成績(jī)?cè)u(píng)定表學(xué)生姓名張麗班級(jí)學(xué)號(hào)1203060101專業(yè)通信工程課程設(shè)計(jì)題目基于單片機(jī)的數(shù)控開關(guān)電源設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)組長(zhǎng)簽字：成績(jī)?nèi)掌?0年月日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)院信息科學(xué)與工程專業(yè)通信工程學(xué)生姓名張麗班級(jí)學(xué)號(hào)1203060101課程設(shè)計(jì)題目基于單片機(jī)的數(shù)控開關(guān)電源設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù):要求：分別對(duì)硬件系統(tǒng)的配置予以評(píng)估，使其能夠?qū)D(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量。對(duì)單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器進(jìn)行配置，設(shè)計(jì)和說(shuō)明定時(shí)器/計(jì)數(shù)器在“M〞法測(cè)量中的作用和使用方法，討論測(cè)量精度的問(wèn)題。任務(wù)：1、設(shè)計(jì)電路圖。2、利用軟件畫原理圖3、熟悉軟件編程語(yǔ)言，編寫程序4、系統(tǒng)調(diào)試工作方案與進(jìn)度安排:1.查找資料?！?天〕2.設(shè)計(jì)電路，畫電路圖?！?天〕3.軟件編程與調(diào)試?！?天〕4.系統(tǒng)調(diào)試。〔2天〕5.撰寫報(bào)告?！?天〕指導(dǎo)教師：201年月日專業(yè)負(fù)責(zé)人：201年月日學(xué)院教學(xué)副院長(zhǎng)：201年月日摘要智能儀器是含有微型計(jì)算機(jī)或者微型處理器的測(cè)量?jī)x器，擁有對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)運(yùn)算邏輯判斷及自動(dòng)化操作等功能。傳感器拾取被測(cè)參量的信息并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)濾波去除干擾后送入多路模擬開關(guān)；由單片機(jī)逐路選通模擬開關(guān)將各輸入通道的信號(hào)逐一送入程控增益放大器，放大后的信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖信號(hào)后送入單片機(jī)中；單片機(jī)根據(jù)儀器所設(shè)定的初值進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理(如非線性校正等)；運(yùn)算的結(jié)果被轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和打??；同時(shí)單片機(jī)把運(yùn)算結(jié)果與存儲(chǔ)于片內(nèi)FlashROM(閃速存儲(chǔ)器)或E?2PROM(電可擦除存貯器)內(nèi)的設(shè)定參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算比較后，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果和控制要求，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)(如報(bào)警裝置觸發(fā)、繼電器觸點(diǎn)等)。此外，智能儀器還可以與PC機(jī)組成分布式測(cè)控系統(tǒng)，由單片機(jī)作為下位機(jī)采集各種測(cè)量信號(hào)與數(shù)據(jù)，通過(guò)串行通信將信息傳輸給上位機(jī)——PC機(jī)，由PC機(jī)進(jìn)行全局管理。關(guān)鍵詞：數(shù)控開關(guān)電源；AMPIRE；AT89C52目錄TOC\o"1-3"\h\u175781摘要5207712智能儀器儀表的簡(jiǎn)介7253211.1智能儀器儀表簡(jiǎn)介7244422.2智能儀器儀表的作用835353系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介10106643.1PWM波產(chǎn)生簡(jiǎn)介10268203.2設(shè)計(jì)要求1176573.3設(shè)計(jì)方案論證11265593.4硬件設(shè)計(jì)電路14195464.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1677804.1主控制器選擇1656664.2顯示電路16238184.3ADC0804A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口電路17222374.4系統(tǒng)總體電路圖20130415設(shè)計(jì)語(yǔ)言及軟件介紹21252125.1C語(yǔ)言介紹21264215.2KEIL軟件介紹21171356系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)22179806.1概述22154476.2系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)模塊22204016.2.1程序框圖2250116.2.2主程序22290086.2.2顯示數(shù)據(jù)刷新子程序30128966.3.2程序清單3674346.4調(diào)試及仿真3723918結(jié)論3815690參考文獻(xiàn)381摘要儀器儀表〔英文：instrumentation〕儀器儀表是用以檢出、測(cè)量、觀察、計(jì)算各種物理量、物質(zhì)成分、物性參數(shù)等的器具或設(shè)備。真空檢漏儀、壓力表、測(cè)長(zhǎng)儀、顯微鏡、乘法器等均屬于儀器儀表。廣義來(lái)說(shuō)，儀器儀表也可具有自動(dòng)控制、報(bào)警、信號(hào)傳遞和數(shù)據(jù)處理等功能，例如用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制中的氣動(dòng)調(diào)節(jié)儀表，和電動(dòng)調(diào)節(jié)儀表，以及集散型儀表控制系統(tǒng)也皆屬于儀器儀表。開關(guān)電源是一種采用開關(guān)方式控制的直流穩(wěn)壓電源。它以小型、高效、輕量的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。開關(guān)電源控制局部絕大多數(shù)是按模擬信號(hào)來(lái)設(shè)計(jì)和工作的，其抗干擾能力不太好，信號(hào)有畸變。電源作為各種電子設(shè)備必不可少的重要組成局部，其性能優(yōu)劣直接影響到整個(gè)電子系統(tǒng)的性能指標(biāo)。隨著科技的開展，電子設(shè)備不斷更新?lián)Q代，其種類越來(lái)越多，對(duì)電源的性能指標(biāo)的要求越來(lái)越高，加之不同的電子設(shè)備對(duì)電源的要求又不盡相同，這樣，給電源的研究帶來(lái)了許多新的研究課題。在傳統(tǒng)功率電子技術(shù)中，DC/DC變換器控制局部是按模擬信號(hào)進(jìn)行設(shè)計(jì)和工作的。在六、七十年代，功率電子技術(shù)完全建立在模擬電路的根底上。但是近年來(lái)，隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的日益完善、成熟，微處理器/微控制器和數(shù)字信號(hào)處理器的性價(jià)比不斷提高，數(shù)字控制在功率變換器中得到廣泛應(yīng)用。它使得開關(guān)電源向數(shù)字化、智能化、多功能化方向開展。這無(wú)疑提高了開關(guān)電源的性能和可靠性。例如電機(jī)、不間斷電源〔UPS〕的控制電路都選用各種數(shù)字信號(hào)處理器或微處理器作為其核心控制部件。功率變換器已由模擬控制、模數(shù)混合控制，進(jìn)入全數(shù)字化控制階段。相對(duì)于模擬控制，數(shù)字控制有許多優(yōu)點(diǎn)[1]：〔1〕數(shù)字控制可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制策略，提高控制系統(tǒng)的性能。由于開關(guān)器件的存在，功率變換器是強(qiáng)非線性系統(tǒng)。傳統(tǒng)的模擬控制是在功率變換器近似線性模型的根底上，利用線性系統(tǒng)的各種設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，這種方法設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單且容易實(shí)現(xiàn)。但隨著對(duì)電源性能指標(biāo)的要求不斷提高，這種設(shè)計(jì)方法很難提高系統(tǒng)的控制性能。而數(shù)字控制可以實(shí)現(xiàn)各種非線性控制策略，使得控制系統(tǒng)的性能大大提高?！?〕數(shù)字控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾能力。模擬元器件易受環(huán)境和溫度的變化影響，所以模擬控制器穩(wěn)定性差。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?！?〕數(shù)字控制系統(tǒng)靈活性高，數(shù)字化極大地簡(jiǎn)化了變換器控制的硬件。采用數(shù)字控制技術(shù)可以設(shè)計(jì)統(tǒng)一的硬件平臺(tái)，適用不同的變換器系統(tǒng)，只通過(guò)軟件的改變就可以改變控制策略，無(wú)須硬件更改，同時(shí)，數(shù)字控制系統(tǒng)更容易實(shí)現(xiàn)過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)、輸出電壓調(diào)節(jié)、故障監(jiān)測(cè)及通訊等功能，使電源“智能化〞?？傊?，對(duì)功率變換器采用數(shù)字控制方法大大提高了變換器的控制性能、靈活性等，變換器的性能主要由軟件來(lái)決定，而不是在于大量離散元器件的參數(shù)，這就意味著本錢和空間的節(jié)省以及實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法的能力。數(shù)字控制的這些優(yōu)點(diǎn)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開展趨勢(shì)。2智能儀器儀表的簡(jiǎn)介1.1智能儀器儀表簡(jiǎn)介功能特點(diǎn)隨著微電子技術(shù)的不斷開展，集成了CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、并行和串行接口、看門狗、前置放大器甚至A/D、D/A轉(zhuǎn)換器等電路在一塊芯片上的超大規(guī)模集成電路芯片(即單片機(jī))出現(xiàn)了。以單片機(jī)為主體，將計(jì)算機(jī)技術(shù)與測(cè)量控制技術(shù)結(jié)合在一起，又組成了所謂的“智能化測(cè)量控制系統(tǒng)〞，也就是智能儀器。與傳統(tǒng)儀器儀表相比，智能儀器具有以下功能特點(diǎn)：①操作自動(dòng)化。儀器的整個(gè)測(cè)量過(guò)程如鍵盤掃描、量程選擇、開關(guān)啟動(dòng)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(lái)控制操作，實(shí)現(xiàn)測(cè)量過(guò)程的全部自動(dòng)化。②具有自測(cè)功能，包括自動(dòng)調(diào)零、自動(dòng)故障與狀態(tài)檢驗(yàn)、自動(dòng)校準(zhǔn)、自診斷及量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換等。智能儀表能自動(dòng)檢測(cè)出故障的部位甚至故障的原因。這種自測(cè)試可以在儀器啟動(dòng)時(shí)運(yùn)行，同時(shí)也可在儀器工作中運(yùn)行，極大地方便了儀器的維護(hù)。③具有數(shù)據(jù)處理功能，這是智能儀器的主要優(yōu)點(diǎn)之一。智能儀器由于采用了單片機(jī)或微控制器，使得許多原來(lái)用硬件邏輯難以解決或根本無(wú)法解決的問(wèn)題，現(xiàn)在可以用軟件非常靈活地加以解決。例如，傳統(tǒng)的數(shù)字萬(wàn)用表只能測(cè)量電阻、交直流電壓、電流等，而智能型的數(shù)字萬(wàn)用表不僅能進(jìn)行上述測(cè)量，而且還具有對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行諸如零點(diǎn)平移、取平均值、求極值、統(tǒng)計(jì)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(lái)，也有效地提高了儀器的測(cè)量精度。④具有友好的人機(jī)對(duì)話能力。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(guò)鍵盤輸入命令，就能實(shí)現(xiàn)某種測(cè)量功能。與此同時(shí)，智能儀器還通過(guò)顯示屏將儀器的運(yùn)行情況、工作狀態(tài)以及對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的處理結(jié)果及時(shí)告訴操作人員，使儀器的操作更加方便直觀。⑤具有可程控操作能力。一般智能儀器都配有GPIB、RS232C、RS485等標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，可以很方便地與PC機(jī)和其他儀器一起組成用戶所需要的多種功能的自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，來(lái)完成更復(fù)雜的測(cè)試任務(wù)。2.2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。它能夠完成信號(hào)的采集、線性化處理、數(shù)字信號(hào)處理，控制信號(hào)的輸出、放大、與其他儀器的接口、與人的交互等功能。微型智能儀器隨著微電子機(jī)械技術(shù)的不斷開展，其技術(shù)不斷成熟，價(jià)格不斷降低，因此其應(yīng)用領(lǐng)域也將不斷擴(kuò)大。它不但具有傳統(tǒng)儀器的功能，而且能在自動(dòng)化技術(shù)、航天、軍事、生物技術(shù)、醫(yī)療領(lǐng)域起到獨(dú)特的作用。例如，目前要同時(shí)測(cè)量一個(gè)病人的幾個(gè)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(gè)管子，這增加了病人感染的時(shí)機(jī)，微型智能儀器能同時(shí)測(cè)量多參數(shù)，而且體積小，可植入人體，使得這些問(wèn)題得到解決。多功能多功能本身就是智能儀器儀表的一個(gè)特點(diǎn)。例如，為了設(shè)計(jì)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。這種多功能的綜合型產(chǎn)品不但在性能上〔如準(zhǔn)確度〕比專用脈沖發(fā)生器和頻率合成器高，而且在各種測(cè)試功能上提供了較好的解決方案。人工智能化人工智能是計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一個(gè)嶄新領(lǐng)域，利用計(jì)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。智能儀器的進(jìn)一步開展將含有一定的人工智能，即代替人的一局部腦力勞動(dòng)，從而在視覺(jué)〔圖形及色彩辨讀〕、聽(tīng)覺(jué)〔語(yǔ)音識(shí)別及語(yǔ)言領(lǐng)悟〕、思維〔推理、判斷、學(xué)習(xí)與聯(lián)想〕等方面具有一定的能力。這樣，智能儀器可無(wú)需人的干預(yù)而自主地完成檢測(cè)或控制功能。顯然，人工智能在現(xiàn)代儀器儀表中的應(yīng)用，使我們不僅可以解決用傳統(tǒng)方法很難解決的一類問(wèn)題，而且可望解決用傳統(tǒng)方法根本不能解決的問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)化融合ISP和EMIT技術(shù)，實(shí)現(xiàn)儀器儀表系統(tǒng)的Internet接入。伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速開展，Internet技術(shù)正在逐漸向工業(yè)控制和智能儀器儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域滲透，實(shí)現(xiàn)智能儀器儀表系統(tǒng)基于Internet的通訊能力以及對(duì)設(shè)計(jì)好的智能儀器儀表系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程升級(jí)、功能重置和系統(tǒng)維護(hù)。在系統(tǒng)編程技術(shù)〔In-SystemProgramming，簡(jiǎn)稱ISP技術(shù)〕是對(duì)軟件進(jìn)行修改、組態(tài)或重組的一種最新技術(shù)。它是LATTICE半導(dǎo)體公司首先提出的一種使我們?cè)诋a(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中的每個(gè)環(huán)節(jié)，甚至在產(chǎn)品賣給最終用戶以后，具有對(duì)其器件、電路板或整個(gè)電子系統(tǒng)的邏輯和功能隨時(shí)進(jìn)行組態(tài)或重組能力的最新技術(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(jì)、制造與編程。ISP硬件靈活且易于軟件修改，便于設(shè)計(jì)開發(fā)。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(guò)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。EMIT嵌入式微型因特網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)是emWare公司創(chuàng)立ETI〔eXtendtheInternet〕擴(kuò)展Internet聯(lián)盟時(shí)提出的，它是一種將單片機(jī)等嵌入式設(shè)備接入Internet的技術(shù)。利用該技術(shù)，能夠?qū)?位和16位單片機(jī)系統(tǒng)接入Internet，實(shí)現(xiàn)基于Internet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。目前美國(guó)ConnectOne公司、emWare公司、TASKING公司和國(guó)內(nèi)的P&S公司等均提供基于Internet的Device?Networking的軟件、固件〔Firmware〕和硬件產(chǎn)品。虛擬儀器是智能儀器開展的新階段測(cè)量?jī)x器的主要功能都是由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)顯示等三大局部組成的。在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)分析和顯示完全用PC機(jī)的軟件來(lái)完成。因此，只要額外提供一定的數(shù)據(jù)采集硬件，就可以與PC機(jī)組成測(cè)量?jī)x器。這種基于PC機(jī)的測(cè)量?jī)x器稱為虛擬儀器。在虛擬儀器中，使用同一個(gè)硬件系統(tǒng)，只要應(yīng)用不同的軟件編程，就可得到功能完全不同的測(cè)量?jī)x器?？梢?jiàn)，軟件系統(tǒng)是虛擬儀器的核心，“軟件就是儀器〞。傳統(tǒng)的智能儀器主要在儀器技術(shù)中用了某種計(jì)算機(jī)技術(shù)控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，而虛擬儀器那么強(qiáng)調(diào)在通用的計(jì)算機(jī)技術(shù)中吸收儀器技術(shù)。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(jí)性，能為用戶帶來(lái)極大的利益，因此，具有傳統(tǒng)的智能儀器所無(wú)法比較的應(yīng)用前景和市場(chǎng)。3系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介3.1PWM波產(chǎn)生簡(jiǎn)介PWM信號(hào)產(chǎn)生芯片采用KA3525，它是一個(gè)典型的性能優(yōu)良的開關(guān)電源控制芯片。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)。KA3525的1和2腳是內(nèi)部運(yùn)算放大器的輸入端，系統(tǒng)中單片機(jī)的D/A轉(zhuǎn)換接口的一個(gè)引腳與KA3525的2腳連接，實(shí)現(xiàn)KA3525的數(shù)字控制與步進(jìn)調(diào)整。11和14腳輸出交替的兩路控制信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路與功率開關(guān)管的門極相連接。本文采用的驅(qū)動(dòng)電路如圖6所示。當(dāng)11腳輸出高電平、14腳輸出低電平時(shí)，N1、P2導(dǎo)通，耦合變壓器原邊電流流向如圖6(a)所示。當(dāng)14腳輸出高電平、11腳輸出低電平時(shí)，N2、P1導(dǎo)通，耦合變壓器原邊電流流向如圖6(b)所示。圖7為驅(qū)動(dòng)電路耦合變壓器的輸出波形。圖1圖1圖2圖2表1表1經(jīng)過(guò)計(jì)算KA3525的2腳所需要輸入的電壓并將其轉(zhuǎn)化成單片機(jī)所需要的10位數(shù)字量，最后SPCE061A單片機(jī)將10位數(shù)字量左移6位寫入P_DAC1單元的高10位，進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的3525芯片2腳給定電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)電源的步進(jìn)調(diào)整。采樣電壓經(jīng)A./D轉(zhuǎn)換后送LCD顯示，顯示精度可達(dá)0.01V。經(jīng)屢次測(cè)試，本電源輸出電壓可以0V～40V連續(xù)調(diào)整，歩進(jìn)值0.1V，最大輸出電流可達(dá)I0MAX=2.5A，電壓調(diào)整率Su=0.1%，負(fù)載調(diào)整率SI=0.2%，效率η=90%，試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明本數(shù)控電源方案切實(shí)可行。3.2設(shè)計(jì)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(shí)間短、可控性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)也具有功能受芯片限制等缺點(diǎn)。本文提出的可控式開關(guān)電源方案通過(guò)軟件控制改變數(shù)字電位器阻值來(lái)改變反激式開關(guān)電源反應(yīng)電壓從而改變輸出電壓的大小，使電源的輸出電壓范圍調(diào)整極其方便。本開關(guān)電源輸出電壓可通過(guò)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RS232總線控制方式等)。輸出電壓范圍15～30V，最大電流可達(dá)5A，最小調(diào)節(jié)值1V。3.3設(shè)計(jì)方案論證一．DC-DC主回路拓?fù)涞姆桨高x擇DC-DC變換有隔離和非隔離兩種。輸入輸出隔離的方式雖然平安，但是由于隔離變壓器的漏磁和損耗等會(huì)造成效率的降低，而此題沒(méi)有要求輸入輸出隔離，所以選擇非隔離方式，具體有以下幾種方案：方案一：buck電路形式。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。只要電感電容選擇合理，能到達(dá)題目要求的3-9.9V，且輸出電壓Uo呈現(xiàn)連續(xù)平滑的特性?！惨?jiàn)圖3〕方案二：boost電路形式。并聯(lián)開關(guān)電路原理與串聯(lián)開關(guān)電路類似，但此電路為升壓型電路，開關(guān)導(dǎo)通時(shí)電感儲(chǔ)能，截止時(shí)電感能量輸出。該電路屬于升壓型電路，達(dá)不到題目要求的3-9.9V的輸出電壓?！惨?jiàn)圖4〕?方案三：串并聯(lián)開關(guān)電路形式。實(shí)際上此電路是在串聯(lián)開關(guān)電路后接入一個(gè)并聯(lián)開關(guān)電路〔BUCK結(jié)合BOOST實(shí)現(xiàn)既可以升壓又可以降壓〕。用電感的儲(chǔ)能特性來(lái)實(shí)現(xiàn)升降壓，電路控制復(fù)雜?！惨?jiàn)圖5〕以上三種方案屬開關(guān)電源。采用純開關(guān)電源〔AC-DC變換器〕。開關(guān)穩(wěn)壓電路控制功率晶體管或MOS-FET工作在開關(guān)狀態(tài)，截止時(shí)無(wú)電流，導(dǎo)通時(shí)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%。但其紋波電壓較高，控制電路復(fù)雜，制作難度高、周期長(zhǎng)。方案四：使用純線性穩(wěn)壓電源。這種電源的輸出以線性調(diào)整晶體管為根底，利用晶體管的電流放大作用增大負(fù)載電流，在電路中引入深度電壓負(fù)反應(yīng)，是輸出電壓穩(wěn)定。通過(guò)改變反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)定參數(shù)使輸出電壓可調(diào)，在次根底上引入電流設(shè)定和電流反應(yīng)電路既可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)流功能。該方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、調(diào)節(jié)方便，但調(diào)整管集電極始終消耗功率。特別是在負(fù)載電流較大且輸出電壓較低時(shí)，調(diào)整管自身的功耗很大、效率很低，既浪費(fèi)能源，又使調(diào)整管產(chǎn)生很高的溫度?？傊?，線性電源調(diào)整管工作在放大狀態(tài)，發(fā)熱量較大，效率低〔35%左右〕，需要加體積龐大的散熱片。此題只需要降壓，考慮到效率問(wèn)題，采用開關(guān)buck穩(wěn)壓電路,同時(shí)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。直流電源的前級(jí)采用降壓式開關(guān)電源〔DC—DC變換器〕，提高其工作效率，后級(jí)采用線性穩(wěn)壓電路以減小紋波電流、提高電路的穩(wěn)定性，而且便于控制。這樣還可以減少設(shè)計(jì)制作難度。最終確定電路：圖73.4硬件設(shè)計(jì)電路硬件電路由主控單片機(jī)、數(shù)控開關(guān)電路、控制電路、顯示電路組成。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(jiǎn)單震蕩電路等，根本模電電路。如圖8圖84.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1主控制器選擇由于經(jīng)常學(xué)習(xí)并解除AT89C52單片機(jī)，對(duì)其有一定了解。因此，主控器選擇AT89C52單片機(jī)。AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器〔RAM〕，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。4.2顯示電路圖9顯示電路顯示電路基于AMPIRE128*64顯示器。液晶顯示器件〔LCD〕獨(dú)具的低壓、微功耗特性他在單片機(jī)系統(tǒng)中特得到了廣泛的應(yīng)用，常用的液晶顯示模塊分為數(shù)顯液晶模塊、點(diǎn)陣字符液晶模塊和點(diǎn)陣圖形液晶模塊，其中圖形液晶模塊在我國(guó)應(yīng)用較為廣泛，因?yàn)闈h字不能像西文字符那樣用字符模塊即可顯示，要想顯示漢字必須用圖形模塊。本課設(shè)所選擇的LCD是AMPIRE128×64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。4.3ADC0804A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口電路ADC0804引腳圖如下：圖10ADC0804引腳圖圖10ADC0804引腳圖引腳功能及應(yīng)用特性如下：

CS、RD、WR〔引腳1、2、3〕：是數(shù)字控制輸入端，滿足標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電

平。其中CS和WR用來(lái)控制A/D轉(zhuǎn)換的啟動(dòng)信號(hào)。CS、RD用來(lái)讀A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)

果，當(dāng)它們同時(shí)為低電平時(shí)，輸出數(shù)據(jù)鎖存器DB0~DB7各端上出現(xiàn)8位并行二進(jìn)制數(shù)

碼。

CLKI〔引腳4〕和CLKR〔引腳19〕：ADC0801~0805片內(nèi)有時(shí)鐘電路，只要在外

部“CLKI〞和“CLKR〞兩端外接一對(duì)電阻電容即可產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換所要求的時(shí)鐘，其振蕩頻率為fCLK≈1/1.1RC。其典型應(yīng)用參數(shù)為：R=10KΩ，C=150PF，fCLK≈640KHZ，

轉(zhuǎn)換速度為100μｓ。假設(shè)采用外部時(shí)鐘，那么外部fCLK可從CLKI端送入，此時(shí)不接R、C。

允許的時(shí)鐘頻率范圍為100KHZ～1460KHZ。

INTR〔引腳5〕：INTR是轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)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(hào)。如果將CS和WR端與INTR端

相連，那么ADC0804就處于自動(dòng)循環(huán)轉(zhuǎn)換狀態(tài)。CS＝0時(shí)，允許進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。WR由低跳高時(shí)A/D轉(zhuǎn)換開始，8位逐次比較

需8×8=64個(gè)時(shí)鐘周期，再加上控制邏輯操作，一次轉(zhuǎn)換需要66～73個(gè)時(shí)鐘周期。

在典型應(yīng)用fCLK＝640KHZ時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為103μｓ～114μｓ。當(dāng)fCLK超過(guò)640KHZ，轉(zhuǎn)

換精度下降，超過(guò)極限值1460KHZ時(shí)便不能正常工作。

VＩＮ

〔＋〕〔引腳〕和VＩＮ

〔－〕〔引腳7〕：被轉(zhuǎn)換的電壓信號(hào)從VＩＮ

〔＋〕和VＩＮ

〔－〕輸

入，允許此信號(hào)是差動(dòng)的或不共地的電壓信號(hào)。如果輸入電壓VＩＮ的變化范圍從0V

到Vmax，那么芯片的VＩＮ

〔－〕端接地，輸入電壓加到VＩＮ

〔＋〕引腳。由于該芯片允許差動(dòng)

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。此時(shí)芯片的VＩＮ

〔－〕端應(yīng)該接入等于Vmin的恒值電碼墳上，而輸入電壓VＩＮ仍然加到VＩＮ

〔＋〕引腳上。

AGND〔引腳8〕和DGND〔引腳10〕：A/D轉(zhuǎn)換器一般都有這兩個(gè)引腳。模擬地

AGND和數(shù)字地DGND分別設(shè)置引入端，使數(shù)字電路的地電流不影響模擬信號(hào)回路，

以防止寄生耦合造成的干擾。

VＲＥＦ／2〔引腳9〕：參考電壓VＲＥＦ/2可以由外部電路供應(yīng)，從“VＲＥＦ/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。所以輸入電壓的范圍可以通過(guò)

調(diào)整VＲＥＦ/2引腳處的電壓加以改變，轉(zhuǎn)換器的零點(diǎn)無(wú)需調(diào)整。ADC0804轉(zhuǎn)換器的工作時(shí)序如圖10所示。圖11AD轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)接口電路圖:圖12A/D轉(zhuǎn)換電路圖12A/D轉(zhuǎn)換電路圖中，ADC0804數(shù)據(jù)輸出線與AT89C51的數(shù)據(jù)總線直接相連，AT89C51的RD、

WR和INT1直接連到ADC0804，由于用P1.0線來(lái)產(chǎn)生片選信號(hào)，故無(wú)需外加

地址譯碼器。當(dāng)AT89C51向ADC0804發(fā)WR(啟動(dòng)轉(zhuǎn)換)、RD(讀取結(jié)果)信號(hào)時(shí)，

只要虛擬一個(gè)系統(tǒng)不占用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址即可。4.4系統(tǒng)總體電路圖圖13完整圖5設(shè)計(jì)語(yǔ)言及軟件介紹5.1C語(yǔ)言介紹C語(yǔ)言是1972年由美國(guó)的DennisRitchie設(shè)計(jì)創(chuàng)造的，并首次在UNIX操作系統(tǒng)的DECPDP-11計(jì)算機(jī)上使用。它由早期的編程語(yǔ)言BCPL(BasicCombinedProgrammingLanguage)開展演變而來(lái)，在1970年，AT&T貝爾實(shí)驗(yàn)室的KenThompson根據(jù)BCPL語(yǔ)言設(shè)計(jì)出較先進(jìn)的并取名為B的語(yǔ)言，最后導(dǎo)致了C語(yǔ)言的問(wèn)世。而B語(yǔ)言之前還有A語(yǔ)言，取名自世界上第一位女程序員Ada〔艾達(dá)〕。5.2KEIL軟件介紹KeilC51是美國(guó)KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)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(guò)一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境〔uVision〕將這些局部組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。如果你使用C語(yǔ)言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選，即使不使用C語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)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(huì)令你事半功倍。6系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)6.1概述開關(guān)電源主要由開關(guān)管、反應(yīng)誤差放大器，PMW產(chǎn)生一，可以用單片機(jī)產(chǎn)生PWM波控制開關(guān)管的工作狀態(tài)，而開關(guān)管的開關(guān)頻率即單片機(jī)的PWM頻率來(lái)產(chǎn)生不同的輸出電壓，將輸出電壓反應(yīng)并進(jìn)行誤差放大后再輸給單片機(jī)，單片機(jī)AD采樣，根據(jù)電壓大小相應(yīng)改變輸出PWM頻率與占空比，從而改變開關(guān)管開關(guān)頻率產(chǎn)生對(duì)應(yīng)電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的實(shí)施監(jiān)控與跟蹤。單片機(jī)的PWM主要可通過(guò)其定時(shí)器實(shí)現(xiàn)，設(shè)置相關(guān)定時(shí)器便可產(chǎn)生一定頻率與一定占空比的方波信號(hào)。6.2系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)模塊6.2.1程序框圖6.2.2主程序//*************************************************************************************************//* *//* ******************************頭文件及宏定義************************** *//* *//*************************************************************************************************#include<reg52.h>#include"includes.h"#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineSCANPORTP2 #defineTIME1H80#defineTIME1L80 //定時(shí)器1溢出時(shí)間//sbitwr=P3^1;sbitrd=P3^0;sbitP27=P2^7;unsignedlongintshuchu=500;//默認(rèn)的開機(jī)電壓//uintzhuhuandata;unsignedlongintch=0;uchari=0;//按鍵標(biāo)記//ucharuca_LineScan[3]={0xEF,0xDF,0xBF};voidchuli();//函數(shù)定義//uchargetkey();//函數(shù)定義////*************************************************************************************************//* *//* ********************************將鍵值累加并送顯示****************************** *//* *//*************************************************************************************************voidqiuhe(uchart){if(i==1){ch=t;vShowOneChar(6,89,uca[t]);}if(i==2){ch=ch*10+t;vShowOneChar(6,103,uca[t]);}if(i==3){ch=ch*10+t;vShowOneChar(6,111,uca[t]);}}//*************************************************************************************************//* *//* ********************************按鍵功能函數(shù)****************************** *//* *//*************************************************************************************************voidkey_chuli(ucharx){uchart;switch(x) { case42:t=0; i++;qiuhe(t); if(i==3) { vShowOneChin(2,49,uca_que); vShowOneChin(2,64,uca_ding); vShowOneChin(4,59,uca_wenhao);} break; //'0' case31:t=1; i++;qiuhe(t); if(i==3) { vShowOneChin(2,49,uca_que); vShowOneChin(2,64,uca_ding); vShowOneChin(4,59,uca_wenhao);} break; //'1' case32:t=2; i++;qiuhe(t); if(i==3) { vShowOneChin(2,49,uca_que); vShowOneChin(2,64,uca_ding); vShowOneChin(4,59,uca_wenhao);} break; //'2' case33:t=3; i++;qiuhe(t); if(i==3) { vShowOneChin(2,49,uca_que); vShowOneChin(2,64,uca_ding); vShowOneChin(4,59,uca_wenhao);} break; //'3' case21:t=4; i++;qiuhe(t); if(i==3) { vShowOneChin(2,49,uca_que); vShowOneChin(2,64,uca_ding); vShowOneChin(4,59,uca_wenhao);} break; //'4' case22:t=5; i++;qiuhe(t); if(i==3) { vShowOneChin(2,49,uca_que); vShowOneChin(2,64,uca_ding); vShowOneChin(4,59,uca_wenhao);} break; //'5' case23:t=6; i++;qiuhe(t); if(i==3) { vShowOneChin(2,49,uca_que); vShowOneChin(2,64,uca_ding); vShowOneChin(4,59,uca_wenhao);} break; //'6' case11:t=7; i++;qiuhe(t); if(i==3) { vShowOneChin(2,49,uca_que); vShowOneChin(2,64,uca_ding); vShowOneChin(4,59,uca_wenhao);} break; //'7' case12:t=8; i++;qiuhe(t); if(i==3) { vShowOneChin(2,49,uca_que); vShowOneChin(2,64,uca_ding); vShowOneChin(4,59,uca_wenhao);} break; //'8' case13:t=9; i++;qiuhe(t); if(i==3) { vShowOneChin(2,49,uca_que); vShowOneChin(2,64,uca_ding); vShowOneChin(4,59,uca_wenhao);} break; //'9' case41:if(i==3)//'ok' { ch=ch*256/512; shuchu=ch;ch=0;TH0=65200; TL0=65200; vShowOneChin(2,49,uca_0); vShowOneChin(2,64,uca_0); vShowOneChin(4,48,uca_SHU); vShowOneChin(4,64,uca_CHU); vShowOneChar(6,88,uca_HEN); vShowOneChar(6,104,uca_HEN); vShowOneChar(6,112,uca_HEN); } i=0; break; } }voidvTimer0(void)interrupt1using2{uchara,d; unsignedlongintc=0; uchardatatab[3]; a=(((zhuhuandata&0xf0)>>4)*100/16);d=((zhuhuandata&0x0f)*100/256);c=(a+d)*5.12;tab[0]=c%10;tab[1]=c/10%10;tab[2]=c/100%10; vShowOneChar(2,89,uca[tab[2]]); vShowOneChar(2,103,uca[tab[1]]); vShowOneChar(2,111,uca[tab[0]]);TH0=TIME1H; TL0=TIME1L;}voidmain(void){SCANPORT=0x8F; ClearLCD(0x00); vShowOneChar(2,89,uca[5]); vShowOneChar(2,96,uca_XIAOSHU); vShowOneChar(2,103,uca[0]); vShowOneChar(2,111,uca[0]); vShowOneChar(2,120,uca_V);vShowOneChin(0,0,uca_DANG); vShowOneChin(0,16,uca_QIAN); vShowOneChin(0,32,uca_GONG); vShowOneChin(0,48,uca_ZUO); vShowOneChin(0,64,uca_DIAN); vShowOneChin(0,80,uca_YA); vShowOneChin(0,96,uca_MAOHAO); vShowOneChin(4,0,uca_QING); vShowOneChin(4,16,uca_SHE); vShowOneChin(4,32,uca_ZHI); vShowOneChin(4,48,uca_SHU); vShowOneChin(4,64,uca_CHU); vShowOneChin(4,80,uca_DIAN); vShowOneChin(4,96,uca_YA); vShowOneChin(4,112,uca_MAOHAO); vShowOneChar(6,96,uca_XIAOSHU); vShowOneChar(6,88,uca_HEN); vShowOneChar(6,104,uca_HEN); vShowOneChar(6,113,uca_HEN); vShowOneChar(6,119,uca_V);//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<外部中斷0，用于開啟鍵盤掃描及鍵碼處理標(biāo)志>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> TMOD=0X01;TH0=TIME1H; TL0=TIME1L; ET0=1; //T/C0開中斷 TR0=1; //開定時(shí)器0中斷 IT0=1; //外中斷方式：下降沿。 EX0=1; //開啟外部中斷。EA=1;//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<外部中斷0，用于開啟鍵盤掃描及鍵碼處理標(biāo)志>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>while(1){wr=0;wr=1;chuli(); if(zhuhuandata<=shuchu)P27=0; if(zhuhuandata>shuchu)P27=1;if(zhuhuandata<=shuchu)P27=0;}}voidchuli(){rd=0;zhuhuandata=P0;}//*************************************************************************************************//* *//* ********************************函數(shù)實(shí)現(xiàn)****************************** *//* *//*************************************************************************************************unsignedchargetkey(){ucharucTemp=0; //掃描狀態(tài)暫存。 ucharucRow=0,ucLine=0; //行號(hào)，列號(hào)。 for(ucLine=0;ucLine<3;ucLine++) //列掃描 { SCANPORT=uca_LineScan[ucLine]; //輸出掃描電位。 ucTemp=SCANPORT&0x8F; //輸入掃描電位，并屏蔽高4位。 if(ucTemp!=0x8F) { //判斷該列是否有按鍵按下。 switch(ucTemp) { case0x8E:ucRow=10;break; //如果有，那么判斷行號(hào)。 case0x8D:ucRow=20;break; case0x8B:ucRow=30;break; case0x87:ucRow=40;break; default:P2=~P2;break; } break; } }//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<恢復(fù)鍵掃描處理前初始狀態(tài)>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> SCANPORT=0x8F; //恢復(fù)P2口return(ucRow+ucLine+1);//返回按鍵編碼。格式為2位數(shù)，高位為行號(hào)，低位為列號(hào)。}//<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<恢復(fù)鍵掃描處理前初始狀態(tài)>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>voidvINT0(void)interrupt0{EX0=0;key_chuli(getkey());while((SCANPORT&0x8F)!=0x8f)//等待按鍵松開//{};EX0=1;}6.2.2顯示數(shù)據(jù)刷新子程序//*************************************************************************************************//* *//* ******************************LCD12864驅(qū)動(dòng)程序************************** *//* *//*************************************************************************************************//*************************************************************************************************//* *//* ******************************頭文件及宏定義************************** *//* *//*************************************************************************************************#include<reg52.h>#define LCDPORTP1sbit E=P3^7;sbit RW=P3^6;sbit DI=P3^5;sbit CS1=P3^3;sbit CS2=P3^4;sbitBUSYSTATUS=P1^7; //忙狀態(tài)位。//#defineDISONSTATUSP0_5 //顯示開關(guān)狀態(tài)位。//#defineRSTSTATUSP0_4 //復(fù)位狀態(tài)位。#defineLCDSTARTROW0xC0 //設(shè)置起始行指令。#defineLCDPAGE0xB8 //設(shè)置頁(yè)指令。#defineLCDLINE0x40 //設(shè)置列指令。//*************************************************************************************************//* *//* ********************************讀忙標(biāo)志位********************************* *//* *//*************************************************************************************************bitbCheckBusy(){ LCDPORT=0x00; RW=1; DI=0; E=1; E=0; returnBUSYSTATUS;}//*************************************************************************************************//* *//* ********************************寫數(shù)據(jù)********************************* *//* *//*************************************************************************************************voidvWriteData(unsignedcharucData){ while(bCheckBusy()); LCDPORT=0x00; RW=0; DI=1; LCDPORT=ucData; E=1; E=0;}//*************************************************************************************************//* *//* ********************************寫指令********************************* *//* *//*************************************************************************************************voidvWriteCMD(unsignedcharucCMD){ while(bCheckBusy()); LCDPORT=0x00;RW=0; DI=0; LCDPORT=ucCMD; E=1; E=0;}//*************************************************************************************************//* *//* ********************************LCD初始化函數(shù)******************************* *//* *//*************************************************************************************************/*voidvLCDInitialize(){ CS1=1; CS2=1; vWriteCMD(0x38); //8位形式，兩行字符。 vWriteCMD(0x0F); //開顯示。 vWriteCMD(0x01); //清屏。 vWriteCMD(0x06); //畫面不動(dòng)，光標(biāo)右移。 vWriteCMD(LCDSTARTROW); //設(shè)置起始行。}*///*************************************************************************************************//* *//* ******************************顯示自定義行********************************* *//* *//*************************************************************************************************//在8×128的格子里顯示自定義長(zhǎng)度的一行voidvShowCustomRow(unsignedcharucPage,unsignedcharucLine,unsignedcharucWidth,unsignedchar*ucaRow){ unsignedcharucCount; //取值范圍：ucPage:0～7；ucLine:0～127； if(ucLine<64) //ucWidth:0～127；ucLine+ucWidth<1128。 { CS1=1; CS2=0; vWriteCMD(LCDPAGE+ucPage); vWriteCMD(LCDLINE+ucLine); if((ucLine+ucWidth)<64) { for(ucCount=0;ucCount<ucWidth;ucCount++) vWriteData(*(ucaRow+ucCount)); } else { for(ucCount=0;ucCount<64-ucLine;ucCount++) vWriteData(*(ucaRow+ucCount)); CS1=0; CS2=1; vWriteCMD(LCDPAGE+ucPage); vWriteCMD(LCDLINE); for(ucCount=64-ucLine;ucCount<ucWidth;ucCount++) vWriteData(*(ucaRow+ucCount)); } } else { CS1=0;