開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電子設(shè)備的種類(lèi)越來(lái)越多，電源在各個(gè)系統(tǒng)中的核心作用日趨明顯。另外，電子設(shè)備的小型化和低成本化促使電源向輕、薄、小和高效率方向發(fā)展?；谶@個(gè)思想設(shè)計(jì)了一款低功率易控制的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，以滿(mǎn)足小型電子設(shè)備的供電

2、需要。</p><p>　　系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是基于PWM波控制下的DC-DC轉(zhuǎn)換原理。系統(tǒng)以單片機(jī)MSP430F169為控制核心，采用SG3525PWM脈寬控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)Boost升壓斬波電路穩(wěn)壓輸出。系統(tǒng)硬件部分主要包括：整流濾波電路、Boost斬波電路、PWM波形產(chǎn)生與控制電路、采樣電路、保護(hù)電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)等。軟件包括：鍵盤(pán)控制模塊、A/D電壓和電流采集模塊、調(diào)整模塊、顯示模塊等幾個(gè)部分。</p>

3、<p>　　系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電壓輸出在30～36V范圍內(nèi)可調(diào)，輸出電流最大可達(dá)2A，電壓調(diào)整率小于3%，效率達(dá)83.7%。系統(tǒng)具有電壓鍵盤(pán)設(shè)定和輸出顯示功能，同時(shí)具有過(guò)壓、欠壓和過(guò)流保護(hù)功能。</p><p>　　關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)電源，單片機(jī)MSP430，PWM控制芯片，DC-DC變換</p><p>　　Switching Power Supply Design</p>

4、<p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Along with the development of the power electronic technology, the kinds of electronic equipment have been more and more, power supply’s core role in every sy

5、stem has become increasingly obvious. In addition, the miniaturization and low cost of electronic equipment turn power to the direction of light, thin, small and high efficient. Based on this idea, the design has designe

6、d a low-power and easy controlled switching power supply to meet the power supply needs of small-scale electronic equipmen</p><p>　　System implementation is based on the DC - DC conversion principle which is

7、 under the control of PWM waves. System to single-chip microcomputer MSP430F169 as the control core, using SG3525PWM pulse-width controller to achieve Boost chopper circuit’output voltage stable. System hardware includes

8、: rectifier filter circuit, Boost chopper circuit, PWM waveform generation and control circuit, sampling circuit, protection circuits, thesingle-chip microcomputer minimize system. Software includes: keybo</p><

9、;p>　　System can realize output voltage at the range of 30 ~ 36V adjustable, output current is up to 2A, Voltage adjustment rate is less than 3%, efficiency of 83.7%. System has the function of voltage keyboard setting

10、s and output display, but also has overvoltage, undervoltage, and overcurrent protection.</p><p>　　Keywords: switching power supply, microcontroller MSP430, PWM control chip, DC-DC conversion</p><

11、p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)背景和研究目的1</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)的主要研究工作1</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)目標(biāo)2</p><p>　　第二章 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)

12、方案3</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4</p><p>　　3.1 整流濾波電路4</p><p>　　3.1.1 二極管整流橋堆和濾波電容C1的選擇4</p><p>　　3.1.2 保護(hù)整流橋和減小沖擊電流的設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.2 DC-DC變換器設(shè)計(jì)與器件選擇5</p&g

13、t;<p>　　3.2.1 電路的工作原理6</p><p>　　3.2.2 器件的選擇6</p><p>　　3.2.3 減小開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換紋波電壓設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.3 采樣電路8</p><p>　　3.4 PWM波形產(chǎn)生與控制電路9</p><p>　　3.5 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)10

14、</p><p>　　3.6 保護(hù)電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算12</p><p>　　3.6.1 SG3525自帶保護(hù)12</p><p>　　3.6.2 保護(hù)電路的設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.6.3 繼電器保護(hù)13</p><p>　　3.7 按鍵與顯示電路14</p><p>　　3

15、.7.1 按鍵輸入模塊設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.7.2 顯示模塊設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.8 單片機(jī)最小系統(tǒng)14</p><p>　　3.8.1 電源15</p><p>　　3.8.2 復(fù)位電路15</p><p>　　3.8.3 晶振15</p><p>　　3.

16、8.4 簡(jiǎn)易仿真器JTAG下載線15</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.1 主程序流程圖設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.2 各個(gè)子模塊流程圖設(shè)計(jì)18</p><p>　　4.2.1 鍵盤(pán)控制模塊18</p><p>　　4.2.2 電壓和電流采集模塊19</p&g

17、t;<p>　　4.2.3 對(duì)輸出信號(hào)的調(diào)整模塊19</p><p>　　4.2.4 顯示模塊20</p><p>　　4.3 各個(gè)模塊的C語(yǔ)言程序編寫(xiě)21</p><p>　　4.3.1 鍵盤(pán)程序21</p><p>　　4.3.2 電壓電流采樣程序22</p><p>　　4.3.3 對(duì)輸出

18、電壓的調(diào)整程序23</p><p>　　4.3.4 顯示程序24</p><p><b>　　第五章 結(jié)論26</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p><b>　　致 謝28</b></p><p><b

19、>　　附 錄29</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)背景和研究目的</p><p>　　隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電子系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，電子設(shè)備的種類(lèi)也越來(lái)越多，任何電子設(shè)備都離不開(kāi)可靠的電源，他們要求電源提供長(zhǎng)期穩(wěn)定的電壓, 而市電電壓的不穩(wěn)定又使傳統(tǒng)電源難以實(shí)

20、現(xiàn)輸出電壓長(zhǎng)期穩(wěn)定的功能，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源由于其輸出電壓長(zhǎng)期穩(wěn)定而且具有高頻率、高功率密度、高效率、重量輕、節(jié)約能耗等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，隨著電子技術(shù)應(yīng)用的迅速普及，對(duì)于電子儀器和設(shè)備的要求又有了新的內(nèi)容：在性能上，要更加安全可靠；在使用和操作上，自動(dòng)化和智能化程度要越來(lái)越高；在體積和重量上，要日趨小型化和微型化；在功耗和電磁兼容上，要功率因數(shù)大和轉(zhuǎn)換效率高。這樣一來(lái)，就使得具有眾多優(yōu)點(diǎn)的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源顯得更為重要了。基于這個(gè)思想設(shè)計(jì)了

21、一個(gè)低功率開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，以滿(mǎn)足小型電子設(shè)備的供電需要。 </p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)的主要研究工作</p><p>　　開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源相對(duì)于傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源具有精度高，體積小，重量輕，效率高等優(yōu)點(diǎn)，從而逐漸取代線性電源，廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、汽車(chē)、現(xiàn)代化家電、儀表和通信等各個(gè)行業(yè)。隨著脈沖寬度調(diào)制（PWM）技術(shù)的發(fā)展，PWM 的控制方式愈來(lái)愈多地應(yīng)用于開(kāi)關(guān)控制器的設(shè)計(jì)。其特征是電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)

22、單，性能穩(wěn)定，控制型效率高，能夠很好的穩(wěn)定電壓幅值，同時(shí)，通過(guò)改變脈沖寬度占空比固定開(kāi)關(guān)的頻率改善波形，具有良好的抑制輸出電壓紋波和噪聲功能。本設(shè)計(jì)就是一款基于SG3525PWM控制器的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。</p><p>　　開(kāi)關(guān)電源的工作原理就是通過(guò)改變開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通時(shí)間和工作周期的比值即占空比來(lái)改變輸出電壓。220V交流電壓經(jīng)過(guò)降壓、整流、濾波后，得到18V的直流電壓，直流電壓經(jīng)Boost電路升壓再濾波得平滑的直

23、流輸出。單片機(jī)根據(jù)采樣所得電壓與鍵盤(pán)輸入電壓調(diào)整輸出信號(hào)，對(duì)SG3525進(jìn)行控制生成PWM信號(hào)從而驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)管工作，實(shí)現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定。</p><p>　　同時(shí)本設(shè)計(jì)還采用MSP430單片機(jī)作為控制器，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的設(shè)定調(diào)整和電壓電流的顯示，MSP430單片機(jī)內(nèi)部多個(gè)具有高、中、低速的時(shí)鐘源，可以靈活地配置給各模塊使用而且可以工作于多種低功耗的模式，極大地降低了控制電路的功耗，提高整體率；430F169有

24、ADC12模塊能夠?qū)崿F(xiàn)12位高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換、硬件乘法器、直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)控制器（DMAC），使得整個(gè)電路不需要任何擴(kuò)展就能完成對(duì)電源輸出電壓、電流的實(shí)時(shí)采集，電路結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單。</p><p>　　系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括軟件和硬件兩部分。系統(tǒng)硬件部分主要包括：整流濾波電路、Boost斬波電路、PWM波形產(chǎn)生與控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、采樣電路、保護(hù)電路、鍵盤(pán)控制和顯示電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)等。軟件采用C語(yǔ)言編程,整個(gè)程序包括的子

25、模塊有：鍵盤(pán)控制模塊、A/ D電壓和電流采集模塊、對(duì)輸出電壓的調(diào)整模塊、LED顯示模塊等幾個(gè)部分。</p><p><b>　　1.3 設(shè)計(jì)目標(biāo)</b></p><p>　　系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)輸出電壓在30~36V范圍內(nèi)可調(diào)，輸出電流最大可達(dá)2A，電壓調(diào)整率小于3%，效率達(dá)83.7%，輸出噪聲紋波電壓小于0.1V。通過(guò)鍵盤(pán)能對(duì)輸出電壓進(jìn)行鍵盤(pán)設(shè)定和步進(jìn)調(diào)整，并通過(guò)LED顯示

26、器件顯示電流和電壓值，同時(shí)具有過(guò)壓、欠壓和過(guò)流保護(hù)功能，排除故障后，電路能自動(dòng)恢復(fù)為正常狀態(tài)。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)方案</p><p>　　本設(shè)計(jì)以單片機(jī)MSP430F169為控制核心，以SG3525為PWM信號(hào)產(chǎn)生與控制芯片制作開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源。系統(tǒng)主要由隔離變壓器、整流濾波電路、DC-DC變換器、PWM波形產(chǎn)生與控制電路、保護(hù)電路和電壓電流采樣電路、顯示電路等組成，系統(tǒng)

27、框圖如圖2-1所示。</p><p>　　220V交流電壓經(jīng)降壓、整流、濾波得比較穩(wěn)定的18V直流電壓，直流電壓經(jīng)Boost電路升壓再濾波得平滑的直流輸出。單片機(jī)從鍵盤(pán)輸入設(shè)定信號(hào)，并根據(jù)采樣電壓對(duì)單片機(jī)輸出電壓進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)單片機(jī)的D/A轉(zhuǎn)換對(duì)SG3525進(jìn)行控制生成PWM信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)管MOSFET工作，并利用SG3525內(nèi)部的比較器實(shí)現(xiàn)輸出電壓的穩(wěn)定。對(duì)輸出電壓與電流的采樣利用MSP43

28、0F169單片機(jī)的12位A/D轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)，信號(hào)返回單片機(jī)后經(jīng)過(guò)處理在MSP430F169單片機(jī)的I/O口送給LED進(jìn)行電流與電壓的顯示。當(dāng)輸出電流大于保護(hù)設(shè)定值時(shí)產(chǎn)生過(guò)流保護(hù)信號(hào)，保護(hù)電路的比較器LM311輸出高電平，一方面封鎖PWM信號(hào)，使PWM不輸出，控制場(chǎng)效應(yīng)管關(guān)閉；一方面過(guò)流信號(hào)驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作切斷主電路，等故障消除，比較器輸出低電平，電路自動(dòng)恢復(fù)正常工作。</p><p><b>　　圖2-1

29、 系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)的硬件部分主要包括：整流濾波電路、Boost斬波電路、PWM波形產(chǎn)生與控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、采樣電路、保護(hù)電路、鍵盤(pán)與顯示電路、單片機(jī)最小系統(tǒng)等。各部分的設(shè)計(jì)如下所述。</p><p>　　3.1 整流濾波電路</p><p>　　整流濾波電路是將

30、輸入220V、50Hz 的交流電壓變換成經(jīng)過(guò)濾波后有脈動(dòng)的直</p><p>　　流電壓。通常采用容性負(fù)載整流電路，如圖3-1所示。整流濾波之前先用隔離變壓器對(duì)220V AC進(jìn)行降壓，產(chǎn)生18V AC。隔離變壓器的初級(jí)和次級(jí)分別是獨(dú)立繞組，可以去掉電網(wǎng)三次諧波和減少干擾信號(hào)進(jìn)入穩(wěn)壓電源，同時(shí)防止非線性電源的電流</p><p>　　畸變影響到交流電源的正常工作及對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染，若負(fù)載不平衡

31、，也不影響穩(wěn)壓</p><p><b>　　電源的正常工作。</b></p><p>　　圖3-1 整流濾波電路</p><p>　　本設(shè)計(jì)要求整流輸入電壓為AC，可由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算</p><p>　　=(1.1~1.2)=(19.8~21.6) （3-1）</p>

32、<p>　　由于該開(kāi)關(guān)電源的最大輸出電流為2A，現(xiàn)設(shè)定整流輸出電流為I=2.5A。</p><p>　　3.1.1 二極管整流橋堆和濾波電容C1的選擇</p><p>　　采用的二極管其最大的整流電流必須大于輸出電流的一半即，故選用1.5A的集成橋堆來(lái)作為整流器件。每個(gè)整流二極管的平均電阻近似為，隔離變壓器的內(nèi)阻包括次初級(jí)損耗和次級(jí)線阻，可以用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：</p>

33、<p><b>　　（3-2） </b></p><p>　　故整流器的內(nèi)阻約為：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p><b>　　整流電路的負(fù)載</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p

34、><p>　　則 （3-5）</p><p>　　對(duì)于容性負(fù)載橋式整流電路，當(dāng)，紋波電壓U較小時(shí)可以得到</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　因此濾波電容C1可以用如下的關(guān)系式估算：</p>

35、<p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　選取，耐壓50V的電解電容即可。</p><p>　　3.1.2 保護(hù)整流橋和減小沖擊電流的設(shè)計(jì)</p><p>　　保護(hù)整流橋設(shè)計(jì)：本設(shè)計(jì)中存在濾波電容，且其值較大，濾波電容越大，二極管的導(dǎo)通角越小，流過(guò)二極管的電流峰值就越大，其值很容易大于10A。因?yàn)檎鳂虻哪土髂芰?/p>

36、10A，所以很容易被燒毀。為解決這一問(wèn)題，本設(shè)計(jì)在整流橋后面串入電感，因?yàn)殡姼杏幸欢ɡm(xù)流作用，而使二極管導(dǎo)通角變大，從而減小二極管電流峰值以保護(hù)整流橋。</p><p>　　減小開(kāi)機(jī)時(shí)沖擊電流設(shè)計(jì)：開(kāi)機(jī)時(shí)整流橋后的濾波電容呈瞬時(shí)短路狀態(tài)，所以開(kāi)機(jī)存在較大沖擊電流，為了減小沖擊電流對(duì)電路的損壞，本設(shè)計(jì)在整流橋前串聯(lián)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。原理是，開(kāi)機(jī)時(shí)溫度較低而呈現(xiàn)很大電阻, 所以開(kāi)機(jī)電流不會(huì)很大，隨著電路接通，發(fā)熱電

37、阻逐漸減小，所以正常工作時(shí)上電壓降很小，不會(huì)影響電路正常工作。</p><p>　　3.2 DC-DC變換器設(shè)計(jì)與器件選擇</p><p>　　本系統(tǒng)改進(jìn)的Boost升壓斬波電路如圖3-2所示。</p><p>　　圖3-2 Boost 斬波電路</p><p>　　3.2.1 電路的工作原理</p><p>　　功率

38、開(kāi)關(guān)V處于導(dǎo)通期間時(shí)，輸入電壓加到儲(chǔ)能電感兩端，充電電流基本恒定為。二極管截止，電容向負(fù)載R供電。因值很大，基本保持輸出電壓為恒值。流過(guò)電感上的電流為近似上升的鋸齒波電流，并以磁能的形式儲(chǔ)存在電感中。在此期間，儲(chǔ)能電感中積聚的能量為：</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　當(dāng)功率開(kāi)關(guān)管截止時(shí)，儲(chǔ)能電感兩端的電壓極性相反，此時(shí)二極管被正向偏

39、置而導(dǎo)通，輸入電壓和存儲(chǔ)在儲(chǔ)能電感中的能量通過(guò)二極管傳輸給負(fù)載電阻R和濾波電容，儲(chǔ)能電感中的泄放電流是鋸齒波電流的線性下降部分。在此期間，釋放的能量為：</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　當(dāng)電路達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，一個(gè)周期T中，在儲(chǔ)能電感中積聚的能量與釋放的能量相等，從而給負(fù)載電阻R提供一個(gè)穩(wěn)定的輸出電壓。于是得到：</p>

40、<p><b>　?。?-10)</b></p><p>　　電感儲(chǔ)能后使電壓泵升，同時(shí)電容使輸出電壓保持穩(wěn)定，從而得到輸出端電壓高于輸入端電壓。故稱(chēng)該電路為升壓斬波電路。</p><p>　　3.2.2 器件的選擇</p><p>　?。?）功率開(kāi)關(guān)Q的選擇:由圖3-2可以看出，功率開(kāi)關(guān)Q上所承受的最大電壓也就是功率開(kāi)關(guān)Q截止時(shí)所

41、承受的電壓，又從輸入電壓與輸出電壓間的關(guān)系得到：</p><p>　　() （3-11）</p><p>　　又考慮到輸入電壓有波動(dòng)，儲(chǔ)能電感上的反峰尖刺電壓為穩(wěn)定值的，取其工作電壓為80%的額定電壓值，而且選擇功率開(kāi)關(guān)Q時(shí)要留有一定的富余量，這樣就可以得到所要選擇的功率開(kāi)關(guān)Q的漏極電壓額定值</p><p><b>

42、;　?。?-12）</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中為18V直流電壓，輸出電壓最大為36V，可以算得功率開(kāi)關(guān)Q的額定電壓為40V。</p><p>　　功率開(kāi)關(guān)Q的額定電流（漏極直流電流）由經(jīng)驗(yàn)公式得：</p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)要求最大輸出電流為2A，所

43、以功率開(kāi)關(guān)Q的額定電流選2.5A。</p><p>　?。?）二極管D1的選擇：功率開(kāi)關(guān)Q導(dǎo)通期間，二極管D1因反向偏置而截止，此時(shí)二極管D1所承受的電壓為輸出電壓，又考慮到的裕量，二極管D1反向耐壓應(yīng)為：</p><p><b>　　（3-14）</b></p><p>　　二極管D1正向?qū)娏鳛椋?lt;/p><p>

44、<b>　　（3-15）</b></p><p>　　二極管D1正向?qū)üβ蕮p耗為：</p><p><b>　?。?-16）</b></p><p>　　為二級(jí)管的正向?qū)ü軌航?，所以?yīng)選擇具有非常低的正向?qū)ü軌航档男ぬ鼗O管。</p><p>　　（3）輸入電感選?。赫鬏敵鲭妷旱拇笮?8

45、V，輸出電壓范圍為30~36V，由臨界電流公式</p><p><b>　?。?-17）</b></p><p>　　選擇為20kHz，當(dāng)時(shí)，臨界電流有最大值</p><p><b>　　（3-18）</b></p><p>　　要使電感電流連續(xù)，則最小負(fù)載電流應(yīng)大于，由此解得：</p>

46、<p><b>　　（3-19）</b></p><p><b>　　取為2mH。</b></p><p>　?。?）輸出濾波電容的選?。河奢敵黾y波電壓：</p><p><b>　?。?-20）</b></p><p>　　負(fù)載電阻R取15，由此可計(jì)算濾波電容的

47、大小，經(jīng)計(jì)算，此處取為4700。</p><p>　　3.2.3 減小開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換紋波電壓設(shè)計(jì)</p><p>　　功率開(kāi)關(guān)管從導(dǎo)通到截止或從截止到導(dǎo)通的轉(zhuǎn)換過(guò)程都需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間，而且開(kāi)關(guān)頻率高，由于二極管和電感的特性，會(huì)在輸出端形成所謂的開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換紋波電壓。尤其是關(guān)斷時(shí)，由于電路中有寄生電感，瞬間電流的切斷會(huì)在電感兩端出現(xiàn)沖擊電壓。本設(shè)計(jì)的解決辦法是對(duì)功率開(kāi)關(guān)管加緩沖電路，改善關(guān)斷性能。&

48、lt;/p><p>　　基本原理：開(kāi)關(guān)管Q關(guān)斷時(shí)，原電路一部分電流通過(guò)快恢復(fù)二極管D對(duì)電容C充電使開(kāi)關(guān)管兩端電壓緩慢上升，電路中電流的減小速度也有所減緩，從而減小開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換紋波電壓，使輸出電壓更穩(wěn)定。</p><p><b>　　3.3 采樣電路</b></p><p>　　采樣電路分為電壓采集與電流采集，采樣電路如圖3-3所示。其中P6.0、P6.

49、1為MSP430 芯片的采樣通道。P6.0為電壓采集，P6.1為電流采集。對(duì)經(jīng)過(guò)升壓斬波電路的直流電壓進(jìn)行采集時(shí)，由于采集電壓比MSP430 的內(nèi)部參考電壓大，故采集前需要通過(guò)一個(gè)分壓電路來(lái)分壓，使采集電壓控制在2.5V以?xún)?nèi)。采集后通過(guò)一個(gè)算法，將采集信號(hào)乘以分壓電路的變比，得到實(shí)際要采集的電壓值。</p><p><b>　　圖3-3 采樣電路</b></p><p&g

50、t;　　電壓采集：因?yàn)椴蓸有盘?hào)要輸入單片機(jī)MSP430 ,其內(nèi)部采樣基準(zhǔn)電壓為2.5V ，因此要將輸入的采樣電壓限制在2.5V以?xún)?nèi)，考慮到安全裕量，故將輸入電壓限制在2 V以?xún)?nèi)。當(dāng)輸入電壓為36V時(shí)，采樣電壓為：</p><p><b>　?。?-21）</b></p><p><b>　　符合要求。</b></p><p&g

51、t;　　電流采集：此過(guò)程采用康銅絲為元件。首先考慮效率問(wèn)題，康銅絲不能選擇過(guò)大，又因?yàn)镸SP430基準(zhǔn)電壓為2.5V，故所需康銅絲需要自制。考慮以上原因，本設(shè)計(jì)選取康銅絲的阻值約為0.1。</p><p>　　3.4 PWM波形產(chǎn)生與控制電路</p><p>　　本設(shè)計(jì)中PWM波形產(chǎn)生與控制電路選用SG3525芯片，SG3525是電流控制型PWM控制器，所謂電流控制型脈寬調(diào)制器是按照接反饋

52、電流來(lái)調(diào)節(jié)脈寬的。在脈寬比較器的輸入端直接用流過(guò)輸出電感線圈的信號(hào)與誤差放大器輸出信號(hào)進(jìn)行比較，從而調(diào)節(jié)占空比使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。由于結(jié)構(gòu)上有電壓環(huán)和電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)，因此，無(wú)論開(kāi)關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有提高。另外SG3525內(nèi)置軟啟動(dòng)電路，具有輸入欠電壓鎖定功能，PWM所鎖存功能等，是目前比較理想的新型控制器。</p><p>　　電路原理圖如圖3-4所示。<

53、/p><p>　　圖3-4 SG3525 PWM波形控制電路</p><p>　　在PWM波形發(fā)生與控制電路中，其開(kāi)關(guān)頻率為：</p><p><b>　?。?-22）</b></p><p>　　管腳2輸入的是電壓設(shè)定值，該值是MSP430單片機(jī)根據(jù)鍵盤(pán)設(shè)定值和采樣電壓進(jìn)行調(diào)整后得到的，接單片機(jī)的P6.6引腳。管腳1與9相

54、連接相當(dāng)于該芯片的反饋補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。8管腳接一個(gè)電容的作用是用來(lái)軟啟動(dòng)，上電過(guò)程中，電容兩端的電壓不能突變，只有軟啟動(dòng)電容充電至其上的電壓使引腳8處于高電平時(shí)，SG3525才開(kāi)始工作，減少對(duì)功率開(kāi)關(guān)管的沖擊。10腳接保護(hù)電路，如果電路過(guò)流，該引腳會(huì)接收到一個(gè)高電平，PWM鎖存器將立即動(dòng)作，禁止SG3525輸出，軟起動(dòng)電流將開(kāi)始放電，直到關(guān)斷信號(hào)結(jié)束，才重新進(jìn)入軟啟動(dòng)過(guò)程。管腳11和14才用的是并聯(lián)單端輸出，其外部加一個(gè)推挽式的驅(qū)動(dòng)電路，增強(qiáng)

55、了電源的可靠性。</p><p>　　3.5 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　功率開(kāi)關(guān)趨于關(guān)斷時(shí)的下降時(shí)間和趨于導(dǎo)通時(shí)的上升時(shí)間的快慢是決定功率開(kāi)關(guān)損耗功率和開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源轉(zhuǎn)換效率的主要因素。要縮短這兩個(gè)時(shí)間，除選擇高反應(yīng)、高速度、大電流功率開(kāi)關(guān)以外，還要改善加在功率開(kāi)關(guān)基極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。</p><p>　　對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形的要求是上升沿要陡，幅度要大，以便減小功率

56、開(kāi)關(guān)趨于導(dǎo)通時(shí)的上升時(shí)間；驅(qū)動(dòng)信號(hào)要有一定的驅(qū)動(dòng)功率；驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形的下降沿一定要陡，幅度要大，以便減小功率開(kāi)關(guān)趨于截止時(shí)的下降時(shí)間。</p><p>　　由SG3525產(chǎn)生的PWM控制信號(hào)需要經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路才能用于控制MOSFET，基于以上要求，本系統(tǒng)中MOSFET的驅(qū)動(dòng)選用專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片IR2110，驅(qū)動(dòng)電路如圖3-5所示。</p><p><b>　　圖3-5 驅(qū)動(dòng)電路</

57、b></p><p>　　由于單片機(jī)、PWM波控制電路為弱電系統(tǒng)，為保證系統(tǒng)的安全，需要與強(qiáng)電側(cè)隔離，防止強(qiáng)電側(cè)的電壓回流，燒壞單片機(jī)MSP430。本設(shè)計(jì)先用開(kāi)關(guān)光耦進(jìn)行光電隔離，再經(jīng)三極管到MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路IR2110。SG3525PWM波形控制電路產(chǎn)生的PWM波，經(jīng)過(guò)光耦及后面的IR2110芯片，在芯片的管腳1輸出的PWM波接到MOSFET的門(mén)極G端，使其工作。</p><p&

58、gt;　　IR2101 是專(zhuān)門(mén)用來(lái)驅(qū)動(dòng)耐高壓高頻率的N溝道MOSFET和IGBT的。它是一個(gè)具有14個(gè)管腳的芯片。IR2110具有獨(dú)立的低端和高端輸入通道；懸浮電源采用自舉電路，輸出的電源端（腳3）的電壓范圍為10~20V，邏輯電源的輸入范圍（腳9）5~15V，門(mén)極提供的電壓范圍是10～20V，可方便的與TTL、CMOS電平相匹配，而且邏輯電源地和功率電源地之間允許有V的便移量；工作頻率高，可達(dá)500KHz，開(kāi)通、關(guān)斷延遲小，分別為12

59、0ns和94ns，圖騰柱輸出峰值電流2A。</p><p>　　IR2110的這些特點(diǎn)，可以為裝置的設(shè)計(jì)帶來(lái)許多方便。尤其是高端懸浮自舉電源的設(shè)計(jì)，可以大大減少驅(qū)動(dòng)電源的數(shù)目，即一組電源即可實(shí)現(xiàn)對(duì)上下端的控制。</p><p>　　3.6 保護(hù)電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算</p><p>　　系統(tǒng)對(duì)保護(hù)電路的要求有：過(guò)流、過(guò)壓和欠壓等保護(hù)電路的控制關(guān)斷速度一定要快，只有這樣，

60、才能夠做到既保護(hù)了負(fù)載系統(tǒng)，有保護(hù)了穩(wěn)壓電源電路本身免遭破壞。對(duì)于過(guò)流保護(hù)電路來(lái)說(shuō)，當(dāng)導(dǎo)致產(chǎn)生過(guò)流現(xiàn)象的故障被排除或過(guò)流現(xiàn)象恢復(fù)后，穩(wěn)壓電路要能夠自動(dòng)恢復(fù)正常工作。</p><p>　　過(guò)電流保護(hù)是一種電源負(fù)載保護(hù)功能，以避免發(fā)生包括輸出端子上的短路在內(nèi)的過(guò)負(fù)載輸出電流對(duì)電源和負(fù)載的損壞。當(dāng)輸出電流大于保護(hù)設(shè)定值時(shí)產(chǎn)生過(guò)流保護(hù)信號(hào)，保護(hù)電路的比較器LM311輸出高電平，一方面封鎖PWM信號(hào)，使PWM不輸出，控制場(chǎng)

61、效應(yīng)管關(guān)閉；一方面過(guò)流信號(hào)驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作切斷主電路，等故障消除，比較器輸出低電平，電路自動(dòng)恢復(fù)工作。</p><p>　　本設(shè)計(jì)具有三級(jí)保護(hù)功能：SG3525PWM控制器自帶的輸入欠電壓保護(hù)、利用保護(hù)電路進(jìn)行保護(hù)和利用繼電氣斷開(kāi)主電路的保護(hù)。</p><p>　　3.6.1 SG3525自帶保護(hù)</p><p>　　當(dāng)SG3525輸入電壓低于8V時(shí)，控制器內(nèi)部電路鎖

62、定，除基準(zhǔn)電源和一些必要電路之外的所有電路停止工作，此時(shí)控制器消耗的電流極小。另外，無(wú)論因?yàn)槭裁丛蛟斐蒔WM脈沖中止，輸出都將被中止，直到下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到來(lái)，PWM瑣存器才被復(fù)位。</p><p>　　3.6.2 保護(hù)電路的設(shè)計(jì) </p><p>　　過(guò)流保護(hù)電路如圖3-6所示。</p><p><b>　　圖3-6 保護(hù)電路</b><

63、/p><p>　　此過(guò)流保護(hù)電路中，電阻R17用來(lái)限流，通過(guò)比較器LM311對(duì)電流互感器采樣轉(zhuǎn)化的電壓進(jìn)行比較，LM311的3腳接一10kΩ電位器來(lái)調(diào)比較基準(zhǔn)電壓，輸出后接一100Ω的電阻R18限流，它與后面的220µF的電容C9形成保護(hù)時(shí)間控制。當(dāng)電流過(guò)流時(shí)比較器輸出高電平產(chǎn)生保護(hù)，封鎖PWM信號(hào)，使PWM不輸出，控制場(chǎng)效應(yīng)管關(guān)閉。</p><p>　　3.6.3 繼電器保護(hù)<

64、;/p><p>　　過(guò)流時(shí)保護(hù)電路的比較器LM311輸出高電平，過(guò)流信號(hào)驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作切斷主電路，等故障消除，比較器輸出低電平，電路自動(dòng)恢復(fù)工作。</p><p>　　根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求選用繼電器的的型號(hào)為SSR YDH0610D，其輸入直流控制電壓3~32V DC，輸出負(fù)載電壓為5~60V DC。通常SSR均設(shè)計(jì)為常開(kāi)狀態(tài)，即無(wú)控制信號(hào)輸入時(shí)，輸出端是開(kāi)路的，但在本設(shè)計(jì)中需要常閉式的SSR，可

65、在輸入端外接一組簡(jiǎn)單的電路，如圖3-7所示，這時(shí)即為常閉式SSR。另外，為了防止輸入電壓超過(guò)額定值，需設(shè)置一限流電阻Rx。</p><p>　　繼電器保護(hù)電路如圖3-7所示。</p><p>　　圖3-7 繼電器保護(hù)電路</p><p>　　3.7 按鍵與顯示電路</p><p>　　3.7.1 按鍵輸入模塊設(shè)計(jì)</p><

66、;p>　　本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的鍵盤(pán)設(shè)定和步進(jìn)調(diào)整，需要4個(gè)按鍵，分別為S1：準(zhǔn)備、 S2：加1、 S3：減1、 S4：停止。因按鍵數(shù)量少，使用獨(dú)立按鍵式鍵盤(pán)。MSP430F169的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3分別與四個(gè)按鍵連線。其中上拉電阻保證了按鍵斷開(kāi)時(shí)P2.0、P2.1、P2.2、P2.3有確定的高電平。P2口本身具有中斷能力，編寫(xiě)軟件時(shí)，采用中斷方式。</p><p>　　3.7.2 顯

67、示模塊設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)需要對(duì)輸出電壓、輸出電流進(jìn)行顯示，精確到0.1，所以采用六位八段LED數(shù)碼管，前三位顯示電壓，后三位顯示電流，分別顯示電壓電流的十位、個(gè)位和小數(shù)位。采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式，其中其中P5口通過(guò)LED顯示段碼驅(qū)動(dòng)器74LS245驅(qū)動(dòng)后控制字選、P4口通過(guò)LED顯示位碼驅(qū)動(dòng)器ULN2003驅(qū)動(dòng)后控制位選。</p><p>　　3.8 單片機(jī)最小系統(tǒng)</p

68、><p>　　本設(shè)計(jì)選用MSP430F169單片機(jī)，MSP430F169單片機(jī)是美國(guó)TI公司開(kāi)發(fā)的MSP430FLASH系列中的一種，64引腳，具有60 KB的Flash、2KBRAM ，支持串行在線編程，10萬(wàn)次擦寫(xiě)。該單片機(jī)內(nèi)部具有高、中、低速多個(gè)時(shí)鐘源，可以靈活地配置給各模塊使用以及工作于多種低功耗模式，大大降低控制電路的功耗提高整體率。工作電壓范圍：1.8~3.6V，16位RISC結(jié)構(gòu)，125ns指令周期。單

69、片機(jī)內(nèi)置3通道DMA，12位A/D帶采樣保持，雙12位D/A同步轉(zhuǎn)換。</p><p>　　與其他單片機(jī)相比（如51單片機(jī)），MSP430有很大的Flash空間，所以在最小系統(tǒng)中我們不用外擴(kuò)存儲(chǔ)器。MSP430F169的最小系統(tǒng)只有四部分：電源、復(fù)位電路、晶體及簡(jiǎn)易仿真器JTAG下載線。各部分電路如圖3-8所示。</p><p><b>　　3.8.1 電源</b>&

70、lt;/p><p>　　由于整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)采用5V和3.3V供電，又考慮到硬件系統(tǒng)要求電源具有穩(wěn)壓功能和紋波小的特點(diǎn)，另外也考慮到硬件系統(tǒng)的低功耗等特點(diǎn)，因此，硬件系統(tǒng)的電源先用LM7805穩(wěn)壓為5V給外圍模塊電路供電，再用SPX1117芯片穩(wěn)壓得到3.3V電壓，給CPU和3.3V外設(shè)供電。</p><p>　　3.8.2 復(fù)位電路</p><p>　　一般簡(jiǎn)單的復(fù)位電

71、路可以采用RC復(fù)位，但是很不穩(wěn)定，可靠性不高，尤其在高速和龐大的系統(tǒng)中是根本不能采用的。在MSP430系統(tǒng)中，采用專(zhuān)門(mén)的復(fù)位芯片SP708S，該芯片可以提供可靠的復(fù)位，從而提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。</p><p><b>　　3.8.3 晶振</b></p><p>　　XIN1和XOUT1連接時(shí)鐘晶體低速晶體32kHZ，XIN2和XOUT2連接8MHz的高速晶體

72、。</p><p>　　3.8.4 簡(jiǎn)易仿真器JTAG下載線</p><p>　　MSP430的程序下載方式支持串行在線編程、系統(tǒng)可編程ISP、JTAG下載等。硬件仿真可以采用JTAG下載線，現(xiàn)在市面上的很多仿真器，大部分都是通過(guò)JTAG進(jìn)行仿真調(diào)試的。JTAG接口是一個(gè)14引腳的雙排插座，JTAG邊界掃描的主要信號(hào)為T(mén)DO、TDI、TMS、TCK和RST信號(hào)。</p>&l

73、t;p>　　圖3-8 單片機(jī)最小系統(tǒng)</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)的功能有：1、通過(guò)比較輸入電壓值與測(cè)量所得的電壓值調(diào)整DA輸出，直到滿(mǎn)足要求，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制；2、實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓、電流的實(shí)時(shí)采樣；3、基本鍵盤(pán)輸入功能和LED輸出顯示功能。</p><p>　　MSP430F169單片機(jī)內(nèi)部具有高、中、低速多個(gè)時(shí)鐘源，

74、可以靈活地配置給各模塊使用以及工作于多種低功耗模式，大大降低控制電路的功耗提高整體率；MSP430F169有ADC12模塊能夠?qū)崿F(xiàn)12位高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換、硬件乘法器、直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)控制器（DMAC），使得整個(gè)電路不需要任何擴(kuò)展就能完成對(duì)電源輸出電壓、電流的實(shí)時(shí)采集，電路結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單。</p><p>　　4.1 主程序流程圖設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)的軟件采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，整個(gè)程序包括

75、的子模塊有：鍵盤(pán)控制模塊、A/D電壓和電流采集模塊、對(duì)輸出信號(hào)的調(diào)整模塊、LED顯示模塊等幾個(gè)部分。</p><p>　　主程序流程圖如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1 主程序流程圖</p><p>　　系統(tǒng)初始化后，首先掃描鍵盤(pán)讀取鍵值，經(jīng)過(guò)DA輸出控制PWM波形發(fā)生與控制電路產(chǎn)生PWM波，驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)管MOSFET工作。單片機(jī)進(jìn)行輸出電壓電流的采集，

76、當(dāng)采樣所得電壓與鍵盤(pán)輸入電壓差值小于0.1V時(shí)，單片機(jī)通過(guò)LED顯示電壓電流值；當(dāng)采樣所得電壓與鍵盤(pán)輸入電壓差值大于0.1V時(shí)，單片機(jī)調(diào)整DA輸出的直流電壓，控制PWM波做相應(yīng)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓向預(yù)設(shè)電壓逼近，使輸出電壓穩(wěn)定。在程序進(jìn)行比較調(diào)整時(shí)，調(diào)整最多進(jìn)行20次就顯示當(dāng)前值，以免由于AD采樣精度等原因進(jìn)入死循環(huán)。</p><p>　　4.2 各個(gè)子模塊流程圖設(shè)計(jì)</p><p>　

77、　4.2.1 鍵盤(pán)控制模塊</p><p>　　通過(guò)鍵盤(pán)可實(shí)現(xiàn)電壓參考值的設(shè)定和步進(jìn)調(diào)整，步進(jìn)值為1V。對(duì)鍵盤(pán)程序的編寫(xiě)有查詢(xún)方式和中斷方式。采用查詢(xún)方式時(shí)MCU一直在查詢(xún)有沒(méi)有鍵被按下，不能做其他的事情，MCU采用此方法效率很低。為提高M(jìn)CU的效率，且P2口本身具有中斷能力，所以本設(shè)計(jì)采用中斷方式實(shí)現(xiàn)鍵盤(pán)輸入。</p><p>　　鍵盤(pán)流程圖如圖4-2所示。</p><

78、;p>　　圖4-2 按鍵流程圖</p><p>　　4.2.2 電壓和電流采集模塊</p><p>　　通過(guò)MSP430單片機(jī)的12位A/D轉(zhuǎn)換模塊，對(duì)系統(tǒng)輸出的電壓值和負(fù)載電流進(jìn)行采集。</p><p>　　采樣轉(zhuǎn)換流程圖如下。</p><p>　　圖4-3 電壓電流采樣轉(zhuǎn)換流程圖</p><p>　　4.2.

79、3 對(duì)輸出信號(hào)的調(diào)整模塊</p><p>　　單片機(jī)根據(jù)采樣所得電壓與鍵盤(pán)輸入電壓差值，對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)輸出電壓向預(yù)設(shè)電壓逼近，使輸出電壓穩(wěn)定。根據(jù)所學(xué)內(nèi)容及所查資料，采用PID或bang-bang 算法能達(dá)到很好的效果，但采用bang-bang 算法時(shí)，需要比較的次數(shù)比較多，可能由于AD采樣精度等原因進(jìn)入死循環(huán)，故決定用PID算法，并為了保險(xiǎn)起見(jiàn)，并為了節(jié)約比較時(shí)間，在程序進(jìn)行比較時(shí)，調(diào)整最多進(jìn)行20次

80、就顯示當(dāng)前值，這樣做的精度可以達(dá)到mv級(jí)。</p><p>　　PID是按偏差的比例、積分和微分進(jìn)行控制的調(diào)節(jié)器，簡(jiǎn)稱(chēng)為PID（ Proportional - Integral - Differential ）調(diào)節(jié)器。PID控制包括位置式PID、增量式PID。增量式算法不需做累加，計(jì)算誤差和計(jì)算精度問(wèn)題對(duì)控制量的計(jì)算影響較??；位置式算法要用到過(guò)去偏差的累加值，容易產(chǎn)生較大的累計(jì)誤差。根據(jù)分析選用增量式算法即可滿(mǎn)足

81、要求，按照電壓偏差值就可以來(lái)調(diào)節(jié)PWM，進(jìn)而使電壓輸出緊跟輸入。</p><p>　　對(duì)輸出電壓信號(hào)的調(diào)整過(guò)程如流程圖4-4所示。</p><p>　　圖4-4 對(duì)輸出信號(hào)的調(diào)整流程圖</p><p>　　4.2.4 顯示模塊</p><p>　　通過(guò)LED顯示電壓和電流的采集值。本設(shè)計(jì)采用六位8段LED數(shù)碼管，前三位顯示電壓，后三位顯示電流

82、，分別顯示電壓、電流的十位、個(gè)位和小數(shù)位。采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式，其中P5口通過(guò)LED顯示段碼驅(qū)動(dòng)器74LS245驅(qū)動(dòng)后控制字選、P4口通過(guò)LED顯示位碼驅(qū)動(dòng)器ULN2003驅(qū)動(dòng)后控制位選。</p><p>　　LED顯示流程圖如圖4-5所示。</p><p>　　圖4-5 LED顯示流程圖</p><p>　　4.3 各個(gè)模塊的C語(yǔ)言程序編寫(xiě)</p>

83、<p>　　4.3.1 鍵盤(pán)程序</p><p>　　unsigned char keybuf； // 鍵值緩存器</p><p>　　unsigned char plkeyj(void) // 判鍵子程序</p><p>　　{ unsigned ch

84、ar x;</p><p>　　x=(P2IN&0X07); // P2.0,P2.2,P2.4,P2.6接按鍵</p><p>　　return(x); // 有按鍵返回，非0</p><p><b>　　}</b&g

85、t;</p><p>　　unsigned char keycode( ) // 找哪個(gè)按鍵被按下，查鍵值子程序</p><p>　　{ unsigned char x;</p><p>　　If( (P1IN&0X07)= = 1) // 是否第一個(gè)按鍵</p>

86、<p><b>　　then x=0;</b></p><p><b>　　else</b></p><p>　　if( (P1IN&0X07)= = 2) // 是否第二個(gè)按鍵</p><p><b>　　then x=1;</b></p

87、><p><b>　　else</b></p><p>　　if( (P1IN&0X07)= = 4) // 是否第三個(gè)按鍵</p><p><b>　　then x=2;</b></p><p><b>　　else</b></p>

88、<p>　　if( (P1IN&0X07)= = 6) // 是否第四個(gè)按鍵</p><p><b>　　x=3;</b></p><p>　　return(x);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　interrupt[PORT1_V

89、ECTOR] void portlkey( void ) // 端口1的中斷服務(wù)子程序</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while( plkeyj( )! =0 )</p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay(500);

90、 // 延時(shí)消除抖動(dòng)</p><p>　　while( plkeyj( )! =0 )</p><p><b>　　{</b></p><p>　　keybuf = keycode( ); //確信有鍵按下，找按鍵得鍵值送keybuf</p><p>　　whil

91、e( plkeyj( )! = = 0 ); //等待按鍵松開(kāi)</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　4.3.2 電壓電流采樣程序</p&g

92、t;<p>　　ADC12序列通道單次轉(zhuǎn)換(軟件查詢(xún)式)</p><p>　　static unsigned int results[2];</p><p>　　void main( void )</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　WDTCL =WDTPW + WDTHOLD;

93、 // 停止Watchdog</p><p>　　P6SEL = 0x0F; // 使能A/D通道</p><p>　　ADC12CTL0 = ADC12ON + MSC + SHT0_2; // ADC12控制寄存器設(shè)置</p><p>　　ADC

94、12CTL1 = SHP + CONSEQ_1; // 轉(zhuǎn)換通道設(shè)置，模式為序列通道單次轉(zhuǎn)換</p><p>　　ADC12MCTL0 = INCH_0; // V+=Vref+,V-=AVss 通道:A0</p><p>　　ADC12MCTL1 = INCH_1 + EOS; // V+=Vref+,V-=AVss 通道:A1 最后序列</p>&l

95、t;p>　　ADC12IE = 0x08; // 使能中斷ADC12IFG.3</p><p>　　ADC12CTL0 | = ENC; // 使能轉(zhuǎn)換</p><p><b>　　_EINT( );</b></p><

96、p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　ADC12CTL0 | = ADC12SC; // 開(kāi)始轉(zhuǎn)換</p><p>　　_BIS_SR(LPM0_bits);

97、// 進(jìn)入LMP0</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　# pragma vector = ADC_VECTOR</p><p>　　_interrupt void ADC12ISR( void )</p><p&g

98、t;<b>　　{</b></p><p>　　results[0] = ADC12MEM0; // 存結(jié)果，清除IFG</p><p>　　results[1] = ADC12MEM1;</p><p>　　_BIS_SR_IRQ (LPM0_bits);</p><p&g

99、t;<b>　　} </b></p><p>　　4.3.3 對(duì)輸出電壓的調(diào)整程序</p><p>　　typedef struct PID // 聲明PID實(shí)體</p><p><b>　　{ </b></p><p>　

100、　int SetVoltage; // 設(shè)定目標(biāo)電壓 </p><p>　　float P; // 比例常數(shù) </p><p>　　float I;

101、// 積分常數(shù) </p><p>　　float D; // 微分常數(shù) </p><p>　　int LastError; // Error[-1] </p><p>　　int PrevError;

102、 // Error[-2] </p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　PID;</b></p><p>　　static PID sPID; </p><p>　　static PID *sptr =

103、&sPID; </p><p>　　void PIDInit(void) // PID參數(shù)初始化</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　sptr->LastError = 0;

104、 // Error[-1] </p><p>　　sptr->P = 0; // Error[-2] </p><p>　　sptr->P =0; // 比例常數(shù) </p><p>

105、　　sptr->I =0; // 積分常數(shù) </p><p>　　sptr->D =0; // 微分常數(shù) </p><p>　　sptr->SetVoltage =0;

106、 // 目標(biāo)電壓</p><p><b>　　}</b></p><p>　　int PID_adjust(int BackPoint,int SetVoltage) // 增量式PID控制設(shè)計(jì)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　int iE

107、rror, iIncpid; // 當(dāng)前誤差 </p><p>　　iError = BackVoltage - sptr->SetVoltage; // 增量計(jì)算 返回-設(shè)定</p><p>　　Error = sptr->P* iError

108、 // E[k]項(xiàng) </p><p>　　- sptr->I * sptr->NextError; // E[k－1]項(xiàng) </p><p>　　+ sptr->D * sptr->LastError; // E[k－2]項(xiàng)</p><p>　　sptr->LastError =

109、sptr->NextError; //存儲(chǔ)誤差，用于下次計(jì)算 </p><p>　　sptr->NextError = iError; </p><p>　　return(Error); //返回電壓增量值</p><p><b>　　}</

110、b></p><p>　　4.3.4 顯示程序</p><p>　　unsigned char dispbuffer[6] = {0,1,3,8,0xf,5}; //顯示緩沖區(qū)</p><p>　　unsigned char seg[ ]= { 0x3f,0x06,0x5b,0x4f, //顯示字符的段碼表</p>

111、;<p>　　0x66,0x6d,0x7d,0x07,</p><p>　　0x7f,0x6f,ox77,0x7c,</p><p>　　0x39,0x79,0x5e,0x71,</p><p>　　0xbf,0x86,0xdb,0xcf,</p><p>　　0xe6,0xed,0xfd,0x87,</p>&l

112、t;p>　　0xff,0xef,0xf7,0xfc,</p><p>　　0xb9,0xde,0xf9,0xf1</p><p>　　0x80,0x40,0x00,0x73,0xc0 }; </p><p>　　void delay( int v )</p><p><b>　　{</b></p>

113、<p>　　While( v! = 0) v-- // 延時(shí)子程序</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void disp( void )</p><p>　　{ unsigned char i=0;</p><p>　　un

114、signed char temp=0x1;</p><p>　　for( i=0; i<6; i++ ) // 一共6位顯示器，循環(huán)六次</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P4DIR = 0xFF; // 定義端口P4為輸出

115、方向</p><p>　　P5DIR = 0xFF; // 定義端口P5為輸出方向</p><p>　　P4OUT= ~temp; // 送位選碼到P4口</p><p>　　temp = temp<<1; // 準(zhǔn)備下一位數(shù)據(jù)的位選

116、碼</p><p>　　P5OUT = seg[ disbuffer[i] ]; // 送段碼</p><p>　　Delay( 500 ); // 延時(shí)一會(huì)兒</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</

117、b></p><p><b>　　第五章 結(jié)論</b></p><p>　　本系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)電源采用低功耗的16位單片機(jī)MSP430F169最小系統(tǒng)板為控制核心，以基于芯片SG3525的PWM控制技術(shù)、高精度的12位A/D轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)，完成了對(duì)輸出電壓的設(shè)定調(diào)整和采樣值顯示功能。設(shè)計(jì)通過(guò)閉環(huán)控制使輸出電壓穩(wěn)定，系統(tǒng)過(guò)流保護(hù)及降低損耗的設(shè)計(jì)都有較好效果，通過(guò)測(cè)試，