畢業(yè)設(shè)計(jì)智能電源設(shè)計(jì)

1、 揚(yáng) 州 大 學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）設(shè)計(jì)（論文）題目： 智能電源設(shè)計(jì)系 別：專 業(yè)：電子信息工程班 級(jí)：姓 名：孫磊學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：完成時(shí)間：2012/4/24 目 錄1 引言（或緒論）41.1 課題研究的意義和背景 4 1.1.1 電源技術(shù)的意義 41.1.2 智能電源的背景 6 1.2 本課題的研究內(nèi)容 72 系統(tǒng)方案與選擇82.1 開關(guān)電源模塊的論證與選擇82.2 單片機(jī)供電電源模塊的論證與選擇 82.3 單片機(jī)控制模塊的論證與選擇 82.4 設(shè)計(jì)目標(biāo)與總體設(shè)計(jì)框圖 82.4.1 設(shè)計(jì)目標(biāo) 82.4.2 總體框圖 83 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 103.1 可控dc-dc電源電路設(shè)計(jì)103.2

2、 單片機(jī)供電電路103.3 單片機(jī)控制電路113.4 ad轉(zhuǎn)換的基本概念123.4.1模數(shù)轉(zhuǎn)換定義123.5液晶（lcd）顯示模塊134 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)154.1程序功能描述與設(shè)計(jì)思路 154.2 程序流程圖 155 測試方案與測試結(jié)果165.1測試方案 165.2測試條件與儀器 165.3測試結(jié)果及分析 16 5.3.1恒壓充電測試數(shù)據(jù)165.4充電時(shí)間測試17 5.4.1測試結(jié)果(數(shù)據(jù)) 17結(jié)論 19致謝 20參考文獻(xiàn)21附錄a 電路原理圖1 23附錄b 電路原理圖2 23附錄 c 電路原理圖323附錄 d 主程序清單25智能電源設(shè)計(jì)孫西磊摘要：本系統(tǒng)由宏晶科技集團(tuán)的8位高速低功耗單片機(jī)s

3、tc12c5204ad為控制核心，產(chǎn)生兩路pwm來驅(qū)動(dòng)開關(guān)管sfr9034 mos管結(jié)合自帶的ad做反饋，做成兩路可控的dc-dc電源，當(dāng)改變負(fù)載的時(shí)候，通過改變pwm來控制輸出電壓，穩(wěn)定輸出電在8v左右，然后通過單片機(jī)算法算出各dc-dc模塊的電流及總的電流。按照設(shè)計(jì)要求，再次調(diào)節(jié)pwm，使電流按比例分配，同時(shí)在采樣電流的過程中，可以做限流控制，達(dá)到保護(hù)的作用。關(guān)鍵詞： sfr9034； stc12c5404ad； ad采樣 ；比例電流輸出揚(yáng)州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第33頁共33頁1 引言（或緒論）電力電子技術(shù)的發(fā)展帶動(dòng)了電源技術(shù)的發(fā)展，而電源技術(shù)的發(fā)展有效的促進(jìn)了電源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。到現(xiàn)在為止

4、電源已經(jīng)成為非常重要的基礎(chǔ)科技和產(chǎn)業(yè)，并廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。從目前來看，智能電源在電子玩具行業(yè)的發(fā)展前景將會(huì)很大。智能電源是一種常見的電子儀器，并廣泛地應(yīng)用于電子電路、教學(xué)實(shí)驗(yàn)、和科學(xué)研究等領(lǐng)域。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種電子、電器設(shè)備對(duì)智能電源的性能要求日益提高，智能電源不斷朝著小型化、模塊化、高效率、低成本、高可靠性、低電磁干擾方向發(fā)展。以單片機(jī)系統(tǒng)為基礎(chǔ)而設(shè)計(jì)制造出來的新一代智能電源不但電路簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格低廉、性能卓越，而且由于單片機(jī)具有計(jì)算和控制能力，利用它對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行各種計(jì)算，從而可排除和減少干擾信號(hào)以及模塊電路引起的誤差，大大提高智能電源輸出的電壓精度。智能電源可利用單片

5、機(jī)設(shè)置緊密的保護(hù)監(jiān)測系統(tǒng)，確保電源運(yùn)行可靠。輸出電壓采用數(shù)字顯示，輸入采用鍵盤方式，操作實(shí)用方便，具有較高的實(shí)用價(jià)值。1.1 課題研究的意義和背景1.1.1電源技術(shù)的意義電源設(shè)備是電子儀器的一個(gè)重要組成部分，在科研及實(shí)驗(yàn)中都是必不可少的,電源種類繁多，也沒有明確的劃分標(biāo)準(zhǔn)，習(xí)慣上， 按照調(diào)整管的工作方式的不同可將直流穩(wěn)壓電源劃分為線性直流穩(wěn)壓電源和開關(guān)型穩(wěn)壓電源兩大類，下面我們將主要討論線性穩(wěn)壓電源。 在實(shí)際的工作環(huán)境下，特別是在一些工業(yè)場所，各種用電設(shè)備縱橫交錯(cuò)，電磁環(huán)境十分惡劣，設(shè)備儀器在使用過程中常常會(huì)被暴露在異常狀況工作環(huán)境之下， 例如過電壓、瞬態(tài)脈沖沖擊波、強(qiáng)電磁輻射等，這些都會(huì)影響

6、設(shè)備的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)p壞電源，以至于影響整個(gè)系統(tǒng)的工作,這就對(duì)電源設(shè)備的可靠性提出了嚴(yán)格要求。人們已經(jīng)研制成了許多模擬電壓源，這些電壓源各有各的優(yōu)點(diǎn)，例如成本低、簡單、負(fù)載可以接地等。在自動(dòng)控制儀表中，常要求按一定輸入值輸出相應(yīng)精度電壓，但是一般的電壓源往往是固定的一種電壓值，或有限的數(shù)檔電壓值，不便于通用。常見的直流穩(wěn)壓電源,大都采用串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓原理,通過調(diào)整輸出端取樣電阻支路中的電位器來調(diào)整輸出電壓。由于受電位器阻值變化的非線性和調(diào)整范圍窄所限,普通直流穩(wěn)壓電源難以實(shí)現(xiàn)輸出電壓的精確調(diào)整。在目前所使用的直流可調(diào)電源中，幾乎都為旋紐開關(guān)調(diào)節(jié)電壓，調(diào)節(jié)精度不高，而且經(jīng)常跳變，使用麻煩

7、。近年來，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，新器件的研制、生產(chǎn)周期日益縮短，電子技術(shù)中遇到的許多難題將通過尋求新器件的辦法解決。各種各樣的d/a轉(zhuǎn)換器已可實(shí)用，便可以方便的對(duì)電壓值進(jìn)行數(shù)字控制，這樣就可以比較經(jīng)濟(jì)地構(gòu)建數(shù)控直流穩(wěn)壓電源【28】之類的電路。單片機(jī)相關(guān)的應(yīng)用技術(shù)更是有了迅猛的發(fā)展，眾多功能各異、結(jié)構(gòu)不同、供應(yīng)狀態(tài)不一的單片機(jī)可供用戶選擇，如支持isp（在線更新程序）功能的89s51系列芯片，低電壓、高性能8位cmos芯片at89c51，以及具有內(nèi)部集成d/a、a/d轉(zhuǎn)換器的單片機(jī)c8051f02等等。將低價(jià)位的單片機(jī)引入電源設(shè)計(jì)中，以單片機(jī)作為核心部件，利用鍵盤產(chǎn)生中斷，利用中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)各

8、模塊的功能成為當(dāng)前國內(nèi)外數(shù)控電源設(shè)計(jì)的主流。本課題將單片機(jī)數(shù)字控制技術(shù)有機(jī)地融入直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)中, 設(shè)計(jì)出一款高性價(jià)比的多功能數(shù)字化通用智能型直流穩(wěn)壓電源。該電路具有電壓調(diào)整簡便,讀數(shù)直觀,電壓輸出穩(wěn)定,便于智能化管理的特點(diǎn),可以有效地克服傳統(tǒng)電源的不足。集成芯片的不斷發(fā)展，亦大大簡化了電源的設(shè)計(jì)，電源工程師們不用一步一步地去連接復(fù)雜的電路，因?yàn)楦鞑糠值碾娐范技稍诟鞑糠值墓δ苣K中，只需將其封裝起來，構(gòu)成模塊整體，這樣，電源的設(shè)計(jì)、制作以及故障維修也相對(duì)比較簡單了，當(dāng)需要用到某些功能時(shí)，只需要將那些功能模塊連接起來組成一個(gè)整體電路，再經(jīng)過調(diào)試和測試便可以達(dá)到其特定功能，如果整體電路中的某

9、個(gè)部分出現(xiàn)了錯(cuò)誤，那么可分別對(duì)各模塊進(jìn)行檢查，維修起來自然比較方便。本設(shè)計(jì)中的數(shù)控電源就是模塊設(shè)計(jì)中的一個(gè)比較好的應(yīng)用。它的主要功能部分都運(yùn)用了集成芯片，用戶不需要知道各芯片的內(nèi)部電路是怎樣連接的，只需要知道各芯片管腳的功能和用法就可以了。數(shù)字化智能電源模塊是針對(duì)傳統(tǒng)電源模塊的不足提出的，數(shù)字化能減少使用過程中的不確定因素和人為參與的環(huán)節(jié)數(shù)，有效地解決電源模塊中諸如可靠性、智能化和產(chǎn)品一致性等工程問題，極大地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的可維護(hù)性。電源采用數(shù)字控制，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)：1）可以方便地采用先進(jìn)的控制方法和控制策略，使電源的智能化程度更高，性能更完美。2）在不改動(dòng)硬件電路的基礎(chǔ)上可方便地對(duì)系統(tǒng)

10、升級(jí)，維護(hù)方便。3）系統(tǒng)的可靠性高，易于標(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，不同的性能要求可通過對(duì)控制軟件做相應(yīng)的修改來實(shí)現(xiàn)。1.1.2智能電源的背景數(shù)字電源的特點(diǎn)與發(fā)展現(xiàn)狀分析隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的不斷升級(jí)，電路板上的元器件運(yùn)行速度更快、體積更小，而且還要求更多、更低的供電電壓和更大的供電電流；最終系統(tǒng)的功能不斷增加，平均售價(jià)卻不斷下降。此外，用戶對(duì)電源的故障修復(fù)時(shí)間、電源運(yùn)行狀態(tài)的感知與控制的要求越來越高，電源設(shè)計(jì)人員不再滿足于實(shí)時(shí)監(jiān)控電流、電壓、溫度， 還提出了診斷電源供應(yīng)情況、靈活設(shè)定每個(gè)輸出電壓參數(shù)的要求。這些需求已是今日的模擬解決方案難以滿足的。因此，作

11、為電源管理發(fā)展的新思路的數(shù)字電源應(yīng)運(yùn)而生，其目標(biāo)就是將電源轉(zhuǎn)換與電源管理架構(gòu)用數(shù)字方法集成到單芯片中，實(shí)現(xiàn)智能、高效的轉(zhuǎn)換與控制及通信。數(shù)字電源是采用數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)電源的控制、保護(hù)回路與通信接口的新型電源技術(shù)?？删幊?、響應(yīng)性和數(shù)字環(huán)路控制是表征數(shù)字電源的3個(gè)主要特征。隨著電源系統(tǒng)的性能和功率的不斷提高，實(shí)現(xiàn)電源性能指標(biāo)所必需的元件數(shù)量和成本也隨之增加，越來越多的控制需要通過具有成本效益的數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)。一般認(rèn)為，在設(shè)計(jì)dc/dc變換器時(shí)，通常100w以上的系統(tǒng)中會(huì)應(yīng)用數(shù)字控制技術(shù)；而在設(shè)計(jì)ac/dc變換器時(shí)，250w以上的系統(tǒng)會(huì)應(yīng)用數(shù)字技術(shù)，這樣電源的經(jīng)濟(jì)性會(huì)更高一些。因此，在未來的電源系統(tǒng)中，模

12、擬與數(shù)字技術(shù)將共存相當(dāng)一段時(shí)間。30年前，電源行業(yè)轉(zhuǎn)向開關(guān)電源是一個(gè)很大的變化，而電源數(shù)字化趨勢(shì)將會(huì)是一個(gè)更大的變化。模擬電源的優(yōu)勢(shì)與不足目前，除了一些專門用于微處理器的轉(zhuǎn)換器之外，市場上大多數(shù)磚形轉(zhuǎn)換器、中間總線轉(zhuǎn)換器及負(fù)載點(diǎn)pol轉(zhuǎn)換器仍采用模擬控制。這是因?yàn)樵S多模擬電源系統(tǒng)經(jīng)過了多年的檢驗(yàn)，可靠性還是很高的?？杀M管模擬電源解決方案的成本、性能（如負(fù)載變化時(shí)的電源響應(yīng)時(shí)間）、占板面積等指標(biāo)都優(yōu)于當(dāng)前的數(shù)字電源解決方案，但對(duì)開發(fā)人員來說，它完全是一種固定模式的黑盒應(yīng)用，抑制了開發(fā)人員發(fā)揮創(chuàng)造力的激情。對(duì)電源進(jìn)行同步跟蹤、電壓排序、故障診斷及適應(yīng)環(huán)境變化的能力還是比較差的。目前，許多高性能的d

13、c/dc轉(zhuǎn)換器仍通過簡單的無源器件產(chǎn)生的模擬信號(hào)進(jìn)行設(shè)置和控制。即使是具有最先進(jìn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的高性能轉(zhuǎn)換器，也還需要使用外部電阻、電容來確定諸如啟動(dòng)時(shí)間、輸出點(diǎn)值及開關(guān)頻率等參數(shù)。這些電阻、電容的值都是設(shè)計(jì)調(diào)試時(shí)確定的，制造完成后不可輕易更改，因此自適應(yīng)的電 源管理方案也就不可能實(shí)現(xiàn)。而且，為實(shí)現(xiàn)更多功能，就要設(shè)計(jì)更多的直接反饋電路，所以模擬控制環(huán)路會(huì)變得非常復(fù)雜。傳統(tǒng)的模擬控制架構(gòu)已經(jīng)使用多年，但仍有不少缺陷。舉例來說，模擬控制電路因?yàn)槭褂迷S多元器件而需要很大空間，這些元器件本身的值還會(huì)隨使 用時(shí)間、溫度和其他環(huán)境條件的變化而變動(dòng)，從而對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應(yīng)能力造成負(fù)面影響。模擬控制的控制-響應(yīng)特性

14、是由分立元器件的值決定的，它總是面向一個(gè)范圍狹窄的特定負(fù)載，因此無法為所有電壓值或負(fù)載點(diǎn)提供最優(yōu)化的控制響應(yīng)。換句話說，如果你需要一個(gè)可以在很多產(chǎn)品中重復(fù)使用而不必更換部件的設(shè)計(jì)平臺(tái)， 則模擬方案難以勝任。除此之外，模擬系統(tǒng)的測試和維修都非常困難1.2 本課題的研究內(nèi)容本課題擬設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)的智能直流穩(wěn)壓電源。該電源通過不斷地采集輸出端的實(shí)際輸出電壓，轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后傳送到單片機(jī)結(jié)合用戶預(yù)置電壓值進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算，然后輸出控制信號(hào)到d/a轉(zhuǎn)換器，控制電壓調(diào)整電路，以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓的精確控制。由電壓的控制過程可知，本電源系統(tǒng)通過內(nèi)嵌在單片機(jī)程序存儲(chǔ)器中的pid控制算法，結(jié)合擴(kuò)展的

15、adc和dac構(gòu)成了先進(jìn)的數(shù)字閉環(huán)控制回路，無疑可以大大提高穩(wěn)壓電源的性能。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)輸出可調(diào)電壓范圍為2v到12v，同時(shí)要求輸出電壓值可由鍵盤方便、直觀的輸入，電壓精確到0.1v。設(shè)計(jì)電壓調(diào)整方法和控制算法，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)預(yù)置電壓輸入調(diào)整方便，輸出電壓電流值數(shù)字顯示等預(yù)期目標(biāo)。課題需要完成的工作：自行設(shè)計(jì)數(shù)控直流穩(wěn)壓電源及備用電源的硬件電路，并編制其匯編程序代碼。2 系統(tǒng)方案與選擇本系統(tǒng)主要由開關(guān)電源模塊、單片機(jī)供電電源模塊、單片機(jī)控制模塊組成，下面分別論證這幾個(gè)模塊的選擇。2.1 開關(guān)電源模塊的論證與選擇方案一：選用n溝道m(xù)os管。這種類型的場效應(yīng)管使用到電路中效率相對(duì)較低。方案二：選用p溝道

16、mos管。這種類型的場效應(yīng)管使用到電路中效率相對(duì)較高。綜合以上兩種方案，選擇方案二。2.2單片機(jī)供電電源模塊的論證與選擇方案一：利用三端穩(wěn)壓器l7805穩(wěn)壓。成本低，電壓穩(wěn)定性好，但是效率很低。方案二：采用開關(guān)芯片mc34063穩(wěn)壓。成本低，電壓很穩(wěn)定，效率90% 以上。綜合以上兩種方案，選擇方案二。2.3 單片機(jī)控制模塊的論證與選擇方案一：采用89c52單片機(jī)。需要配合ad轉(zhuǎn)換芯片使用，增加了電路的制作難度，而且自身不能產(chǎn)生pwm。方案二：使用stc12c5204ad單片機(jī)。自身帶有ad轉(zhuǎn)換功能，不需要使用ad轉(zhuǎn)換芯片，有所降低成本，而且電路自作難度有所降低。而且還能產(chǎn)生pwm綜合考慮采用方

17、案二。2.4 設(shè)計(jì)目標(biāo)與總體設(shè)計(jì)框圖2.4.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)（1）.調(diào)整負(fù)載電阻至額定輸出功率工作狀態(tài)，供電系統(tǒng)的直流輸出電壓u0=8.00.4v。（2）.額定輸出功率工作狀態(tài)下，供電系統(tǒng)的效率不低于60%。（3）.調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓為u0=8.00.4v，使兩個(gè)模塊輸出電流之和為i0=1a且按i1:i2=1:1模式制動(dòng)分配電流，每個(gè)模塊的輸出電流的相對(duì)誤差的絕對(duì)值不大于5%。（4）.調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓為u0=8.00.4v，使兩個(gè)模塊輸出電流之和為i0=1。5a且按i1:i2=1:2模式制動(dòng)分配電流，每個(gè)模塊的輸出電流的相對(duì)誤差的絕對(duì)值不大于5%。（5）調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓

18、uo=8.00.4v，使負(fù)載電流io 在1.53.5a之間變化時(shí)，兩個(gè)模塊的輸出電流可在（0.52.0）范圍內(nèi)按指定的比例自動(dòng)分配，每個(gè)模塊的輸出電流相對(duì)誤差的絕對(duì)值不大于2%。（6）調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓uo=8.00.4v，使兩個(gè)模塊輸出電流之和io =4.0a 且按 i1:i2=1:1 模式自動(dòng)分配電流，每個(gè)模塊的輸出電流的相對(duì)誤差的絕對(duì)值不大于2%。（7）額定輸出功率工作狀態(tài)下，進(jìn)一步提高供電系統(tǒng)效率。（8）具有負(fù)載短路保護(hù)及自動(dòng)恢復(fù)功能，保護(hù)閾值電流為4.5a（調(diào)試時(shí)允許有0.2a 的偏差）。2.4.2 總體框圖總體的設(shè)計(jì)框圖如圖所示。rlu0u2u3u1ac220v變壓器整流電

19、路濾波電路穩(wěn)壓電路u圖1 總體框架圖3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1可控dc-dc電源電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的開關(guān)電源輸入電壓由外界提供，電壓為24v，而脈寬由stc2c5204ad單片機(jī)提供，頻率為24khz。由于輸出輸入電壓為24v，我們選用sfr9034的mos管作為開關(guān)管，因?yàn)閱纹瑱C(jī)輸出的pwm無法直接控制開關(guān)管的導(dǎo)通與截止，所以由pwm控制頻率特性為100mhz的9014三極管處于飽和與截止的狀態(tài)來控制mos管的導(dǎo)通與截止。由于兩個(gè)開關(guān)電源并聯(lián)使用，有時(shí)輸出電流過大以及防止電流倒灌或停止工作，故在輸出端分別接了大電流肖特基二極管in5822。設(shè)計(jì)如圖2所示。圖2 可控dc-dc電源電路3.2單片機(jī)供電

20、電路 單片機(jī)工作電壓在3.5v至5.5v之間，而外界提供的電壓為24v，如果直接用l7805三端穩(wěn)壓器件穩(wěn)壓，l7805必然發(fā)熱，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的效率降低。在這里我們使用雙極型線性集成芯片mc34063。片內(nèi)包含有溫度補(bǔ)償帶隙基準(zhǔn)源、一個(gè)占空比周期控制振蕩器、驅(qū)動(dòng)器和大電流輸出開關(guān)，能輸出1.5a的開關(guān)電流。它能使用最少的外接元件構(gòu)成降壓式變換器。圖3 單片機(jī)供電電路3.3單片機(jī)控制電路 本系統(tǒng)采取的是宏晶科技公司生產(chǎn)的stc12c5204ad單片機(jī)，能產(chǎn)生兩路獨(dú)立的pwm來控制兩路dc-dc電源，并且通過自帶的ad模塊來采樣兩路dc-dc電源輸出電流，從而調(diào)整pwm的占空比來分配電流輸出。也能

21、夠讓操作人員通過按鍵預(yù)設(shè)比例值，預(yù)設(shè)的比例值會(huì)通過led以4位二進(jìn)制形式顯示出來，s4是進(jìn)入設(shè)置鍵，s1鍵設(shè)置比例加，s2鍵設(shè)置比例減，s3確認(rèn)鍵，電路如圖4所示。 圖4 單片機(jī)控制電路 3.4 ad轉(zhuǎn)換的基本概念3.4.1模數(shù)轉(zhuǎn)換定義將時(shí)間連續(xù)、幅值也連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成為時(shí)間離散、幅值也離散的數(shù)字信號(hào)。（1） 步驟取樣量化編碼保持 （2） stc單片機(jī)的adstc12c5a系列單片機(jī)p1口的第二功能可做為模數(shù)轉(zhuǎn)換接口使用。該系列單片機(jī)集成8路10位電壓輸入型高速a/d。這8路a/d的轉(zhuǎn)換速度可達(dá)25萬次/秒，用于溫度檢測、電池電壓檢測、按鍵擴(kuò)展和頻譜掃描等。stc12c5a系列單片機(jī)p1口

22、功能選擇可通過特殊功能寄存器p1asf設(shè)置實(shí)現(xiàn)。當(dāng)p1asf的相應(yīng)位置1時(shí)，該位被設(shè)置為a/d模擬輸入通道；當(dāng)p1asf對(duì)應(yīng)位設(shè)置為0時(shí)，該位作為通用i/o使用。stc12c5a系列單片機(jī)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊上電、轉(zhuǎn)換速度、模擬輸入通道的選擇、啟動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換及轉(zhuǎn)換狀態(tài)可通過模數(shù)轉(zhuǎn)換控制寄存器adc_contr進(jìn)行配置及查看。adc_power為adc電源控制位，當(dāng)adc_power置1時(shí)，打開模數(shù)轉(zhuǎn)換器電源；為0時(shí)關(guān)閉模數(shù)轉(zhuǎn)換器電源。進(jìn)入空閑模式時(shí)，應(yīng)關(guān)閉模數(shù)轉(zhuǎn)換器電源降低功耗。初次打開模數(shù)轉(zhuǎn)換器電源應(yīng)適當(dāng)延時(shí)以穩(wěn)定模數(shù)轉(zhuǎn)換器電源，保證模數(shù)轉(zhuǎn)換精度。speed1和speed0為模數(shù)轉(zhuǎn)換速度控制位adc_

23、flag為模數(shù)轉(zhuǎn)換完畢標(biāo)志位。當(dāng)a/d轉(zhuǎn)換完成后，該位置1，需要由軟件清零。無論a/d工作于與查詢方式還是中斷方式，adc_flag只能由軟件清零。須注意，讀取adc_contr設(shè)置adc_start為模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換啟動(dòng)控制位，設(shè)置為1時(shí)，啟動(dòng)a/d轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完畢，自動(dòng)清零。3.5液晶（lcd）顯示模塊4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4. 1程序功能描述與設(shè)計(jì)思路1、程序功能描述通過單片機(jī)對(duì)兩個(gè)開關(guān)電源模塊的控制，使得每個(gè)電源模塊的輸出電流按照程序所設(shè)定的比例或是鍵盤輸入的比例來調(diào)整。在鍵盤輸入處理時(shí)：當(dāng)單片機(jī)正在運(yùn)行時(shí)若檢測到中斷信號(hào)，則單片機(jī)暫停當(dāng)前工作并關(guān)閉當(dāng)前pwm輸出，等待操作人員輸入指定的電流比例

24、；當(dāng)輸入完畢后鍵盤服務(wù)程序退出。2、程序設(shè)計(jì)思路本系統(tǒng)是通過單片機(jī)對(duì)兩個(gè)開關(guān)電源模塊的pwm分別控制，并根據(jù)反饋回來的比例參數(shù)進(jìn)一步調(diào)整兩個(gè)電源模塊的電流。最終使得反饋回的電流比例與所設(shè)定的比例相等。調(diào)整過程為單片機(jī)上電后，先穩(wěn)定輸出一個(gè)8伏的電壓，維持幾十個(gè)毫秒，接著通過ad端采樣并計(jì)算得到當(dāng)前流過負(fù)載的總電流，并且得到兩路電源流經(jīng)負(fù)載的電流比值；將此比值同設(shè)定比例比較，如不等則調(diào)整兩個(gè)電源模塊是的最終各電源模塊輸出的電流比例與預(yù)設(shè)比例相等。4.2程序流程圖主程序流程圖5所示 圖5 程序主流程圖 圖 5 測試方案與測試結(jié)果5.1測試方案1、硬件測試用信號(hào)發(fā)生器對(duì)制作的電路加上相應(yīng)的脈寬能夠穩(wěn)

25、定到8v且當(dāng)輸出功率為32w時(shí)數(shù)出效率接近80%。2、軟件仿真測試通過keil軟件仿真，按照控制要求，各方面測試正常。3、硬件軟件聯(lián)調(diào)在開發(fā)板上接硬件聯(lián)調(diào)，接可調(diào)負(fù)載，看輸出電壓是否穩(wěn)定在8v，調(diào)整負(fù)載為4歐姆，通過取樣電阻上的電壓算出兩路dc-dc的電流比是否為1：1，再調(diào)整為6歐姆，看電流比是否為1：2，再調(diào)整負(fù)載，使其在6歐姆至2.3歐姆之間（總電流為1.5a3.5a）時(shí),通過鍵盤輸入0.52中的任意比值時(shí)，看兩支路電流分配是否滿足要求；再調(diào)整負(fù)載為2歐姆時(shí)，通過測量兩路dc-dc的電流比是否定為1：1。整個(gè)測試過程中監(jiān)控誤差是否滿足要求。5.2 測試條件與儀器測試條件：檢查多次，仿真電

26、路和硬件電路必須與系統(tǒng)原理圖完全相同，并且檢查無誤，硬件電路保證無虛焊。測試儀器：模擬示波器，數(shù)字萬用表。 直觀顯示：液晶顯示電壓。5.3 測試結(jié)果及分析5.3.1恒壓充電測試數(shù)據(jù)本實(shí)驗(yàn)利用兩個(gè)相同設(shè)計(jì)好的充電器對(duì)3、4、5節(jié)鎳氫電池進(jìn)行充電實(shí)驗(yàn)，并全程記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，只在測量充電器對(duì)電池充電電壓控制的精度，以及距離電池極限電壓的差值。測試數(shù)據(jù)如表3所示。表3 恒壓充電測試數(shù)據(jù)表電池?cái)?shù)量電壓設(shè)定程序代碼模塊編號(hào)電壓（峰值）dealt_v距極限電壓3恒壓out_ voutage(112)a4.36v0.025v0.115vb4.3854恒壓out_ voutage(148)a5.75v0.0240

27、.226vb5.774v5恒壓out_ voutage(188)a7.261v0.0550.226vb7.316v5.4 充電時(shí)間測試5.4.1測試結(jié)果(數(shù)據(jù))（1）.調(diào)整負(fù)載電阻至額定輸出功率工作狀態(tài)：電池?cái)?shù)耗時(shí)恒壓值34.8小時(shí)4.380v44.9小時(shí)5.840v55小時(shí)7.300v 輸出電壓效率7.96v73.4%（2）. 調(diào)整負(fù)載電阻，使兩個(gè)模塊輸出電流之和為1.0a、1.5a時(shí)和4a時(shí)：總電流電源1電流電源電流2 兩者之比輸出電壓1.0a0.50a0.50a1:17.99v1.5a0.50a1.00a1:28.004a1.98a2.02a1:18.00（3）. 調(diào)整負(fù)載電阻，使負(fù)載電

28、流io在1. 53.5a之間變化時(shí) (測試點(diǎn)2a)：指定比例電源1電流(a)電源2電流 (a) 兩者之比輸出電壓(v)0.50.41.60.38.000.60.561.440.48.000.70.661.340.58.000.80.761.240.68.000.90.881.120.88.001.00.981.021.08.001.11.040.961.18.001.21.080.921.28.001.31.120.881.38.001.41.180.821.48.001.51.20.81.58.001.61.240.761.68.011.71.280.721.78.011.81.30.71.

29、88.021.91.340.662.08.022.01.360.642.18.01（4.）保護(hù)閾值電流測試輸出總電流（a）保護(hù)響應(yīng)4.3a是 結(jié) 論根據(jù)上述測試數(shù)據(jù)，由此可以得出以下結(jié)論：1、系統(tǒng)的整個(gè)調(diào)節(jié)過程中輸出電始終是8v，效率達(dá)到75%以上。2、在總電流分別為1a或4a時(shí)，電流分配比始終為1:1，誤差小于2%。1.5a時(shí)電流分配為1:2。3、在總負(fù)載電流為1.5a3.5a之間變化時(shí),通過鍵盤給定指定比例，測試結(jié)果顯示兩者電流之比呈遞增關(guān)系，存在細(xì)微誤差。綜上所述，本設(shè)計(jì)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。致 謝感謝我的導(dǎo)師!導(dǎo)師雖然平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料到設(shè)計(jì)任務(wù)及方案的確定

30、和修改，中期的檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)、方案的驗(yàn)證等整個(gè)過程中都給予了我耐心細(xì)致的指導(dǎo)。除了敬佩導(dǎo)師很老師扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)和廣博的視野外外，他治學(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。 最后，向所有關(guān)心我、支持我的人們致謝！向我的母校致謝！祝愿母校的明天更美好！職大的校園更加和諧！參 考 文 獻(xiàn)：1 魏秀芬，張國恒. n溝道增強(qiáng)型mos管的工作原理及特性曲線. 甘肅高師學(xué)報(bào)，2002, 7(5): 27282 張軍濤. 單片機(jī)熱敏電阻溫度計(jì). 機(jī)械研究與應(yīng)用，2004,4（17）:66683 毛興武，姜寧. 溫度傳感器mm1522及溫度開關(guān)mm1523/1524.

31、電子世界，2003,3:494 劉美俊. 基于at89c2051單片機(jī)的智能充電器設(shè)計(jì). 電子質(zhì)量，2004,7:78795 鐘國華，吳玉廣. 鋰電池保護(hù)電路的芯片設(shè)計(jì). 通信電源技術(shù)，2003,5:18216 李曉延. 多節(jié)鋰離子電池的充放電保護(hù). 今日電子，2008,7:37387 蔣新華. 鋰離子電池組應(yīng)用電路研究：碩士學(xué)位論文. 上海：中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所，20058 路秋生. 鋰離子電池充電保護(hù)集成電路ucc3957. 電子產(chǎn)品世界，2004,8:64669 候宇，王肖. 鋰離子電池充電供電保護(hù)電路的設(shè)計(jì). 光電技術(shù)應(yīng)用，2009,24（3）:505510 康華光，陳

32、大欽. 電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京：高等教育出版社，1999. 15519511 姜志海，黃玉清，劉連鑫. 單片機(jī)原理及應(yīng)用. 北京：電子工業(yè)出版社，2009.10117012 閻石. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ). 北京：高等教育出版社，2001:15016013 曲學(xué)基，王增益，曲敬鎧. 穩(wěn)定電源電路設(shè)計(jì). 北京：電子工業(yè)出版社，2003:94514 孫涵芳，徐愛卿. 單片機(jī)原理及應(yīng)用. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1996. 2025 15 郝立軍. 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法. 農(nóng)業(yè)機(jī)械化與電氣化，2007,1:495016 曾素瓊. 基于at89c52和iw1692的智能開關(guān)電源設(shè)計(jì)與研究. 低壓電器，

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34、一種低壓程控電源的設(shè)計(jì). 電源技術(shù)應(yīng)用，2005,8（3）:384023 黃培根. 如何在protel 99 se中創(chuàng)建新的元件外形. 電子世界，2005,11:3536附錄a：電路原理圖1附錄b：電路原理圖2附錄c：電路原理圖3 附錄d:主要程序清單(一)main.c/* * 說 明 ：main * 參 數(shù) ：無 * 返回值 ：無*/#includeconfig.hmain()/有無電池，可充標(biāo)志，電池拿掉 電池加上 unsigned char *p,flag1=0,flag2=0,flag3 = 0,n = 0,flag4=0,flag5=0;p = &flag4;sys_time_ini

35、t();adc_init();pwm_init();delay(5000);while(1) flag1 = test();cr=1; if(flag1=0|flag4=1) gre_on(); nobat(p); else if(flag1 =1) flag2 = bat_check(); /判斷是否可充；if(flag2=0&flag1)yell_on();un_charge(p);/ 不可充斷電； while(!flag3&flag2)flag3 = pre_charge(p); while(flag3)tr0=1;n = batnum_check();if(n=0) iap_contr

36、 = 0x20;red_on();const_current(n,p);gre_on();const_voutage(n,p);break;sys_time_init();flag1 = 0;flag2 = 0;flag3 = 0;n = 0; (二)、founction.c /*- 名稱：無 編寫：無 日期：無 修改：無 內(nèi)容：無 引腳定義如下：-*/#includefunction.h/* * 說 明 ：pwm_init * 參 數(shù) ：無 * 返回值 ：無*/void pwm_init() cmod=0x02;cl=0;ch=0;ccap0l=0xc0;ccap0h=255;ccapm0=

37、0x42;cr=0;p3_7=0; /* * 說 明 ：無電池執(zhí)行固定輸出 * 參 數(shù) ：*flag4 * 返回值 ：無*/void nobat(unsigned char *flag4)int out2=0,out2_1=0; unsigned int i=0;*flag4 = 0;while(1)for(i=0;i60000;i+) out_voutage(127+40,1); /out2穩(wěn)壓輸出out2 = adc_out2();for(i=0;i60000;i+)out_voutage(127,1);out2_1 = adc_out2();if(abs(out2-out2_1)30)

38、*flag4 = 0; iap_contr = 0x20;break;/* * 說 明 ：判斷有無電池 * 參 數(shù) ：無 * 返回值 ：flag 1：有 0：無*/unsigned char test()unsigned char out2=0,flag;out2=adc_out2();if(out225)flag = 0;elseflag = 1;return flag;/* * 說 明 ：電池類型檢測 * 參 數(shù) ：無 * 返回值 ：flag 1:charge 0:ucharge*/unsigned char bat_check() unsigned char out2=0,out1=0,

39、out2_1,out2_2,flag,dealt=0; /電池加電壓后的值；unsigned int i=65535,m=1000,n=0;l1: ;for(n=0;n5)goto l1;dealt = out2 - out2_1; if(dealt10) /7 12flag = 0; /不可充；elseif(dealt25) n+;if(n5)*flag4=1; break; /* * 說 明 ：超時(shí)處理 * 參 數(shù) ： * 返回值 ：恒流結(jié)束標(biāo)志*/void time_out(unsigned char *flag4) unsigned int out2=0,out2_1=0;ccap0h=255;led_off();out2 = adc_out2();while(1)cr=0;p3_7=0;out2_1 = adc_out2();if(abs(out2-out2_1)25) sys_time_init(); *flag4=1; break; /* * 說 明 ：恒流充電程序 * 參 數(shù) ：*flag4 * 返回值 ：恒流結(jié)束標(biāo)志*/unsigned char pre_charge(