程控電壓源畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　武漢紡織大學(xué)</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書</p><p>　　課題名稱： 程控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計__________ </p><p>　　完成期限： 2015 年12 月22 日 至 2016年 06月03日</p><p>　　學(xué)院

2、名稱 機械工程與自動化_ 專業(yè)班級 自動化11202_</p><p>　　學(xué)生姓名 王沖 學(xué)號 1202251056_____ </p><p>　　指導(dǎo)教師 劉春玲 指導(dǎo)教師職稱 教 授__ </p><p>　　學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組組長簽字______ <

3、;/p><p><b>　　一、課題訓(xùn)練內(nèi)容</b></p><p>　?。?）讓學(xué)生加強理論跟實踐結(jié)合的能力，在實踐中來加深對理論知識、基本技能和專業(yè)知識的認(rèn)識與掌握，讓其更具有系統(tǒng)性、綜合性。懂得MOSFET開關(guān)管的驅(qū)動原理，學(xué)習(xí)單片機STM32的工作原理跟應(yīng)用。了解和熟悉PWM控制技術(shù)，掌握STM32單片機的使用方法。</p><p>　　（

4、2）培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，學(xué)會運用所學(xué)的知識和技能對問題進(jìn)行分析和解決。懂得PCB畫圖、制版、以及調(diào)試電路板。</p><p>　?。?）真正的做到將理論與實踐相結(jié)合，熟悉PCB畫圖、制版的流程和方法。</p><p>　　（4）培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計、實驗方法、數(shù)據(jù)處理、文件編輯、文字表達(dá)、文獻(xiàn)查閱、WORD、Altium Designer、Keil 、TINA等專業(yè)軟件應(yīng)用和程序調(diào)試等基本實

5、踐能力，以及外文資料的閱讀和翻譯等基本能力，使學(xué)生初步掌握基本的科學(xué)研究方法。</p><p>　?。?）培養(yǎng)學(xué)生利用單片機進(jìn)行嵌入式開發(fā)的能力，掌握單片機系統(tǒng)設(shè)計的基本方法，達(dá)到能夠進(jìn)行單片機系統(tǒng)設(shè)計的目的。了解STM32單片機的調(diào)試方法以及其系統(tǒng)設(shè)計。</p><p>　?。?）使學(xué)生樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真負(fù)責(zé)、實事求是、善于思考、勇于探索、具有創(chuàng)新意識、善于與他人合作的意

6、識。</p><p>　?。?）使學(xué)生獲得從事科研工作的初步訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力，尤其注重養(yǎng)成學(xué)生獨立獲取新知識的能力。</p><p>　　二、設(shè)計（論文）任務(wù)和要求（包括說明書、論文、譯文、計算程序、圖紙、作品等數(shù)量和質(zhì)量的具體要求）</p><p><b>　　設(shè)計任務(wù)</b></p>

7、<p>　　1）熟悉繪圖軟件altium designer的使用，繪制相應(yīng)的原理圖;</p><p>　　2) 完成系統(tǒng)的硬件設(shè)計，包括采樣電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、主控制電路、顯示電路等的設(shè)計;</p><p>　　3) 完成該系統(tǒng)的軟件設(shè)計，包括主程序模塊、控制運算模塊、數(shù)據(jù)輸入輸出及處理模塊等一些子功能模塊的設(shè)計;</p><p>　　4) 通過BUCK

8、電路設(shè)計出所需的輸出電壓，再利用單片機進(jìn)行程控輸出；同時可實現(xiàn)輸入電壓，輸出電壓，輸出電流的實時檢測顯示功能；可實現(xiàn)菜單顯示功能。</p><p><b>　　2、要求：</b></p><p>　　1）提交開題報告一份，提交時間3月15日左右，字?jǐn)?shù)在2000～3000字之間，內(nèi)容需包含課題意義，所屬領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r，本課題的研究內(nèi)容、研究方法、研究手段和研究步驟以及參

9、考書目等；</p><p>　　2）提交畢業(yè)設(shè)計論文一份，正文不得少于15000字，按照武漢紡織大學(xué)畢業(yè)設(shè)計模版格式要求規(guī)范撰寫；</p><p>　　3）翻譯一篇與本課題相關(guān)的英文專業(yè)資料，其對應(yīng)的中文翻譯不得少于3000字；</p><p>　　4）計算程序、圖紙完整齊備。</p><p>　　三、畢業(yè)設(shè)計（論文）主要參數(shù)及主要參考資料&

10、lt;/p><p><b>　　1、技術(shù)參數(shù)：</b></p><p>　?。?）可實現(xiàn)輸出電壓的程控功能,可調(diào)輸出電壓為8V到18V，精度為1%。</p><p>　?。?）可實現(xiàn)輸出過流保護(hù)功能，電流達(dá)到2.1A關(guān)斷。</p><p><b>　　2、主要參考資料：</b></p>&

11、lt;p>　　[1] 賀洪江.一種高精度數(shù)控直流電源的設(shè)計[J].河北建筑科技學(xué)院學(xué)報,2000,17(1):33-39.</p><p>　　[2] 李寧.基于MDK的STM32處理器的開發(fā)應(yīng)用[M].北京:航空航天大學(xué)出版社.2008年. </p><p>　　[3] 譚浩.C語言程序設(shè)計[M].北京:清華大學(xué)出版社.2004年.</p><p>

12、;　　[4] TI器件選型[EB/OL].http://focus.ti.com.cn</p><p>　　[5] Mack,Raymond A．Demystifying Switching Power Supplies[M].</p><p>　　Amsterdam:Boston Elsevier.2005.</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文

13、）進(jìn)度表</p><p>　　武漢紡織大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）進(jìn)度表</p><p>　　注：1.本任務(wù)書一式兩份，一份學(xué)院留存，一份發(fā)給學(xué)生。</p><p>　　2.“實際完成情況”和“檢查人簽名”由教師用筆填寫，其余各項均要求打印，打印字體和字號按照《武漢紡織大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）規(guī)范》執(zhí)行。</p><p>　　武漢紡織大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）

14、開題報告</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　直流穩(wěn)壓電源是所有電子設(shè)備的動力之一,因而其穩(wěn)定性、可靠性直接的影響著電子設(shè)備的壽命跟安全，同時也廣泛的應(yīng)用于各大領(lǐng)域。故而對直流穩(wěn)壓電源的深入研究具有十分重要的意義。本課題中介紹的直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)是基于單片機控制和開關(guān)電源高效率的特點，制作出一種以STM32單片機作為核心控制模塊的直流穩(wěn)壓電

15、源,采用PWM技術(shù)，實現(xiàn)程控電壓輸出。在本課題中使用了同步整流技術(shù)，將二極管換成了開關(guān)管，大大提高了電路的轉(zhuǎn)換效率。系統(tǒng)由BUCK電路、全橋驅(qū)動電路、死區(qū)時間電路、采樣電路幾部分組成。全橋驅(qū)動電路使用具有高端驅(qū)動自舉電路的IR2110芯片進(jìn)行驅(qū)動。系統(tǒng)還具有紅外鍵盤控制的功能，利用紅外控制進(jìn)行電壓的調(diào)節(jié)，從而達(dá)到整個系統(tǒng)程控的功能。</p><p>　　關(guān)鍵詞：BUCK電路；全橋驅(qū)動； 死區(qū)時間； 程控電壓； 同

16、步整流 </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　DC regulated power supply is one of the power of all electronic equipment, so its reliability and stability directly affect the life and safety

17、 of electronic equipment, but also widely used in various fields. So it is very important to study the DC regulated power supply. DC regulated power supply system presented in this paper is based on the characteristics o

18、f single-chip microcomputer control and switching power supply with high efficiency, to produce a to STM32 micro controller as the core c</p><p>　　Keywords：BUCK circuit；full bridge drive；dead-time；programmab

19、le voltage； synchronous  rectification</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1程控直流穩(wěn)壓電源研究的背景1</p><p>　　1.2程控直流穩(wěn)壓電源研究的

20、意義1</p><p>　　1.3程控直流穩(wěn)壓電源研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.4程控直流穩(wěn)壓電源研究的內(nèi)容2</p><p>　　2 程控直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的原理與方案分析3</p><p>　　2.1 系統(tǒng)的主要原理3</p><p>　　2.1.1 PWM的工作原理3</p><

21、;p>　　2.1.2 同步整流的工作原理3</p><p>　　2.2 系統(tǒng)總體方案論證5</p><p>　　2.2.1 控制器跟驅(qū)動的方案選擇與論證5</p><p>　　2.2.2 PWM波生成方式的選擇與論證5</p><p>　　2.2.3 采樣電路的方案選擇與論證 5 </p&

22、gt;<p>　　3 程控直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計與分析6</p><p>　　3.1 系統(tǒng)總體框圖原理分析6</p><p>　　3.1.1 整流濾波電路7</p><p>　　3.1.2 主電路、死區(qū)延時電路跟控制電路8</p><p>　　3.1.3 驅(qū)動電路11</p><p>　

23、　3.1.4 系統(tǒng)控制芯片12</p><p>　　3.1.5 采樣電路14</p><p>　　3.1.6 采樣電流的濾波設(shè)計15</p><p>　　3.1.6 BUCK電路17</p><p>　　3.1.7 紅外遙控21</p><p>　　3.1.8 顯示電路22</p><p

24、>　　3.2 系統(tǒng)程序流程圖解24</p><p>　　3.3 系統(tǒng)測試方法與數(shù)據(jù)26</p><p>　　3.3.1 測試儀器26</p><p>　　3.3.2 指標(biāo)測試表26</p><p>　　3.3.3 測試結(jié)果以及功能分析28</p><p>　　4 總結(jié)與展望29</p>

25、<p>　　4.1 全文總結(jié)29</p><p>　　4.2 課題展望29</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)30</b></p><p>　　附錄I 系統(tǒng)電路圖31</p><p>　　附錄Ⅱ STM32最小系統(tǒng)圖32</p><p>　　附錄Ⅲ系統(tǒng)輔助電源原理圖33&l

26、t;/p><p>　　附錄Ⅳ 系統(tǒng)實物圖34</p><p>　　附錄Ⅴ 部分代碼程序35</p><p><b>　　致謝38</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 程控直流穩(wěn)壓電源課題研究的背景</p><

27、p>　　伴隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的線性直流穩(wěn)壓電源迅速的被開關(guān)穩(wěn)壓電源所取代。傳統(tǒng)的線性直流穩(wěn)壓電源是將交流電利用變壓器來降低輸出電壓的大小，再經(jīng)過整流電路和濾波電路后得到擁有較小波紋的輸出直流電壓。要想得到高精度的直流輸出電壓就必須經(jīng)過穩(wěn)壓電路的處理來進(jìn)行穩(wěn)壓。而開關(guān)穩(wěn)壓電源就是利用電力電子器件，讓開關(guān)元器件直接工作在開關(guān)狀態(tài)。再利用占空比來控制輸出電壓的輸出。開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)里由于沒有變壓器因而體積很小，與此同時開關(guān)電源的

28、內(nèi)部都是一些電力電子元件，所以具有效率高、發(fā)熱小等特點。即使在電磁輻射方面較為欠缺，但現(xiàn)在的屏蔽技術(shù)已經(jīng)到了很高的境界了，所以整體而言開關(guān)電源的市場前景很好。同時隨著現(xiàn)在的電子設(shè)備越來越普及的應(yīng)用，加上人們與電子產(chǎn)品的關(guān)系日益密切，而所有的電子設(shè)備幾乎都需要穩(wěn)定的電源，因而穩(wěn)定電源也成為了我們生活中密不可分的一部分。</p><p>　　1.2 程控直流穩(wěn)壓電源課題研究的意義</p><p&g

29、t;　　隨著電子設(shè)備的日益增多，直流穩(wěn)壓電源的需求種類也越來越多。大到宇宙飛船，小到單片機，所有的電子設(shè)備都需要有各種各類的高精度電源才可以正常工作。因此能夠給電子設(shè)備提供穩(wěn)定直流的穩(wěn)壓電源，是如今電子領(lǐng)域的一大重點研發(fā)方向。而在電子應(yīng)用的電路中通常都需要穩(wěn)定的直流電源來為其供電。直流穩(wěn)壓電源的基本組成由交流輸入端變壓器、整流橋整流、大電容濾波和穩(wěn)壓電路等部分組成。直流穩(wěn)壓電源對電網(wǎng)的交流電進(jìn)行轉(zhuǎn)化后為各類用電器提供電能，廣泛的應(yīng)用于各

30、個行業(yè)領(lǐng)域，是這些用電器能夠正常使用的前提條件。理論上開關(guān)電源的開關(guān)頻率是越快越好，現(xiàn)在功率管MOSFET和IGBT讓小型開關(guān)電源的工作頻率已經(jīng)達(dá)到了400KHZ，同時損耗增加。因而出現(xiàn)了軟開關(guān)技術(shù)，軟開關(guān)技術(shù)是高頻開關(guān)電源的實現(xiàn)又了可能，它不僅可以減少電源的體積和重量，而且提高了電源的效率，采用軟開關(guān)技術(shù)，效率可達(dá)93％?，F(xiàn)在隨著控制技術(shù)的發(fā)展和專用控制芯片的開始生產(chǎn)不僅讓電源的電路大幅度簡化，而且讓開關(guān)電源的動態(tài)性能和可靠性都得到了

31、很大的提高；隨著現(xiàn)在對有源功率因數(shù)校正技術(shù)的開發(fā)，大大的提高了AC/DC開關(guān)電源整體電路的功率因數(shù)，這樣既有效的抑制了電網(wǎng)的諧波</p><p>　　1.3 程控直流穩(wěn)壓電源課題研究的現(xiàn)狀</p><p>　　伴隨著現(xiàn)代電力技術(shù)的快速發(fā)展，又由于開關(guān)穩(wěn)壓電源的轉(zhuǎn)化效率比線性穩(wěn)壓電源的轉(zhuǎn)化效率高很多，使得如今的開關(guān)電源能夠廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。電源這樣的轉(zhuǎn)變就無形之中節(jié)省了能源，因此開關(guān)電源也

32、就廣泛的受到人們地青睞。但是它也有缺點，就是電路參數(shù)設(shè)計較為復(fù)雜，對環(huán)境的電磁輻射較為嚴(yán)重，電源的噪聲比較大，不適合應(yīng)用于一些需要較低低噪聲的電路。開關(guān)穩(wěn)壓電源就是利用了現(xiàn)代的電力技術(shù)來通過控制開關(guān)管開通的占空比來保證輸出電壓保持穩(wěn)定的一種開關(guān)電源?，F(xiàn)在開關(guān)電源處于電源技術(shù)的核心地位，它主要分為AC/DC和DC/DC兩大類。開關(guān)電源去除了以前笨重的工頻變壓器，以幾十kHz、幾百kHz甚至上MHz的高頻變壓器來取代。由于開關(guān)管管工作在開關(guān)

33、狀態(tài)，因而再電路上的功率損耗小，故而效率高。隨著電源行業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)如今開關(guān)電源發(fā)展的趨勢可以概括為微型化、高頻化、輕便化這三個方面。而決定開關(guān)電源體積和重量的主要因素就是儲能元件，即磁性元件和電容，因此讓開關(guān)電源微型化的實質(zhì)就是盡量性的去減小儲能元件的體積。在一定范圍內(nèi)這樣就可以節(jié)省了空間跟能源，故而因此它廣泛的受到人們的青睞。</p><p>　　1.4程控直流穩(wěn)壓電源課題研究的主要內(nèi)容</p>

34、<p>　　本課題中所設(shè)計的開關(guān)電源使用了同步整流技術(shù)，利用驅(qū)動控制芯片產(chǎn)生占空比，來控制主電路中開關(guān)管的驅(qū)動占空比來輸出電壓。通過D/A程控輸出，通過A/D采樣輸出電壓和輸出電流，用液晶屏顯示模塊來顯示電壓電流，通過紅外鍵盤預(yù)置電壓，實現(xiàn)程控直流電源的設(shè)計。以單片機系統(tǒng)為控制核心而設(shè)計出來的穩(wěn)壓電源不僅擁有電路簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、價格低，性能高的特點，同時具有單片機計算和控制的功能，利用它對采樣部分進(jìn)行一定的計算來排除和減少由于

35、噪聲和模擬電路等外界因素引起的誤差，大大的提高了電源的輸出電壓和輸出電流精度，因而降低了對模擬電路的要求。智能式的開關(guān)穩(wěn)壓電源就是使用單片機設(shè)置周密的保護(hù)檢測系統(tǒng)來確保電源能夠穩(wěn)定可靠的運行。輸出電壓和電流采用數(shù)字顯示，輸入采用紅外鍵盤方式，操作使用方便，具有較高的使用價值。</p><p>　　本課題比較側(cè)重于實際的應(yīng)用，首先將以單片機STM32F103ZET6為控制核心，配合一定的外圍電路，采用數(shù)字電路跟模擬

36、電路相結(jié)合的方法來完成程控直流電源的設(shè)計。具體的研究內(nèi)容如下：</p><p>　　1)研究PWM波形的控制原理；</p><p>　　2)研究程控直流穩(wěn)壓電源的電路，包含控制電路，BUCK主電路，檢測電路以及過流保護(hù)電路；</p><p>　　3)研究分析程控直流電源的軟件組成，并通過程序語言進(jìn)行載入程控；</p><p>　　4)研究分析

37、同步整流的控制方法；</p><p>　　5)了解整個程控直流電源的運行過程并能熟練掌握原理圖的描述與畫法；</p><p>　　2 程控直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)總體方案分析</p><p>　　2.1系統(tǒng)的主要原理</p><p>　　在本次設(shè)計中我們首先必須對兩個主要的概念有一定詳細(xì)的了解，即PWM控制原理與同步整流原理，下面就將對這兩個主要概念

38、進(jìn)行一定的講解。</p><p>　　2.1.1 PWM的工作原理</p><p>　　就像我們之前所了解的驅(qū)動芯片輸出的占空比信號就是我們所說的PWM波，PWM波的全稱是Pulse Width Modulation，即脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，它是利用改變輸出波形的占空比來等效改變輸出電壓的。這一技術(shù)廣泛的被應(yīng)用于電動機調(diào)速和燈光亮度調(diào)節(jié)，比如我們現(xiàn)在市面上的電機調(diào)速就是使用了這樣子的一種調(diào)速方

39、式。</p><p>　　對于直流電機調(diào)速系統(tǒng)，其方法就是通過改變電機電樞兩端的電壓通斷時間的比值（即占空比）來控制電機的速度。PWM調(diào)速原理如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 平均速度跟占空比的關(guān)系</p><p>　　由圖可知，電機的轉(zhuǎn)速與電機電樞兩端的電壓成比例，而電機電樞兩端的電壓跟占空比成正比，因此電機的運行速度跟占空比成比例，占空比越大，電機

40、轉(zhuǎn)動的也就越快。當(dāng)占空比為1時，電機轉(zhuǎn)速達(dá)到最大。</p><p>　　2.1.2同步整流的工作原理</p><p>　　一般的開關(guān)電源損耗主要由以下3部分組成：功率開關(guān)管的損耗，高頻變壓器的損耗，輸出整流管的損耗。在低電壓、高電流輸出的情況下，整流二極管兩端的電壓差比較高，輸出整流管的損耗就體現(xiàn)的特別明顯。快恢復(fù)二極管和超快恢復(fù)二極管的導(dǎo)通壓降在1.0V左右，即便是采用了低壓降的肖特基二

41、極管也會產(chǎn)生大約0.6V的電壓降，這就導(dǎo)致了整流時損耗的增加，從而使電源的效率降低了許多。</p><p>　　同步整流技術(shù)的原理就是利用通態(tài)電阻非常低的功率開關(guān)管來替代整流二極管，以此用來可以降低整流損耗的一項新技術(shù)。這樣子大大的提高了變換器的轉(zhuǎn)化效率并且消除了因肖特基勢壘電壓造成的死區(qū)電壓。功率MOSFET屬于電壓型控制性器件，它在導(dǎo)通時的伏安特性曲線呈現(xiàn)出很好的線性關(guān)系。用功率MOSFET當(dāng)成整流器時要求其

42、柵極兩端的電壓須和被整流電壓的相位保持同步才可以完成整流的功能，故而稱之為同步整流，其電路示意圖如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 DC-DC轉(zhuǎn)換器主電路</p><p>　　同步整流電路，即將BUCK主電路中的二極管用MOSFET代替，采用同步方式，確保兩個開關(guān)管具有相反的開關(guān)狀態(tài)，同時消除了二極管反向恢復(fù)時間的影響，極大地減小了其導(dǎo)通電阻，降低了功率的損耗，并且在不存在由于

43、肖特基勢壘電壓而造成的死區(qū)電壓的情況下還能夠極大的提高變換器的轉(zhuǎn)換效率。</p><p>　　2.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計與論證</p><p>　　2.2.1主電路的方案選擇與論證</p><p>　　主電路是本設(shè)計中的一個最主要的部分，它是整個設(shè)計的核心，簡單來說，BUCK就是將直流電轉(zhuǎn)換為比它更低的穩(wěn)定的直流電壓。有賴于PWM（Pulse Width Modula

44、tion）控制技術(shù)是基于面積等效原理，對脈沖寬度進(jìn)行調(diào)制，來程控輸出。</p><p>　　方案一：采用非隔離式BUCK拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，此電路電磁干擾小，體積小。缺點是：不利于控制，應(yīng)用受到限制；轉(zhuǎn)換效率較低。</p><p>　　方案二：采用隔離式的全橋電路一般使用在大功率場合，主要優(yōu)點是全橋電路的控制方法比較的簡單同時全部開關(guān)管均工作在開關(guān)狀態(tài)；缺點是為環(huán)流能量損失比較多，大大的降低了電路的

45、轉(zhuǎn)換效率。</p><p>　　方案三：采用非隔離式具有Buck電路特點的同步整流轉(zhuǎn)換器，電路結(jié)構(gòu)簡單便于控制，能控制電流雙向流動導(dǎo)通電阻小能提高變換器的轉(zhuǎn)換效率</p><p>　　綜上以上的三種方案綜合考慮結(jié)構(gòu)簡易性跟效率等因素，本設(shè)計選用了方案三。 </p><p>　　2.2.2 控制單元的方案選擇與論證</p><p>　　方案一:

46、采用單片機采集反饋信號，可以通過STM32單片機進(jìn)行程序載入，利用數(shù)字PID算法產(chǎn)生PWM波控制電路。同時單片機的結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、應(yīng)用比較廣泛。但是速度慢，程序復(fù)雜，硬件誤差過大，需要接驅(qū)動電路，難于滿足指標(biāo)要求。</p><p>　　方案二：采用PWM控制芯片UC3843產(chǎn)生PWM波。UC3843調(diào)節(jié)速度快，結(jié)構(gòu)簡單，配套軟件設(shè)計簡單，效率高。</p><p>　　綜上所述兩種方案相

47、比較，方案二結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且容易調(diào)試，故選擇方案二。</p><p>　　2.2.3 采樣電路的方案選擇與論證</p><p>　　方案一:采用STM32單片機采內(nèi)部自帶的AD跟DA進(jìn)行采樣，精度比較低，采樣時干擾其它電路比較嚴(yán)重。</p><p>　　方案二:采用外部TLC2543跟DA8811，編寫時序控制外部AD跟DA進(jìn)行工作，精度非常高，測試準(zhǔn)確。</p&g

48、t;<p>　　綜上所述兩種方案相比較，方案二采樣較為精確，故選擇方案二。</p><p>　　程控直流電源系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計與分析</p><p>　　通過我們所學(xué)的知識，一個直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計是由整流濾波電路，主電路，控制電路、驅(qū)動電路、死區(qū)時間電路、采樣電路與保護(hù)部分組成，各個部分的緊密配合構(gòu)成了一個整體的系統(tǒng)，那么這些子模塊是如何形成一個整體的設(shè)計框架的呢？下面我們將

49、對總體的電路框圖與局部的各個電路進(jìn)行詳細(xì)的介紹。</p><p>　　3.1 系統(tǒng)總體框圖原理分析</p><p>　　圖3-1系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　如圖3-1是對系統(tǒng)的整體框圖的詳細(xì)介紹，首先是電壓的輸入部分，通過220V的交流電作為輸入電壓，通過整流橋以及多個大電容并聯(lián)來獲得平滑的直流電，再通過BUCK降壓電路得到8V到18V程控輸出；第二部分是控制

50、部分,使用STM32作為控制中心，通過控制DA的輸出來與主電路的電壓反饋疊加后給控制芯片UC3843，從而實現(xiàn)程控輸出。第三部分，通過采樣電流給單片機控制繼電器動作作過流保護(hù)，當(dāng)輸出電流到達(dá)2.1A時繼電器工作，斷開主電路。第四部分是死區(qū)控制跟驅(qū)動電路，死區(qū)控制是為了防止上下開關(guān)管同時導(dǎo)通而損壞器件，控制電路采用的是具有高端自舉功能的IR2110芯片，同時輸出兩路PWM信號來控制上下兩路開關(guān)管。第五部分就是對輸入電壓，輸出電流，輸出電壓

51、進(jìn)行了采樣，然后再通過單信號處理后在液晶屏幕上進(jìn)行實時顯示。通過紅外線控制來完成，最后通過相應(yīng)的液晶進(jìn)行程控的輸入顯示。整個電路的框架十分清晰，下面我們將針對不同的電路部分進(jìn)行詳細(xì)的講解。</p><p>　　3.1.1整流濾波電路</p><p><b>　　圖3-2整流電路</b></p><p>　　橋式整流電路實質(zhì)上就是對二極管半波整流

52、電路的一種改進(jìn),如圖3-2所示。橋式整流電路的工作原理如下：在Ui為正半周時，二極管D1、D3導(dǎo)通的同時二極管D2、D4截止，Ui、D1、R 、D3形成回路，在R上形成半波的輸出電壓，在Ui為負(fù)半周時，二極管D2、D4導(dǎo)通的同時二極管D1、D3截止，Ui、D2、R 、D4形成回路，在R上形成另外半波的輸出電壓，就這樣在R 上便得到全波輸出電壓。橋式電路中每個二極管承受的反向電壓等于Ui的最大值，比全波電路中每個二極管承受的反向電壓小了一

53、半。設(shè)U為變壓器次邊輸出電壓的有效值則全波整流電容濾波電路在空載時的輸出電壓為1.414U,在帶載的情況下為1.2U。</p><p>　　3.1.2主電路、死區(qū)延時電路跟控制電路</p><p>　　主電路電路圖如圖3-3所示： 圖3-3主電路</p><p>　　1）主回路主要原件的選擇和計算</

54、p><p><b>　?。?）開關(guān)管的選擇</b></p><p>　　在本設(shè)計中最大的輸出電壓是25V，最大的輸出電流是2A，同時考慮到實際電壓電流中的尖峰和沖擊等因素，因而分別對電壓和電流的余量取為1.5跟2倍。故開關(guān)管的最大正向耐壓值大于90V，通過的正向電流大于4A,并且減少電能損耗，提高功率?；谏鲜鲆?，我們選用IRF540，其VDSS=100V，RDS=5.

55、2mΩ，ID=110A，并且開關(guān)速度較快，滿足題目要求。</p><p>　　（2）輸入電感參數(shù)的計算</p><p>　　這里將的20%作為紋波電流，；</p><p>　　一般在選擇器件時都會留有一定的裕量，故在此電感選擇感值為700uH，允許通過的電流最大值為10A左右。</p><p>　?。?）輸出電容參數(shù)的計算</p>

56、<p>　　輸出濾波電容(COUT)，該電容的選擇主要是滿足輸出電壓的保持時間；在保持的時間內(nèi)開關(guān)電源輸出端電壓不低于20V時，則輸出端的電容容量應(yīng)該為：</p><p>　　為了留取一定的裕量，實際我們選擇的電容為4700uF</p><p>　　2）死區(qū)時間指的是在PWM輸出時為了讓上下管不會因為開關(guān)速度問題而發(fā)生同時導(dǎo)通，因而導(dǎo)致?lián)p壞器件而設(shè)置的一個保護(hù)時間段。通常也指

57、PWM響應(yīng)時間。由于MOSFET功率管等器件都存在一定的結(jié)電容，因而會造成器件導(dǎo)通關(guān)斷時出現(xiàn)延遲的現(xiàn)象。一般在電路的設(shè)計中盡量性的去減少其產(chǎn)生的影響，如提高驅(qū)動控制電壓和電流，設(shè)置結(jié)電容器的釋放電路等。為了使MOS管能夠工作的更加可靠，避免上下橋臂直接導(dǎo)通，有必要設(shè)置一下死區(qū)時間，即上、下橋臂的關(guān)斷時間。設(shè)置死區(qū)時間可以有效的避免器件的延遲效應(yīng)所造成的一個橋臂未完全關(guān)斷而另一橋臂又處于導(dǎo)通的狀態(tài)，避免由于直通而燒壞模塊。雖然死區(qū)時間越大

58、，該系統(tǒng)工作的也更加可靠，但是與此同時帶來的問題是輸出波形的失真及輸出效率的降低。因而死區(qū)時間相對小一些，輸出波形也會要好一些，只是死區(qū)時間的減小將會降低系統(tǒng)的可靠性。一般來說器件的死區(qū)時間是不會改變的，這只是取決于這一器件的生產(chǎn)工藝?！?lt;/p><p>　　死區(qū)時間指的是器件工作時控制不到的時間段。在變頻器里一般指的是指功率器件輸出電壓、輸出電流的零區(qū)，在傳動控制里則一般指的是電機正反向轉(zhuǎn)換時電壓、電流的過零時

59、間點。死區(qū)時間當(dāng)然越小越好。但是所以設(shè)置死區(qū)時間，是為了安全。因此又不可沒有。最佳的設(shè)置是：在保證安全的前提下，越小越好。以不燒壞功率管、輸出不短路為目的。而在本設(shè)計中使用到的開關(guān)管IRF540，它的上升時間為39ns，下降時間為24nsToff。由于驅(qū)動芯片 IR2110內(nèi)部不帶有死區(qū)時間，因此需要硬件電路來設(shè)置死區(qū)時間。硬件死區(qū)控制電路如圖3-4所示。</p><p>　　圖3-4死區(qū)控制電路</p&g

60、t;<p>　　CD4069由六個COS/MOS反相器電路組成。此器件主要用于反相器即用于不需要TTL驅(qū)動和邏輯電平轉(zhuǎn)換的電路中。此電路是先將控制芯片的輸出反向后分成兩路互補輸出。與此同時，利用了RC形成的延時電路實現(xiàn)2us的延時（ 延時時間t= - R*C*ln((E-V)/E)）。由CD4069構(gòu)成的死區(qū)保護(hù)后兩路輸出驅(qū)動波形如圖3-5所示。</p><p>　　圖3-5 兩路互補輸出PWM波形

61、</p><p>　　3）在本設(shè)計中控制電路使用UC3843作為控制電路，UC3843是一款高性能固定頻率電流模式控制器，專門為離線和直流至直流變換器應(yīng)用而設(shè)計，為設(shè)計人員提供只需最少外部元件就能獲得成本效益高的解決方案。這樣的集成電路有一個微調(diào)節(jié)的振蕩器以及高增益誤差放大器，還有電流取樣比較器和一個高電流圖騰柱的輸出，它是一種理想的功率MOSFET管驅(qū)動器件，其電路圖3-5所示：</p><

62、p><b>　　圖3-5 控制電路</b></p><p>　　本系統(tǒng)中沒有使用UC3843電流反饋環(huán)路，只需要電壓閉環(huán)即可達(dá)到預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)，故將CS引腳進(jìn)行了接地處理。</p><p><b>　　3.1.3驅(qū)動電路</b></p><p>　　驅(qū)動電路指的就是主電路與控制電路之間的接口電路。驅(qū)動電路的基本任務(wù)是

63、對信號進(jìn)行電路的信號轉(zhuǎn)換為控制回路中的電壓或和電流，一般按照驅(qū)動電路的控制端和公共端之間的信號性質(zhì)可以將功率電子器件分為電壓性驅(qū)動和電流性驅(qū)動兩種驅(qū)動類型。在本設(shè)計中我們選擇了電壓驅(qū)動的方式對上下開關(guān)管進(jìn)行驅(qū)動，市場上常見的驅(qū)動芯片有TLP250、IR2110、IR2130等等。</p><p>　　本系統(tǒng)利用了一片IR2110，可以同時驅(qū)動上下兩個MOSFET開關(guān)電力電子器件，只需要一路輸入電源，下面就IR21

64、10在系統(tǒng)中的應(yīng)用做出簡要的介紹。</p><p><b>　　圖3-6驅(qū)動電路圖</b></p><p>　　如圖3-6為系統(tǒng)的驅(qū)動電路圖，系統(tǒng)采用IR2110作為整體的驅(qū)動芯片，使用了閂鎖模式的抗干擾CMOS制造工藝和DIP14封裝。具有獨立的低端和高端輸入通道；電源采用了具有自舉功能的電路，其高端工作電壓可達(dá)500V，其靜態(tài)功耗僅有116mW，輸出的電源端即柵極

65、電壓范圍為10到20V；邏輯電源電壓范圍從5到15V，可以很好的方便地與TTL，CMOS電平相匹配。工作頻率高，可達(dá)500kHz；開通、關(guān)斷延遲小，分別為120ns 和94ns；圖騰柱輸出峰值電流為2A。IR2110的內(nèi)部功能由邏輯輸入，電平平移及輸出保護(hù)三個部分組成，這塊芯片的這些特點為系統(tǒng)的設(shè)計帶來了很大的方便。尤其是IR2110的高端自舉電源的設(shè)計大大的減少了驅(qū)動電源的數(shù)目。對于如此低的電壓，開關(guān)器件無疑選擇Power

66、MOSFET，因為對于額定電壓100V以下的開關(guān)器件，Power MOSFET在性能上是最佳的。</p><p>　　3.1.4系統(tǒng)控制芯片</p><p>　　考慮到現(xiàn)有的資源，單片機使用了STM32微控制器STM32F103ZET6，這款控制器上集成了512KB閃存、64 KB的RAM，一個USB接口，5個USART，112個GPIO，F(xiàn)SMC總線等等。操控CPU頻率，硬件資源非常的豐

67、富，且其抗干擾能力強，能夠廣泛的適用于各種場合應(yīng)用。</p><p>　　STM32單片機硬件資源非常豐富，IO口多達(dá)144個。本設(shè)計中主要用到單片機C3口為外部中斷口，作為紅外接收數(shù)據(jù)傳輸端口；單片機D0-D15口作為液晶數(shù)據(jù)傳輸端口，單片機E0-E3作為液晶的控制端口。</p><p>　　圖3-7主控制芯片的原理圖</p><p>　　如圖3-7中詳細(xì)展示了系

68、統(tǒng)所用的控制芯片的主要工作原理，本系統(tǒng)采用的是STM32103ZET6單片機作為控制中心，高性能、低成本、低功耗是STM32的主要特征，其中增強型（STM32103系列）時鐘頻率達(dá)到72MHz，是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；基本時鐘頻率為36MHz，16位的產(chǎn)品以價格的優(yōu)勢占領(lǐng)了很大的市場，是16產(chǎn)品用戶的最佳選擇。有兩種不同的系列：32K和128K的內(nèi)存，不同的是外圍接口的最大能力的結(jié)合。時鐘頻率72MHz時從閃存開始執(zhí)行代碼，是32位

69、市場上功耗最低的同類型產(chǎn)品。在現(xiàn)實開發(fā)環(huán)境中，對于使用同一平臺進(jìn)行多個項目開發(fā)而言，STM32是最佳的選擇。具有ARM32位Cortex-M3 CPU,最高工作頻率可達(dá)72MHz，1.25DMIPS\MHz。片上集成32-512KB的Flash存儲器，6-64KB存儲器。</p><p>　　STM32F103ZE這款控制單片機支持休眠模式、停止模式和待機模式。這幾種模式的配合從而使在啟動跟被喚醒之間達(dá)到一個很好

70、的平衡。休眠模式就是指只有CPU停止工作，其它所有的外設(shè)都在繼續(xù)運行，在中斷和事件發(fā)生時喚醒CPU，而停止模式指的是允許以最小的功耗來保持SRAM和寄存器里面的內(nèi)容。待機模式指的是內(nèi)部調(diào)壓器都被關(guān)閉以達(dá)到最低的功耗。 </p><p>　　3.1.5 采樣電路</p><p>　　采樣電路采用外部16位TLC2543，編寫時序控制外部AD進(jìn)行工作，精度非常高，測試準(zhǔn)確。采用20引腳QSDP

71、封裝，是一個高速、低功耗、16位逐次逼近型ADC，采用2.7v至5v單電源供電，采樣最高速率100kHz。它具有8個模擬輸入通道，100kHz時的典型功耗為10mv。寬范圍的參考電壓可以從500mv到電源電壓，每個模擬通道的輸入范圍可以從0V到參考電壓。自帶采樣、保持功能。 </p><p><b>　　圖3-8 采樣電路</b></p><p>　　如圖3-8所示為

72、本系統(tǒng)的采樣電路模塊，本模塊主要用來采集輸入電壓，輸出電壓跟輸出電流大小的。即對輸入輸出電路的電壓電流參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)控，AD8344具有高傳輸速率和高壓擺率完全滿足電路要求。采樣電路都是采用了兩級放大電路，前級電路利用INA128進(jìn)行采樣放大，后級利用運放進(jìn)行一倍放大即進(jìn)行了射級跟隨處理。</p><p>　　3.1.6 采樣電流的濾波設(shè)計</p><p><b>　　圖3-9

73、濾波電路</b></p><p>　　如圖3-9為濾波電路的整體原理圖，按照電抗元件對交直流阻抗的不同，由電容和電感組成的濾波電路的基本形式如圖所示。由于電容對直流而言相當(dāng)于開路，對交流的阻抗小所以電容并聯(lián)在負(fù)載的兩端。而電感卻對直流的阻抗小，對交流的阻抗大因此電感應(yīng)該與負(fù)載相串聯(lián)。</p><p>　　并聯(lián)的電容器在輸入電壓增加的時候，給電容器充電，會將部分的能量存儲在電容器

74、中；而當(dāng)輸入電壓降低的時候，電容電壓將以指數(shù)的規(guī)律開始放電，就會把存儲的能量再釋放出來。將輸出電壓經(jīng)過濾波電路后向負(fù)載放電，負(fù)載上得到的輸出電壓就會比較平滑，因而起到了平波的作用。利用電感兩端的電流不可以突變的特點，在輸出電路的回路里串聯(lián)一個電感，因而使輸出的電流波形也較平滑。如果采用電感來濾波，當(dāng)輸入電壓增大時，負(fù)載的電流也增大，電感將其儲存為磁場能量，當(dāng)電流減小能量釋放，與整流電路的負(fù)載電路串聯(lián)連接的電感使輸出電流波形平滑。因為電感

75、對直流的阻抗小、交流的阻抗大，因而可以得到較好的濾波效果。 </p><p>　　由于開關(guān)頻率在30k左右，仿真波形的-3db時的頻率為700hz，高頻噪聲基本可以濾除。一下為大體的仿真波形</p><p>　　經(jīng)過開關(guān)管得到的輸出電壓有開關(guān)管高速開關(guān)過程中的高頻雜波，經(jīng)過濾波電路可以較好的濾除這些高頻雜波?？紤]到要得到較為平滑的直流電壓，則LC低通濾波器的截止頻率在百赫茲級，由低通濾波器

76、的截止頻率計算公式</p><p>　　一般取額定負(fù)載的0.4～0.8倍，而一般取開關(guān)頻率的0.04～0.1倍。</p><p>　　3.1.7 BUCK電路原理</p><p>　　如圖3-9為系統(tǒng)所用的BUCK主電路，下面對BUCK主電路的原理進(jìn)行講解；</p><p>　　1）BUCK電路基本結(jié)構(gòu)</p><p>

77、;<b>　　圖3-9 電路結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　2） 等效的電路模型及基本規(guī)律</p><p>　　圖3-10 開關(guān)導(dǎo)通時等效電路 </p><p>　　圖3-11 開關(guān)關(guān)斷時等效電路</p><p>　?。?）從電路可知，電感跟電容組成了低通濾波器，此濾波器設(shè)計的原則是讓 的直流部分可以通過，而盡量更多的

78、去抑制的諧波部分通過；電容上輸出電壓 就是的直流部分加上微小的紋波部分。 </p><p>　?。?）電路的工作頻率很高，一個周期內(nèi)的電容充放電引起的紋波 很小，相對于電容上輸出的直流電壓有： 因而電容兩端的電壓可以看做是恒定的。當(dāng)電路在穩(wěn)態(tài)工作的時候輸出電容上電壓由微小紋波和較大的直流部分構(gòu)成，宏觀上可以看作為恒定輸出的直流電壓，即開關(guān)電路小紋波近似原理。</p><p>　?。?）當(dāng)

79、電容充電比放電快時，電容兩端的電壓增加，電容電壓上升速度減慢，這一過程的延續(xù)已達(dá)到平衡充電和放電，此時電壓保持不變；反之，如果放電電大于充電，電壓下降，放電電荷下降，這一過程的延續(xù)直至充電平衡，最終電壓保持不變。這個過程是一個電容器的電壓調(diào)整的過渡過程，在電路穩(wěn)態(tài)運行時，該電路實現(xiàn)了穩(wěn)定平衡，電容充放電也達(dá)到了平衡，這是一種常見的穩(wěn)態(tài)運行規(guī)律。（4）當(dāng)開關(guān)S位于1時電感的電流增加電感儲能；而當(dāng)開關(guān)S位于2時電感的電流減小電感釋能。假設(shè)

80、電流增加量大于電流減小量，則開關(guān)周期內(nèi)電感上磁鏈的增量將大于0即： 而這個增量將產(chǎn)生一個感應(yīng)的電勢：。此電勢將會減小電感電流上升的速度同時降低電感電流的下降速度最終導(dǎo)致周期內(nèi)電感電流增量為零，反之也是一樣的，這稱為電感伏秒平衡，這也是一個普遍的規(guī)律。</p><p>　?。?）電感電流連續(xù)工作模式情況下的穩(wěn)態(tài)過程分析</p><p>　　A.晶體管導(dǎo)通（）時，依據(jù)等效電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，得：&

81、lt;/p><p>　　由于電路工作頻率比較高，一個周期內(nèi)和基本維持不變，可以視為恒定的值，則為常數(shù)，電流變化為線性，有：</p><p><b>　?。ê愣ǎc同斜率）</b></p><p>　　B.二極管導(dǎo)通時（）</p><p>　　晶體管關(guān)斷時，電感續(xù)流，二極管導(dǎo)通，依據(jù)電路等效拓?fù)溆校?lt;/p>&l

82、t;p>　　同樣，由于視為維持不變，則輸出電流線性見效，有</p><p><b>　?。ê愣?，與同斜率）</b></p><p>　　3.1.8 紅外遙控</p><p>　　目前遠(yuǎn)程控制的使用方便而且具有多種功能已廣泛應(yīng)用于電視機、VCD、空調(diào)等家用電器中，它的價格便宜，因而市場上很容易就能買到。如果能將遙控器的按鍵信號解碼出來作為單

83、片機的輸入則可以解決很多問題，例如常規(guī)矩陣鍵盤線路板過大布線復(fù)雜等缺點。與此同時通過使用遙控器可實現(xiàn)人機的分離，從而使用起來更加的方便、更加的人性化。紅外遙控的編碼過程如圖3-12所示：</p><p>　　圖3-12 編碼過程圖</p><p><b>　　編碼格式</b></p><p>　　1)數(shù)字信號0和1的編碼</p>

84、<p>　　遙控器發(fā)射出來的信號由一串二進(jìn)制代碼組成．不同的芯片對二進(jìn)制代碼0和1的編碼有所不同。通常分為曼徹斯特編碼和脈沖寬度編碼兩種模式。TC9012的O和1采用脈沖寬度調(diào)制方式的編碼。</p><p><b>　　紅外按鍵的編碼</b></p><p>　　當(dāng)按下遙控器的按鍵時遙控器將會發(fā)送出一幀的數(shù)據(jù)。根據(jù)各部分的功能可將它們分為引導(dǎo)碼、地址碼、地址

85、碼、數(shù)據(jù)碼、數(shù)據(jù)反碼5個部分。遙控器發(fā)射代碼時均采用的是低位在前高位在后得順序。引導(dǎo)碼由高電平為4．5ms，低電平為4．5ms組成。當(dāng)接收到此碼的時候就是代表著一幀數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_始，也就代表著單片機可以開始準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。地址碼由8位二進(jìn)制組成總共256種，地址碼一般會發(fā)送兩次，主要是為了加強遙控器的可靠性跟穩(wěn)定性，如果接收端收到的兩次地址碼不相同則說明本幀數(shù)據(jù)有錯誤應(yīng)當(dāng)舍棄。由于不同的設(shè)備擁有不同的地址碼，因此同種編碼的遙控器只要設(shè)置的地

86、址碼不同就不會產(chǎn)生相互干擾。一般地址碼為十六進(jìn)制，在同一遙控器中所有的按鍵發(fā)出來的地址碼都是相同的。數(shù)據(jù)碼為8位數(shù)據(jù)可編碼的狀態(tài)為256種代表所按下的鍵。數(shù)據(jù)的反碼是對數(shù)據(jù)碼的各位進(jìn)行求反，然后通過比較數(shù)據(jù)碼與數(shù)據(jù)反碼就可以知道接收到的數(shù)據(jù)是否是正確的。如果接收到的數(shù)據(jù)碼與數(shù)據(jù)反碼關(guān)系不滿足相反原則則本次遙控接收的數(shù)據(jù)有誤數(shù)據(jù)應(yīng)丟棄掉。應(yīng)當(dāng)強調(diào)一下的是在同一個遙控器上的所有按鍵的數(shù)據(jù)碼都是不相同的。</p><p&g

87、t;　?。?）單片機的遙控接收</p><p>　　圖3-13 紅外的接收電路圖</p><p>　　紅外遙控的接收可采用專用的紅外接收二極管加專用的紅外處理電路如CXA20106，而這種方法的電路比較復(fù)雜現(xiàn)在一般都不采用。本課題中采用的是一體化的紅外接收頭，它將紅外接收二極管、放大電路、解調(diào)電路、整形等電路綜合起來只有三個引腳，分別是電源引腳、地引腳和信號引腳，如圖3-13所示。紅外接收

88、頭的信號輸出接單片機引腳上面的IO腳，將該引腳模式配置為浮空輸入即可。</p><p>　　3.1.9 顯示電路</p><p>　　我們通過控制電路來控制液晶盒是否給電來以此達(dá)到顯示的目的。彩色LCD顯示器一般采用彩色濾光片的方法，也就是在每個液晶像素單元的液晶盒和前偏振片中加入彩色濾光片。彩色濾光片具有紅綠藍(lán)三種顏色的彩色濾光把相近的三個R、G、B顯示的點當(dāng)作一個像素的基本單元通過空間

89、相加混合，因而像素就可以有不同的顏色變化。液晶本身不發(fā)光，它需要背光源因此背光的亮度決定了顯示器的亮度。液晶的亮度是可以通過時間、空間、脈沖和幅度的調(diào)制來實現(xiàn)的。對于非標(biāo)稱分辨率的信號一般有居中顯示和擴(kuò)展顯示這兩種方式。將非標(biāo)稱分辨率的信號變換為標(biāo)稱分辨率的信號以確保液晶屏能顯示。LCM是由128×64的液晶顯示點128列×64排陣列，每個顯示點對應(yīng)了一位二進(jìn)制數(shù)0或1。存儲這些點陣信息的存儲器被稱為顯示數(shù)據(jù)存儲器，

90、而圖形或漢字的顯示就是將對應(yīng)的點陣信息寫入了相應(yīng)的存儲單元中。圖片或字符點陣信息由矩陣軟件自動生成。</p><p>　　大多數(shù)的驅(qū)動電路是由一個線路驅(qū)動器和兩片列驅(qū)動器構(gòu)成，因而12864液晶屏實際上也是由兩個獨立的液晶拼接屏組成，每個液晶拼接屏具有串行位數(shù)據(jù)顯示的RAM。大約一半的屏幕驅(qū)動電路和存儲器芯片由片選擇信號CS1和CS2分別選擇，顯示位置在64 * 64（line,0-63）的行數(shù)和列數(shù)（colum

91、n，0-63）來確定的。一個512×8位RAM存儲單元的地址由頁地址（Xpage,0~7）和列地址（Yaddress,0~63）確定，每個存儲單元存儲8個液晶點的顯示信息。為了使液晶的位置信息與存儲地址之間的對應(yīng)關(guān)系更為直接，將64 * 64液晶屏分為8個顯示塊，從上到下每個塊包含8行*64列陣。每列8位行點陣信息形成一個8位二進(jìn)制數(shù)，存儲在一個存儲單元。（需要注意的是二進(jìn)制的有效順序與行號對應(yīng)關(guān)系會由于商家的不同而不同）存儲

92、一個顯示塊被稱為存儲頁，64 * 64液晶點陣信息存儲在8個存儲頁中，每頁有64個字節(jié)，每個字節(jié)有一列八行的點陣信息。因此，存儲單元地址包括頁地址（Xpage,0~7）和列地址（Yaddress,0~63）。如在128×64的屏幕里點亮（20，30）這個液晶點，因為行地址30</p><p>　　3.2系統(tǒng)程序流程圖解</p><p>　　測量控制部分的系統(tǒng)程序流程圖如圖3-14

93、所示。</p><p>　　3-14 系統(tǒng)程序流程圖</p><p>　　人機交互部分的紅外程序流程圖如圖3-15所示。</p><p>　　3-15 紅外程序流程圖</p><p>　　采樣部分的A/D工作流程圖如圖3-16所示。</p><p>　　3-16 A/D工作流程圖</p><p>

94、;　　程控部分的D/A工作流程圖如圖3-17所示。</p><p>　　3-17 D/A的工作流程圖</p><p>　　3.3 系統(tǒng)測試方法與數(shù)據(jù)</p><p><b>　　3.3.1測試儀器</b></p><p>　　數(shù)字示波器 Tektronix TDS 1002</p><p&g

95、t;　　數(shù)字萬用表 DT9205A</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源 DF173SD3A</p><p>　　3.3.2指標(biāo)測試表</p><p>　　表3-18 輸入電壓-輸出電壓表</p><p>　　由表3-18可知：在系統(tǒng)的負(fù)載相同時，在不同的直流電壓輸入下，系統(tǒng)輸出的電壓是不變的。</p><p&

96、gt;　　表3-19 負(fù)載-輸出電壓\電流</p><p>　　由表3-19可知：在系統(tǒng)輸入電壓一定的情況下，當(dāng)負(fù)載不同，系統(tǒng)的負(fù)載電流是不同的，但是輸出電壓相同。</p><p>　　綜上可知，系統(tǒng)的輸出電壓穩(wěn)定。</p><p>　　利用紅外輸入預(yù)設(shè)電壓值，跟實際電路里的電壓比較： </p><p>　　表3-20 預(yù)設(shè)電壓\實測電壓&l

97、t;/p><p>　　由表3-20可知，紅外預(yù)設(shè)電壓值跟實際電路里的電壓值相同，表明測量部分準(zhǔn)確。</p><p>　　3.3.3測試結(jié)果以及功能分析</p><p>　　圖3-21 設(shè)計實物圖</p><p>　?。?）本系統(tǒng)可實現(xiàn)的功能</p><p>　　1）本設(shè)計具有過流保護(hù)功能，具體由采樣電流給單片機控制繼電器動

98、作自動完成；</p><p>　　2）本設(shè)計可以測量輸入電壓，輸出電流，輸出電壓，測量誤差小于1%；</p><p>　　3）本設(shè)計可以實現(xiàn)輸出電壓的程控功能。</p><p>　?。?）誤差分析及其解決辦法</p><p>　　A.采用的是BUCK電路，采樣電流時出現(xiàn)跳動，不穩(wěn)定的的現(xiàn)象。</p><p>　　1）原

99、因：考慮到采樣得到的電流波形不穩(wěn)定的情況</p><p>　　2）解決辦法：在采樣電流的后級加上濾波電路</p><p>　　B.輸出電壓波形出現(xiàn)很大的毛刺情況</p><p>　　1）原因：電感嘯叫以及設(shè)計的輸出參數(shù)不匹配現(xiàn)象。</p><p>　　2）解決辦法：①首先檢查主電路上是否焊接良好，是否出現(xiàn)焊接產(chǎn)生的干擾。 ②檢查驅(qū)動電路該路的

100、輸出波形是否良好。③更換電感的磁芯。</p><p>　　由于主電路手焊接的影響，造成測量上的部分誤差。系統(tǒng)的抗干擾能力還有待進(jìn)一步提高。</p><p><b>　　4.總結(jié)與展望</b></p><p><b>　　4.1全文總結(jié)</b></p><p>　　本文就程控直流電源進(jìn)行了較為系統(tǒng)的整

101、理與描述，具體總結(jié)如下：</p><p>　　首先是對程控直流電源這一課題的背景與現(xiàn)狀進(jìn)行了描述，人們的生活與社會的發(fā)展對于直流穩(wěn)壓電源的需求急劇增加，對直流電源的性能要求也是日益的嚴(yán)格，國內(nèi)直流穩(wěn)壓電源技術(shù)并不成熟，所以就此課題展開了討論。</p><p>　　然后對本課題的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了大體研究，分別從兩方面進(jìn)行研究——PWM波的控制方式和同步整流的方式，具體介紹了在一個系統(tǒng)中軟件與硬

102、件的配合。</p><p>　　對本系統(tǒng)的硬件電路進(jìn)行簡要說明，通過單片機的選擇、死區(qū)電路的作用、驅(qū)動電路、降壓電路、測量電路以及紅外遙控的原理和系統(tǒng)顯示部分的原理及特點進(jìn)行了較為系統(tǒng)的講述與分析。</p><p>　　針對本設(shè)計的硬件電路的測試進(jìn)行了較為詳細(xì)的介紹，并講解了在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題和造成問題的原因，并且提出了較為適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案。</p><p>&l

103、t;b>　　4.2課題展望</b></p><p>　　由于自我知識能力欠缺和資源條件的原因，本課題的研究在某些方面還并不完善，希望在日后的研究中能得到改善。</p><p>　　對于電源未能進(jìn)行輸入保護(hù)，在日后的課題研究中進(jìn)行具體補充。</p><p>　　對于單片機部分，可以嘗試使用內(nèi)部AD,DA進(jìn)行控制輸出。</p><p

104、>　　自己的知識面較為狹隘，未能從原理上具體介紹設(shè)計所涉及的全面知識，今后的課題設(shè)計中將進(jìn)行補充說明。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 趙同賀,劉軍.開關(guān)電源設(shè)計技術(shù)與應(yīng)用實例[M].北京:人民郵電出版社.2007.</p><p>　　[2] 王曉梅.用電設(shè)備電磁兼容性的若干問題探討[J].科技

105、創(chuàng)新導(dǎo)報,2011,5(10):10-11.</p><p>　　[3] 賀洪江.一種高精度數(shù)控直流電源的設(shè)計[J].河北建筑科技學(xué)院學(xué)報,2000,17(1):33 -39.</p><p>　　[4] 李京生.淺談通信電源的發(fā)展和管理[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2005,2(16):23-25.</p><p>　　[5] 侯振義等.直流開關(guān)電源技術(shù)與應(yīng)用

106、[M].北京:電子工業(yè)出版社,2006.4.</p><p>　　[6] Mack,Raymond A．Demystifying Switching Power Supplies[M].</p><p>　　Amsterdam:Boston Elsevier.2005.</p><p>　　[7] 黃珍貴.基于D/A轉(zhuǎn)換器的程控電源設(shè)計[J].沈

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108、　[10] 楊興瑤.電動機調(diào)速的原理及系統(tǒng)(第2版)[M].北京：水利電力出版社出版.1995.</p><p>　　[11] 楊旭，裴云慶，王兆安.開關(guān)電源技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社,2004. </p><p>　　[12] 邱關(guān)源，羅先覺.電路[M].北京:高等教育出版社出版.2006.5. </p><p>　　[13] S Franco.Design

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110、2003. </p><p><b>　　附錄Ⅰ 系統(tǒng)電路圖</b></p><p>　　附錄Ⅱ STM32最小系統(tǒng)圖</p><p>　　附錄Ⅲ 系統(tǒng)輔助電源原理圖</p><p><b>　　附錄Ⅳ 系統(tǒng)實物圖</b></p><p>　　附錄Ⅴ 部分代碼程序</p

111、><p><b>　　DAC驅(qū)動程序：</b></p><p>　　void DAC8811_conversion(u16 DATA)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　u8 i;</b></p><p>　　/***以下兩