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標(biāo)題: 51單片機數(shù)控穩(wěn)壓輸出畢業(yè)設(shè)計資料下載 [打印本頁]

作者: 未來為了 時間: 2017-3-1 13:04
標(biāo)題: 51單片機數(shù)控穩(wěn)壓輸出畢業(yè)設(shè)計資料下載
51單片機數(shù)控穩(wěn)壓輸出的畢業(yè)設(shè)計，內(nèi)容不錯，源碼原理圖等等資料都有

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下面是畢業(yè)論文的部分內(nèi)容預(yù)覽：

1．綜述

1.1 課題背景

1.1.1概述

開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。開關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關(guān)電源，這一點稱為成本反轉(zhuǎn)點。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點日益向低輸出電力端移動，這為開關(guān)電源提供了廣闊的發(fā)展空間。

開關(guān)電源中應(yīng)用的電力電子器件主要為二極管、IGBT和MOSFET。SCR在開關(guān)電源輸入整流電路及軟啟動電路中有少量應(yīng)用，GTR驅(qū)動困難，開關(guān)頻率低，逐漸被IGBT和MOSFET取代。

開關(guān)電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類，DC/DC變換器現(xiàn)已實現(xiàn)模塊化，且設(shè)計技術(shù)及生產(chǎn)工藝在國內(nèi)外均已成熟和標(biāo)準(zhǔn)化，并已得到用戶的認(rèn)可，但AC/DC的模塊化，因其自身的特性使得在模塊化的進程中，遇到較為復(fù)雜的技術(shù)和工藝制造問題。

數(shù)字電源是當(dāng)前的熱點，已經(jīng)開發(fā)出一系列數(shù)字電源控制芯片，此類控制芯片一般都具有較高的運算速度和采樣速度，以滿足開關(guān)電源控制的需要，相對于傳統(tǒng)開關(guān)電源需要較高的系統(tǒng)投入，并且采用有別于傳統(tǒng)開關(guān)電源的全新的設(shè)計方法。

本文提出的數(shù)控開關(guān)電源有別于數(shù)字電源，采用模數(shù)混合控制，可在傳統(tǒng)開關(guān)電源的基礎(chǔ)上，加入數(shù)字控制，不需要較高的成本投入和重新設(shè)計，就可以實現(xiàn)開關(guān)電源的數(shù)字控制與監(jiān)視，有廣泛的應(yīng)用前景。

1.1.2歷史

40多年來，開關(guān)電源經(jīng)歷了三個重要發(fā)展階段。

第一個階段是功率半導(dǎo)體器件從雙極型器件(BPT、SCR、GT0)發(fā)展為MOS型器件(功率MOS-FET、IGBT、IGCT等)，使電力電子系統(tǒng)有可能實現(xiàn)高頻化，并大幅度降低導(dǎo)通損耗，電路也更為簡單。

第二個階段自20世紀(jì)80年代開始，高頻化和軟開關(guān)技術(shù)的研究開發(fā)，使功率變換器性能更好、重量更輕、尺寸更小。高頻化和軟開關(guān)技術(shù)是過去20年國際電力電子界研究的熱點之一。

第三個階段從20世紀(jì)90年代中期開始，集成電力電子系統(tǒng)和集成電力電子模塊(IPEM)技術(shù)開始發(fā)展，它是當(dāng)今國際電力電子界亟待解決的新問題之一。

1.1.3現(xiàn)狀

隨著全球節(jié)能呼聲的高漲，開關(guān)電源已進入綠色電源及綠色電源控制芯片的時代。準(zhǔn)諧振技術(shù)、flyback頻率折返技術(shù)、跨越周期式工作、進入猝發(fā)模式工作等新技術(shù)層出不窮，以降低空載功耗。對應(yīng)高效率的要求，無論是AC/DC，還是DC/DC，同步整流技術(shù)都成為電源設(shè)計的必選技術(shù)。

在DC/DC中，點載模塊成為新亮點，具有更低的輸出電壓、更高的效率、更小的體積、更高的可靠性、更快的瞬態(tài)響應(yīng)，為此還加入了熟悉控制技術(shù)。

目前，在電源系統(tǒng)的體積大小方面還有大量工作要做，對比四十年前六個大機柜組成的分離元器件及小規(guī)模IC的數(shù)字計算機，其功能還不如現(xiàn)在的筆記本電腦。相比之下，現(xiàn)在的電源體積在電子設(shè)備中占的比例還是太大，功率密度還遠遠不夠高。VICOR公司的VTM及PRM開辟了DC/DC的新篇章，使功率密度上升到了1000W/in3的水平。然而電源技術(shù)水平提高的空間仍然很大。

美國目前的數(shù)字電源發(fā)展速度很快，不僅對大的通信電源完成了設(shè)計和配套，而且磚塊式的DC/DC系統(tǒng)也已經(jīng)數(shù)字化，TI（德州儀器）、 MICROCHIP（微芯國際）等都推出了相應(yīng)的產(chǎn)品，Galexy公司的DC/DC都加入了MCU或CPU，連NoteBook的適配器也進入了全數(shù)字的控制芯片時代，而且包含了對PFC或PWM兩部分的控制，iw2202即是最先登場的一款。

1.1.4發(fā)展趨勢

開關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。由于開關(guān)電源輕、小、薄的關(guān)鍵技術(shù)是高頻化，因此國外各大開關(guān)電源制造商都致力于同步開發(fā)新型高智能化的元器件，特別是改善二次整流器件的損耗，并在功率鐵氧體（Mn、Zn)材料上加大科技創(chuàng)新，以提高在高頻率和較大磁通密度（Bs)下獲得高的磁性能，而電容器的小型化也是一項關(guān)鍵技術(shù)。SMT技術(shù)的應(yīng)用使得開關(guān)電源取得了長足的進展，在電路板兩面布置元器件，以確保開關(guān)電源的輕、小、薄。開關(guān)電源的高頻化就必然對傳統(tǒng)的PWM開關(guān)技術(shù)進行創(chuàng)新，實現(xiàn)ZVS、ZCS的軟開關(guān)技術(shù)已成為開關(guān)電源的主流技術(shù)，并大幅提高了開關(guān)電源的工作效率。對于高可靠性指標(biāo)，美國的開關(guān)電源生產(chǎn)商通過降低運行電流，降低結(jié)溫等措施以減少器件的應(yīng)力，使得產(chǎn)品的可靠性大大提高。
模塊化是開關(guān)電源發(fā)展的總體趨勢，可以采用模塊化電源組成分布式電源系統(tǒng)，可以設(shè)計成N＋1冗余電源系統(tǒng)，并實現(xiàn)并聯(lián)方式的容量擴展。針對開關(guān)電源運行噪聲大這一缺點，若單獨追求高頻化其噪聲也必將隨著增大，而采用部分諧振轉(zhuǎn)換電路技術(shù)，在理論上即可實現(xiàn)高頻化又可降低噪聲，但部分諧振轉(zhuǎn)換技術(shù)的實際應(yīng)用仍存在著技術(shù)問題，故仍需在這一領(lǐng)域開展大量的工作，以使得該項技術(shù)得以實用化。

全數(shù)字化控制，電源的控制已經(jīng)由模擬控制，模數(shù)混合控制，進入到全數(shù)字控制階段。全數(shù)字控制是發(fā)展趨勢，已經(jīng)在許多功率變換設(shè)備中得到應(yīng)用。

1.2 課題提出

學(xué)習(xí)完電力電子技術(shù)，對開關(guān)電源有一個初步的了解后，如果進行一個開關(guān)電源的開發(fā)，將是對自己的學(xué)習(xí)大有益處的。開關(guān)電源的設(shè)計與實現(xiàn)已經(jīng)有一個較成熟的設(shè)計步驟和方法，如果在傳統(tǒng)開關(guān)電源中加入基于單片機的數(shù)字控制，不僅對于自己大學(xué)學(xué)習(xí)知識是良好的總結(jié)，并且具有良好的實用價值，是一項很有意義和價值的工作。

該數(shù)控開關(guān)系統(tǒng)應(yīng)具有以下特點：

1、采用傳統(tǒng)的設(shè)計方法實現(xiàn)主回路的設(shè)計；

2、應(yīng)具備傳統(tǒng)開關(guān)電源的框架結(jié)構(gòu)、性能；

3、加入數(shù)字控制的思想，實現(xiàn)數(shù)字控制；

4、具備較友好的操作界面；

5、實現(xiàn)輸出電壓、電流的顯示和監(jiān)視；

6、具備一定的通信能力，實現(xiàn)智能電源初步。

1.3 開發(fā)工具和開發(fā)環(huán)境

硬件部分原理圖的設(shè)計與仿真，采用multisim 10進行仿真，結(jié)合一般的開關(guān)電源進行設(shè)計，確定硬件部分電路參數(shù)的選擇。

軟件部分采用C語言進行編程，使軟件部分整體結(jié)構(gòu)清晰、功能完整，采用Keil軟件進行匯編。

另外單片機采用STC系列，方便程序的下載與調(diào)試。

1.4系統(tǒng)的總體框架與結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)可以分為兩大主要模塊，硬件部分和軟件部分，硬件部分主要是boost變換器的設(shè)計，控制芯片的選擇，儲能電感的選擇，濾波電路電容電路的設(shè)計與參數(shù)選擇；軟件部分主要是單片機數(shù)字控制顯示部分，實現(xiàn)開關(guān)電源輸出電壓控制，輸出電壓電流的采樣、數(shù)據(jù)處理，輸出電壓電流的顯示，單片機與上位機串行通信初步。

系統(tǒng)總體框架結(jié)構(gòu)

2．需求分析

2.1 系統(tǒng)開發(fā)目的

直流穩(wěn)壓電源是一種常見的電子儀器，廣泛地應(yīng)用于電子電路、教學(xué)實驗和科學(xué)研究等領(lǐng)域。目前使用的直流穩(wěn)壓電源大部分是線性電源，利用分立元件組成，其體積大，效率低，可靠性性差，操作使用不方便，自我保護功能不夠，因而故障率高。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種電子、電器設(shè)備對穩(wěn)壓電源的性能要求日益提高，穩(wěn)壓電源不斷朝著小型化，高效率，低成本，高可靠性，低電磁干擾，模塊化和智能化方向發(fā)展。以單片機系統(tǒng)為基礎(chǔ)而設(shè)計制造出來的新一代智能穩(wěn)壓電源不但電路簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，價格低廉，性能卓越，而且由于單片機具有計算和控制能力，利用它對采樣數(shù)據(jù)進行各種計算，從而可排除和減少由于干擾信號和模擬電路引起的誤差，大大提高穩(wěn)壓電源輸出電壓和控制電流精度。降低了對模擬電路的要求。智能穩(wěn)壓電源可利用單片機設(shè)置周密的保護監(jiān)測系統(tǒng)，確保電源運行可靠。輸出電壓和限定電流采用數(shù)字顯示，輸入采用鍵盤方式，電源的外表美觀，操作使用方便。具有較高的使用價值。

2.2 系統(tǒng)功能要求

本系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能包括：具備一般電源輸出性能要求，輸出電壓的數(shù)字控制，輸出電壓電流的監(jiān)測顯示，具備與上位機通信初步。

具體功能如下：

1、輸出電壓Uo可調(diào)范圍：30V～36V；

2、最大輸出電流IOmax：2A；

3、輸出電壓數(shù)字控制；

4、輸出電壓電流監(jiān)測與顯示；

5、能夠與上位機進行串行通信，實現(xiàn)上位機控制；

2.3 系統(tǒng)人機接口要求

利用單片機實現(xiàn)輸出電壓的數(shù)字控制，使輸出電壓在要求范圍內(nèi)實現(xiàn)精確的控制；輸出電壓電流實時監(jiān)測與顯示，達到輸出電壓的準(zhǔn)確測量與監(jiān)測；采用鍵盤操作，達到操作簡單方便，顯示清晰易懂的要求。

本系統(tǒng)擬采用4*4鍵盤掃描，其中設(shè)置0-9十個數(shù)字鍵， 6個功能鍵（啟動串行通信接受上位機控制按鍵，停用上位機控制按鍵，顯示電壓按鍵，顯示電流按鍵，清屏按鍵，輸入確定按鍵）用于設(shè)定電壓的輸入，方便用戶操作和控制，節(jié)省設(shè)計成本。

顯示部分采用4位LED動態(tài)顯示，程序部分采用多個顯示內(nèi)容存儲區(qū)，方便顯示控制，程序中延時部分采用調(diào)用顯示子程序，這樣既達到了延時效果，又可以增加數(shù)碼管的亮度。采用鍵盤和LED顯示，達到了較好的人機交互效果，提升了系統(tǒng)的可操作性和性價比。

3．系統(tǒng)總體設(shè)計

3.1 數(shù)控開關(guān)電源總體結(jié)構(gòu)

數(shù)控開關(guān)電源系統(tǒng)的總體分為兩大組成部分，開關(guān)電源主回路部分和單片機數(shù)字控制部分，其中也包括兩大部分之間的接口設(shè)計。

開關(guān)電源主回路部分可以采用傳統(tǒng)開關(guān)電源的設(shè)計方法進行開關(guān)主回路的設(shè)計，盡量在不改變主回路的基礎(chǔ)上進行設(shè)計，添加數(shù)字控制部分，最終達到數(shù)控的目的，并且滿足設(shè)計的各項要求。

單片機數(shù)字控制部分主要是單片系統(tǒng)的硬件連接和單片機軟件程序的編寫。硬件部分主要包括單片機最小系統(tǒng)的實現(xiàn)，ADC0809和DA0832與單片機的接口，鍵盤顯示的接口，還有采樣電路的設(shè)計。軟件部分主要是鍵盤的掃描，LED動態(tài)顯示，采樣數(shù)據(jù)的濾波及處理，單片機與上位機的串行通信控制。

3.1.1系統(tǒng)總體方案的分析

根據(jù)設(shè)計要求和傳統(tǒng)開關(guān)電源的設(shè)計方法，設(shè)計開關(guān)電源的主回路。在主回路已經(jīng)確定的情況下，進行單片機數(shù)字控制部分的加入，主要可以考慮兩種思路來實現(xiàn)：

第一種思路可以采用在開關(guān)電源反饋取樣信號部分采用精密的數(shù)控可調(diào)電位器（如X9313）來實現(xiàn)，這樣通過單片機就可以改變反饋電壓的強弱，達到控制輸出電壓的目的，利用數(shù)控電位器來實現(xiàn)，原理框圖如下：

方案一采用數(shù)控電位器實現(xiàn)

第二種思路可以采用單片機控制數(shù)模轉(zhuǎn)換DA（DA0832）輸出加到開關(guān)電源的集成控制芯片的反饋信號輸入端，直接對反饋電壓產(chǎn)生影響，達到控制目的。采用DA（數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片）實現(xiàn)的原理框圖如下：

方案二采用DA數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片實現(xiàn)

3.1.2系統(tǒng)總體方案的確定

上述兩種方案均可實現(xiàn)設(shè)計的要求，在選擇確定總體方案方面就需要進行全面考慮。

方案一雖然可以實現(xiàn)設(shè)計要求但是數(shù)控電位器的精度及可調(diào)范圍方面，不如方案二采用數(shù)模轉(zhuǎn)換器（如果采用DA0832就可以實現(xiàn)256步進調(diào)節(jié)），在調(diào)節(jié)的精度和范圍方面具有優(yōu)勢，而且在與單片機的接口和控制方面，方案二更具有優(yōu)勢。綜合考慮各個方面的因素，本設(shè)計擬采用方案二來實現(xiàn)。

3.2 開關(guān)電源主回路

簡單地說，開關(guān)電源的工作原理是：

1.交流電源輸入經(jīng)整流濾波成直流；

2.通過高頻PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號控制開關(guān)管，將那個直流加到開關(guān)變壓器初級上；

3.開關(guān)變壓器次級感應(yīng)出高頻電壓,經(jīng)整流濾波供給負載；

4.輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路，控制PWM占空比，以達到穩(wěn)定輸出的目的。

主回路——開關(guān)電源中，功率電流流經(jīng)的通路。主回路一般包含了開關(guān)電源中的開關(guān)器件、儲能器件、脈沖變壓器、濾波器、輸出整流器、等所有功率器件，以及供電輸入端和負載端。

開關(guān)電源的主回路的設(shè)計采用傳統(tǒng)的設(shè)計方法，采用經(jīng)典方法，不僅可以加速設(shè)計，而且使設(shè)計更加可靠。

3.2.1開關(guān)電源主回路常用拓撲分析

開關(guān)電源主回路可以分為隔離式與非隔離式兩大類型。

一、非隔離式電路的類型：

非隔離式——輸入端與輸出端電氣相通，沒有隔離。

1、串聯(lián)式結(jié)構(gòu)

串聯(lián)——在主回路中開關(guān)器件（下圖中所示的開關(guān)三極管T）與輸入端、輸出端、電感器L、負載RL四者成串聯(lián)連接的關(guān)系。開關(guān)管T交替工作于通/斷兩種狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)管T導(dǎo)通時，輸入端電源通過開關(guān)管T及電感器L對負載供電，并同時對電感器L充電，當(dāng)開關(guān)管T關(guān)斷時，電感器L中的反向電動勢使續(xù)流二極管D自動導(dǎo)通，電感器L中儲存的能量通過續(xù)流二極管D形成的回路，對負載R繼續(xù)供電，從而保證了負載端獲得連續(xù)的電流。

串聯(lián)式結(jié)構(gòu)，只能獲得低于輸入電壓的輸出電壓，因此為降壓式變換。

2、并聯(lián)式結(jié)構(gòu)

并聯(lián)——在主回路中，相對于輸入端而言，開關(guān)器件（下圖中所示的開關(guān)三極管T）與輸出端負載成并聯(lián)連接的關(guān)系。開關(guān)管T交替工作于通/斷兩種狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)管T導(dǎo)通時，輸入端電源通過開關(guān)管T對電感器L充電，同時續(xù)流二極管D關(guān)斷，負載R靠電容器存儲的電能供電；當(dāng)開關(guān)管T關(guān)斷時，續(xù)流二極管D導(dǎo)通，輸入端電源電壓與電感器L中的自感電動勢正向疊加后，通過續(xù)流二極管D對負載R供電，并同時對電容器C充電。

由此可見，并聯(lián)式結(jié)構(gòu)中，可以獲得高于輸入電壓的輸出電壓，因此為升壓式變換。并且為了獲得連續(xù)的負載電流，并聯(lián)結(jié)構(gòu)比串聯(lián)結(jié)果對輸出濾波電容C的容量有更高的要求。

3、極性反轉(zhuǎn)型變換器結(jié)構(gòu)

極性反轉(zhuǎn)——輸出電壓與輸入電壓的極性相反。電路的基本結(jié)構(gòu)特征是：在主回路中，相對于輸入端而言，電感器L與負載成并聯(lián)。

開關(guān)管T交替工作于通/斷兩種狀態(tài)，工作過程與并聯(lián)式結(jié)構(gòu)相似，當(dāng)開關(guān)管T導(dǎo)通時，輸入端電源通過開關(guān)管T對電感器L充電，同時續(xù)流二極管D關(guān)斷，負載RL靠電容器存儲的電能供電；當(dāng)開關(guān)管T關(guān)斷時，續(xù)流二極管D導(dǎo)通，電感器L中的自感電動勢通過續(xù)流二極管D對負載RL供電，并同時對電容器C充電；由于續(xù)流二極管D的反向極性，使輸出端獲得相反極性的電壓輸出。

二、隔離式電路的類型：

隔離——輸入端與輸出端電氣不相通，通過脈沖變壓器的磁偶合方式傳遞能量，輸入輸出完全電氣隔離。

1、單端正激式

單端——通過一只開關(guān)器件單向驅(qū)動脈沖變壓器；

正激——脈沖變壓器的原/付邊相位關(guān)系，確保在開關(guān)管導(dǎo)通，驅(qū)動脈沖變壓器原邊時，變壓器付邊同時對負載供電。

該電路的最大問題是：開關(guān)管T交替工作于通/斷兩種狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷時，脈沖變壓器處于“空載”狀態(tài)，其中儲存的磁能將被積累到下一個周期，直至電感器飽和，使開關(guān)器件燒毀。圖中的D3與N3構(gòu)成的磁通復(fù)位電路，提供了泄放多余磁能的渠道。

2、單端反激式

反激式電路與正激式電路相反，脈沖變壓器的原/付邊相位關(guān)系，確保當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通，驅(qū)動脈沖變壓器原邊時，變壓器付邊不對負載供電，即原/付邊交錯通斷。脈沖變壓器磁能被積累的問題容易解決，但是，由于變壓器存在漏感，將在原邊形成電壓尖峰，可能擊穿開關(guān)器件，需要設(shè)置電壓鉗位電路予以保護D3、N3構(gòu)成的回路。從電路原理圖上看，反激式與正激式很相象，表面上只是變壓器同名端的區(qū)別，但電路的工作方式不同，D3、N3的作用也不同。

3、推挽（變壓器中心抽頭）式

這種電路結(jié)構(gòu)的特點是：對稱性結(jié)構(gòu)，脈沖變壓器原邊是兩個對稱線圈，兩只開關(guān)管接成對稱關(guān)系，輪流通斷，工作過程類似于線性放大電路中的乙類推挽功率放大器。

主要優(yōu)點：高頻變壓器磁芯利用率高（與單端電路相比）、電源電壓利用率高（與后面要敘述的半橋電路相比）、輸出功率大、兩管基極均為低電平，驅(qū)動電路簡單。

主要缺點：變壓器繞組利用率低、對開關(guān)管的耐壓要求比較高（至少是電源電壓的兩倍）。

4、全橋式

這種電路結(jié)構(gòu)的特點是：由四只相同的開關(guān)管接成電橋結(jié)構(gòu)驅(qū)動脈沖變壓器原邊。

圖中T1、T4為一對，由同一組信號驅(qū)動，同時導(dǎo)通/關(guān)端；T2、T3為另一對，由另一組信號驅(qū)動，同時導(dǎo)通/關(guān)端。兩對開關(guān)管輪流通/斷，在變壓器原邊線圈中形成正/負交變的脈沖電流。

主要優(yōu)點：與推挽結(jié)構(gòu)相比，原邊繞組減少了一半，開關(guān)管耐壓降低一半。

主要缺點：使用的開關(guān)管數(shù)量多，且要求參數(shù)一致性好，驅(qū)動電路復(fù)雜，實現(xiàn)同步比較困難。這種電路結(jié)構(gòu)通常使用在1KW以上超大功率開關(guān)電源電路中。

5、半橋式

電路的結(jié)構(gòu)類似于全橋式，只是把其中的兩只開關(guān)管（T3、T4）換成了兩只等值大電容C1、C2。

主要優(yōu)點：具有一定的抗不平衡能力，對電路對稱性要求不很嚴(yán)格；適應(yīng)的功率范圍較大，從幾十瓦到千瓦都可以；開關(guān)管耐壓要求較低；電路成本比全橋電路低等。這種電路常常被用于各種非穩(wěn)壓輸出的DC變換器，如電子熒光燈驅(qū)動電路中。

3.2.2開關(guān)電源主回路拓撲確定

考慮到實驗條件及設(shè)計要求，本系統(tǒng)擬采用非隔離式并聯(lián)升壓電路，采用典型的BOOST電路，電路拓撲如上所述：

3.3 單片機硬件部分電路

從簡化系統(tǒng)設(shè)計的方面考慮，單片機部分的電路如下圖所示：

單片機數(shù)控部分的總體電路圖

3.4 單片機軟件部分的設(shè)計

單片機軟件部分的編寫是實現(xiàn)設(shè)計的重要組成部分，此部分的要求主要是實現(xiàn)數(shù)字控制的程序編寫，人機接口部分程序的編寫，串行通信的編程實現(xiàn)等。單片機軟件部分的編程主要包括鍵盤掃描，LED顯示，AD采樣控制，DA輸出控制，上位機控制，采樣數(shù)據(jù)處理等函數(shù)編寫。

考慮到上述因素，還有程序的結(jié)構(gòu)清晰明了等要求，軟件部分具體需要編寫下列函數(shù)：

void keydelay(uint);//消除鍵盤抖動用延時函數(shù)

void delay(uint);//一般延時用函數(shù)，通過入口參數(shù)改變延時長短

uchar kbscan(void);//鍵盤掃描函數(shù)

void display(void);//LED顯示函數(shù)

void dispsel(void);//顯示內(nèi)容選擇函數(shù)

void keyprocess(void);//鍵盤處理函數(shù)

void manage_key(void);//一般鍵盤處理函數(shù)

void manage_number(void);//數(shù)字鍵處理函數(shù)

void manage_key10(void);//10號功能鍵處理函數(shù)

void manage_key11(void);// 11號功能鍵處理函數(shù)

void manage_key12(void);// 12號功能鍵處理函數(shù)

void manage_key13(void);// 13號功能鍵處理函數(shù)

void manage_key14(void);// 14號功能鍵處理函數(shù)

void manage_key15(void);// 15號功能鍵處理函數(shù)

void control(void);//DA0832輸出控制函數(shù)

void adc0809(void);//ADC0809芯片控制函數(shù)

void dac0832(void);//DA0832輸出

void caculate(void);//采樣數(shù)據(jù)處理計算函數(shù)

void send(void);//串口發(fā)送函數(shù)

void receive(void) interrupt 4 using 1//串口接收數(shù)據(jù)處理函數(shù)

4 系統(tǒng)詳細設(shè)計

4.1 開關(guān)電源主回路設(shè)計

如前所述開關(guān)電源主回路采用非隔離式并聯(lián)電路，即采用典型的BOOST電路。下面就BOOST電路各個電路參數(shù)進行設(shè)計。

4.1.1主回路控制芯片選擇

在實際應(yīng)用中經(jīng)常會涉及到升壓電路的設(shè)計，對于較大的功率輸出，如70W以上的DC／DC升壓電路，由于專用升壓芯片內(nèi)部開關(guān)管的限制，難于做到大功率升壓變換，而且芯片的價格昂貴，在實際應(yīng)用時受到很大限制�？紤]到Boost升壓結(jié)構(gòu)外接開關(guān)管選擇余地很大，選擇合適的控制芯片，便可設(shè)計出大功率輸出的 DC／DC升壓電路。

開關(guān)電源控制芯片UC3842是一種電流型脈寬調(diào)制電源芯片，價格低廉，廣泛應(yīng)用于電子信息設(shè)備的電源電路設(shè)計，常用作隔離回掃式開關(guān)電源的控制電路，根據(jù)UC3842的功能特點，結(jié)合Boost拓撲結(jié)構(gòu)，完全可設(shè)計成電流型控制的升壓DC／DC電路，且外接元器件少，控制靈活，成本低，輸出功率容易做到100W以上，具有其他專用芯片難以實現(xiàn)的功能。

UC3842芯片的特點 UC3842工作電壓為16-30V，工作電流約15mA。芯片內(nèi)有一個頻率可設(shè)置的振蕩器；一個能夠源出和吸入大電流的圖騰式輸出結(jié)構(gòu)，特別適用于 MOSFET的驅(qū)動；一個固定溫度補償?shù)幕鶞?zhǔn)電壓和高增益誤差放大器、電流傳感器；具有鎖存功能的邏輯電路和能提供逐個脈沖限流控制的PWM比較器，最大占空比可達100％。另外，具有內(nèi)部保護功能，如滯后式欠壓鎖定、可控制的輸出死區(qū)時間等。

由UC3842設(shè)計的DC／DC升壓電路屬于電流型控制，電路中直接用誤差信號控制電感峰值電流，然后間接地控制PWM脈沖寬度。這種電流型控制電路的主要特點是： 1)輸入電壓的變化引起電感電流斜坡的變化，電感電流自動調(diào)整而不需要誤差放大器輸出變化，改善了瞬態(tài)電壓調(diào)整率； 2)電流型控制檢測電感電流和開關(guān)電流，并在逐個脈沖的基礎(chǔ)上同誤差放大器的輸出比較，控制PWM脈寬，由于電感電流隨誤差信號的變化而變化，從而更容易設(shè)置控制環(huán)路，改善了線性調(diào)整率； 3)簡化了限流電路，在保證電源工作可靠性的同時，電流限制使電感和開關(guān)管更有效地工作； 4)電流型控制電路中需要對電感電流的斜坡進行補償，因為，平均電感電流大小是決定輸出大小的因素，在占空比不同的情況下，峰值電感電流的變化不能與平均電感電流變化相對應(yīng)，特別是占空比，50％的不穩(wěn)定性，存在難以校正的峰值電流與平均電流的誤差，即使占空比<50％，也可能發(fā)生高頻次諧波振蕩，因而需要斜坡補償，使峰值電感電流與平均電感電流變化相一致，但是，同步不失真的斜坡補償技術(shù)實現(xiàn)上有一定的難度。

Unitrode公司的UC3842作為一種高性能固定頻率電流型控制器，包含誤差放大器、PWM比較器、PWM鎖存器、振蕩器、內(nèi)部基準(zhǔn)電源和欠壓鎖定等單元，其結(jié)構(gòu)圖如下所示：

各管腳功能簡介如下。

---1腳COMP是內(nèi)部誤差放大器的輸出端，通常此腳與2腳之間接有反饋網(wǎng)絡(luò)，以確定誤差放大器的增益和頻響。

---2腳FEED BACK是反饋電壓輸入端，此腳與內(nèi)部誤差放大器同向輸入端的基準(zhǔn)電壓(一般為+2.5V)進行比較，產(chǎn)生控制電壓，控制脈沖的寬度。

---3 腳ISENSE是電流傳感端。在外圍電路中，在功率開關(guān)管(如VMos管)的源極串接一個小阻值的取樣電阻，將脈沖變壓器的電流轉(zhuǎn)換成電壓，此電壓送入3 腳，控制脈寬。此外，當(dāng)電源電壓異常時，功率開關(guān)管的電流增大，當(dāng)取樣電阻上的電壓超過1V時，UC3842就停止輸出，有效地保護了功率開關(guān)管。

---4腳RT/CT是定時端。鋸齒波振蕩器外接定時電容C和定時電阻R的公共端。

---5腳GND是接地。

---6腳OUT是輸出端，此腳為圖騰柱式輸出，驅(qū)動能力是±lA。這種圖騰柱結(jié)構(gòu)對被驅(qū)動的功率管的關(guān)斷有利，因為當(dāng)三極管VTl截止時，VT2導(dǎo)通，為功率管關(guān)斷時提供了低阻抗的反向抽取電流回路，加速功率管的關(guān)斷。

---7腳Vcc是電源。當(dāng)供電電壓低于＋16V時，UC3824不工作，此時耗電在1mA以下。輸入電壓可以通過一個大阻值電阻從高壓降壓獲得。芯片工作后，輸入電壓可在+10～+30V之間波動，低于+10V停止工作。工作時耗電約為15mA，此電流可通過反饋電阻提供。

---8腳VREF是基準(zhǔn)電壓輸出，可輸出精確的+5V基準(zhǔn)電壓，電流可達50mA。
---UV3842的電壓調(diào)整率可達0.01%，工作頻率為500kHz，啟動電流小于1mA，輸入電壓為10～30V，基準(zhǔn)電壓為4.9～5.1V，工作溫度為0～70℃，輸出電流為1A。

4.1.2 boost電路主要參數(shù)選擇

一 Boost電路結(jié)構(gòu)及特性分析

由UC3842控制的Boost拓撲結(jié)構(gòu)及電路分別下圖所：

UC3842控制的Boost拓撲結(jié)構(gòu)

UC3842控制的Boost電路結(jié)構(gòu)

UC3842控制的Boost電路中輸入電壓Vi=16-20V，既供給芯片，又供給升壓變換。開關(guān)管以UC3842設(shè)定的頻率周期開閉，使電感L儲存能量并釋放能量。當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通時，電感以V1／L的速度充電，把能量儲存在L中。當(dāng)開關(guān)截止時，L產(chǎn)生反向感應(yīng)電壓，通過二極管D把儲存的電能以(Vo-Vi)／L的速度釋放到輸出電容器C2中。輸出電壓由傳遞的能量多少來控制，而傳遞能量的多少，通過電感電流的峰值來控制。整個穩(wěn)壓過程由二個閉環(huán)來控制，即閉環(huán)1 輸出電壓通過取樣后反饋給誤差放大器，用于同放大器內(nèi)部的2.5V基準(zhǔn)電壓比較后產(chǎn)生誤差電壓，誤差放大器控制由于負載變化造成的輸出電壓的變化。閉環(huán)2 Rs為開關(guān)管源極到公共端間的電流檢測電阻，開關(guān)管導(dǎo)通期間流經(jīng)電感L的電流在Rs上產(chǎn)生的電壓送至PWM比較器同相輸入端，與誤差電壓進行比較后控制調(diào) 制脈沖的脈寬，從而保持穩(wěn)定的輸出電壓。誤差信號實際控制著峰值電感電流。

二 Boost升壓結(jié)構(gòu)特性分析

Boost升壓電路，可以工作在電流斷續(xù)工作模式(DCM)和電流連續(xù)工作模式(CCM)。CCM工作模式適合大功率輸出電路，考慮到負載達到10％以上時，電感電流需保持連續(xù)狀態(tài)，因此，按CCM工作模式來進行特性分析。 Boost拓撲結(jié)構(gòu)升壓電路基本波形如圖3所示。

Boost升壓電路基本波形

ton時，開關(guān)管S為導(dǎo)通狀態(tài)，二極管D處于截止?fàn)顟B(tài)，流經(jīng)電感L和開關(guān)管的電流逐漸增大，電感L兩端的電壓為Vi，考慮到開關(guān)管S漏極對公共端的導(dǎo)通壓降Vs，即為Vi-Vs。ton時通過L的電流增加部分△ILon滿足式(1)。

（1）

式中：Vs為開關(guān)管導(dǎo)通時的壓降和電流取樣電阻Rs上的壓降之和，約0.6-0.9V。

toff時，開關(guān)管S截止，二極管D處于導(dǎo)通狀態(tài)，儲存在電感L中的能量提供給輸出，流經(jīng)電感L和二極管D的電流處于減少狀態(tài)，設(shè)二極管D的正向電壓為Vf，toff時，電感L兩端的電壓為Vo+Vf-Vi，電流的減少部分△ILoff滿足式(2)。

（2）

式中：Vf為整流二極管正向壓降，快恢復(fù)二極管約0.8V，肖特基二極管約0.5V。在電路穩(wěn)定狀態(tài)下，即從電流連續(xù)后到最大輸出時，△ILon=△ILoFf，由式(1)和(2)可得

（3）

因占空比D=

/T，即最大占空比

（4）

如果忽略電感損耗，電感輸入功率等于輸出功率，即

（5）

由式(4)和式(5)得電感器平均電流

（6）

同時由式(1)得電感器電流紋波

（7）

式中：f為開關(guān)頻率。為保證電流連續(xù)，電感電流應(yīng)滿足

（8）

考慮到式(6)、式(7)和式(8)，可得到滿足電流連續(xù)情況下的電感值為

（9）

另外，由Boost升壓電路結(jié)構(gòu)可知，開關(guān)管電流峰值Is(max)=二極管電流峰值Id(max)=電感器電流峰值ILP，

（10）

開關(guān)管耐壓

（11）

二極管反向耐壓

（12）

三電路參數(shù)的確定

基于UC3842控制的升壓式DC／DC變換器，電路的技術(shù)指標(biāo)為：輸出電壓UO可調(diào)范圍：30V～36V；

最大輸出電流Iomax：2A；

U2從15V變到21V時，電壓調(diào)整率SU≤2%（Io=2A）；

IO從0變到2A時，負載調(diào)整率SI≤5%（U2=18V）；

輸出噪聲紋波電壓峰-峰值UOPP≤1V（U2=18V，Uo=36V，Io=2A）；

DC-DC變換器的效率

≥70%（U2=18V，Uo=36V，Io=2A）；

具有過流保護功能，動作電流Io（th）=2.5±0.2A；

考慮到輸出電壓可調(diào)，并考慮一定的裕量，系統(tǒng)的設(shè)計時可按如下指標(biāo)設(shè)計輸入Vi=18V，輸出Vo=40V、Io=2A，頻率f≈49 kHz，輸出紋波噪聲1％。根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求，結(jié)合Boost電路結(jié)構(gòu)的定性分析，設(shè)計電路的參數(shù)如下：

1 儲能電感L 根據(jù)輸入電壓和輸出電壓確定最大占空比。由式(4)得

當(dāng)輸出最大負載時至少應(yīng)滿足電路工作在CCM模式下，即必須滿足式(9)，

同時考慮在10％額定負載以上電流連續(xù)的情況，實際設(shè)計時可以假設(shè)電路在額定輸出時，電感紋波電流為平均電流的20％"30％，因增加△IL可以減小電感L，但為不增加輸出紋波電壓而須增大輸出電容C2，取30％為平衡點，即

（13）

由式（7）、式（13）可得

流過電感L的峰值電流由式（10）得

L可選用電感量為140"200μH且通過5A以上電流不會飽和的電感器。電感的設(shè)計包括磁芯材料、尺寸、型號選擇及繞組匝數(shù)計算、線徑選用等。電路工作時重要的是避免電感飽和、溫升過高。磁芯和線徑的選擇對電感性能和溫升影響很大，材質(zhì)好的磁芯如環(huán)形鐵粉磁芯，承受峰值電流能力較強，EMI低。而選用線徑大的導(dǎo)線繞制電感，能有效降低電感的溫升。

2 輸出電壓取樣電阻R1、R2 因UC3842的腳2為誤差放大器反向輸入端，芯片內(nèi)正向輸入端為基準(zhǔn)2.5v，可知輸出電壓Vo=2.5(1+R1／R2)，根據(jù)輸出電壓可確定取樣電阻R1、R2的取值。由于儲能電感的作用，在開關(guān)管開啟和關(guān)閉時會形成大的尖峰電流，在檢測電阻Rs上產(chǎn)生一個尖峰脈沖，為防止造成UC3842的誤動作，在Rs取樣點到 UC3842的腳3間加入R、C濾波電路，R、C時間常數(shù)約等于電流尖峰的持續(xù)時間。

3 開關(guān)管S 開關(guān)管的電流峰值由式(10)得 Iv(max)=ILP=5.11A 開關(guān)管的耐壓由式(11)得 Vds(off)=Vo+Vf=40+0.8=40.8V 按20％的余量，可選用6A／50V以上的開關(guān)管。為使溫升較低，應(yīng)選用Rds較小的MOS開關(guān)管，要考慮的是通態(tài)電阻Rds會隨PN結(jié)溫度T1的升高而增大。

4 輸出二極管D和輸出電容器C2 升壓電路中輸出二極管D必須承受和輸出電壓值相等的反向電壓，并傳導(dǎo)負載所需的最大電流。二極管的峰值電流Id(max)=ILP=5.11A，本電路可選用6A／50V以上的快恢復(fù)二極管，若采用正向壓降低的肖特基二極管，整個電路的效率將得到提高。輸出電容C2的選定取決于對輸出紋波電壓的要求，紋波電壓與電容的等效串聯(lián)電阻ESR有關(guān)，電容器的容許紋波電流要大于電路中的紋波電流。電容的ESR<△Vo/△IL=40x1％/1.33=O.3Ω。另外，為滿足輸出紋波電壓相對值的要求，濾波電容量應(yīng)滿足

（14）

根據(jù)計算出的ESR值和容量值選擇電容器，由于低溫時ESR值增大，故應(yīng)按低溫下的ESR來選擇電容，因此，選用560μF／50V以上頻率特性好的電解電容可滿足要求。

5 外補償網(wǎng)絡(luò) UC3842誤差放大器的輸出端腳l與反相輸入端腳2之間外接補償網(wǎng)絡(luò)Rf、Cf。 Rf、Cf的取值取決于UC3842環(huán)路電壓增益、額定輸出電流和輸出電容，通過改變Rf、Cf的值可改變放大器閉環(huán)增益和頻響。為使環(huán)路得到最佳補償，可測試環(huán)路的穩(wěn)定度，測量Io脈動時輸出電壓Vo的瞬態(tài)響應(yīng)來加以判斷。

6 斜坡補償在實用電路中，增加斜坡補償網(wǎng)絡(luò)，一般有二種方法，一是從斜坡端腳4接補償網(wǎng)絡(luò)Rx、Cx至誤差放大器反相輸入端腳2，使誤差放大器輸出為斜坡狀，再與 Rs上感應(yīng)的電壓比較。二是從斜坡端腳4接補償網(wǎng)絡(luò)Rx、Cx到電流感應(yīng)端腳3，將在Rs的感應(yīng)電壓上增加斜坡的斜率，再與平滑的誤差電壓進行比較，作用是防止諧波振蕩現(xiàn)象，避免UC3842工作不穩(wěn)定，同時改善電流型控制開關(guān)電壓的噪聲特性。本設(shè)計采用方法二。

7 保護電路當(dāng)UC3842的腳3電壓升高超過1V或腳1電壓降到1V以下，都可使PWM比較器輸出高電平，造成PWM鎖存器復(fù)位。根據(jù)UC3842關(guān)閉特性，可以很容易在電路中設(shè)置過壓保護和過流保護。本電路中Rs上感應(yīng)出的峰值電流形成逐個脈沖限流電路，當(dāng)腳3達到1V時就會出現(xiàn)限流現(xiàn)象，所以，整個電路中的電感磁性元件和功率開關(guān)管不必設(shè)計較大的余量，就能保證穩(wěn)壓電路工作可靠，降低成本。

4.2 單片機控制硬件電路部分參數(shù)選擇

單片機控制部分硬件，主要是電壓電流的采樣，及單片機的接口。

4.2.1電壓采樣

考慮到設(shè)計的時間及設(shè)計要求，輸出電壓取樣電路采用簡單的電阻分壓取樣，具體電路實現(xiàn)如下：

4.2.2電流采樣

電流取樣采用分流器，由于采用的分流器電阻很小3.75毫歐，因此必須采用精密的差分放大器進行放大，采用的電路如下：

4.2.3 2.5V基準(zhǔn)源采樣

考慮到輔助電源電壓波動對AD0809的影響，選取2.5V的基準(zhǔn)源，對采樣的數(shù)據(jù)進行修正。2.5V基準(zhǔn)電壓的實現(xiàn)采用TL431來實現(xiàn)，其中電阻R=4.7k電路如下：

4.2.4反饋部分參數(shù)確定

Vo電壓為輸出電阻取樣后電壓，Vc為DA0809輸出的控制電壓，電路圖如下：

V2=VO*（R2//R3）/(R1+R2//R3)+Vc*（R1//R2）/(R3+R1//R2)=2.5

可以選取R3=50K左右，可以實現(xiàn)設(shè)計要求。

4.3 單片機部分軟件的具體編程與實現(xiàn)

單片機部分是本次設(shè)計設(shè)計的核心，是實現(xiàn)數(shù)字控制的關(guān)鍵部分，單片機各個部分功能的實現(xiàn)的具體編程如下：

4.3.1鍵盤顯示部分

本設(shè)計采用4*4鍵盤和四位LED顯示，達到較好的人際交互，并能盡量節(jié)省成本，達到了較好的目的。

具體程序如下：

鍵盤掃描子程序：

//---------------------------------------------------------------------------------------
// 函數(shù)名稱： kbscan 鍵盤掃描子程序
// 函數(shù)功能：判斷是否有鍵按下，有返回鍵值，沒有返回0
// p2的高四位為列，低四位為行
P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0
//
列4 列3 列2 列1 行4 行3 行2 行1
// 過程：先根據(jù)列判斷是否有鍵按下，沒有返回0，有，則逐行掃描以確定按鍵所在的行，再確定按鍵所在列
// 從而最終確定該按鍵。
//---------------------------------------------------------------------------------------
uchar kbscan(void)
{
uchar sccode,recode;
P2=0xf0; //置所有行為低電平，行掃描，列線輸入(此時)
if((P2&0xf0)!=0xf0) //判斷是否有有鍵按下（讀取列的真實狀態(tài)，若第
//4列有鍵按下則P1的值會變成0111 0000），有往下執(zhí)行
{
keydelay(200); //延時去抖動（10ms）
if((P2&0xf0)!=0xf0) //再次判斷列中是否是干擾信號，
//不是則向下執(zhí)行
{
sccode=0xFE; //逐行掃描初值（即先掃描第1行）
while((sccode&0x10)!=0) //行掃描完成時（即4行已經(jīng)全部掃
//描完成）
//sccode為1110 1111 停止while程序
{
P2=sccode; //輸出行掃描碼
if ((P2&0xf0)!=0xf0) //本行有鍵按下（即P2（真實的狀
//態(tài)）的高四位不全為1）
{
recode=(P2&0xf0)|0x0f; //列
return(sccode&recode); //返回行和列
}
else //所掃描的行沒有鍵按下，則掃描下一行，
//直到4行都掃描，
//此時sccode值為1110 1111 退出while程序
{
sccode=(sccode<<1)|0x01;//行掃描碼左移一位
}
}
}
}
else
{
return 0; //無鍵按下，返回0
}
}
顯示子程序：
void display(void)//顯示程序，因p0口復(fù)用，故先送字位后送字形
{uchar i,j;
j=0x01;
for(i=0;i<=3;i++)//四個數(shù)碼管顯示用循環(huán)
{
P0=0x00; //P0口送數(shù)據(jù)顯示前清一下p0口
P0=leddisp[i]; //送字形碼
leddata=1;
leddata=0;
P0=j; //送字位碼
ledselect=1;
j=(j<<1);
ledselect=0;
delay(3);
P0=0x00; //字位口送0x00，去除花屏
ledselect=1;
ledselect=0;
}
}

復(fù)制代碼

4.3.2串行通信部分

串行通信部分初步實現(xiàn)了上位機與單片機之間的通信，其中單片機與上位機串行通信部分的程序如下：

單片機串行通信設(shè)置如下：

TMOD =0x20;//定時器1工作于方式二自動裝入8位定時器

PCON =0X80;//串行口波特率加倍

TH1=0xf3;//6MHZ波特率2.4K

TL1=0xf3;//

TR1=1;//啟動定時器1

SCON=0x50;//串行口方式110位異步收入，允許串行口接收

EA = 0;//開機時不接受上位機控制

ES = 1;//串行口開中斷

串行口發(fā)送子程序：

void send(void)

{ if(EA==1)

{

SBUF=0x0f;//傳送電壓量前握手信號0x0f，0xf0

while(TI==0)

;

TI=0;//清除發(fā)送結(jié)束中斷標(biāo)志位

SBUF=0xf0;

while(TI==0)

;

TI=0;

SBUF=tserial1;

while(TI==0)

;

TI=0;

SBUF=0xf0;//傳送電流量前握手信號0xf0，0x0f

while(TI==0)

;

TI=0;

SBUF=0x0f;

while(TI==0)

;

TI=0;

SBUF=tserial2;

while(TI==0)

;

TI=0;

}

串口接收中斷服務(wù)子程序：

void receive(void) interrupt 4 using 1

{

if(RI)

{

rserial=SBUF;

RI=0;

}

4.3.3單片機采樣數(shù)據(jù)的處理

對采樣數(shù)據(jù)進行均值濾波，達到較準(zhǔn)確的顯示，同時可以消除直接顯示帶來的屏閃，顯示效果也較佳。

程序如下：

void caculate(void)

{

uchar i;

uint tvolt=0,tcurr=0,tstdv=0,tv=0,tc=0;

for(i=0;i<=7;i++)//均值濾波程序

{tvolt=tvolt+advo;

tcurr=tcurr+adcu;

tstdv=tstdv+std;}

stdv=tstdv/8;

tv=tvolt/8*stdv/128;

tserial1=tv;//發(fā)送到上位機電壓數(shù)據(jù)

volt[2]=tv/51; //顯示位數(shù)據(jù)計算

volt[1]=tv*10/51%10+16;

volt[0]=tv*100/51%10;

tc=tcurr/8*stdv/128;//加入修正系數(shù)。。。。。。。。。。。。。。。

tserial2=tcurr/8*stdv/128;//發(fā)送到上位機電壓數(shù)據(jù)

curr[2]=tc/51;

curr[1]=tc*10/51%10+16;

curr[0]=tc*100/51%10;

}

4.4 系統(tǒng)集成

4.4.1硬件部分連接圖

開關(guān)電源主電路連接圖如下：

單片機控制部分電路圖如下：

4.4.2軟件部分集成

軟件部分的集成主要是考慮主函數(shù)的編寫，主函數(shù)內(nèi)實現(xiàn)系統(tǒng)的初始化及各個子函數(shù)的調(diào)用和邏輯組合，以達到設(shè)計目的：

void main(void)

{uchar n;

for(n=0;n<=3;n++) //數(shù)據(jù)區(qū)初始化

{

leddisp[n]=0;

keypress[n]=0;

}

for(n=0;n<=7;n++)

{

advo[n]=0;

adcu[n]=0;

std[n]=128;

}

stdv=0;

advolt=0x00;

adcurr=0x00;

davolt=0x00;

tserial1=0x00;

tserial2=0x00;

rserial=0x00;

key=0;

flag=2;//開機首先顯示輸出電壓值

TMOD =0x20;//定時器1工作于方式二自動裝入8位定時器

PCON =0X80;//串行口波特率加倍

TH1=0xf3;//6MHZ波特率2.4K

TL1=0xf3;//

TR1=1;//啟動定時器1

SCON=0x50;//串行口方式110位異步收入，允許串行口接收

EA = 0;//開機時不接受上位機控制

ES = 1;//串行口開中斷

while(1)

{

dac0832();//DA數(shù)據(jù)送出

key=kbscan();//鍵盤掃描

keyprocess();//鍵盤處理程序

dispsel();//顯示電壓電流選擇

display();//LED顯示

control();//DA輸出控制電壓計算

adc0809();//AD輸入電壓電流采樣

caculate();

send();//串行口數(shù)據(jù)發(fā)送

}

5 測試

5.1 各功能部分測試

測試時根據(jù)各個部分功能的劃分，對各個功能部分進行單獨測試，可以達到事半功倍的效果。具體的測試分為以下各個部分：

一開關(guān)電源主電路的測試

測試中遇到的錯誤主要有以下幾個方面：

電路虛焊導(dǎo)致的錯誤，解決方法是對電路測試，檢查電路焊接情況，進行仔細查找，然后更正錯誤；

電阻選擇不當(dāng)導(dǎo)致的錯誤，解決方法是采用可變電阻進行調(diào)試，然后根據(jù)調(diào)節(jié)好的可變電阻值進行安裝；

二單片機控制接口電路的測試

1 單片機最小系統(tǒng)的測試

主要檢查單片機復(fù)位電路，晶振工作情況，可以采用P1口亮燈試驗來檢查單片機最小系統(tǒng)的工作情況。

2 ADC0809的調(diào)試

在確保單片機正常工作的情況下，主要檢查ADC0809的接線是否正確，時鐘信號選擇是否合適，然后測試AD在單通道的情況下的工作情況。

3 DAC0809的調(diào)試

在確保接線正確的情況下，采用直通的工作方式時，主要是考慮輸出的運算放大器的工作情況。

4 鍵盤和數(shù)碼管的調(diào)試

鍵盤的調(diào)試，主要是調(diào)節(jié)去抖動延時的長短，使去抖動效果達到最佳，并且符合一般人的按鍵的接觸時間。

顯示部分?jǐn)?shù)碼管的調(diào)試，主要是通過合理安排程序使數(shù)碼管顯示亮度適宜。在調(diào)試中曾出現(xiàn)花屏的情況，原因在于送字位口數(shù)據(jù)時，字形口數(shù)據(jù)仍然是上次的數(shù)據(jù)，解決方法是在送字位口數(shù)據(jù)之前，先將字形口數(shù)據(jù)全部清零。

5.2 系統(tǒng)測試

在各個功能部分正常工作的條件下，整個系統(tǒng)的調(diào)試主要是系統(tǒng)總體的控制邏輯，消除各個功能部分之間可能存在的相互影響，在系統(tǒng)組裝完成后，進行細致調(diào)試，修改這個系統(tǒng)中隱藏的問題。

5.3 測試結(jié)論

通過測試和不斷的調(diào)試，最終使系統(tǒng)達到了設(shè)計的目的和要求，較好的實現(xiàn)了最初的設(shè)想，但是系統(tǒng)在單片機通信部分仍有提高的余地，可以進一步完善。

結(jié)束語

緊張而充實的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束了�；仡欉@十個周的工作，感慨頗多。畢業(yè)設(shè)計是對我們每名學(xué)生智力、毅力的一次艱巨考驗，是對我們每名學(xué)生知識體系的一次豐富升華，是對我們每名學(xué)生整個大學(xué)的學(xué)習(xí)成果的一次檢驗。

在畢業(yè)設(shè)計過程中，既有成功的喜悅，也有失敗的苦惱；既學(xué)習(xí)了大量新知識，又對很多舊知識進行了提煉升華；既有個人努力，又有團隊協(xié)作；既得到了同學(xué)們的幫助，又得到了老師的指導(dǎo)。這種經(jīng)歷彌足珍貴。

在本次畢業(yè)設(shè)計過程中，我主要完成了單片機數(shù)字控制開關(guān)電源部分的設(shè)計與實現(xiàn)，加深了開關(guān)電源的深層次理解，熟練了單片機的C語言編程。設(shè)計過程中，我閱讀了大量開關(guān)電源和單片方面的數(shù)據(jù)，查找了大量相關(guān)資料，無論在認(rèn)識層次還是在編程技巧上又有了很大提高。

因時間關(guān)系，本次畢業(yè)設(shè)計還有很多不足之處。主要是單片機與PC通信部份上位機的程序沒有能夠編寫完善，開關(guān)電源與單片機信息處理電路之間由于時間倉促也沒有加入保護。希望以后能夠加以完善。

作者: m182892 時間: 2019-7-2 11:28
這個資料很好，能不能把完整的資料分享出來，電路圖、源碼。

作者: fgh 時間: 2019-7-2 12:50
很有幫助��！

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