開關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與制作

1、 開關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與制作本部分計(jì)劃時(shí)間：1周。一、目的1、掌握常用電子元器件的種類、性能、選用原則及質(zhì)量判別；2、掌握集成穩(wěn)壓電源的原理及設(shè)計(jì)；3、掌握Protel制圖以及印刷電路板的制作；4、掌握錫焊原理及手工焊接工藝技術(shù)，學(xué)會(huì)簡(jiǎn)易電子小產(chǎn)品的裝配、焊接、調(diào)試；,5、5、掌握使用常用的電子測(cè)試儀器設(shè)備；6、掌握初步具有借助說(shuō)明書或資料掌握常用工具、儀器的使用能力。二、集成穩(wěn)壓電源的結(jié)構(gòu)和原理集成穩(wěn)壓電源一般是由電源變壓器，整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。集成穩(wěn)壓電源是由直流穩(wěn)壓構(gòu)成，通過(guò)變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓的過(guò)程，將我們平常所使用的220V的交流電，轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的直流電。（如下圖） 圖3.1

2、 開關(guān)穩(wěn)壓電源基本原理框圖本次實(shí)習(xí)制作集成穩(wěn)壓電源。原理圖如下三、各元件的介紹（1）控制元件STC89C52RCSTC89C52RC 單片機(jī)介紹 STC89C52RC 單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的單 片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)，12 時(shí)鐘/機(jī)器周期和 6 時(shí)鐘/機(jī)器周 期可以任意選擇。 主要特性如下： 1. 增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)，6 時(shí)鐘/機(jī)器周期和 12 時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任 意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051. 2. 工作電壓：5.5V3.3V（5V 單片機(jī)）/3.8V2.0V（3V 單片機(jī)） 3. 工作頻率范圍：040MHz，相當(dāng)于普通

3、 8051 的 080MHz，實(shí)際工 作頻率可達(dá) 48MHz 4. 用戶應(yīng)用程序空間為 8K 字節(jié) 5. 片上集成 512 字節(jié) RAM 6. 通用 I/O 口 （32 個(gè)） 復(fù)位后為： ， P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口/弱上拉， P0 口是漏極開路輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)，不用加上拉電阻，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻。 7. ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程） ，無(wú)需專用編程器，無(wú) 需專用仿真器，可通過(guò)串口（RxD/P3.0,TxD/P3.1）直接下載用戶程 序，數(shù)秒即可完成一片 8. 具有 EEPROM 功能 9. 具有看門狗功能 10. 共 3 個(gè) 16 位定時(shí)器/

4、計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器 T0、T1、T2 11. 外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Down 模式可 由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 12. 通用異步串行口（UART） ，還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART 13. 工作溫度范圍：-40+85（工業(yè)級(jí)）/075（商業(yè)級(jí)） 14. PDIP 封裝 STC89C52RC 單片機(jī)的工作模式 掉電模式：典型功耗<0.1A,可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行原 程序 空閑模式：典型功耗 2mA 典型功耗 正常工作模式：典型功耗 4Ma7mA 典型功耗 掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于水表、氣表等電池供電系統(tǒng)及便攜設(shè)備 STC

5、89C52RC 引腳功能說(shuō)明 VCC（40 引腳）：電源電壓 VS S（20 引腳）：接地 P0 端口（P0.0P0.7 P0.7，3932 引腳） ：P0 口是一個(gè)漏極開路的 8 位雙向 I/O 口。作為輸出端口，每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 負(fù)載，對(duì)端口 P0 寫入 每個(gè)引腳能驅(qū)動(dòng) 寫入“1”時(shí)，可 以作為高阻抗輸入。在訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) 在訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0 口也可以提供低 8 位 地址和 8 位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線 位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。此時(shí)，P0 口內(nèi)部上拉電阻有效。在 Flash ROM 編 在 程時(shí)，P0 端口接收指令字節(jié) 端口接收指令字節(jié)；而在校驗(yàn)程序時(shí)，則輸出指

6、令字節(jié) 則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證時(shí)，要求外接上拉電阻。 P1 端口（P1.0P1.7，18 引腳） ：P1 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。P1 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或者輸出電流方式）4 個(gè) TTL 輸入。對(duì)端 口寫入 1 時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這是可用作輸入口。P1 口作輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部上拉電阻，那些被外部拉低的引腳會(huì)輸出一個(gè)電 流（ ） 。 此外，P1.0 和 P1.1 還可以作為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2 的外部技術(shù)輸入（P1.0/T2） 和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX） 。 在對(duì) Flash ROM 編程和程序校驗(yàn)時(shí)，P1 接收

7、低 8 位地址。 表 XX P1.0 和 P1.1 引腳復(fù)用功能 P2 端口（P2.0P2.7，2128 引腳） ：P2 口是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙 向 I/O 端口。P2 的輸出緩沖器可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4 個(gè) TTL 輸入。 對(duì)端口寫入 1 時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，這時(shí)可用作輸入口。 P2 作為輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì) 輸出一個(gè)電流（I） 。 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器和 16 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如執(zhí)行“MOVX DPTR”指令）時(shí)，P2 送出高 8 位地址。在訪問(wèn) 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（如 執(zhí)行“MOVX R1

8、”指令）時(shí)，P2 口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器（SFR）區(qū) 中的 P2 寄存器的內(nèi)容） ，在整個(gè)訪問(wèn)期間不會(huì)改變。 在對(duì) Flash ROM 編程和程序校驗(yàn)期間， P2也接收高位地址和一些控制信號(hào)。 P3 端口（P3.0P3.7，1017 引腳） ：P3 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 端口。P3 的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流方式）4 個(gè) TTL 輸入。對(duì)端 口寫入 1 時(shí)，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時(shí)可用作輸入口。P3 做輸入口使用時(shí)，因?yàn)橛袃?nèi)部的上拉電阻，那些被外部信號(hào)拉低的引腳會(huì)輸入一 個(gè)電流 。 在對(duì) Flash ROM 編程或程序校驗(yàn)時(shí)，P3 還接收一

9、些控制信號(hào)。 P3 口除作為一般 I/O 口外，還有其他一些復(fù)用功能，如下表所示： 表 XX P3 口引腳復(fù)用功能 復(fù)用功能 RST（9 引腳） ：復(fù)位輸入。當(dāng)輸入連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)為有效， 用來(lái)完成單片機(jī)單片機(jī)的復(fù)位初始化操作?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后，RST 引腳輸出 96 個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器 AUXR（地址 8EH）上的 DISRTO 位可以使此功 能無(wú)效。DISRTO 默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。 ALE/ ROG （30 引腳） 地址鎖存控制信號(hào) ： （ALE） 是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)， 鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在 Flash 編程時(shí)，此引腳（ ROG）也用作編程

10、輸入 脈沖。 在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部 定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE 脈沖 將會(huì)跳過(guò)。 如果需要，通過(guò)將地址位 8EH 的 SFR 的第 0 位置“1” ，ALE 操作將無(wú)效。這 一位置“1” ，ALE 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOV 指令時(shí)有效。否則，ALE 將被微弱拉 高。這個(gè) ALE 使能標(biāo)志位（地址位 8EH 的 SFR 的第 0 位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于 外部執(zhí)行模式下無(wú)效。 外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（ SEN）是外部程序存儲(chǔ)器選 SEN（29 引腳）通信號(hào)。當(dāng) AT89C51RC 從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)

11、行外部代碼時(shí)， SEN在每個(gè)機(jī)器周 期被激活兩次，而訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， SEN將不被激活。 A/VPP （31 引腳） 訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。 ： 為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令， A必須接 GND。注意加密方式 1 時(shí)， A將內(nèi)部鎖 定位 RESET。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， A應(yīng)該接 VCC。在 Flash 編程期間， A也 接收 12 伏 VPP 電壓。 XTAL1（19 引腳） ：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 XTAL2（18 引腳） ：振蕩器反相放大器的輸入端。（2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)芯片L298N通過(guò)單片機(jī)的I/O輸入改變芯片控制端的電

12、平，即可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)，停止的操作。+5V：芯片電壓5V。 VCC：電機(jī)電壓，最大可接50V。GND：共地接法。A-D-：輸出端，接電機(jī)。AD+ ：為步進(jìn)電機(jī)公共端，模塊上接了VCC。EN1、EN2：高電平有效，EN1、EN2分別為 IN1和IN2、IN3和IN4的使能端。IN1 IN4：輸入端，輸入端電平和輸出端電平是對(duì)應(yīng)的。電機(jī)驅(qū)動(dòng)圖（通過(guò)下面的例子說(shuō)明L298N的功能）L298N是SGS公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路，是一種二相和四相電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，即內(nèi)含二個(gè)H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)46V、2A一下的電機(jī)。其引腳排列如下圖所示。O

13、UT1、OUT2和OUT3、OUT4之間分別接兩個(gè)電動(dòng)機(jī)。IN1、IN2、IN3、IN4引腳從單片機(jī)接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，ENA，EAB接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。L298的邏輯功能表如圖所示：左電機(jī)右電機(jī)左電機(jī)右電機(jī)電動(dòng)車運(yùn)行狀態(tài)IN1IN2IN3IN41010正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)前行1001正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)左轉(zhuǎn)1011正轉(zhuǎn)停以左電機(jī)為中心原地左轉(zhuǎn)0110反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)1110停正轉(zhuǎn)以右電機(jī)為中心原地右轉(zhuǎn)0101反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)后退 對(duì)于電機(jī)的調(diào)速,我們采用PWM調(diào)速的方法.其原理就是開關(guān)管在一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通時(shí)間t,周期為T,則電機(jī)兩端的平均電壓U=U0*(t/T)。其中，a=t/T（占空比），Vcc是電源電

14、壓。電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電機(jī)兩端的電壓成正比例，而電機(jī)兩端的電壓與控制波形的占空比成正比，因此電機(jī)的速度與占空比成正比，因此電機(jī)的速度與占空比成正比。（3）穩(wěn)壓部分7815連續(xù)可調(diào)的雙電源（正負(fù)對(duì)稱電源）。此電路由一塊7815和一塊7915三端穩(wěn)壓器對(duì)稱連接，即可獲得一組正負(fù)對(duì)稱的穩(wěn)壓電源，而且輸出電壓值可各自單獨(dú)調(diào)節(jié)，也可同步調(diào)節(jié)。電路如圖所示，由變壓器輸出的交流雙18V電壓經(jīng)D1D4整流，C1、C2濾波得到一直流電壓，其中變壓器雙電源的中心抽頭作為公共接地端，然后分別把該直流電壓正負(fù)極接入7815的腳和7915的腳。7815 的腳接到電位器的滑動(dòng)觸片“”上，7915的腳接到電位器的滑動(dòng)觸片“C”上

15、。當(dāng)將觸片“”滑到“0”端接地時(shí)，調(diào)節(jié)W2，即可從“”端得到“615V”的正向可變電壓；若將觸片“d”滑到“0”端接地，調(diào)節(jié)W1，在“”端就可得到“6-15V”的負(fù)向可變電壓，將W1、W2換成同軸電位器，將獲得正負(fù)對(duì)稱的可調(diào)電源，輸出電壓值在±6V±15V之間連續(xù)可調(diào)，可達(dá)到同步調(diào)節(jié)的目的。例，占空比越大，電機(jī)轉(zhuǎn)的越快。在硬件電路的連接上，我們將單片機(jī)的p2.0p2.3口分別連接到298的IN1IN4上，通過(guò)改變p2.0p2.3上的高低電平的變化以控制小車的前進(jìn)方向，通過(guò)改變p2.0p2.3上的高低電平的占空比以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。本電路的7815、7915三端穩(wěn)壓塊上應(yīng)加裝散

16、熱片，做散熱用。如圖所示7815穩(wěn)壓電源電路圖四、PCB制作過(guò)程1、通過(guò)原理圖畫protel原理圖。2、protel原理圖生成PCB板。3、把PCB打印到油紙。4、用轉(zhuǎn)印機(jī)把油紙上的圖轉(zhuǎn)印到覆銅板上。5、把覆銅板放在三氯化鐵腐蝕 。6、把腐蝕好的板子打好孔PCB板子就做成了。五、安裝焊接 元件的安裝焊接質(zhì)量直接影響整機(jī)質(zhì)量與成功率，因此不能馬虎。 步驟如下：1、焊接工具（1）電烙鐵。電烙鐵是最常用的焊接工具。我們使用20W內(nèi)，使用時(shí)要特別注意安全。（2）焊錫和助焊劑，焊接時(shí)，還需要焊錫和助焊劑。（3）輔助工具。為了方便焊接操作常采用尖嘴鉗、偏口鉗、鑷子和小刀等做為輔助工具。2、焊前處理焊接前，

17、應(yīng)對(duì)元件引腳或電路板的焊接部位進(jìn)行焊前處理。（1） 清除焊接部位的氧化層【1】可用斷鋸條制成小刀。刮去金屬引線表面的氧化層，使引腳露出金屬光澤?！?】印刷電路板可用細(xì)紗紙將銅箔打光后，涂上一層松香酒精溶液。（2）元件鍍錫在刮凈的引線上鍍錫?？蓪⒁€蘸一下松香酒精溶液后，將帶錫的熱烙鐵頭壓在引線上，并轉(zhuǎn)動(dòng)引線。即可使引線均勻地鍍上一層很薄的錫層。導(dǎo)線焊接前，應(yīng)將絕緣外皮剝?nèi)?，再?jīng)過(guò)上面兩項(xiàng)處理，才能正式焊接。若是多股金屬絲的導(dǎo)線，打光后應(yīng)先擰在一起，然后再鍍錫。3、焊接技術(shù)做好焊前處理之后，就可正式進(jìn)行焊接。（1） 焊接方法?！尽坑沂殖蛛娎予F。左手用尖嘴鉗或鑷子夾持元件或?qū)Ь€。焊接前，電烙鐵要充

18、分預(yù)熱。烙鐵頭刃面上要吃錫，即帶上一定量焊錫。【】將烙鐵頭刃面緊貼在焊點(diǎn)處。電烙鐵與水平面大約成60角。以便于熔化的錫從烙鐵頭上流到焊點(diǎn)上。烙鐵頭在焊點(diǎn)處停留的時(shí)間控制在23秒鐘。【3】抬開烙鐵頭。左手仍持元件不動(dòng)。待焊點(diǎn)處的錫冷卻凝固后，才可松開左手?！?】用鑷子轉(zhuǎn)動(dòng)引線，確認(rèn)不松動(dòng)，然后可用偏口鉗剪去多余的引線。4 、焊接質(zhì)量焊接時(shí)，要保證每個(gè)焊點(diǎn)焊接牢固、接觸良好。要保證焊接質(zhì)量。焊接好的點(diǎn)應(yīng)是錫點(diǎn)光亮，圓滑而無(wú)毛刺，錫量適中。錫和被焊物融合牢固。不應(yīng)有虛焊和假焊。這兩種情況將給電子制作的調(diào)試和檢修帶來(lái)極大的困難。只有經(jīng)過(guò)大量的、認(rèn)真的焊接實(shí)踐，才能避免這兩種情況。焊接電路板時(shí)，一定要控

19、制好時(shí)胡間太長(zhǎng)，電路板將被燒焦，或造成銅箔脫落。六、軟件控制程序#include<reg52.h>#define uint unsigned intuint i = 0;int num1 = 75;int num2 = 0;int num3 = 0;int num4 = 0;sbit jia = P26;sbit jian = P27;sbit pwm1 = P20;sbit pwm2 = P21;sbit pwm3 = P22;sbit pwm4 = P23; void delay10ms( ) /10ms延時(shí)程序uint x;for(x=1200;x!=0;x-);void dianji( )if(i < num1) pwm1 = 1;else pwm1 = 0;if(i < num2)pwm2 = 1;else pwm2 = 0;if(i < n