數(shù)控直流穩(wěn)壓電源畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　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

2、, 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。</p><p>　　關(guān)鍵詞：直流穩(wěn)壓電源；AVR單片機(jī)；液晶顯示</p><p>　　Numerical control dc manostat design</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　AV

3、R series single-chip not 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 ins

4、ide Flash, synchronous serial interface SPI, Most AVR microcontroller is embedded with A/D converters, EEPROM, simulated comparator, PWM timing counter multiple functions, AVR SCM's I/O interface has a strong drive a

5、bility, into the current can be directly driven relays, LCD, e</p><p>　　Keywords: dc voltage stabilizer, AVR microcontroller, LCD display</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>&

6、lt;b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　引言1</b></p><p>　　1 直流穩(wěn)壓電源的概述2</p><p>　　1.1 什么是直流穩(wěn)壓電源2</p><p>　　1.2 研究背景及意義3<

7、;/p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀3</p><p><b>　　2 系統(tǒng)功能4</b></p><p>　　3 方案論證與比較5</p><p>　　3.1 穩(wěn)壓電源的分類5</p><p>　　3.2 穩(wěn)壓電源部分方案5</p><p>　　方案

8、一：簡(jiǎn)單的并聯(lián)型穩(wěn)壓電源5</p><p>　　方案二：串聯(lián)型穩(wěn)壓電源6</p><p>　　方案三：輸出可調(diào)的開關(guān)電源6</p><p>　　3.3 三端集成穩(wěn)壓芯片6</p><p>　　方案一:采用LM317可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源6</p><p>　　方案二: 采用7805三端穩(wěn)壓器電源6</

9、p><p>　　3.4 數(shù)字顯示部分7</p><p>　　方案一：用Atmage16實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換7</p><p>　　方案二：采用三位半A/D轉(zhuǎn)換器ICL71077</p><p>　　4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)7</p><p>　　4.1 電路原理7</p><p>　　4.2 At

10、mage16單片機(jī)模塊分析8</p><p>　　4.3 系統(tǒng)模塊9</p><p>　　5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)13</p><p>　　5.1 程序設(shè)計(jì)13</p><p>　　5.2 程序流程圖13</p><p><b>　　結(jié)束語14</b></p><

11、p><b>　　參考文獻(xiàn)15</b></p><p><b>　　致 謝16</b></p><p>　　附錄1(電路原理圖 ）17</p><p>　　附錄2（數(shù)控直流穩(wěn)壓電源程序）18</p><p><b>　　引言</b></p><

12、p>　　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I．02一1.03V)，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．常常通

13、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。</p><p>　　1 直流穩(wěn)壓電源的概述</p><p>　　1.1 什么是直流穩(wěn)壓電源</p><p>　　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

14、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??；后者表示輸入電壓或負(fù)載急劇變化時(shí)，電壓回到正常值所需時(shí)間。</p><p>　　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

15、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40％～60％)。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：①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。②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

16、壓。③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。</p><p>　　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)（

17、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1.02~103V)，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。</p><p>　　目前使用的可控直流電源大部分是點(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

18、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。</p><p>　　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。<

19、;/p><p>　　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)，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。</p><p>　　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。</p><p>　　1.2 研究背景及意義</p

20、><p>　　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,

21、 波段開關(guān)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。</p><p>　　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

22、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。</p><p>　　傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源通常采用電位器和波段開關(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

23、足。</p><p>　　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。</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　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)

24、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

25、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)

26、N+1冗余電源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)容量擴(kuò)展</p><p>　　電源采用數(shù)字控制，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn): </p><p>　　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。</p><p>　　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。</p><p>　　3)控制系統(tǒng)的可靠性提高，易于

27、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。</p><p><b>　　2 系統(tǒng)功能</b></p><p>　　系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)范圍為0～12V，最大輸出電流1A，具有過載和短路保護(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

28、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].</p><p>　　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（0～12V）的設(shè)定值。</p><p>　　3 方案論證與比較</p>

29、<p>　　3.1 穩(wěn)壓電源的分類</p><p>　　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)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。</p><p>　　3.2 穩(wěn)壓電源部分方案

30、</p><p>　　方案一：簡(jiǎn)單的并聯(lián)型穩(wěn)壓電源</p><p>　　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。</p><p>　　方案二：串聯(lián)型穩(wěn)壓電源</p><p>　　并聯(lián)穩(wěn)壓電源

31、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。</p><p>　　方案三：輸出可調(diào)的開關(guān)電源</p>&l

32、t;p>　　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。</p><p>　　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

33、選擇了上述的方案中的第三個(gè)方案。</p><p>　　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)。</p><p>　　3.3 三端集成穩(wěn)壓芯片</p><p>　　方案一:采用LM317可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源</p>

34、;<p>　　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).</p><p>　　方案二: 采用7805三端穩(wěn)壓器電源</p><p>　　固定式三端穩(wěn)壓電源(7805)是由輸出腳Vo，輸入腳Vi和接

35、地腳GND組成，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。</p><p>　　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</p><p>　　3.4 數(shù)字顯示部分</p><p>　　方案一：用Atmage

36、16實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換</p><p>　　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。</p><p>　　方案二：采用三位半A/D轉(zhuǎn)換器ICL7107</p><p>　　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)

37、合在一起。精度相對(duì)方案一要差，所以數(shù)字顯示部分采用方案一。</p><p><b>　　4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1 電路原理</b></p><p>　　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

38、相應(yīng)的輸出電壓值。單片機(jī)計(jì)算設(shè)定值與A／D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D／A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。</p><p>　　圖1 電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　4.2 Atmage16單片機(jī)模塊分析</p><p>　　其外部引腳封裝如圖2所示</p><p>　　圖

39、2 ATmage16 外部引腳與封裝示意圖</p><p>　　其中，各個(gè)引腳的功能如下：</p><p>　　電源、系統(tǒng)晶振、芯片復(fù)位引腳</p><p>　　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。</p><p>　　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；

40、使用ADC時(shí)，應(yīng)通過一個(gè)低通電源濾波器與Vcc連接。</p><p>　　AREF：使用ADC時(shí)，可作為外部ADC參考源的輸入引腳。</p><p>　　GND: 芯片接地引腳，使用時(shí)接地。</p><p>　　XTAL2：片內(nèi)反相振蕩放大器的輸出端。</p><p>　　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。</p

41、><p>　　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）。</p><p>　　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）。</p><p>　　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

42、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。</p><p>　　如果AVR的I/O口設(shè)置為輸出方式工作，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，

43、驅(qū)動(dòng)LED時(shí)，還需要增加外部的驅(qū)動(dòng)電路和器件。</p><p>　　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)。</p><p>　　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

44、終實(shí)現(xiàn)高性能可調(diào)直流穩(wěn)壓</p><p>　　圖3內(nèi)部晶體振蕩器外接電路</p><p><b>　　4.3 系統(tǒng)模塊</b></p><p><b>　　L6203驅(qū)動(dòng)模塊</b></p><p>　　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。

45、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。</p><p>　　圖4 L6203驅(qū)動(dòng)模塊</p><p>　　圖5 L6203的外觀圖</p><p>　　L6203的各管腳說明見下表</p><p><b>　　5

46、V電源模塊</b></p><p>　　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</p><p>　　圖6 5V系統(tǒng)電源模塊</p><p>　　1602液晶顯示模塊</p><p>　　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

47、面，驅(qū)動(dòng)電流小。所以選擇選擇1602液晶顯示。</p><p>　　圖7 給出1602 字符液晶作為信號(hào)顯示部分</p><p>　　圖7 1602液晶顯示模塊</p><p>　　輸出電壓采集反饋電路模塊</p><p>　　圖8 輸出電壓采集反饋電路</p><p>　　5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p>

48、<p><b>　　5.1 程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　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。</p><p>　　5.2 程序流程圖</p><p><b

49、>　　如圖9所示</b></p><p><b>　　圖9程序流程圖</b></p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　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

50、增加硬件開銷，從而提高了電源的性能價(jià)格比。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　王兆安,黃俊.電力電子技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005</p><p>　　[2] 李文元.高精度工業(yè)用可調(diào)直流電源的設(shè)計(jì)和制造[R].蘭州理工大學(xué),2000</p><p>　　[3] 張毅剛．單片機(jī)

51、原理及應(yīng)用[M]．北京：高等教育出版社，2004</p><p>　　[4] 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，2004</p><p>　　[5] 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,2005</p><p>　　[6] 潘永雄.新編單片機(jī)原理與應(yīng)用[M].西安:西

52、安電子科技大學(xué)出版社,2003</p><p>　　[7] 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</p><p>　　[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，2003</p><p>　　[9] 《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</p><p>　　[10] 薛永

53、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，2001年10月</p><p>　　[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，2002.12</p><p>　　[12] 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</p><p><b>　　致 謝</b></p>

54、<p>　　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**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*老師仍然抽出大量時(shí)間細(xì)心地

55、幫助我糾正論文中的錯(cuò)誤。除了敬佩*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。</p><p>　　附錄1(電路原理圖 ）</p><p>　　附錄2

56、（數(shù)控直流穩(wěn)壓電源程序）</p><p>　　/*****************************************************</p><p>　　This program was produced by the</p><p>　　CodeWizardAVR V1.25.7a Evaluation</p><p>

57、;　　Automatic Program Generator</p><p>　　?Copyright 1998-2007 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.</p><p>　　http://www.hpinfotech.com</p><p>　　Project : </p><p>　　Version :

58、</p><p>　　Date : 2010-5-20</p><p>　　Author : Freeware, for evaluation and non-commercial use only</p><p>　　Company : </p><p>　　Comments: </p><p>　　Chip

59、 type : ATmega16</p><p>　　Program type : Application</p><p>　　Clock frequency : 8.000000 MHz</p><p>　　Memory model : Small</p><p>　　External

60、 SRAM size : 0</p><p>　　Data Stack size : 256</p><p>　　*****************************************************/</p><p>　　#include <mega16.h></p><p>　　#include

61、"1602.c"</p><p>　　#include "adc.c" </p><p>　　/*------------------------------------------------------</p><p><b>　　全局定義</b></p><p>　　----

62、-------------------------------------------------*/</p><p>　　#define choice 0x7e</p><p>　　#define up PIND.6</p><p>　　#define down PIND.0</p>

63、<p>　　#define right PIND.2</p><p>　　#define left PIND.1</p><p>　　#define ok PIND.3 </p><p>　　#define Enable PORTD.7

64、 </p><p>　　/**********************定義界面內(nèi)容*******/</p><p>　　flash uchar set1[]="Plese set Volt: ";</p><p>　　//flash uchar shu[]="0123456789.";</p><p>

65、;　　flash uchar putvolt[]=" Volt: ";</p><p>　　flash uchar putamp[]=" Amp: ";</p><p>　　flash uchar start[]="Starting";</p><p>　　//fl

66、ash uchar error[]="error";</p><p>　　uint volt=50;</p><p>　　/*------------------------------------------------------</p><p>　　功能：進(jìn)入系統(tǒng)的初始化函數(shù)</p><p>　　---------

67、--------------------------------------------*/</p><p>　　void intosys()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　lcd_init();</p>

68、<p>　　write_com(lcd_clr);</p><p>　　write_com(0x80);</p><p>　　delay_ms(5);</p><p>　　for(i=0;i<8;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　write_

69、data(start[i]); //啟動(dòng)開機(jī)界面</p><p>　　delay_ms(2); //延時(shí)寫入，可以防止液晶處于忙狀態(tài)</p><p><b>　　}</b></p><p>　　write_com(0x80+0x40);</p><p>　　delay_ms(

70、5);</p><p>　　for(i=0;i<16;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　write_data('-');</p><p>　　delay_ms(100);</p><p><b>　　} </b>&l

71、t;/p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*------------------------------------------------------</p><p>　　用戶界面一，設(shè)置界面</p><p>　　--------------------------------------------

72、---------*/</p><p>　　void user_1()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　write_com(lcd_clr);</p><p>　　write_com(0x80)

73、;</p><p>　　delay_ms(5);</p><p>　　for(i=0;i<16;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　write_data(putvolt[i]);</p><p>　　delay_ms(5);</p><p

74、><b>　　}</b></p><p>　　write_com(0x80+0x40);</p><p>　　delay_ms(5);</p><p>　　for(i=0;i<16;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　write_

75、data(putamp[i]);</p><p>　　delay_ms(5);</p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　};</b></p><p>　　/*------------------------------------------------------

76、</p><p>　　用戶界面2，輸出狀態(tài)下</p><p>　　-----------------------------------------------------*/</p><p>　　void user_2()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>

77、;　　uchar i;</b></p><p>　　write_com(lcd_clr);</p><p>　　write_com(0x80+1);</p><p>　　delay_ms(5);</p><p>　　for(i=0;i<16;i++)</p><p><b>　　{</

78、b></p><p>　　write_data(putvolt[i]);</p><p>　　delay_ms(3);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　write_com(0x80+0x40);</p><p>　　delay_ms(5);</p>

79、<p>　　for(i=0;i<16;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　write_data(set1[i]);</p><p>　　delay_ms(3);</p><p><b>　　} </b></p><p&

80、gt;<b>　　}</b></p><p>　　/*------------------------------------------------------</p><p>　　顯示數(shù)據(jù)函數(shù)，將數(shù)據(jù)分開</p><p>　　-----------------------------------------------------*/<

81、;/p><p>　　void show_data(uint data)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　char ch1,ch2,ch3;</p><p>　　ch1=data/100;</p><p>　　ch2=data/10%10;</p><p&

82、gt;　　ch3=data%10;</p><p>　　if(ch1==0)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　write_data(0x30+ch2);</p><p>　　delay_ms(4);</p><p>　　write_data('.');&

83、lt;/p><p>　　delay_ms(4);</p><p>　　write_data(0x30+ch3);</p><p>　　delay_ms(4);</p><p>　　write_data(0x20);</p><p><b>　　}</b></p><p><

84、;b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　write_data(0x30+ch1);</p><p>　　delay_ms(4);</p><p>　　write_data(0x30+ch2);</p><p>　　delay_ms(

85、4);</p><p>　　write_data('.');</p><p>　　delay_ms(4);</p><p>　　write_data(0x30+ch3);</p><p>　　delay_ms(4);</p><p><b>　　}</b></p>&

86、lt;p><b>　　}</b></p><p>　　/*------------------------------------------------------</p><p><b>　　顯示電壓值</b></p><p>　　-----------------------------------------

87、------------*/</p><p>　　void show_volt(uint data)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　write_com(0x80+6);</p><p>　　show_data( data);</p><p><b>　　}&

88、lt;/b></p><p>　　/*------------------------------------------------------</p><p><b>　　顯示電流值</b></p><p>　　-----------------------------------------------------*/</p&

89、gt;<p>　　void show_amp(uint data)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　char ch1,ch2,ch3,ch4;</p><p>　　write_com(0x80+0x45);</p><p>　　ch1=data/1000;</p>

90、<p>　　ch2=data/100%10;</p><p>　　ch3=data/10%10;</p><p>　　ch4=data%10;</p><p>　　write_data(0x30+ch1);</p><p>　　delay_ms(4); </p><p>　　write_data(

91、9;.');</p><p>　　delay_ms(4);</p><p>　　write_data(0x30+ch2);</p><p>　　delay_ms(4);</p><p>　　write_data(0x30+ch3);</p><p>　　delay_ms(4);</p><p

92、>　　write_data(0x30+ch4);</p><p>　　delay_ms(4); </p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*------------------------------------------------------</p><p><b

93、>　　讀取電流值</b></p><p>　　-----------------------------------------------------*/</p><p>　　uint Read_Amp()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int free

94、back_amp,ampdata[],temp;</p><p>　　uchar chi,i,j;</p><p>　　for(chi=0;chi<50;chi++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　ampdata[chi]=mega16_ad(0)*2.6/10;</p>

95、<p>　　//delay_ms(2);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(i=0;i<50;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(j=0;j<50;j++)</p><p>&

96、lt;b>　　{</b></p><p>　　if(ampdata[i]<ampdata[j])</p><p><b>　　{</b></p><p>　　temp=ampdata[i];</p><p>　　ampdata[i]=ampdata[j];</p><p>

97、　　ampdata[j]=temp;</p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　freeback_amp=(ampdata[24]+ampdata[25]+ampdata[26

98、])/3;</p><p>　　return freeback_amp;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*------------------------------------------------------</p><p><b>　　讀取輸出電壓</b>&l

99、t;/p><p>　　-----------------------------------------------------*/</p><p>　　uint Read_Output_Volt()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int freeback_volt,data[

100、],temp;</p><p>　　uchar chi,i,j;</p><p>　　for(chi=0;chi<30;chi++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　data[chi]=mega16_ad(1)*0.15;</p><p>　　//delay_ms

101、(2);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　for(i=0;i<30;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(j=0;j<30;j++)</p><p><b>　　{</b>&

102、lt;/p><p>　　if(data[i]<data[j])</p><p><b>　　{</b></p><p>　　temp=data[i];</p><p>　　data[i]=data[j];</p><p>　　data[j]=temp;</p><p>&

103、lt;b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　freeback_volt=(data[14]+data[15]+data[16])/3;</p><p>　　return freeback_volt

104、;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*------------------------------------------------------</p><p><b>　　輸出與設(shè)置比較程序</b></p><p>　　-----------------------

105、------------------------------*/</p><p>　　void cheak()</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　show_volt(Read_Output_Volt());</p><p>　　while(Read_Output_Volt()>

106、volt)</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　OCR1B--;</b></p><p>　　delay_ms(3);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　while(Read_Output_Vo

107、lt()<volt)</p><p><b>　　{ </b></p><p><b>　　OCR1B++; </b></p><p>　　delay_ms(3);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　show_amp(Re

108、ad_Amp());</p><p><b>　　} </b></p><p>　　/*------------------------------------------------------</p><p><b>　　電壓設(shè)置1</b></p><p>　　-----------------

109、------------------------------------*/</p><p>　　void user_set1()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　user_2();</b></p><p>　　Enable=0; </p><

110、p><b>　　while(ok)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　SREG.0=0;</b></p><p><b>　　if(up==0)</b></p><p><b>　　{</b&

111、gt;</p><p><b>　　volt++;</b></p><p>　　delay_ms(50);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(down==0)</p><p><b>　　{</b></p&

112、gt;<p><b>　　volt--;</b></p><p>　　delay_ms(50);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(right==0)</p><p>　　volt=volt-10;</p><p>　　

113、else if(left==0)</p><p>　　volt=volt+10;</p><p>　　if(SREG.0==1)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　volt=0;</b></p><p><b>　　}</b&

114、gt;</p><p>　　if(volt>120)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　volt=120;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　delay_ms(100);</

115、p><p>　　show_volt(volt); </p><p><b>　　}</b></p><p>　　OCR1B=1.7*volt; </p><p>　　Enable=1; </p><p><b>　　}</b></p><p>

116、;　　/*------------------------------------------------------</p><p>　　電壓設(shè)置2，輸出不關(guān)閉的情況調(diào)節(jié)電壓</p><p>　　-----------------------------------------------------*/</p><p>　　void user_set2()<

117、;/p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(ok) /*當(dāng)確定鍵沒有被按下時(shí)使用up/down按鍵實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)輸出電壓</p><p>

118、;　　并且可以查看電流*/</p><p>　　{ SREG.0=0;</p><p><b>　　if(up==0)</b></p><p>　　{ volt++; }</p><p>　　else if(down==0)</p><p>　　{ volt--; }</p>

119、<p>　　else if(right==0)</p><p>　　{volt=volt-10;}</p><p>　　else if(left==0)</p><p>　　{ volt=volt+10; }</p><p>　　if(SREG.0==1)</p><p><b>　　{</

120、b></p><p><b>　　volt=0;</b></p><p>　　//OCR1B=1.7*volt;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(volt>120)</p><p><b>　　{</b>&l

121、t;/p><p><b>　　volt=120;</b></p><p>　　//OCR1B=1.7*volt; </p><p><b>　　}</b></p><p>　　delay_ms(100);</p><p>　　//show_volt(volt); </p&g

122、t;<p><b>　　Enable=1;</b></p><p><b>　　cheak(); </b></p><p><b>　　};</b></p><p>　　//delay_ms(20);</p><p>　　while(~ok);</p>

123、<p>　　user_set1();</p><p><b>　　user_1();</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/*---------------------------------

124、---------------------</p><p><b>　　主函數(shù)</b></p><p>　　-----------------------------------------------------*/</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b>

125、;</p><p>　　DDRD=0xB0;</p><p>　　PORTD=0X4F;</p><p>　　TCCR1A=0Xa1; //8位快速PWM，OC1A為普通用途，OC1B為PWM</p><p>　　TCCR1B=0X09; //無預(yù)分頻位，fpwm=8000000/256=31.5k </

126、p><p>　　delay_ms(100);</p><p>　　intosys(); </p><p>　　//Enable=1;</p><p>　　user_set1();</p><p><b>　　user_1();</b></p><p>　　user_set2()

127、;</p><p><b>　　}</b></p><p>　　This program was produced by the</p><p>　　CodeWizardAVR V1.25.7a Evaluation</p><p>　　Automatic Program Generator</p><