基于單片機(jī)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).doc

摘 要 隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，穩(wěn)壓電源在各類(lèi)實(shí)際工程中得到了廣泛的應(yīng)用，大大提高了電氣設(shè)備及其控制系統(tǒng)的工況特性，達(dá)到了設(shè)備節(jié)能降耗的目的。本設(shè)計(jì)利用STC12C5410AD單片機(jī)為主控制器，用其PWM輸出經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單電路實(shí)現(xiàn)DAC功能，可通過(guò)鍵盤(pán)技術(shù)來(lái)設(shè)置輸出電壓值，并有數(shù)碼顯示實(shí)際輸出電壓值。關(guān)鍵詞：穩(wěn)壓電源；單片機(jī)；PWMABSTRACTWith the development of electronic technology, regulated power supply has been widely applied in all kinds of practical engineering. The electrical equipment and the status of control systems have been greatly improved, and the energy has been saving y using the regulated power supply. MUC was used as the main controller of the system, whose PWM output can be used as DAC through simple circuit. The voltage output can be set by using the keys, and the practical voltage was displayed through digital tube. Key words：regulated power supply; MCU; PWM211 概述采用單片機(jī)的智能可調(diào)穩(wěn)壓電源價(jià)格低廉，采用常見(jiàn)元件就能實(shí)現(xiàn)其功能，顯示清晰直觀，傳統(tǒng)的模擬可調(diào)穩(wěn)壓電源沒(méi)有讀數(shù)，在使用過(guò)程中很不方便，而且長(zhǎng)時(shí)間使用往往無(wú)法保證輸出電壓的穩(wěn)定性。智能可調(diào)穩(wěn)壓電源則采用先進(jìn)的數(shù)顯技術(shù)，使測(cè)量結(jié)果一目了然，只要儀表不發(fā)生跳數(shù)現(xiàn)象，測(cè)量結(jié)果就是唯一的，不僅保證讀數(shù)的客觀性與準(zhǔn)確性，還符合人們的讀數(shù)習(xí)慣，能縮短讀數(shù)和記錄的時(shí)間。其核心技術(shù)是通過(guò)單片機(jī)控制數(shù)模轉(zhuǎn)換來(lái)改變穩(wěn)壓電路的輸出，其中，穩(wěn)壓電路采用的三端穩(wěn)壓器7805是電流源型穩(wěn)壓電路，是通過(guò)調(diào)節(jié)輸出電流來(lái)保證輸出端電壓的，其反饋量是電壓，基準(zhǔn)量也是電壓，經(jīng)過(guò)內(nèi)部電路轉(zhuǎn)化成反饋電流和基準(zhǔn)旁路電流，其差值又去旁路內(nèi)部電流源使輸出電流滿(mǎn)足端電壓的穩(wěn)定。數(shù)字可調(diào)穩(wěn)壓電源是通過(guò)按鍵以步進(jìn)方式選取不同的輸出電壓，再有數(shù)碼管顯示輸出電壓機(jī)器工作狀態(tài)，工作穩(wěn)定可靠。采用單片機(jī)的數(shù)字可調(diào)穩(wěn)壓電源，它具有輸出電壓容易改變、價(jià)格低廉、顯示清晰直觀、準(zhǔn)確度高、擴(kuò)展能力強(qiáng)等特點(diǎn)。1.1 直流穩(wěn)壓電源研究動(dòng)態(tài)在我國(guó)，以電力電子學(xué)為核心技術(shù)的電源產(chǎn)業(yè)，從二十世紀(jì)60年代中期開(kāi)始形成，到了90年代以來(lái)，電源產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。一方面， 電源產(chǎn)業(yè)規(guī)模的發(fā)展在加快;另一方面，在國(guó)家自然科學(xué)基金的資助下或創(chuàng)新意識(shí)指導(dǎo)下，我國(guó)電力電子技術(shù)的研究從吸收消化和一般跟蹤發(fā)展到前沿跟蹤和基礎(chǔ)創(chuàng)新，電源產(chǎn)業(yè)界涌現(xiàn)了一些技術(shù)難度較大，具有國(guó)際先進(jìn)水平的產(chǎn)品，而且還產(chǎn)生了一大批具有代表性的研究成果和產(chǎn)品;目前國(guó)內(nèi)還開(kāi)展了跟蹤國(guó)際多方面前沿性課題的研究或基礎(chǔ)創(chuàng)新研究。但是我國(guó)電源產(chǎn)業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，存在著很大的差距和不足:在電源產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性、開(kāi)發(fā)投入、生產(chǎn)規(guī)模、工藝水平、先進(jìn)檢測(cè)設(shè)備、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、持續(xù)創(chuàng)新能力等方面的差距為10-15年，尤其在實(shí)現(xiàn)直流穩(wěn)壓電源的智能化、網(wǎng)絡(luò)化方面的研究不是很多。目前國(guó)內(nèi)在這兩方面研究比較多的是成都電子科技大學(xué)和廣州華南理工大學(xué)，主要是利用單片機(jī)和可編程系統(tǒng)器件(PSD)來(lái)控制開(kāi)關(guān)直流穩(wěn)壓電源或數(shù)字化電壓?jiǎn)卧_(dá)到數(shù)控的目的，但和國(guó)外的比較起來(lái)，效果不是很理想，還有很大的差距。國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的直流穩(wěn)壓電源雖然也在向數(shù)字化方向發(fā)展，但多限于對(duì)輸出顯示實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示，或?qū)崿F(xiàn)多組數(shù)值預(yù)置。總體說(shuō)來(lái)，國(guó)內(nèi)直流穩(wěn)壓電源技術(shù)在實(shí)現(xiàn)智能化等方面相對(duì)落后，面對(duì)激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，是個(gè)嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。1.2 選題意義直流穩(wěn)壓電源是一種常見(jiàn)的電子儀器，廣泛地應(yīng)用于電子電路、教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)研究等領(lǐng)域。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種電子、電器設(shè)備對(duì)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，智能化，數(shù)字化，模塊化，高效率，低成本和高可靠性方向發(fā)展。本設(shè)計(jì)的直流穩(wěn)壓電源主要是符合智能化、數(shù)字化以及模塊化的特點(diǎn)。智能化主要是指系統(tǒng)有可編程模塊可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行智能控制；數(shù)字化主要是指系統(tǒng)輸出電壓通過(guò)四位數(shù)碼管顯示，并且可以通過(guò)按鍵對(duì)輸出電壓進(jìn)行連續(xù)步進(jìn)調(diào)節(jié)；模塊化是指系統(tǒng)由各個(gè)相關(guān)模塊組成，提高了系統(tǒng)的可靠性。選題將以微處理器為主體取代傳統(tǒng)電源的常規(guī)電子線(xiàn)路，將計(jì)算機(jī)技術(shù)與測(cè)量控制技術(shù)結(jié)合在一起，設(shè)計(jì)并制作智能化直流電源。目的是進(jìn)一步簡(jiǎn)化系統(tǒng)電路，提高系統(tǒng)的可靠性。2 穩(wěn)壓電源的工作原理2.1 直流穩(wěn)壓電源基本原理直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成，其原理框圖如1圖所示。電網(wǎng)供給的交流電壓U1(220V,50Hz) 經(jīng)電源變壓器降壓后，得到符合電路需要的交流電壓U2，然后由整流電路變換成方向不變、大小隨時(shí)間變化的脈動(dòng)電壓U3，再用濾波器濾去其交流分量，就可得到比較平直的直流電壓UI。但這樣的直流輸出電壓，還會(huì)隨交流電網(wǎng)電壓的波動(dòng)或負(fù)載的變動(dòng)而變化。在對(duì)直流供電要求較高的場(chǎng)合，還需要使用穩(wěn)壓電路，得到更加穩(wěn)定的直流電壓Uo3。圖12.2 穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電源是電子設(shè)備的重要部分，其質(zhì)量好壞直接影響著電子設(shè)備的可靠性，而且電子設(shè)備的故障大部分來(lái)自電源，因此電源越來(lái)越受到人們的重視。電子電路及電子設(shè)備對(duì)電源最基本的要求就是電源的輸出電壓或輸出電流要穩(wěn)定。電子產(chǎn)品中，常見(jiàn)的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的LM78XX系列和負(fù)電壓輸出的LM79XX系列。用78/79系列三端穩(wěn)壓IC來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便，而且價(jià)格便宜,所以本設(shè)計(jì)采用LM78XX系列三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓9。電路圖如圖2圖2由于圖2電路輸出的電壓固定不變，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的步進(jìn)可調(diào)，所以為了能使輸出電壓步進(jìn)可調(diào),必須加以相關(guān)的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能2，電路圖如圖3。圖3這樣，電路2實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)所需工作電壓的供給，而電路3既可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電壓輸出，而且輸出電壓可以步進(jìn)可調(diào)，所以本設(shè)計(jì)采用電路2與電路3的結(jié)合。2.3 系統(tǒng)框圖的設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)對(duì)穩(wěn)壓電源基本原理的分析，基本對(duì)電路有了一個(gè)大概的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)由各個(gè)模塊組成，各個(gè)模塊組成的系統(tǒng)框圖如圖4。顯示電路電源電路STC12C5410AD 按鍵控制PWM穩(wěn)壓電路RC電路電源電路圖4本設(shè)計(jì)通過(guò)按鍵設(shè)置數(shù)字電壓值并且在數(shù)碼管上顯示，而設(shè)置的電壓值通過(guò)單片機(jī)的PWM輸出經(jīng)RC濾波電路轉(zhuǎn)換成模擬電壓值5，通過(guò)模擬放大器將電壓放大后送給控制7805得到穩(wěn)壓輸出。各部分功能：?jiǎn)纹瑱C(jī)：起到控制作用顯示電路：用來(lái)顯示預(yù)置電壓電源電路：對(duì)單片機(jī)和穩(wěn)壓電路進(jìn)行供電按鍵控制：對(duì)預(yù)置電壓進(jìn)行改變RC電路：將PWM方波信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓值穩(wěn)壓電路：輸出恒定的電壓3 硬件電路設(shè)計(jì)3.1 器件選擇3.1.1 STC12C5410AD單片機(jī)STC12C5410AD系列單片機(jī)1是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍，內(nèi)部集成MAX810專(zhuān)用復(fù)位電路。4路PWM,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換,針對(duì)電機(jī)控制，強(qiáng)干擾場(chǎng)合。STC12C2052AD系列只有2路PWM,8路高速8位A/D轉(zhuǎn)換。STC12C5410AD基本結(jié)構(gòu)框圖如圖5,引腳功能如表1。STC12C5410AD主要特性：1. 增強(qiáng)型 8051 CPU，1T，單時(shí)鐘/機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051；2. 工作電壓：5.5V - 3.5V（5V單片機(jī)）/ 3.8V - 2.2V（3V單片機(jī)）；3. 工作頻率范圍：0 - 35 MHz，相當(dāng)于普通8051的 0420MHz；4. 用戶(hù)應(yīng)用程序空間1K / 2K / 4K / 6K / 8K / 10K / 12K 字節(jié).5. 片上集成 512 字節(jié) RAM；6. 通用I/O口（27/23/15個(gè)），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，推挽/強(qiáng)上拉，僅為輸入/高阻，開(kāi)漏；7. 時(shí)鐘源：外部高精度晶體/時(shí)鐘，內(nèi)部R/C 振蕩器，用戶(hù)在下載用戶(hù)程序時(shí)，可選擇使用內(nèi)部R/C振蕩器還是外部晶體/時(shí)鐘，常溫下內(nèi)部R/C 振蕩器頻率為：5.2MHz 6.8MHz； 8. 共6個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，兩個(gè)專(zhuān)用16位定時(shí)器T0和T1再加上PCA模塊可再實(shí)現(xiàn)4個(gè)16位定時(shí)器；9. 外部中斷2路,下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷,Power Down模式可由外部中斷喚醒；10. PWM(4路）/PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列,4路）,5410系列是4路，可用來(lái)當(dāng)4路D/A使用，也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn)4個(gè)定時(shí)器，還可用來(lái)再實(shí)現(xiàn)4個(gè)外部中斷(上升沿中斷/下降沿中斷均可分別或同時(shí)支持)；11. A/D轉(zhuǎn)換, 10位精度ADC，共8路。圖5表1管腳說(shuō)明P0.0標(biāo)準(zhǔn)I/O口P0.1標(biāo)準(zhǔn)I/O口P0.2標(biāo)準(zhǔn)I/O口P0.3標(biāo)準(zhǔn)I/O口P1.0/ADC0/CLKOUT0P1.0標(biāo)準(zhǔn)I/O口ADC0ADC輸入通道-0CLKOUT0定時(shí)器、計(jì)數(shù)器0的時(shí)鐘輸出P1.1/ADC1/CLKOUT1P1.1標(biāo)準(zhǔn)I/O口ADC1ADC輸入通道-1CLKOUT1定時(shí)器、計(jì)數(shù)器1的時(shí)鐘輸出P1.2/ADC2P1.2標(biāo)準(zhǔn)I/O口ADC2ADC輸入通道-2P1.3/ADC3P1.3標(biāo)準(zhǔn)I/O口ADC3ADC輸入通道-3P1.4/ADC4/SSP1.4標(biāo)準(zhǔn)I/O口ADC4ADC輸入通道-4SSSP1同步串行接口的從機(jī)選擇信號(hào)P1.5/ADC5/MOSIP1.5/ADC5/MOSIP1.5標(biāo)準(zhǔn)I/O口ADC5ADC輸入通道-5MOSISP1同步串行接口的主出從入P1.6/ADC6/MISOP1.6標(biāo)準(zhǔn)I/O口ADC6ADC輸入通道-6MISOSP1同步串行接口的主入從出P1.7/ADC7/SCLKP1.7標(biāo)準(zhǔn)I/O口ADC7ADC輸入通道-7SCLKSP1同步串行接口的時(shí)鐘信號(hào)P2.0/PCA2/PWM2P2.0標(biāo)準(zhǔn)I/O口PCA2可編程陣列輸出2PWM2脈寬調(diào)制輸出2P2.1標(biāo)準(zhǔn)I/O口P2.2標(biāo)準(zhǔn)I/O口P2.3標(biāo)準(zhǔn)I/O口P2.4/PCA3/PWM3P2.4標(biāo)準(zhǔn)I/O口PCA3可編程陣列輸出3PWM3脈寬調(diào)制輸出3P2.5標(biāo)準(zhǔn)I/O口P2.6標(biāo)準(zhǔn)I/O口P2.7標(biāo)準(zhǔn)I/O口P3.0/RxDP3.0標(biāo)準(zhǔn)I/O口RxD串口數(shù)據(jù)接收端P3.1/TxDP3.1標(biāo)準(zhǔn)I/O口TxD串口數(shù)據(jù)發(fā)送端P3.2/INT0P3.2標(biāo)準(zhǔn)I/O口INTO外部中斷0，下降沿中斷或低電平中斷P3.3/INT1P3.3標(biāo)準(zhǔn)I/O口INT1外部中斷1，下降沿中斷或低電平中斷P3.4/TO/EC1P3.4 標(biāo)準(zhǔn)I/O口P3.4/TO/EC1T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的外部輸入EC1PCA計(jì)數(shù)器的外部脈沖輸入腳P3.5/T1/PCA1/PWM1P3.5 標(biāo)準(zhǔn)I/O口T1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的外部輸入PCA1可編程陣列輸出1PWM1脈寬調(diào)制輸出1P3.7/PCA0/PWM0P3.7標(biāo)準(zhǔn)I/O口PCA0可編程陣列輸出0PWM0脈寬調(diào)制輸出0RST復(fù)位腳XTAL1內(nèi)部時(shí)鐘電路反相放大器輸入端，外部接晶振的一個(gè)引腳。當(dāng)直接使用外部時(shí)鐘源時(shí)，此引腳是外部時(shí)鐘源的輸入端。XTAL2內(nèi)部時(shí)鐘電路反相放大器輸入端，外部接晶振的一個(gè)引腳。當(dāng)直接使用外部時(shí)鐘源時(shí)，此引腳可懸空。VCC電源正極GND接地3.1.2 四位一體數(shù)碼管本設(shè)計(jì)采用四位一體共陽(yáng)極數(shù)碼管8。由于把4個(gè)數(shù)碼管做在一起了，減少了接正、負(fù)電源的引出端腳，能簡(jiǎn)化電路，使得焊接電路更加簡(jiǎn)單、方便。其原理與一般1位數(shù)碼管相同。數(shù)碼管是由發(fā)光二極管構(gòu)成的,亦稱(chēng)半導(dǎo)體數(shù)碼管。將條狀發(fā)光二極管按照共陰極或共陽(yáng)極的方法連接,組成8字,再把發(fā)光二極管另一電極作筆段電極,就構(gòu)成了數(shù)碼管。若按規(guī)定使某些筆段上的發(fā)光二極管就能顯示從09的系列數(shù)字。常見(jiàn)數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)如圖6(a)所示。圖6(b)屬于共陽(yáng)極結(jié)構(gòu)，圖6(c)采用共陰極結(jié)構(gòu)。ag是7個(gè)筆段電極，DP為小數(shù)點(diǎn)。圖6(a) 圖6(b) 圖6(c)為了使數(shù)碼管顯示出相應(yīng)的數(shù)字或字符，必須使段數(shù)據(jù)口輸出相應(yīng)的字形編碼。a,b,c,d,e,f,g,h（h為小數(shù)點(diǎn)），哪個(gè)段碼給低電平哪段就會(huì)點(diǎn)亮。例如0是要讓a,b,c,d,e,f段亮，輸入的顯示碼為11000000B十六進(jìn)制為0C0H,以此類(lèi)推一到九也是這樣算。共陰碼就是把共陽(yáng)碼取反。求得數(shù)碼管共陰極、共陽(yáng)極字形或符號(hào)的編碼如表24。表2字符顯示共陰極段碼共陽(yáng)極段碼顯示字符共陰極段碼共陽(yáng)極段碼03FHC0Hb7CH83H106FHF9Hc39HC625BHA4Hd5EHA1H34FHB0e79H86H466H99Hf71H84H 56DH92Hp73H82H67DH82Hr31HCEH707HF8Hy6EH91H87FH80H_40HBFH96FH90H.80H7FHa77H88H熄滅00HFFH3.2單元電路3.2.1 STC12C5410AD主控模塊單片機(jī)STC12C5410AD是穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的控制核心6，原理圖如圖7，其主要作用有以下三點(diǎn)：1.通過(guò)控制P3.7口PWM的輸出信號(hào)的占空比從而控制DAC輸出電壓；2.產(chǎn)生正確的數(shù)碼管顯示段碼傳送給四位數(shù)碼管，從而顯示所控制的電壓值；3.根據(jù)鍵盤(pán)的輸出指令，完成輸出電壓的增大或減小。圖7(1)主控電路中包括STC12C5410AD工作的基本電路：復(fù)位電路和晶振電路，還有兩個(gè)按鍵：S2鍵和S3鍵，這兩個(gè)按鍵用于控制輸出電壓的增加與減小。3.2.2 PWM的電壓輸出DAC模塊DAC是整個(gè)系統(tǒng)的紐帶，連接著單片機(jī)控制部分與穩(wěn)壓部分。本設(shè)計(jì)采用STC12C5410AD單片機(jī)提供的PWM輸出功能，應(yīng)用STC12C5410AD單片機(jī)的PWM輸出經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的變換電路實(shí)現(xiàn)DAC，這大大降低電子設(shè)備的成本，減少體積，并且容易提高精度。應(yīng)用PWM實(shí)現(xiàn)DAC的原理如下7：PWM是一種周期一定而高低電平的占空比可以調(diào)制的方波信號(hào)。圖 8是一種在電路經(jīng)常遇到的PWM波。該P(yáng)WM的高低電平分別為VH和VL，理想的情況VL等于0，但是實(shí)際中一般不等于0，這往往是應(yīng)用中產(chǎn)生誤差的一個(gè)主要原因。圖8 的PWM波形可以用分段函數(shù)表示為：VH kNT t nT + kNTVL kNT + nTt NT + kNTf(t)= (1) 其中：T是單片機(jī)中計(jì)數(shù)脈沖的基本周期，N是PWM波一個(gè)周期的計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)，n是PWM波一個(gè)周期中高電平的計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)，VH和VL 分別是PWM波中高低電平的電壓值，k為諧波次數(shù)，t為時(shí)間。把(1)所表示的函數(shù)展開(kāi)成傅里葉級(jí)數(shù)，得到(2)式： (2)圖8從(2)式可以看出，式中第一項(xiàng)為直流分量，第二項(xiàng)為一次諧波，第三項(xiàng)為高次諧波分量。式(2)中的直流分量與n成線(xiàn)性關(guān)系，并隨著n從0到N，直流分量從VL到VH之間變化，這正是電壓輸出的DAC所需要的。因此，只要把式(2)中除直流分量的諧波過(guò)濾掉，則可以得到從PWM波到電壓輸出DAC的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換電路圖如圖9。圖93.2.3 串聯(lián)穩(wěn)壓模塊串聯(lián)穩(wěn)壓部分是本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的核心2，電路圖如圖10，DAC電壓輸出電壓決定穩(wěn)壓電路的輸出。該穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓器LM7805和運(yùn)算放大器U3A組成，并且用A將穩(wěn)壓器與采樣電阻隔離。圖中DAC輸出電壓Vo(即V+)為穩(wěn)壓電路的參考電壓,運(yùn)算放大器U3A的輸出電壓為Vo,穩(wěn)壓器LM7805的輸出電壓為V1（V1=5V），串聯(lián)穩(wěn)壓電路的輸出為Vout，其輸出與DAC電壓Vo成比例。當(dāng)調(diào)節(jié)電位器的動(dòng)端位置時(shí)，穩(wěn)壓電路輸出電壓Vout隨之變化10，當(dāng)Vout下降時(shí)，電位器由于串聯(lián)分壓使運(yùn)放U3A的V-減小，從而使Vo增大，由于Vout=V1+Vo,所以又有Vout增大。當(dāng)Vout增大時(shí)，V-增大，使Vo減小，由于Vout=V1+ Vo,所以又有Vout減小。從而維持Vout基本穩(wěn)定。其穩(wěn)定過(guò)程可簡(jiǎn)單表示如下：Vout V- Vo VoutVoutV- Vo Vout圖103.2.3 顯示部分模塊顯示電路是對(duì)系統(tǒng)輸出電壓進(jìn)行顯示，使得系統(tǒng)輸出的電壓值一目了然，由于只顯示輸出的電壓，所以本設(shè)計(jì)顯示器件采用四位一體數(shù)碼管，電路圖如圖11。圖114 軟件設(shè)計(jì)4.1 主程序流程圖開(kāi)始初始化：定時(shí)器初始化，DA初始化PWM初值設(shè)定等待中斷PWM輸出4.2鍵盤(pán)輸入流程圖開(kāi)始 初始化判斷是否有按鍵按 下 N YS3是否按下S2是否按下增大PWM占空比減小PWM占空比 Y Y DAC電壓增大DAC電壓減小顯 示結(jié)束5 測(cè)試結(jié)果與誤差分析5.1測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)測(cè)試目的在于研究分析輸出電壓與設(shè)定值之間的誤差。測(cè)試的結(jié)果如表3表3次數(shù)設(shè)定值(V)輸出電壓(V)絕對(duì)誤差(V) 相對(duì)誤差(%)16.306.320.020.3126.786.780037.507.490.010.1347.957.970.020.2558.438.440.010.1169.129.150.030.3279.609.620.020.20810.0510.100.050.50910.5310.570.040.381011.2511.280.030.27其中設(shè)定值是通過(guò)數(shù)碼管直接顯示出來(lái)的電壓值，輸出電壓則是通過(guò)萬(wàn)用表測(cè)量串聯(lián)穩(wěn)壓電路的輸出Vout得到的電壓值。從表2中可以看出設(shè)定值與輸出電壓的誤差并不大，在能接受的誤差范圍內(nèi)。5.2 誤差分析經(jīng)分析，系統(tǒng)產(chǎn)生誤差的原因主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面6：1.PWM方波并不是理想的方波，它的低電平并不等于零，這就導(dǎo)致了PWM信號(hào)在轉(zhuǎn)換成DAC電壓時(shí)存在著一定的誤差，又因?yàn)镈AC輸出電壓為穩(wěn)壓電路的參考電壓，所以系統(tǒng)的輸出電壓必然存在誤差。2.PWM信號(hào)為8位輸出，其分辨率為0.0196（5/255）,精確度為0.02V，所以系統(tǒng)的輸出電壓存在著誤差。3.在用萬(wàn)用表測(cè)量輸出電壓的過(guò)程中，不可避免的會(huì)出現(xiàn)測(cè)量或讀數(shù)的誤差，所以設(shè)定值與測(cè)量值之間存在著誤差。參考文獻(xiàn)1張友德等.單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)M. 復(fù)旦大學(xué)出版社，2006，121802劉琳，薛智宏，楊國(guó)福STC89C52單片機(jī)的智能型穩(wěn)壓電源的設(shè)J江蘇電器20083伍乾永. 一種數(shù)控直流電源的設(shè)計(jì)J科技信息20104王增剛，蘇淑靖，賈成偉寬范圍可調(diào)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)J. 自動(dòng)化與儀表，2010.5胡亞琦.