNDVCCSGNDSGND21D721D8 圖 RS487通信原理圖 其中光隔起保護(hù)隔離作用， R1 R1 R17 還有 Q1 構(gòu)造了一個(gè)邏輯電路，這個(gè)電路可以使 TXD1 發(fā)送信號(hào)的時(shí)候是 MAX1487 工作在輸出模式，當(dāng)該引腳處于空閑狀態(tài)的時(shí)候使 MAX1487 工作在接受模式，省去了對(duì)引腳 __RE 、 DE 附加控制。 顯示電路的設(shè)計(jì) 選擇 MSP430F149 單片機(jī) 通過(guò)性能、價(jià)格、處理速度等多方面的比較選擇，我們最終決定采用高性能、 特 低功耗、 高集成度技術(shù)的 MSP430F149單片機(jī)。這些微控制器被設(shè)計(jì)成可用電池工作且可應(yīng)用很長(zhǎng)時(shí)間的器件 。數(shù) 28 字控制的振蕩器可使器件從低功耗方式迅速喚醒，在少于 6ms 的時(shí)間內(nèi)達(dá)到激活方式。 典型應(yīng)用包括捕捉模擬信號(hào)的傳感系統(tǒng)，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，然后處理數(shù)據(jù)并將它們傳送給主系統(tǒng)。硬件乘法器更加強(qiáng)了器件性能并提供寬代碼和硬件兼容的系列。低電源電壓范圍： ~ 178。低工作電流 —— 7μ A32kHz ， —— 250 μ A1MHz ， 178。由等待方式喚醒時(shí)間： 6μ s 178。 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，具有內(nèi)部基準(zhǔn)、采樣保持和自動(dòng)掃描功能 178。定時(shí)器 _A：帶有 3 個(gè)俘獲 /比較寄存器的 16 位定時(shí)器 178?？稍陔娐钒迳洗芯幊蹋恍枰獠烤幊屉妷?，由保密熔絲完成的可編程代碼保護(hù) 178。 64 腳四方平面型封裝（ QFP） 圖 MSP430F149 內(nèi)部 框圖 2. MSP430F149 單片機(jī)引腳 MSP430 單片機(jī)有豐富的端口資源，各產(chǎn)品型號(hào)不同，所含端口資源不同，各端口都有豐富的功能以及大量的控制寄存器供用戶操作。其中， P0、 P1和 P2 口具有中斷能力； TP0 具有三態(tài)輸出能力； S 和 COM 是為液 晶的驅(qū)動(dòng)而專門設(shè)置的端口。 MSP430 的端口可以直接用于輸入 /輸出，以實(shí)現(xiàn)多功能復(fù)用，還可以為 MSP430。常見(jiàn)的鍵盤接口電路可以直接用端口進(jìn)行模擬，用查詢或中斷方式控制。 單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖 所示： DVCC1P6.3/A32P6.4/A43P6.5/A54P6.6/A65P6.7/A76VREF+7XIN8XOUT9VeREF+10VREF/VeREF11P1.0/TACLK12P1.1/TA013P1.2/TA114P1.3/TA215P1.4/SMCLK1617181920212223242526272829303132P3.5/URXD033P3.6/UTXD134P3.7/URXD135P4.0/TB036P4.1/TB137P4.2/TB238P4.3/TB339P4.4/TB440P4.5/TB541P4.6/TB642P4.7/TBCLK43P5.0/STE144P5.1/SIMO145P5.2/SOMI146P5.3/UCLK147P5.4/MCLK48495051XT2OUT52XT2IN53TDO/TDI54TDI/TCLK55TMS56TCK57RST/NMI58596061AVSS62DVSS63AVCC64MSP430F149U1MSP430F149RSTTCKTMSTDI12Y2XTAL30pFCY230pFCY1TDOSIRCKSCKK1K2K3K4CLRPWMRXDTXDTB1TB2IA ICUCXT2INXT2OUTXT2INXT2OUTLED1LED0LED2LED3LED412Y1XTALX1OUT X1INX1INX1OUTVREFVCCGNDGNDVCCUAFINGNDVin3GND1Vout2U6AMS117V2 VCC10uFCV3CV4GNDCV1VRVCC RESETGND810UR100KRSVCC RSTGND 圖 MSP430F149最小系統(tǒng)圖 31 A/D 采樣 模塊 由信號(hào)調(diào)理得到的電壓、 電流信號(hào) 也是交流信號(hào) ， 故其采樣 信號(hào)存在負(fù)值， 因此 要對(duì)采樣信號(hào)做相應(yīng)的處理，使得離散值中沒(méi)有負(fù)值。 由于 MSP430F149的 A/D口輸入最高為 ，而經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路后最終得到的電壓、電流峰值接近于 ，故采用 就可滿足要求。這 個(gè)器件特征有 非常低的動(dòng)態(tài)阻抗、低噪聲以及隨時(shí)間和溫度穩(wěn)定工作。該器件大動(dòng)態(tài)的操作范圍使其適用于變化范圍很大的電源和具有優(yōu)異調(diào)整能力的應(yīng)用場(chǎng)合 【 13】 。 LM385 系列為低成本 TO226AA 塑料外殼封裝，有兩種電壓規(guī)格， 和 ，正如器件后綴表示的那樣。到 +70℃溫度范圍。其設(shè)計(jì)電路如圖 所示： LM385B12DRVR510RRVCCGND10uFCRCRC 圖 LM385B12 基準(zhǔn)圖 32 按鍵模塊 在本設(shè)計(jì)中 ，鍵盤是操作人員 與儀表進(jìn)行交流的輸入設(shè)備 ，借助鍵盤可實(shí)現(xiàn) 對(duì) 系統(tǒng)參數(shù) 的 設(shè)置， 鍵盤一般分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種。 在編碼鍵盤中， 只要按下 某一個(gè)鍵，就能產(chǎn)生這個(gè)鍵的代碼（編碼）。非編碼鍵盤是由若干個(gè)按鍵組合的開(kāi)關(guān)矩陣， 按鍵的狀態(tài) 需要軟件來(lái)識(shí)別，由此 可以 計(jì)算 出鍵碼 【 14】 。 非編碼鍵盤 包含 分立式 按鍵和 矩陣 式按鍵。 獨(dú)立式按鍵是直接用 I/O 口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，其特點(diǎn)是每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根 I/O， 每個(gè)按鍵的工作不會(huì)影響其它 I/O