畢業(yè)論文--穩(wěn)壓電源設(shè)計方案與優(yōu)化研究

1、<p>　　學(xué)號：XXXXXXXX</p><p>　　穩(wěn)壓電源設(shè)計方案與優(yōu)化研究</p><p>　　學(xué)院名稱： XXXXXXXXXXX </p><p>　　專業(yè)名稱： XXXXXXXXXX </p><p>　　年級班別： XXXXXXXXXXX </p><p&g

2、t;　　姓 名： XXXXXX </p><p>　　指導(dǎo)教師： XXX </p><p><b>　　2012年5月</b></p><p>　　穩(wěn)壓電源設(shè)計方案與優(yōu)化研究</p><p><b>　　摘 要</b></p>

3、;<p>　　本論文首先介紹了電源的基礎(chǔ)知識,包括電源的分類、作用，線性電源和開關(guān)電源的區(qū)別。然后對單片機(jī)控制進(jìn)行了介紹，包括它的簡單特性及應(yīng)用，重點(diǎn)介紹了AT89S52單片機(jī)，最后給出了如何用AT89S52單片機(jī)設(shè)計穩(wěn)壓開關(guān)電源。參照有關(guān)文獻(xiàn)，對其原理進(jìn)行了研究。這種開關(guān)電源，使得開關(guān)穩(wěn)壓電源具有電壓輸出范圍寬，多組電壓預(yù)設(shè)，電流過流設(shè)定保護(hù)，短路自動恢復(fù)等多種功能，實現(xiàn)電壓輸出的智能化控制。使用中文液晶顯示器顯示輸出電

4、壓及電流等信息，使用鍵盤操作完成數(shù)字化輸入控制，使得開關(guān)穩(wěn)壓電源讀數(shù)直觀，操作簡便，穩(wěn)定精讀高。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 電源；單片機(jī)；液晶顯示器；原理</p><p>　　The design proposal and Optimization Research of voltage-stabilized source</p><p><b>　　

5、Abstract</b></p><p>　　This thesis first introduced foundation knowledge of liquid power source, including classify and function of the power sources. Then, author presented an introduction on the MCU,

6、such as its ordinary traits, application, especially on the property of the MCU AT89S52. According to some references, the principle of SMPS is studied. This switch power has functions of having a range wide output, grou

7、p the voltage, current flow set protection, short circuit can be automatic recovery and so on, it can</p><p>　　Keyword: power source; SCM; LCD; principle</p><p><b>　　目 錄</b></p&g

8、t;<p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　前 言1</b></p><p>　　1 電源基礎(chǔ)知識2</p><p>　　1.1 電源的定義及作用2</p><p>　　1.2

9、 電源的分類3</p><p>　　1.3 直流開關(guān)電源的原理及特點(diǎn)3</p><p>　　2 單片機(jī)控制5</p><p>　　2.1 單片機(jī)介紹5</p><p>　　2.2 單片機(jī)指令系統(tǒng)7</p><p>　　2.3 AT89S52單片機(jī)8</p><p>　　2

10、.4 液晶顯示器11</p><p>　　3 單片機(jī)控制開關(guān)電源12</p><p>　　3.1 原理電路圖12</p><p>　　3.2 用AT89S52單片機(jī)控制開關(guān)電源優(yōu)點(diǎn)12</p><p>　　4 結(jié) 論13</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)14</b>&l

11、t;/p><p><b>　　致 謝15</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設(shè)備都離不開可靠的電源[1]，進(jìn)入80年代計算機(jī)電源全面實現(xiàn)了開關(guān)電源(SMPS[2])化，率先完成計算機(jī)的電源換代，進(jìn)入90年

12、代開關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域，程控交換機(jī)、通訊、電子檢測設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開關(guān)電源，更促進(jìn)了開關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制[3]IC和MOSFET[4]構(gòu)成。開關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上，反而

13、高于開關(guān)電源，。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)日益向低輸出電力端移動，這為開關(guān)電源提供了廣泛的發(fā)展空間。目前，開關(guān)電源以其高效節(jié)能、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在工業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，成為工業(yè)領(lǐng)域重要的基礎(chǔ)產(chǎn)品。 </p><p>　　2008年工業(yè)開關(guān)電源市場規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了11.8億元人民幣。但由于金融危機(jī)對市場造成了比較大的影響，2009年工業(yè)開關(guān)電源市場

14、規(guī)模的增速預(yù)計不足7%。但由于下游應(yīng)用企業(yè)產(chǎn)業(yè)升級、新興行業(yè)需求的帶動以及國家政策的扶持等因素對大陸電源市場的發(fā)展起了積極的推動作用。因此，隨著金融危機(jī)的緩解，大陸工業(yè)開關(guān)電源市場還會呈現(xiàn)較快的發(fā)展態(tài)勢。</p><p>　　本文第一部分對電源的基礎(chǔ)知識進(jìn)行了介紹，包括電源的分類、作用，線性電源和開關(guān)電源的區(qū)別。第二部分是對單片機(jī)[5]知識的介紹，尤其是對本文中AT89S52單片機(jī)進(jìn)行了重點(diǎn)介紹。第三部分對用AT

15、89S52單片機(jī)[6]控制開關(guān)電源的原理進(jìn)行了研究，是本文的重點(diǎn)部分。文章在最后對本文所做的研究進(jìn)行了綜述。</p><p><b>　　1 電源基礎(chǔ)知識</b></p><p>　　1.1 電源的定義及作用</p><p>　　發(fā)電機(jī)能把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，干電池能把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能。發(fā)電機(jī)、電池本身并不帶電，它的兩極分別有正負(fù)電荷，由正負(fù)電荷

16、產(chǎn)生電壓(電流是電荷在電壓的作用下定向移動而形成的)，電荷導(dǎo)體里本來就有，要產(chǎn)生電流只需要加上電壓即可，當(dāng)電池兩極接上導(dǎo)體時為了產(chǎn)生電流而把正負(fù)電荷釋放出去，當(dāng)電荷散盡時，也就荷盡流(壓)消了。干電池等叫做電源。通過變壓器和整流器[7]，把交流電變成直流電的裝置叫做整流電源。能提供信號的電子設(shè)備叫做信號源。晶體三極管能把前面送來的信號加以放大，又把放大了的信號傳送到后面的電路中去。晶體三極管對后面的電路來說，也可以看做是信號源。整流電源

17、、信號源有時也叫做電源。</p><p>　　電源是向電子設(shè)備提供功率的裝置，也稱電源供應(yīng)器，它提供計算機(jī)中所有部件所需要的電能。電源功率的大小，電流和電壓是否穩(wěn)定，將直接影響計算機(jī)的工作性能和使用壽命。 </p><p>　　計算機(jī)電源是一種安裝在主機(jī)箱內(nèi)的封閉式獨(dú)立部件，它的作用是將交流電通過一個開關(guān)電源變壓器換為5V，-5V，+12V，-12V，+3.3V等穩(wěn)定的直流電，以供應(yīng)主機(jī)箱

18、內(nèi)系統(tǒng)版，軟盤，硬盤驅(qū)動及各種適配器擴(kuò)展卡等系統(tǒng)部件使用。通俗來講就是， 一個電源壞了，另一個備份電源代替其供電。可以通過為節(jié)點(diǎn)和磁盤提供電池后援來增強(qiáng)硬件的可用性。HP 支持的不間斷電源 (UPS)，如 HP PowerTrust，可提防瞬間掉電。 磁盤與供電電路的連接方式應(yīng)使鏡像副本分別連接到不同的電源上。根磁盤與其相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)應(yīng)由同一電源電路供電。 特別是，群集鎖磁盤（當(dāng)重組群集時用作仲裁器）應(yīng)該有冗余電源，或者，它能由群集中節(jié)點(diǎn)之

19、外的電源供電。您的 HP 代表可提供關(guān)于群集的電源、磁盤和 LAN 硬件布局方面的詳細(xì)信息。 目前許多磁盤陣列和其他架裝系統(tǒng)含有多個電源輸入，它們應(yīng)部署為設(shè)備上的不同電源輸入連接到帶有兩個或三個電源輸入的獨(dú)立電路設(shè)備上，這樣，一般情況下，只要出現(xiàn)故障的電路不超過一個，系統(tǒng)就能繼續(xù)正常運(yùn)行。因此，如果群集中的所有硬件有 2 個或 3 個電源輸入，則要求至少有三個獨(dú)立的電路，以確保群集的電路設(shè)計中</p><p>　

20、　優(yōu)質(zhì)的電源一般具有FCC、美國UL和中國長城等多國認(rèn)證標(biāo)志。這些認(rèn)證是認(rèn)證機(jī)構(gòu)根據(jù)行業(yè)內(nèi)技術(shù)規(guī)范對電源制定的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，包括生產(chǎn)流程、電磁干擾、安全保護(hù)等，凡是符合一定指標(biāo)的產(chǎn)品在申報認(rèn)證通過后，才能在包裝和產(chǎn)品表面使用認(rèn)證標(biāo)志，具有一定的權(quán)威性。</p><p><b>　　1.2 電源的分類</b></p><p>　　電源可按不同的方式分類 。從其性質(zhì)上來看，電

21、源體可分為普通電影和特種電源兩大類。</p><p>　　普通電源包括開關(guān)電源、逆變電源、交流穩(wěn)壓電源、直流穩(wěn)壓電源、DC/DC電源、 通信電源、模塊電源、變頻電源、UPS電源、EPS應(yīng)急電源、凈化電源、PC電源、整流電源 、定制電源、加熱電源、焊接電源/電弧電源、電鍍電源、網(wǎng)絡(luò)電源、電力操作電源、適配器電源、線性電源、電源控制器/驅(qū)動器、功率電源、逆變電源、參數(shù)電源、調(diào)壓電源、變壓器電源等。特種電源包括岸電電源

22、、安防電源、高壓電源、醫(yī)療電源、軍用電源、航空航天電源、激光電源和其他特種電源。</p><p>　　按照電源類型可以將電源分為交流穩(wěn)壓電源和直流穩(wěn)壓電源[8]。</p><p>　　能夠提供一個穩(wěn)定電壓和頻率的電源稱交流穩(wěn)壓電源。目前國內(nèi)多數(shù)廠家所做的工作是交流電壓穩(wěn)定。交流穩(wěn)壓電源包含有：參數(shù)調(diào)整（諧振）型、自耦（變比）調(diào)整型、大功率補(bǔ)償型——凈化型穩(wěn)壓器（含精密型穩(wěn)壓器）以及開關(guān)型交

23、流穩(wěn)壓電源。 </p><p>　　其中開關(guān)型交流穩(wěn)壓電源應(yīng)用于高頻脈寬調(diào)制技術(shù)，與一般開關(guān)電源的區(qū)別是它的輸出量必須是與輸入側(cè)同上頻、同相的交流電壓。它的輸出電壓波型有準(zhǔn)方波、梯型波、正弦波等，市場上的不間斷電源（UPS）抽掉其中的蓄電源和充電器，就是一臺開關(guān)型交流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓性好，控制功能強(qiáng)，易于實現(xiàn)智能化，是非常具有前途的交流穩(wěn)壓電源。但因其電路復(fù)雜，價格較高，所以推廣較慢。</p><

24、;p>　　直流穩(wěn)壓電源按習(xí)慣可分為化學(xué)電源，線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)型穩(wěn)壓電源。直流開關(guān)型穩(wěn)壓電源是本文所要重點(diǎn)講述的電源。</p><p>　　1.3直流開關(guān)電源的原理及特點(diǎn)</p><p>　　開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。開關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨

25、著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上，反而高于開關(guān)電源，這一點(diǎn)稱為成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)日益向低輸出電力端移動，這為開關(guān)電源提供了廣闊的發(fā)展空間。</p><p>　　開關(guān)電源的原理電路圖是：</p><p>　　開關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)是體積小，重量輕，穩(wěn)定可靠；缺點(diǎn)相對于線性電源來說紋波較大（

26、一般≤1%VO(P-P),好的可做到十幾mV(P-P)或更小)。它的功率可自幾瓦－幾千瓦均有產(chǎn)品。價位為3元－十幾萬元/瓦，下面就一般習(xí)慣分類介紹幾種開關(guān)電源： </p><p>　?、佟C/DC電源 </p><p>　　該類電源也稱一次電源——AC是交流，DC是直流，它自電網(wǎng)取得能量，經(jīng)過高壓整流濾波得到一個直流高壓，供DC/DC變換器在輸出端獲得一個或幾個穩(wěn)定的直流電壓，功率從幾瓦

27、－幾千瓦均有產(chǎn)品，用于不同場合。屬此類產(chǎn)品的規(guī)格型號繁多，據(jù)用戶需要而定通信電源中的一次電源（AC220輸入，DC48V或24V輸出)也屬此類. </p><p>　　②、DC/DC[9，10]電源 </p><p>　　在通信系統(tǒng)中也稱二次電源，它是由一次電源或直流電池組提供一個直流輸入電壓，經(jīng)DC/DC變換以后在輸出端獲一個或幾個直流電壓。 </p><p>&

28、lt;b>　　③、通信電源 </b></p><p>　　通信電源其實質(zhì)上就是DC/DC變換器式電源，只是它一般以直流－48V或－24V供電，并用后備電池作DC供電的備份，將DC的供電電壓變換成電路的工作電壓，一般它又分中央供電、分層供電和單板供電三種，以后者可靠性最高。 </p><p><b>　　④、電臺電源</b></p>&l

29、t;p>　　電臺電源輸入AC220V/110V，輸出DC13.8V,功率由所供電臺功率而定,幾安幾百安均有產(chǎn)品.為防止AC電網(wǎng)斷電影響電臺工作,而需要有電池組作為備份,所以此類電源除輸出一個13.8V直流電壓外,還具有對電池充電自動轉(zhuǎn)換功能。 </p><p>　?、?、模塊電源[11] </p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，對電源可靠性、容量/體積比要求越來越高，模塊電源越來越

30、顯示其優(yōu)越性，它工作頻率高、體積小、可靠性高，便于安裝和組合擴(kuò)容，所以越來越被廣泛采用。目前，目前國內(nèi)雖有相應(yīng)模塊生產(chǎn)，但因生產(chǎn)工藝未能趕上國際水平，故障率較高。 </p><p>　　DC/DC模塊電源目前雖然成本較高，但從產(chǎn)品的漫長的應(yīng)用周期的整體成本來看，特別是因系統(tǒng)故障而導(dǎo)致的高昂的維修成本及商譽(yù)損失來看，選用該電源模塊還是合算的，在此還值得一提的是羅氏變換器電路，它的突出優(yōu)點(diǎn)是電路結(jié)構(gòu)簡單，效率高和輸出

31、電壓、電流的紋波值接近于零。 </p><p><b>　?、蕖⑻胤N電源 </b></p><p>　　高電壓小電流電源、大電流電源、400Hz輸入的AC/DC電源等，可歸于此類，可根據(jù)特殊需要選用。開關(guān)電源的價位一般在2-8元/瓦特殊小功率和大功率電源價格稍高，可達(dá)11-13元/瓦。</p><p><b>　　2單片機(jī)控制<

32、/b></p><p>　　單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機(jī)系統(tǒng)。</p><p><b>　　2.1單片機(jī)介紹<

33、/b></p><p>　　單片微型計算機(jī)簡稱單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（Microcontroller Unit），常用英文字母的縮寫MCU表示單片機(jī)，它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。由于單片機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，為使更多的業(yè)內(nèi)人士、學(xué)生、愛好者，產(chǎn)品開發(fā)人員掌握單片機(jī)這門技術(shù)，于是產(chǎn)生單片機(jī)開發(fā)板，比較有名的例如電子人DZR-01A單片機(jī)開發(fā)板。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來。最早的

34、設(shè)計理念是通過將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個芯片中，使計算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。INTEL的Z80是最早按照這種思想設(shè)計出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。 </p><p>　　早期的單片機(jī)都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)。基于這一系統(tǒng)的單

35、片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了16位單片機(jī)，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)得到了巨大提高。隨著INTEL i960系列特別是后來的ARM系列的廣泛應(yīng)用，32位單片機(jī)迅速取代16位單片機(jī)的高端地位，并且進(jìn)入主流市場。而傳統(tǒng)的8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起80年代提高了數(shù)百倍。目前，高端的32位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過300MHz，性能直追

36、90年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至1美元，最高端的型號也只有10美元。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開發(fā)和使用，大量專用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專用的Windows和Linux操作系統(tǒng)。 </p><p>　　單片機(jī)比專用處理器更適合應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，因此它得到了最多的應(yīng)用。事實上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的計算機(jī)

37、?，F(xiàn)代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話、計算器、家用電器、電子玩具、掌上電腦以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有1-2部單片機(jī)。而個人電腦中也會有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作。汽車上一般配備40多部單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺單片機(jī)在同時工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過PC機(jī)和其他計算的總和，甚至比人類的數(shù)量還要多。 </p><p>　　單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏

38、輯功能的芯片，而是把一個計算機(jī)系統(tǒng)集成到一個芯片上。相當(dāng)于一個微型的計算機(jī)，和計算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 </p><p>　　單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相

39、對我們的家用電腦弱很多，不過價錢也是低的，一般不超過10元即可，用它來做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動滾筒洗衣機(jī)、排煙罩、VCD等等的家電里面都可以看到它的身影，它主要是作為控制部分的核心部件。 </p><p>　　它是一種在線式實時控制計算機(jī)，在線式就是現(xiàn)場控制，需要的是有較強(qiáng)的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機(jī)的（比如家用PC）的主要區(qū)別。 </p>&l

40、t;p>　　單片機(jī)是靠程序運(yùn)行的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個不是很復(fù)雜的功能要是用美國50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機(jī)，結(jié)果就會有天壤之別！只因為單片機(jī)的通過你編寫的程序可以實現(xiàn)高智能，高效率，以

41、及高可靠性！ </p><p>　　由于單片機(jī)對成本是敏感的，所以目前占統(tǒng)治地位的軟件還是最低級匯編語言，它是除了二進(jìn)制機(jī)器碼以上最低級的語言了，既然這么低級為什么還要用呢？很多高級的語言已經(jīng)達(dá)到了可視化編程的水平為什么不用呢？原因很簡單，就是單片機(jī)沒有家用計算機(jī)那樣的CPU，也沒有像硬盤那樣的海量存儲設(shè)備。一個可視化高級語言編寫的小程序里面即使只有一個按鈕，也會達(dá)到幾十K的尺寸！對于家用PC的硬盤來講沒什么，可

42、是對于單片機(jī)來講是不能接受的。單片機(jī)在硬件資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一樣的道理，如果把巨型計算機(jī)上的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件拿到家用PC上來運(yùn)行，家用PC的也是承受不了的。 </p><p>　　可以說，二十世紀(jì)跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個人計算機(jī)，簡稱PC機(jī)。它由主機(jī)、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機(jī)，大多數(shù)人卻不

43、怎么熟悉。這種計算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)（亦稱微控制器）。顧名思義，這種計算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進(jìn)行簡單運(yùn)算和控制。因為它體積小，通常都藏在被控機(jī)械的“肚子”里。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在，這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī)，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞——“智能

44、型”，如智能型洗衣機(jī)等。現(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機(jī)或其它可編程邏輯器件上。</p><p>　　2.2單片機(jī)指令系統(tǒng)[12]</p><p>　　單片機(jī)所以能自動地進(jìn)行運(yùn)算和控制，正是由于人把實現(xiàn)計算和控制的步驟一步步地用命令的形式，即一條條指令（Instruction）預(yù)先存

45、入到存貯器中，單片機(jī)在CPU的控制下，將指令一條條地取出來，并加以翻譯和執(zhí)行。就以兩個數(shù)相加這一簡單的運(yùn)算來說，當(dāng)需要運(yùn)算的數(shù)已存入存貯器后，還需要進(jìn)行以下幾步： </p><p>　　第一步：把第一個數(shù)從它的存貯單元（Location）中取出來，送至運(yùn)算器。 </p><p>　　第二步：把第二個數(shù)從它所在的存貯單元中取出來，送至運(yùn)算器； 第三步：相加； 第四步：把相加完的結(jié)果，送至存貯

46、器中指定的單元。 </p><p>　　所有這些取數(shù)、送數(shù)、相加、存數(shù)等等都是一種操作（Operation），我們把要求計算機(jī)執(zhí)行的各種操作用命令的形式寫下來，這就是指令。但是怎樣才能辨別和執(zhí)行這些操作呢？這是在設(shè)計單片機(jī)時由設(shè)計人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的。一條指令，對應(yīng)著一種基本操作；單片機(jī)所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機(jī)的指令系統(tǒng)（Iustruction Set），不同種類的單片機(jī)，其指令系統(tǒng)亦不同。 &l

47、t;/p><p>　　使用單片機(jī)時，事先應(yīng)當(dāng)把要解決的問題編成一系列指令。這些指令必須是選定的單片機(jī)能識別和執(zhí)行的指令。單片機(jī)用戶為解決自己的問題所編的指令程序，稱為源程序（Source Program）。指令通常分為操作碼（Opcode）和操作數(shù)（Operand）兩大部分。操作碼表示計算機(jī)執(zhí)行什么操作，即指令的功能；操作數(shù)表示參加操作的數(shù)或操作數(shù)所在的地址（即操作數(shù)所存放的地方編號）。因為單片機(jī)是一種可編程器件，只

48、“認(rèn)得”二進(jìn)碼（0、1）。要單片機(jī)運(yùn)作，單片機(jī)系統(tǒng)中的所有指令，都必須以二進(jìn)制編碼的形式來表示。例如，在Intel公司的MCS－51系列單片機(jī)中，從存貯器中取出一數(shù)到CPU中的累加器（在運(yùn)算器中，參與運(yùn)算、存放運(yùn)算結(jié)果的專用寄存器）的指令代碼為74H，累加器內(nèi)容加立即數(shù)的代碼為24H，再加上立即數(shù)代碼，累加器送數(shù)到內(nèi)部RAM存貯器的代碼為F6H～F7H等。這些指令是用十六進(jìn)制表示二進(jìn)制的機(jī)器碼。 </p><p>

49、;　　MCS－51單片機(jī)的字長為8位，有時，要完成某些操作用一個字節(jié)尚不能充分表達(dá)。所以，在指令系統(tǒng)中有單字節(jié)指令，也有多字節(jié)指令。機(jī)器碼是由一連串的0和1組成，沒有明顯的特征，不好記憶，不易理解，易出錯。所以，直接用它來編寫程序十分困難。因而，人們就用一些助記符（Mue monic）——通常是指令功能的英文縮寫來代替操作碼，如MCS－51中數(shù)的傳送常用MOV（Move的縮寫）、加法用Add(Addition的縮寫）來作為助記符。這樣，

50、每條指令有明顯的動作特征，易于記憶和理解，也不容易出錯。用助記符來編寫的程序稱為匯編語言程序。但是，助記符編寫的程序便于人理解，可單片機(jī)卻只認(rèn)識二進(jìn)制機(jī)器代碼，因此，為了讓單片機(jī)能“讀懂”匯編語言程序必須再轉(zhuǎn)換成由二進(jìn)制機(jī)器碼構(gòu)成的程序，這種轉(zhuǎn)換過程，就稱為“匯編”。匯編可借助于人工查表法來實現(xiàn)，也可借助PC機(jī)通過所謂“交叉匯編程序”來完成。由機(jī)器碼構(gòu)成的用戶程序一旦“進(jìn)入”了單片機(jī)，再“啟動”單片機(jī)，就可讓它執(zhí)行輸入程序所規(guī)定的任務(wù)。

51、</p><p>　　2.3 AT89S52單片機(jī)</p><p>　　AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得A

52、T89S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　主要性能有：　1、與MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容； 2、8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器； 3、1000次擦寫周期； 4、全靜態(tài)操作：0Hz-33MHz； 5、三級加密程序存儲器； 6、32個可編程I/O口線； 7、三個16位定時器/計數(shù)器； 8、六個中斷源； 9、全雙工UART串行通道； 10、低功耗空閑和掉電模式； 11、掉電后中斷可

53、喚醒； 12、看門狗定時器； 13、雙數(shù)據(jù)指針； 14、掉電標(biāo)識符 。</p><p><b>　　引腳圖為：</b></p><p>　　引腳說明：AT89S52 是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非 易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和引腳完 全兼容。片上Flash允許程序

54、存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于 常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng) 可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提 供高靈活、超有效的解決方案。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，2 個數(shù)據(jù)指針，三個16 位 定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口， 片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外，AT89S52 可降至0Hz 靜態(tài)邏

55、輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。空閑模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工 作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)， 單片機(jī)一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 </p><p>　　P0 口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8個TTL邏 輯電平。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。 當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0口也

56、被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下， P0不具有內(nèi)部上拉電阻。 在flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗 時，需要外部上拉電阻。 </p><p>　　P1 口：P1 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p1 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 TTL 邏輯電平。對P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引

57、腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 </p><p>　　此外，P1.0和P1.1分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和定時器/計數(shù)器2 的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。 在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。 </p><p><b>　　引腳號第二功能： </b></p><p>　　P1.0 T

58、2（定時器/計數(shù)器T2的外部計數(shù)輸入），時鐘輸出 </p><p>　　P1.1 T2EX（定時器/計數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制） </p><p>　　P1.5 MOSI（在系統(tǒng)編程用） </p><p>　　P1.6 MISO（在系統(tǒng)編程用） </p><p>　　P1.7 SCK（在系統(tǒng)編程用） </p>&l

59、t;p>　　P2 口：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。對P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX @DPTR） 時，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送

60、1。在使用 8位地址（如MOVX @RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。 在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。 </p><p>　　P3 口：P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口，p3 輸出緩沖器能驅(qū)動4 個 TTL 邏輯電平。對P3 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入 口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻

61、的原因，將輸出電流（IIL）。 P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。 在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。 </p><p>　　端口引腳 第二功能： </p><p>　　P3.0 RXD(串行輸入口) </p><p>　　P3.1 TXD(串行輸出口) </p><p>　　P3.2 INTO

62、(外中斷0) </p><p>　　P3.3 INT1(外中斷1) </p><p>　　P3.4 TO(定時/計數(shù)器0) </p><p>　　P3.5 T1(定時/計數(shù)器1) </p><p>　　P3.6 WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通) </p><p>　　P3.7 RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通) </p&g

63、t;<p>　　此外，P3口還接收一些用于FLASH閃存編程和程序校驗的控制信號。 </p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高電平將是單片機(jī)復(fù)位。 </p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。一般情況下，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的

64、脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。對FLASH存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（PROG）。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令才能將ALE激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE禁止位無效。 </p><p>　　

65、PSEN：程序儲存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89S52由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩次PSEN有效，即輸出兩個脈沖，在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，將跳過兩次PSEN信號。 </p><p>　　EA/VPP：外部訪問允許，欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H-FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會

66、鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器的指令。FLASH存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。 </p><p>　　XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 </p><p>　　XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p><b>

67、;　　2.4 液晶顯示器</b></p><p>　　液晶顯示器，或稱LCD[13]（Liquid Crystal Display），為平面超薄的顯示設(shè)備，它由一定數(shù)量的彩色或黑白像素組成，放置于光源或者反射面前方。液晶顯示器功耗很低，因此倍受工程師青睞，適用于使用電池的電子設(shè)備。它的主要原理是以電流刺激液晶分子產(chǎn)生點(diǎn)、線、面配合背部燈管構(gòu)成畫面。</p><p>　　LCD具

68、有以下特點(diǎn)個：機(jī)身薄，節(jié)省空間。與比較笨重的CRT顯示器相比，液晶顯示器只要前者三分之一的空間； 省電，不產(chǎn)生高溫。它屬于低耗電產(chǎn)品，可以做到完全不發(fā)熱(主要耗電和發(fā)熱部分存在于背光燈管或LED)，而CRT顯示器，因顯像技術(shù)不可避免產(chǎn)生高溫；低輻射，益健康。液晶顯示器的輻射遠(yuǎn)低于CRT顯示器（僅僅是低，并不是完全沒有輻射，電子產(chǎn)品多多少少都有輻射），這對于整天在電腦前工作的人來說是一個福音；畫面柔和不傷眼。不同于CRT技術(shù)，液晶顯示器畫

69、面不會閃爍，可以減少顯示器對眼睛的傷害，眼睛不容易疲勞。</p><p>　　液晶顯示器綠色環(huán)保，它的能源消耗相對于傳統(tǒng)的CRT來說，簡直是太小了（17''功率大概在200W以內(nèi)）；對于近來逐漸引起國人重視的噪音污染也與它無緣，因為它的自身的工作特點(diǎn)決定了它不會產(chǎn)生噪音（對于那種喜歡一邊使用電腦，一邊有節(jié)奏的敲打顯示器的用戶發(fā)出的噪音，這里不予以考慮）；液晶顯示器還有一個好處就是發(fā)熱量比較低，長時

70、間使用不會有烤熱的感覺，這一點(diǎn)也是以前的顯示器無可比擬的，以前的顯示器可是寶貴，尤其是夏天，家里的空調(diào)、電扇都得為它服務(wù)給它降溫。使用液晶顯示器無形中為大氣降了溫，也為阻止日益升溫的大氣作貢獻(xiàn)。同時減少輻射，降低環(huán)境污染。當(dāng)然了，環(huán)保也不會少了輻射這個指數(shù)的，雖然我們不能說液晶顯示器就完全沒有輻射，但是相對于輻射大戶CRT，以及日常家電的輻射來說，液晶顯示器那一點(diǎn)點(diǎn)輻射簡直可以忽略不計。</p><p>　　3單

71、片機(jī)控制開關(guān)電源</p><p><b>　　3.1原理電路圖</b></p><p>　　3.2用AT89S52單片機(jī)控制開關(guān)電源優(yōu)點(diǎn)</p><p>　　1、使用AT89S52單片機(jī)控制，使得開關(guān)穩(wěn)壓電源具有電壓輸出范圍寬，多組電壓預(yù)設(shè)，電流過流設(shè)定保護(hù)，短路自動恢復(fù)等多種功能，實現(xiàn)電壓輸出的智能化控制。</p><p&

72、gt;　　2、使用中文液晶顯示器顯示輸出電壓及電流等信息，使用鍵盤操作完成數(shù)字化輸入控制，使得開關(guān)穩(wěn)壓電源讀數(shù)直觀，操作簡便，穩(wěn)定精讀高。</p><p><b>　　4 結(jié) 論</b></p><p>　　根據(jù)以上的分析，可以看出，采用AT89S52單片機(jī)控制的直流穩(wěn)壓開關(guān)電源，具有電壓輸出范圍寬，多組電壓預(yù)設(shè)，電流過流設(shè)定保護(hù)，短路自動恢復(fù)等功能，使用10位高速

73、AD轉(zhuǎn)換器及PWM控制技術(shù)，使控制精度得到進(jìn)一步的提高。傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓開關(guān)電源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)的，并由電壓表指示電壓值的大小。這種開關(guān)電源存在讀數(shù)不直觀、電位器易磨損、穩(wěn)壓精度不高、不易調(diào)準(zhǔn)、電路構(gòu)成復(fù)雜、體積大等缺點(diǎn)，而基于單片機(jī)控制的直流穩(wěn)壓電源能較好地解決了以上問題。另外使用中文液晶顯示器顯示輸出電壓及電流等信息，電壓輸出調(diào)節(jié)范圍為0—40V，電流輸出最大為2A，是電子信息類實驗室最理想的通用直流電源。

74、</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] S.F.J. Flipsen. Power sources compared: The ultimate truth? [J]. Elsevier ScienceDirect.2006, 162: 927-934.</p><p>　　[2] A.K. Mukerjee

75、. An SMPS to stabilize photovoltaic systems [J]. Elsevier ScienceDirect. 1995, 36: 1081-1084.</p><p>　　[3] Yan Zhou， Bo-lin Wang. PWM-quasi-sliding mode control for APFC converters [J]. SPRINGER , 2010, 92：4

76、3-48.</p><p>　　[4] 孫彥卿，唐仁興，石廣源. MOS場效應(yīng)四極管 [N]. 遼寧大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 1989 , 02.</p><p>　　[5] 楊葉珍. 單片機(jī)與單片機(jī)入門(一) [J]. 電子世界, 2005, 10.</p><p>　　[6] 王瑞. 基于AT89S52單片機(jī)的PWM電機(jī)控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速系統(tǒng) [J]. 延安職業(yè)技術(shù)學(xué)

77、院學(xué)報, 2012, 26.</p><p>　　[7] 張悅琴. 一種適用于高頻工作的整流器 [J]. 中國計量學(xué)院學(xué)報, 1993，01.</p><p>　　[8] 劉云. 開關(guān)穩(wěn)壓電源整流濾波參數(shù)的分析與計算 [J]. 通信與信息技術(shù), 1993, 04.</p><p>　　[9] Ivo Barbi Hélio LeāesHey，半橋式零電壓開

78、關(guān)脈寬調(diào)制直流變換器 [J]. 電訊技術(shù), 1992,06.</p><p>　　[10] 譚耀成. 一種它激式DC—DC轉(zhuǎn)換器 [J]. 醫(yī)療裝備, 1992,04.</p><p>　　[11] 滕學(xué)順; 張志誠. [J]. 紅外與激光工程, 1993, 05. </p><p>　　[12] Hamid Noori, Farhad Mehdipour, Koj

79、i Inoue，Kazuaki Murakami. Improving performance and energy efficiency of embedded processors via post-fabrication instruction set customization [J]. SPRINGER, 2012, 60: 196-222.</p><p>　　[13] Shih-Chi Chang.

80、 The TFT–LCD industry in Taiwan: competitive advantages and future developments [J]. Technology in Society, 2005, 27：199-215.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本論文在準(zhǔn)備和寫作過程中,筆者得到了XX老師的悉心指

81、導(dǎo)和熱情幫助。X老師以他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度,在無形當(dāng)中影響著我。為我將來的學(xué)習(xí)和工作點(diǎn)亮了一盞指路明燈。在此對他表示衷心的感謝和誠摯的敬意！ </p><p>　　亦感謝筆者的同班同學(xué)XXX和XX，他們的合作與幫助，使筆者在論文的準(zhǔn)備以及寫作過程中，受益菲淺。特別是管宇同學(xué)，他給了筆者極大的幫助。在此對他們致以誠摯的謝意！</p><p>　　大學(xué)四年,筆者在XX學(xué)院學(xué)到了很多知識,各方面都得

82、到了很大的鍛煉。尤其是XX學(xué)院的老師們,他們以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度以及兢兢業(yè)業(yè)的敬業(yè)精神,對筆者產(chǎn)生了潛移默化的影響。筆者將受益終生。在此對他們表示衷心的感謝！</p><p>　　感謝XXXX學(xué)院所有關(guān)心和幫助過筆者的老師和同學(xué)們,是他們給筆者提供了一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和氛圍,是他們的關(guān)心、幫助和鼓勵讓筆者有了良好的精神狀態(tài),讓筆者一步步健康地成長起來！</p><p>　　再次對筆者的指導(dǎo)老師