數(shù)控直流穩(wěn)壓電源畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、摘要AVR 系列的單片機(jī)不僅具有良好的集成性能, 而且都具備在線編程接口, 其中的Mega 系列還具備JTAG 仿真和下載功能; 含有片內(nèi)看門狗電路、片內(nèi)Flash、同步串行接口SPI; 多數(shù)AVR 單片機(jī)還內(nèi)嵌了A/D 轉(zhuǎn)換器、EEPROM、模擬比較器、PWM 定時(shí)計(jì)數(shù)器等多種功能; AVR 單片機(jī)的I/O 接口具有很強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力, 灌入電流可直接驅(qū)動(dòng)繼電器、LCD 等元件, 從而省去驅(qū)動(dòng)電路, 節(jié)約系統(tǒng)成本。關(guān)鍵詞：直流穩(wěn)壓電源；AVR單片機(jī)；液晶顯示Numerical control dc manostat designAbstractAVR series single-chip not

2、 only has good integrated performance，And all have online programming interface。One of the Mega series has JTAG simulation and download function; Contains piece inside watch-dog circuit, piece inside Flash, synchronous serial interface SPI, Most AVR microcontroller is embedded with A/D converters, E

3、EPROM, simulated comparator, PWM timing counter multiple functions, AVR SCM's I/O interface has a strong drive ability, into the current can be directly driven relays, LCD, eliminating elements such as driving circuit, managing system cost.Keywords: dc voltage stabilizer, AVR microcontroller, LC

4、D display目 錄摘要IAbstractII引言11 直流穩(wěn)壓電源的概述21.1 什么是直流穩(wěn)壓電源21.2 研究背景及意義31.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀32 系統(tǒng)功能43 方案論證與比較53.1 穩(wěn)壓電源的分類53.2 穩(wěn)壓電源部分方案5方案一：簡(jiǎn)單的并聯(lián)型穩(wěn)壓電源5方案二：串聯(lián)型穩(wěn)壓電源6方案三：輸出可調(diào)的開關(guān)電源63.3 三端集成穩(wěn)壓芯片6方案一:采用LM317可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源6方案二: 采用7805三端穩(wěn)壓器電源63.4 數(shù)字顯示部分7方案一：用Atmage16實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換7方案二：采用三位半A/D轉(zhuǎn)換器ICL710774 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)74.1 電路原理74.2 Atmage16單

5、片機(jī)模塊分析84.3 系統(tǒng)模塊95 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)135.1 程序設(shè)計(jì)135.2 程序流程圖13結(jié)束語14參考文獻(xiàn)15致 謝16附錄1(電路原理圖 ）17附錄2（數(shù)控直流穩(wěn)壓電源程序）18 14引言直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域傳統(tǒng)的多功能直流穩(wěn)壓電源功能簡(jiǎn)單、難控制、可靠性低干抗大，精度低且體積大、復(fù)雜度高瞢通直流穩(wěn)壓電源品種很多但均存在以下問題：輸出電壓懸通過粗調(diào)（波段開關(guān)）及細(xì)調(diào)（電位器）來調(diào)節(jié)這樣，當(dāng)輸出電壓需要精確輸出，或需要在一個(gè)小范圈內(nèi)改變時(shí)(如I02一1.03V)，困難就較大另外，隨著使用時(shí)問的增加，波段開關(guān)及電位器難免接觸不良，對(duì)輸出會(huì)有影響

6、常常通過硬件對(duì)過載進(jìn)行限流或截流型保護(hù)，電路構(gòu)成復(fù)雜，穩(wěn)壓精度也不高本文設(shè)計(jì)了一種以單片機(jī)為核心的智能化高精度簡(jiǎn)易直流電源，克服了傳統(tǒng)直流電壓源的缺點(diǎn)，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。1 直流穩(wěn)壓電源的概述1.1 什么是直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源又稱直流穩(wěn)壓器。它的供電電壓大都是交流電壓，當(dāng)交流供電電壓的電壓或輸出負(fù)載電阻變化時(shí)，穩(wěn)壓器的直接輸出電壓都能保持穩(wěn)定。穩(wěn)壓器的參數(shù)有電壓穩(wěn)定度、紋波系數(shù)和響應(yīng)速度等。前者表示輸入電壓的變化對(duì)輸出電壓的影響。紋波系數(shù)表示在額定工作情況下，輸出電壓中交流分量的大?。缓笳弑硎据斎腚妷夯蜇?fù)載急劇變化時(shí)，電壓回到正常值所需時(shí)間。1直流穩(wěn)壓電源分連續(xù)導(dǎo)電式與開關(guān)式兩類。前者由

7、工頻變壓器把單相或三相交流電壓變到適當(dāng)值，然后經(jīng)整流、濾波，獲得不穩(wěn)定的直流電源，再經(jīng)穩(wěn)壓電路得到穩(wěn)定電壓(或電流)。這種電源線路簡(jiǎn)單、紋波小、相互干擾小，但體積大、耗材多，效率低(常低于4060)。后者以改變調(diào)整元件(或開關(guān))的通斷時(shí)間比來調(diào)節(jié)輸出電壓，從而達(dá)到穩(wěn)壓。這類電源功耗小，效率可達(dá)85左右，但缺點(diǎn)是紋波大、相互干擾大。所以，80年代以來發(fā)展迅速。從工作方式上可分為：可控整流型。用改變晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間來調(diào)整輸出電壓。斬波型。輸入是不穩(wěn)定的直流電壓，以改變開關(guān)電路的通斷比得到單向脈動(dòng)直流，再經(jīng)濾波后得到穩(wěn)定直流電壓。變換器型。不穩(wěn)定直流電壓先經(jīng)逆變器變換成高頻交流電，再經(jīng)變壓、整流、濾

8、波后，從所得新的直流輸出電壓取樣，反饋控制逆變器工作頻率，達(dá)到穩(wěn)定輸出直流電壓的目的。直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一，廣泛的應(yīng)用于電路，教學(xué)試驗(yàn)和科學(xué)研究等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的多功能直流穩(wěn)壓電源功能簡(jiǎn)單、難控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、復(fù)雜度高。普通直流穩(wěn)壓電源品種很多但均存在以下問題：輸出電壓是通過粗調(diào)（波段開關(guān))及細(xì)調(diào)(電位器)來調(diào)節(jié)。這樣，當(dāng)輸出電壓需要精確輸出，或需要在一個(gè)小范圍內(nèi)改變時(shí)（如1.02103V)，困難就較大。另外，隨著使用時(shí)間的增加，波段開關(guān)及電位器難免接觸不良，對(duì)輸出會(huì)有影響。常常通過硬件對(duì)過載進(jìn)行限流或截流型保護(hù)，電路構(gòu)成復(fù)雜，穩(wěn)壓精度也不高。目前使用的可控直

9、流電源大部分是點(diǎn)動(dòng)的，利用分立器件，體積大，效率低，可靠性差，操作不方便，故障率高。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各種電子，電器設(shè)備對(duì)電源的性能要求提高，電源不斷朝數(shù)字化，高效率，模塊化和智能化發(fā)展。以單片機(jī)系統(tǒng)為核心而設(shè)計(jì)的新一代數(shù)控直流電源，它不但電路簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低廉，性能優(yōu)越，而且由于單片機(jī)具有計(jì)算和控制能力，利用它對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行各種計(jì)算，從而可排除和減少模擬電路引起的誤差，輸出電壓和限定電流采用鍵盤輸入方式，電源的外表美觀，操作使用方便，克服了傳統(tǒng)直流電壓源的缺點(diǎn)，具有較高的使用價(jià)值。單片機(jī)對(duì)直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行控制，改善了電源的性能，使用方便靈活，且成本較低，同時(shí)控制系統(tǒng)在軟件上還可進(jìn)一步改進(jìn)

10、，以擴(kuò)展其功能，而并不需要增加硬件開銷，從而提高電源的性能價(jià)格比。直流穩(wěn)壓電源可廣泛應(yīng)用于國(guó)防、科研、大專院校、實(shí)驗(yàn)室、工礦企業(yè)、電解、電鍍、直流電機(jī)、充電設(shè)備等。1.2 研究背景及意義直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一,廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的多功能直流穩(wěn)壓電源功能簡(jiǎn)單、難控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、復(fù)雜度高。普通直流穩(wěn)壓電源品種很多, 但均存在以下二個(gè)問題: 1) 輸出電壓是通過粗調(diào)(波段開關(guān)) 及細(xì)調(diào)(電位器)來調(diào)節(jié)。這樣, 當(dāng)輸出電壓需要精確輸出, 或需要在一個(gè)小范圍內(nèi)改變時(shí)(如1. 05 1. 07V ) ,困難就較大。另外, 隨著使用時(shí)間的增加, 波段開關(guān)

11、及電位器難免接觸不良, 對(duì)輸出會(huì)有影響。2) 穩(wěn)壓方式均是采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路, 對(duì)過載進(jìn)行限流或截流型保護(hù), 電路構(gòu)成復(fù)雜,穩(wěn)壓精度也不高。在家用電器和其他各類電子設(shè)備中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。但在實(shí)際生活中，都是由220V 的交流電網(wǎng)供電。這就需要通過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓電路將交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電。濾波器用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般傳統(tǒng)電路由濾波扼流圈和電容器組成，若由晶體管濾波器來替代，則可縮小直流電源的體積，減輕其重量，且晶體管濾波直流電源不需直流穩(wěn)壓器就能用作家用電器的電源，這既降低了家用電器的成本，又縮小了其體積，使家用電器小型化。傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源通常采用電

12、位器和波段開關(guān)來實(shí)現(xiàn)電壓的調(diào)節(jié),并由電壓表指示電壓值的大小. 因此,電壓的調(diào)整精度不高,讀數(shù)欠直觀,電位器也易磨損.而基于單片機(jī)控制的直流穩(wěn)壓電源能較好地解決以上傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源的不足。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn),現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用的工控產(chǎn)品均需要有低紋波、寬調(diào)整范圍的高壓電源,特別是在一些高能物理領(lǐng)域,急需電腦或單片機(jī)控制的低紋波、寬調(diào)整范圍的電源。1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀電源作為當(dāng)今人們生活中普遍存在的電子商品，從上世紀(jì)九十年代末起便迅速發(fā)展。隨著對(duì)系統(tǒng)更高效率和更低功耗的需求，電信與數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的技術(shù)更新推動(dòng)電源行業(yè)中直流/直流電源轉(zhuǎn)換器向更高靈活性和智能化方向發(fā)展。從80年

13、代的第一代分布式供電系統(tǒng)開始轉(zhuǎn)向到20世紀(jì)末更為先進(jìn)的第四代分布式供電結(jié)構(gòu)以及中間母線結(jié)構(gòu)，直流/直流電源行業(yè)正面臨著新的挑戰(zhàn)，即如何在現(xiàn)有系統(tǒng)加入嵌入式電源智能系統(tǒng)和數(shù)字控制。然而，早在90年代中，半導(dǎo)體生產(chǎn)商們就開發(fā)出了數(shù)控電源管理技術(shù)，而在當(dāng)時(shí)，這種方案的性價(jià)比與當(dāng)時(shí)廣泛使用的模擬控制方案相比處與劣勢(shì)，因而無法被廣泛采用。由于板載電源管理的更廣泛應(yīng)用和行業(yè)能源節(jié)約和運(yùn)行最優(yōu)化的關(guān)注，電源行業(yè)和半導(dǎo)體生產(chǎn)商們便開始共同開發(fā)這種名為“數(shù)控電源”的新產(chǎn)品。而如今隨著直流電源技術(shù)的飛躍發(fā)展, 整流系統(tǒng)由以前的分立元件和集成電路控制發(fā)展為微機(jī)控制, 從而使直流電源智能化, 具有遙測(cè)、遙信、遙控的三

14、遙功能, 基本實(shí)現(xiàn)了直流電源的無人值守。并且，在當(dāng)今科技快速發(fā)展過程中，模塊化是直流電源的發(fā)展趨勢(shì)，并聯(lián)運(yùn)行是電源產(chǎn)品大容量化的一個(gè)有效手段，可以通過設(shè)計(jì)N+1冗余電源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)容量擴(kuò)展，提高電源系統(tǒng)的可靠性、可用性，縮短維修、維護(hù)時(shí)間，從而使企業(yè)產(chǎn)生更大的效益。如：揚(yáng)州鼎華公司近年來結(jié)合美國(guó)Sorensen Amrel等公司的先進(jìn)技術(shù)，成功開發(fā)了單機(jī)最大功率120KW智能模塊電源，可以并聯(lián)32臺(tái)（可擴(kuò)展到64臺(tái)），使最大輸出功率可以達(dá)到7600kW以上。智能模塊電源采用電流型控制模式，集中式散熱技術(shù)，實(shí)時(shí)多任務(wù)監(jiān)控，具有高效、高可靠、超低輻射，維護(hù)快捷等優(yōu)點(diǎn)，機(jī)箱結(jié)構(gòu)緊湊，防腐與散熱也作了多

15、方面的加強(qiáng)。它的應(yīng)用將會(huì)克服大功率電源的制造、運(yùn)輸及維修等困難。而且和傳統(tǒng)可控硅電源相比節(jié)電20%-30%節(jié)能優(yōu)勢(shì)，奠定了它將是未來大功率直流電源的首選。從組成上，數(shù)控電源可分成器件、主電路與控制等三部分。 電源采用數(shù)字控制，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn): 1)易于采用先進(jìn)的控制方法和智能控制策略，使電源模塊的智能化程度更高，性能更完美。2)控制靈活，系統(tǒng)升級(jí)方便，甚至可以在線修改控制算法，而不必改動(dòng)硬件線路。3)控制系統(tǒng)的可靠性提高，易于標(biāo)準(zhǔn)化，可以針對(duì)不同的系統(tǒng)(或不同型號(hào)的產(chǎn)品)，采用統(tǒng)一的控制板，而只是對(duì)控制軟件做一些調(diào)整即可。2 系統(tǒng)功能 系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)范圍為012V，最大輸出電流1A，具有過載和

16、短路保護(hù)功能。輸出電壓可用1602LCD液晶顯示。鍵盤設(shè)有6個(gè)鍵，復(fù)位鍵，步進(jìn)增減1V兩個(gè)鍵，步進(jìn)增減0.1V兩個(gè)鍵以及確認(rèn)鍵。復(fù)位鍵用于啟動(dòng)參數(shù)設(shè)定狀態(tài)（5V），步進(jìn)增減鍵用于設(shè)定參數(shù)數(shù)值，確認(rèn)鍵用于確認(rèn)輸出設(shè)定值2,3.電源開機(jī)設(shè)定電壓輸出默認(rèn)值為5V。通過步進(jìn)增減按鍵功能選擇可在不同的設(shè)定參數(shù)之間切換，再按確認(rèn)鍵進(jìn)入設(shè)定電壓輸出狀態(tài)。若按復(fù)位鍵，則電壓輸出恢復(fù)5V。系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)識(shí)別功能，將不接受超出使用范圍（012V）的設(shè)定值。3 方案論證與比較3.1 穩(wěn)壓電源的分類 穩(wěn)壓電源的分類方法繁多，按輸出電源的類型分有直流穩(wěn)壓電源和交流穩(wěn)壓電源；按穩(wěn)壓電路與負(fù)載的連接方式分有串聯(lián)穩(wěn)壓電源和并聯(lián)

17、穩(wěn)壓電源；按調(diào)整管的工作狀態(tài)分有線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源；按電路類型分有簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電源和反饋型穩(wěn)壓電源。我們必須弄清楚各個(gè)類別的特點(diǎn)，才能從中選出最佳方案。 3.2 穩(wěn)壓電源部分方案方案一：簡(jiǎn)單的并聯(lián)型穩(wěn)壓電源并聯(lián)型穩(wěn)壓電源的調(diào)整元件與負(fù)載并聯(lián)，因而具有極低的輸出電阻，動(dòng)態(tài)特性好，電路簡(jiǎn)單，并具有自動(dòng)保護(hù)功能；負(fù)載短路時(shí)調(diào)整管截止，可靠性高，但效率低，尤其是在小電流時(shí)調(diào)整管需承受很大的電流，損耗過大。方案二：串聯(lián)型穩(wěn)壓電源并聯(lián)穩(wěn)壓電源有效率低、輸出電壓調(diào)節(jié)范圍小和穩(wěn)定度不高這三個(gè)缺點(diǎn)。而串聯(lián)穩(wěn)壓電源可以避免這些缺點(diǎn)。而簡(jiǎn)易串聯(lián)穩(wěn)壓電源輸出電壓受穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值得限制無法調(diào)節(jié)，必須對(duì)簡(jiǎn)易穩(wěn)壓電源進(jìn)行

18、改進(jìn)，增加一級(jí)放大電路，專門負(fù)責(zé)將輸出電壓的變化量放大后控制調(diào)整管的工作。由于整個(gè)控制過程是一個(gè)負(fù)反饋過程，所以這樣的穩(wěn)壓電源叫串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電源。而這部分電路的設(shè)計(jì)會(huì)比較麻煩。方案三：輸出可調(diào)的開關(guān)電源 開關(guān)電源的功能元件工作在開關(guān)狀態(tài)，因而效率高，輸出功率大；且容易實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)與過流保護(hù)，只是電路在低輸出電壓時(shí)開關(guān)頻率低，紋波大，穩(wěn)定度差。綜合考慮效率，輸出功率，輸入輸出電壓，負(fù)載調(diào)整率, 本設(shè)計(jì)選用方案三，要求較低，較易實(shí)現(xiàn).對(duì)于效率和紋波的要求可以通過仔細(xì)調(diào)整磁性元件的參數(shù)(L，Q，M等)使其工作在最佳狀態(tài)。我們?cè)谶x擇方案的時(shí)候考慮到電路要簡(jiǎn)單，元件要容易找，所以我們選擇了上述的方案中

19、的第三個(gè)方案。穩(wěn)壓電路部分可以采用三極管等分立元件來實(shí)現(xiàn)，也可以采用集成三端集成穩(wěn)壓芯片。從性價(jià)比來說，采用三端集成穩(wěn)壓芯片來實(shí)現(xiàn)要好很多，現(xiàn)在的穩(wěn)壓芯片功能強(qiáng)大，且價(jià)格低廉，很適合我們此次的設(shè)計(jì)。3.3 三端集成穩(wěn)壓芯片方案一:采用LM317可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源 LM317可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源能夠連續(xù)輸出可調(diào)的直流電壓.,不過它只能連續(xù)調(diào)正電壓，穩(wěn)壓器內(nèi)部含有過流，過熱保護(hù)電路;由一個(gè)電阻(R)和一個(gè)可變電位器(RP)組成電壓輸出調(diào)節(jié)電路，輸出電壓為:Vo=1.25(1+RP/R).方案二: 采用7805三端穩(wěn)壓器電源固定式三端穩(wěn)壓電源(7805)是由輸出腳Vo，輸入腳Vi和接地腳GND組成

20、，它的穩(wěn)壓值為+5V，它屬于CW78xx系列的穩(wěn)壓器，輸入端接電容可以進(jìn)一步的濾波，輸出端也要接電容可以改善負(fù)載的瞬間影響，此電路的穩(wěn)定性也比較好，使用起來可靠 、方便，而且價(jià)格便宜。本設(shè)計(jì)只需使用到5V輸出作為單片機(jī)的電源輸入，所以選用方案一3.4 數(shù)字顯示部分方案一：用Atmage16實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換利用單片機(jī)的軟硬件資源實(shí)現(xiàn)高精度高速A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度還可以通過軟件來改變，價(jià)格也低廉。不過對(duì)軟件部分要求較高。方案二：采用三位半A/D轉(zhuǎn)換器ICL7107 ICL7107是高性能，低功耗的三位半A/D轉(zhuǎn)換器，它含有七段譯碼器，顯示驅(qū)動(dòng)，參考源和時(shí)鐘系統(tǒng)，它將高性能和低成本結(jié)合在一起。

21、精度相對(duì)方案一要差，所以數(shù)字顯示部分采用方案一。4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1 電路原理電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)選用Atmage16單片機(jī)為控制核心，外部擴(kuò)展1602驅(qū)動(dòng)芯片用以實(shí)現(xiàn)電壓輸出功能，同時(shí)1602液晶顯示相應(yīng)的輸出電壓值。單片機(jī)計(jì)算設(shè)定值與AD轉(zhuǎn)換采樣反饋值的偏差以及偏差的變化率，得出相應(yīng)的輸出值，由DA轉(zhuǎn)換變換為模擬量去驅(qū)動(dòng)電壓輸出控制電路，從而使電壓穩(wěn)定在設(shè)定值。鍵盤單片機(jī)電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)選用Atmage16單片機(jī)為控制核心，外部擴(kuò)展1602驅(qū)動(dòng)芯片用以實(shí)現(xiàn)電壓輸出功能，同時(shí)1602液晶顯示相應(yīng)的輸出電壓值。單片機(jī)計(jì)算設(shè)定值與AD轉(zhuǎn)換采樣反饋值的偏差以及偏差的變化率，得

22、出相應(yīng)的輸出值，由DA轉(zhuǎn)換變換為模擬量去驅(qū)動(dòng)電壓輸出控制電路，從而使電壓穩(wěn)定在設(shè)定值。驅(qū)動(dòng)芯片負(fù)載顯示器示器電 源 圖1 電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4.2 Atmage16單片機(jī)模塊分析其外部引腳封裝如圖2所示圖2 ATmage16 外部引腳與封裝示意圖其中，各個(gè)引腳的功能如下：a) 電源、系統(tǒng)晶振、芯片復(fù)位引腳Vcc: 芯片供電（片內(nèi)數(shù)字電路電源）輸入引腳，使用時(shí)連接到電源正極。AVcc：為端口A和片內(nèi)ADC模擬電路電源輸入引腳。不使用ADC時(shí)，直接連接到電源正極；使用ADC時(shí)，應(yīng)通過一個(gè)低通電源濾波器與Vcc連接。AREF：使用ADC時(shí)，可作為外部ADC參考源的輸入引腳。GND: 芯片接地引腳，使用時(shí)

23、接地。XTAL2：片內(nèi)反相振蕩放大器的輸出端。XTAL1：片內(nèi)反相振蕩放大器和內(nèi)部時(shí)鐘操作電路的輸入端。RESET：RESET為芯片復(fù)位輸入引腳。在該引腳上施加（拉低）一個(gè)最小脈沖寬度為1.5us的低電平,將引起芯片的硬件復(fù)位（外部復(fù)位）。b) 32根I/O引腳，分成PA、PB、PC和PD四個(gè)8位端口，他們?nèi)渴强删幊炭刂频碾p（多）功能復(fù)用的I/O引腳（口）。四個(gè)端口的第一功能是通用的雙向數(shù)字輸入/輸出（I/O）口，其中每一位都可以由指令設(shè)置為獨(dú)立的輸入口，或輸出口。當(dāng)I/O設(shè)置為輸入時(shí)，引腳內(nèi)部還配置有上拉電阻，這個(gè)內(nèi)部的上拉電阻可通過編程設(shè)置為上拉有效或上拉無效。如果AVR的I/O口設(shè)置為

24、輸出方式工作，當(dāng)其輸出高電平時(shí)，能夠輸出20mA的電流，而當(dāng)其輸出低電平時(shí)，可以吸收40mA的電流。因此AVR的I/O口驅(qū)動(dòng)能力非常強(qiáng)，能夠直接驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光二極管、數(shù)碼管等。而早期單片機(jī)I/O口的驅(qū)動(dòng)能力只有5mA，驅(qū)動(dòng)LED時(shí)，還需要增加外部的驅(qū)動(dòng)電路和器件。芯片Reset復(fù)位后，所有I/O口的缺省狀態(tài)為輸入方式，上拉電阻無效，即I/O為輸入高阻的三態(tài)狀態(tài)。c) 應(yīng)用ATmage16 主要完成PWM 波的輸出及控制功能。它可以先產(chǎn)生一定脈寬的PWM 波，作為L(zhǎng)1603 驅(qū)動(dòng)電路輸入信號(hào)，然后根據(jù)所需要的基準(zhǔn)電壓與檢測(cè)到的輸出電壓的比較，調(diào)整脈寬，即改變占空比，最終實(shí)現(xiàn)高性能可調(diào)直流穩(wěn)壓圖3

25、內(nèi)部晶體振蕩器外接電路4.3 系統(tǒng)模塊1) L6203驅(qū)動(dòng)模塊L6203驅(qū)動(dòng)模塊就是將5V的輸入電壓變成Vin的電壓24V，一方面提高電壓，一方面提高電流。電源驅(qū)動(dòng)芯片的選擇，由于器材的限制以及使用CMOS管需要的驅(qū)動(dòng)需要注意比較多的前級(jí)推動(dòng)，如果直接使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L6203，其價(jià)格實(shí)惠，電路簡(jiǎn)單而且效果非常好。圖4 L6203驅(qū)動(dòng)模塊圖5 L6203的外觀圖L6203的各管腳說明見下表Device L6203NameFunction1OUT2Ouput of 2nd Half Bridge2VsSupply Voltage3OUT1Output of first Half Bridge4

26、BOOT1 Aboostrap capacitor connected to this pin ensures efficient driving of the upper POWER DMOS transistor.5IN1Digital Input from the Motor Controller6GNDCommon Ground Terminal7IN2Digital Input from the Motor Controller8 BOOT2A boostrap capacitor connected to this pin ensures efficient driving of

27、the upper POWER DMOS transistor9 VrefInternal voltage reference. A capacitor from this pin to GND isrecommended. The internal Ref. Voltage can source out acurrent of 2mA max.10SENSEA resistor Rsense connected to this pin provides feedback for motor current control11 ENABLEWhen a logic high is presen

28、t on this pin the DMOS POWERtransistors are enabled to be selectively driven by IN1 and IN2.2) 5V電源模塊單片機(jī)要工作需要有5V電源輸入，本設(shè)計(jì)采用7805穩(wěn)壓電源電路圖6 5V系統(tǒng)電源模塊3) 1602液晶顯示模塊如果采用數(shù)碼管顯示，其價(jià)格便宜，但是占用端口較多，功耗大、顯示不功能不全。而用1602液晶顯示，則占用端口少，顯示功能較全面，驅(qū)動(dòng)電流小。所以選擇選擇1602液晶顯示。圖7 給出1602 字符液晶作為信號(hào)顯示部分圖7 1602液晶顯示模塊4) 輸出電壓采集反饋電路模塊圖8 輸出電壓采集反

29、饋電路5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)5.1 程序設(shè)計(jì)數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的程序主要包括3個(gè)方面的內(nèi)容：一是單片機(jī)從按鍵中讀取數(shù)據(jù)，而后和原有的輸出電壓進(jìn)行比較；二是利用按鍵進(jìn)行輸出的調(diào)整；三是從單片機(jī)中讀取數(shù)據(jù)傳輸?shù)?602液晶顯示器，進(jìn)而顯示輸出電壓。5.2 程序流程圖如圖9所示圖9程序流程圖結(jié)束語利用單片機(jī)對(duì)直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行控制，改善了電源的性能，使用方便靈活，且成本較低。另一方面，根據(jù)對(duì)電源的新要求，控制系統(tǒng)在軟件上還可進(jìn)一步改進(jìn)，以擴(kuò)展其功能，而并不需要增加硬件開銷，從而提高了電源的性能價(jià)格比。參考文獻(xiàn)1 王兆安,黃俊.電力電子技術(shù)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20052 李文元.高精度工業(yè)用可調(diào)直流電源

30、的設(shè)計(jì)和制造R.蘭州理工大學(xué),20003 張毅剛單片機(jī)原理及應(yīng)用M北京：高等教育出版社，20044 范立南單片微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)M北京；人民郵電出版社，20045 王水平,史俊杰,田慶安.開關(guān)穩(wěn)壓電源原理、設(shè)計(jì)及實(shí)用電路(修訂版)M.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,20056 潘永雄.新編單片機(jī)原理與應(yīng)用M.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,20037 瞿德福 編著 數(shù)字電路與模擬電路M.中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004年4月8 競(jìng)新.數(shù)字電子電路第1版M.北京：清華大學(xué)出版社，20039 電路與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程M，中國(guó)計(jì)量學(xué)院出版社10 薛永毅、王淑英編著新型電源電路應(yīng)用實(shí)例M.電子工業(yè)出版社，200

31、1年10月11 論數(shù)字技術(shù)J.電子報(bào)合訂本，四川科學(xué)技術(shù)出版社，2002.1212 曹巧媛.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.電子工業(yè)出版社， 1997年6月致 謝經(jīng)過幾個(gè)月的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)大學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有老師的督促指導(dǎo)，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。所以在這里首先要感謝申慧娟老師，她在百忙之中抽空給我指導(dǎo)寫畢業(yè)設(shè)計(jì)。從理論學(xué)習(xí)到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。雖然在這段時(shí)間里申老師有許多工作要忙，但是申老師仍然抽出大量時(shí)間細(xì)心地幫助我糾正論文中的錯(cuò)誤。除了敬佩申

32、老師的專業(yè)水平外，她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。其次要衷心的感謝指導(dǎo)我理論學(xué)習(xí)的老師，他們給予了我很多學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和技巧，以及與我一起學(xué)習(xí)和作畢業(yè)設(shè)計(jì)的各位同學(xué)，他們給了我許多建議和意見。在這次設(shè)中我克服了許多困難，最后將設(shè)計(jì)圓滿的完成。附錄1(電路原理圖 ）附錄2（數(shù)控直流穩(wěn)壓電源程序）/*This program was produced by theCodeWizardAVR V1.25.7a EvaluationAutomatic Program Generator?Copyright 1998-2007 Pavel Haiduc, HP

33、 InfoTech s.r.l. Project : Version : Date : 2010-5-20Author : Freeware, for evaluation and non-commercial use onlyCompany : Comments: Chip type : ATmega16Program type : ApplicationClock frequency : 8.000000 MHzMemory model : SmallExternal SRAM size : 0Data Stack size : 256 */ #include <mega16.h&g

34、t;#include "1602.c"#include "adc.c" /*-全局定義-*/#define choice 0x7e#define up PIND.6#define down PIND.0 #define right PIND.2#define left PIND.1#define ok PIND.3 #define Enable PORTD.7 /*定義界面內(nèi)容*/ flash uchar set1="Plese set Volt: "/flash uchar shu="0123456789."fl

35、ash uchar putvolt=" Volt: "flash uchar putamp=" Amp: "flash uchar start="Starting"/flash uchar error="error"uint volt=50;/*-功能：進(jìn)入系統(tǒng)的初始化函數(shù)-*/void intosys()uchar i; lcd_init(); write_com(lcd_clr); write_com(0x80); delay_ms(5); for(i=0;i<8;i+) write_data(start

36、i); /啟動(dòng)開機(jī)界面 delay_ms(2); /延時(shí)寫入，可以防止液晶處于忙狀態(tài) write_com(0x80+0x40); delay_ms(5); for(i=0;i<16;i+) write_data('-'); delay_ms(100); /*-用戶界面一，設(shè)置界面-*/void user_1()uchar i;write_com(lcd_clr); write_com(0x80); delay_ms(5); for(i=0;i<16;i+) write_data(putvolti); delay_ms(5); write_com(0x80+0x40)

37、; delay_ms(5); for(i=0;i<16;i+) write_data(putampi); delay_ms(5); ;/*-用戶界面2，輸出狀態(tài)下-*/void user_2() uchar i; write_com(lcd_clr); write_com(0x80+1); delay_ms(5); for(i=0;i<16;i+) write_data(putvolti); delay_ms(3); write_com(0x80+0x40); delay_ms(5); for(i=0;i<16;i+) write_data(set1i); delay_ms(

38、3); /*-顯示數(shù)據(jù)函數(shù)，將數(shù)據(jù)分開-*/void show_data(uint data) char ch1,ch2,ch3; ch1=data/100; ch2=data/10%10; ch3=data%10; if(ch1=0) write_data(0x30+ch2); delay_ms(4); write_data('.'); delay_ms(4); write_data(0x30+ch3); delay_ms(4); write_data(0x20); else write_data(0x30+ch1); delay_ms(4); write_data(0x30

39、+ch2); delay_ms(4); write_data('.'); delay_ms(4); write_data(0x30+ch3); delay_ms(4); /*-顯示電壓值-*/void show_volt(uint data) write_com(0x80+6); show_data( data); /*-顯示電流值-*/void show_amp(uint data)char ch1,ch2,ch3,ch4; write_com(0x80+0x45); ch1=data/1000; ch2=data/100%10; ch3=data/10%10; ch4=da

40、ta%10; write_data(0x30+ch1); delay_ms(4); write_data('.'); delay_ms(4); write_data(0x30+ch2); delay_ms(4); write_data(0x30+ch3); delay_ms(4); write_data(0x30+ch4); delay_ms(4); /*-讀取電流值-*/uint Read_Amp() unsigned int freeback_amp,ampdata,temp;uchar chi,i,j; for(chi=0;chi<50;chi+) ampdatac

41、hi=mega16_ad(0)*2.6/10; /delay_ms(2); for(i=0;i<50;i+) for(j=0;j<50;j+) if(ampdatai<ampdataj) temp=ampdatai; ampdatai=ampdataj; ampdataj=temp; freeback_amp=(ampdata24+ampdata25+ampdata26)/3; return freeback_amp; /*-讀取輸出電壓-*/uint Read_Output_Volt()unsigned int freeback_volt,data,temp;uchar c

42、hi,i,j; for(chi=0;chi<30;chi+) datachi=mega16_ad(1)*0.15; /delay_ms(2); for(i=0;i<30;i+) for(j=0;j<30;j+) if(datai<dataj) temp=datai; datai=dataj; dataj=temp; freeback_volt=(data14+data15+data16)/3; return freeback_volt;/*-輸出與設(shè)置比較程序-*/void cheak() show_volt(Read_Output_Volt(); while(Read_Output_Volt()>volt) OCR1B-; delay_ms(3); while(Read_Output_Volt()<volt) OCR1B+; delay_ms(3); show_amp(Read_Amp(); /*-電壓設(shè)置1-*/void