基于STC12系列單片機(jī)的串聯(lián)型開關(guān)電源設(shè)計與實現(xiàn)

單片機(jī)及模數(shù)綜合系統(tǒng)設(shè)計課題名稱:基于STC12系列單片機(jī)的串聯(lián)型開關(guān)電源設(shè)計與實現(xiàn)—-單片機(jī)控制部分一、實驗?zāi)康模罕灸M電路課程設(shè)計要求制作開關(guān)電源的模擬電路部分,在掌握原理的基礎(chǔ)上將其與單片機(jī)相結(jié)合，完成開關(guān)電源的設(shè)計.本報告旨在詳述開關(guān)電源的原理分析、計算、仿真波形、相關(guān)控制方法以及程序展示。二、總體設(shè)計思路本設(shè)計由開關(guān)電源的主電路和控制電路兩部分組成，主電路主要處理電能，PWMPWMAD管顯示。系統(tǒng)的基本框圖及控制部分如下：單片機(jī)所采用的芯片為STC12C5A60S2，該芯片在擁有805110ADPWMPWM脈沖,將此脈沖輸入到模擬電路部分，在模擬電路的輸出端即可產(chǎn)生一定的輸出電壓,可比較容易的通過程序來實現(xiàn)對輸出電壓的控制。但上述的開環(huán)控制是無法達(dá)到精確的調(diào)節(jié)電壓,因此需要采用閉環(huán)控制來精確調(diào)制。即，對輸出電壓進(jìn)行AD采樣,將其輸入回單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。單片機(jī)根據(jù)處理的結(jié)果來對輸出電壓做出修正，經(jīng)過這樣的逐步調(diào)節(jié)即可達(dá)到閉波形輸出模塊,模擬電路模塊，AD控制過程基本思路為:首先從鍵盤輸入一個電壓值，并把該電壓值在數(shù)碼管上面顯示出來，再由A/D轉(zhuǎn)換模塊對串聯(lián)開關(guān)電源電路的輸出端進(jìn)行電壓采集，將采集到的電壓值與鍵盤輸入的電壓值進(jìn)行比較，通過閉環(huán)算法，控制PWM的脈寬輸出，由此控制串聯(lián)開關(guān)電壓電源電路,改變輸出的電壓值,使得輸出值與設(shè)定的電壓值相等。三、系統(tǒng)各單元模塊電路設(shè)計1、鍵盤輸入數(shù)據(jù)部分分別接到單片機(jī)的P2。4，P2。5，P2。6，P2.7。每路通過電阻進(jìn)行上拉，可以編程實現(xiàn)控制單片機(jī)運行不同程序。為了判斷鍵盤上面的按鍵是否有按下的，可以事先對P2。P2。5，P2.6，P2。7端口賦值,便可以知道具體是哪個按鍵被按下了。例如:P2.4=0,便可知P2.4鍵盤輸入模塊程序如下：voidkey(） //鍵盤掃描函數(shù){if（P2_6==0）｛delay(10)；//if（P2_6==0){while（P2_6==if（a<9）{a++；}elsea=0;｝｝if(P2_5==0）{dela（1//if(P2_5==｛while(P2_5==if(b<9）｛b++; }else(b=0）;｝if(P2_4==｛delay(10)；//延時去抖動if（P2_4==0）{whilP2_4==if(c<5）{c+｝elsec=0;｝}｛dela（1；if(P2_7==0）｛while(P2_7==0);P1_5=！P1_5;}}}2、數(shù)碼管數(shù)據(jù)顯示部分知道了上面在鍵盤輸入的數(shù)值后,便要在數(shù)碼管上面顯示出來。8P0和P20—P2.4部一起亮著的。8位分別有段選和位選，段選就是要一個數(shù)碼管顯示的字型，而位選則是由低電平選中所要那一個數(shù)碼管，該數(shù)碼管才能亮。因此要使得數(shù)碼管亮并顯示數(shù)字，則必須數(shù)碼管顯示模塊程序為:voiddisplay(floatx){uintM，N，I；I=100＊x/100；N=(100＊x—100＊I)/10；M=100*x—100＊I-10＊N；P2_0=0；P0=table[0；delay（10);P2_0=1;P2_1=0;P0=gao_table［I］;delay（10)；P2_1=1;P2_2=0；P0=table[N；delay(10；P2_2=1;P2_3=0;P0=table[M］;delay（10)；P2_3=1;}3、控制PWM輸出部分STC12C5A60S2系列單片機(jī)集成了兩路可編程計數(shù)器陣列（PCA）模塊，可用于軟件定時器，外部脈沖的捕捉，高速輸出以及脈寬調(diào)制PWM脈寬調(diào)制輸P1.30）P11端口輸出可調(diào)占空比的高速脈沖。PWM模塊程序如下：voidPWM_Drv_Init(void）｛CCON=0； //初始化PCA控制寄存CL=0； //初始化PCA計數(shù)器CH=0；CMOD=CR=｝voidPWM0_Drv_SetDuty（unsignedcharDutyValue)｛CCAP0H=CCAP0L=DutyValue；//設(shè)置看空比CCAPM0=0x42;CR=1; ｝PWM仿真圖為:4、AD轉(zhuǎn)換模塊（完成萬用表功能，即測量開關(guān)電源輸出電壓)STC12C5A60S2810位高速A/D一路，故可以通過軟件設(shè)計選擇其中的一路用來測量電壓。在不需作為A/D轉(zhuǎn)換的端口可以繼續(xù)作為I/OAD轉(zhuǎn)換對特殊功能寄存器的初始化主要有ADC_CONTR和A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器ADC_RS用來存放高八位)﹑ADC_RESL(用來存放低兩位在ADC_CONTR中包含有ADC電源控制位ADC_POWER，模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度控制位 SPEED1﹑SPEED0,模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位ADC_FLA模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC轉(zhuǎn)換啟動控制位ADC_STAR模擬輸入通道選擇2套時鐘，在設(shè)置ADC_CONTR4CPUADC_CONTR控制寄存器，所以設(shè)置ADC_CONTR4ADC_CONTRADC的結(jié)構(gòu)如下圖所示:AD轉(zhuǎn)化模塊的程序為：voidADC_Drv_Demo(void)｛if（ADC_Finish_Flag==TRUE)｛ADC_Finish_Flag=FALSE；ADC_Drv_StartCh（ADC_channel);m=ADC_Result［ADC_channel］＊5.0/1024;｝5、閉環(huán)控制算法這部分是整個實驗中最重要的部分，該部分主要是通過A/D采集數(shù)據(jù)控制PWM輸出,PWM控制開關(guān)電源輸出，以達(dá)到穩(wěn)定，即讓開關(guān)電源輸出電壓穩(wěn)定在鍵盤輸入的電壓值。針對前面的要求,則需要用單片機(jī)來完成所有的控制與計算。ADP1.7,PWMP1。3，在采集完電壓數(shù)據(jù)的時候把數(shù)據(jù)存放在ADCtemp1000temp1000才能得到實際的設(shè)置電壓數(shù)值Vs；另一方面，采集回來的電壓ADC真實值Vr=ADV＊5。0/1024.0在得到這兩個數(shù)值之后對他們進(jìn)行比較,要是Vr〈VsPWMVr〉VsPWM而使得串聯(lián)開關(guān)電路的輸出電壓與事先所設(shè)置的電壓值相同.實際測得的電壓與設(shè)置的電壓對比表格如下：Vs 〈0。0。80。9 1.01。11。21。31。41。51。618Vr — 0790890981.081.18128139149159171.81。9 2.02。12。22。3 2.42。52。6 2.7282.91.781.781。882。022。082。172。282.382512582682782913。03.13。23.33。43。53。03.13。23.33。43。53.63。73.83。92983123.193283.393483593683793.9603?！?8通過上面的表格可以看出來，雖然實際測出來的電壓Vr和設(shè)置的電壓Vs有一定的誤差,但是總體還是在設(shè)置的電壓附近波動,所能輸出地電壓范圍為0.8v～4。0v。誤差原因分析提供給AD四、心得體會通過這次實驗讓我知道理論需要聯(lián)合實際，只有將自己所掌握的知識真正應(yīng)用于實際才算真正的掌握了知識。在剛開始做的時候我對于單片機(jī)的知識理論只是有一些模糊的印象，AD程序?qū)懗鰜怼ｋm然這次實驗做出來了,但是我還是有些知識無法真正掌握,比如定時器中斷或定時,所以這次實驗我只能用delay通過這次實驗我還注意到細(xì)節(jié)決定一個程序是否能成功運行,比如我在寫程序是應(yīng)用了if……else格式,可是因為在寫的過程中括號沒對齊,使程序沒能成功運行，經(jīng)過同學(xué)幫忙才成功運行.還有的細(xì)節(jié)就是關(guān)于鍵盤的防抖動問題。C51編程的的知識，更多的是學(xué)會了學(xué)習(xí)的方法，能夠?qū)⑺鶎W(xué)到的知識用到實驗上面，可以把知識記得更清楚。這還更多地提高了在遇到實際問題時該怎樣解決實際問題的能力。更深入地學(xué)習(xí)C語言，又可以更多這樣的實驗，那樣就可以更好地提高自己的動手能力與對所學(xué)知識的運用能力本實驗C程序源代碼:/＊＊*＊*＊＊＊*＊＊＊＊＊＊**＊＊＊*＊＊＊****＊＊*＊**＊＊**＊＊**＊*＊***＊*＊***＊＊＊＊***＊＊＊＊＊＊*＊*＊**＊*＊*＊//＊＊＊文件名：開關(guān)穩(wěn)壓電源。c＊*＊＊＊＊****＊＊*＊＊**＊***＊*＊*＊*＊*＊*＊＊＊*＊*＊***＊*＊＊*＊＊**＊＊*//***功能：設(shè)定電壓初始值，使得輸出電壓值與數(shù)碼管顯示值相同*＊＊＊＊＊****＊＊*＊*＊＊＊***//＊*＊單片機(jī)型號：STC12C5A60S2（帶AD轉(zhuǎn)換與PWM脈寬調(diào)制輸出功能）**＊＊＊*＊***＊*＊*//＊＊＊＊*＊＊*＊**＊＊＊*＊＊＊＊＊*＊*＊*＊＊＊＊＊*＊**＊＊*＊＊＊＊＊***＊＊**＊＊＊＊＊＊＊＊*＊＊＊＊＊＊＊＊＊*＊**＊＊＊*＊*＊/＊**＊＊＊*＊**＊*＊*＊*＊＊***＊＊/＃include"stc12c5a60s2。#include〈intrins?！担efineuintunsignedint#defineucharunsigned#defineTRUE 1＃defineFALSE 0voiddelay(uintz）;//延時函數(shù)聲明voiddisplay（floatm)；//voidke（；//鍵盤掃描函數(shù)voidADC_Drv_InitC（unsignedcharChN；voidADC_Drv_StartC（unsignedcharvoidADC_Drv_Service（void);voidADC_Drv_Demo（void);voidPWM_Drv_Init（void);voidPWM0_Drv_SetDutunsignedcharDutyValu；ucharADC_channel=7; //選中哪一個通道的變范圍0——uintADC_Result［8]=0; //保存ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果floatm，n;ucharD;ucharcodeucharcodegao_tabl]={0x40,0x7，0x20x3，0x19,0x1；sbitP2_0=P2^0;sbitsbitsbitsbitsbitP2_5=P2^5;sbitsbitsbitPWM0=P1^3; //定義PWM0sbitP1_5=P1^5;bitADC_Finish_Flag=FALSE； //ADCuinta,b,c；voidmain(）｛a=0，b=0，c=0，D=100;P1_5=0；ADC_Drv_InitCh(；PWM_Drv_Init(）;while（1)｛key(）;n=c+0。1＊b+0.01*a；ADC_Drv_Service（）;ADC_Drv_Demo（);PWM0_Drv_SetDutD；if(m〈n）｛if((m+0〉else｛if（DD=0；else｝}if（m>n）{i（—else{if(D〉=255）D=255；elseD++;｝}if（P1_5）display(m）;elsedisplay（n）;｝}voiddelay(uint延時函數(shù)｛uintx,y;for（x=z；x〉0;x--)for(y=110；y>0;y--)；｝voidkey（) //鍵盤掃描函數(shù){if（P2_6==0){dela（1/if（P2_6==｛whil（P2_6==〈9）{a++;}elsea=0;｝}if（P2_5==｛dela（1/if（P2_5==0)｛while(P2_5==if（b〈9）{b++； }elseb=0；｝｝if（P2_4==0）｛delay（10）;//延時去抖動if(P2_4==0）｛while(P2_4==0)；if(c〈5）｛c++;｝elsec=0;｝｝if（P2_7==0）｛delay(1；if(P2_7==0）{P1_5=！P1_5;｝｝｝voiddisplay(floatx）｛uintI=100*x/100；N=(100*x—100＊I）/10；P2_0=0；delay(10）;P2_0=1;P2_1=0；P0=gao_tabl［；delay(10）;P2_1P2_2=0;delay（10);P2_2=P2_3=0；P0=table[M]；delay（10）;P2_3=1;}voidADC_Drv_InitCh（unsignedcharChNo)｛P1ASF=P1ASF|(0x01ChNo）;｝voidADC_Drv_StartCh（ucharChNo){

//初始化相應(yīng)通道工作在AD模式下//轉(zhuǎn)換啟動uintDelay=0x00;P1ASF=P1ASF｜(0x01<<

//初始化相應(yīng)通道工作在AD模式下ADC_RES=//ClearpreviousresultADC_CONTR=ADC_POWER｜ADC_SPEEDL