智能開關電源設計-資料下載頁

【導讀】種電子電器設備對穩壓電源的性能要求日益增高，穩壓電源的智能程度也變得越來越高。數字化可調穩壓電源，輸入采用鍵盤方式，輸出電壓和限定電流采用數碼管顯示，壓電源的性能，簡單易用。

　　

【正文】 本科學位論文 23 DAC 模塊是整個系統的紐帶，連接著控制部分與穩壓部分，電路如圖 314 所示 圖 314 DAC 模塊轉換電路 數模轉換電路采用的是 DAC0832 單極性輸出方式，輸出 Vo=B*Vref/256，其中 B 的值為 D0~D7 組成的 8 位二 進制，取值范圍為 0~255， Vref 是參考電壓，該電壓有電阻 R2和可變電阻 R3 分壓所得，通過調節可變電阻可以改變參考電壓 Vref。 鍵盤輸入電路 單片機已廣泛應用于工業控制、智能儀表等領域 、 隨著應用和技術的發展、系統的集成度、復雜性的提高 ， CPU 對口線的數量要求也越來越多 ， 因此需通過適當的手段來對單片機進行擴展 ， 或通過其它方法減少口線的占用來達到用戶不同的需求。然而 ， 傳統的單片機對鍵盤的控制 。 很多還是直接采用 CPU 口線或者通過擴展外圍 I/O 口。 獨立式鍵盤僅需使用輸入接口，鍵盤中每個按鍵單獨占用一 條輸入線，這是最簡單的鍵盤結構。當有任何一個按鍵按下的時候，與之相連的輸入數據線即被置為邏輯 0（低電平），而平時該數據線上保持為邏輯 1（高電平），單片機程序中要通過查詢與鍵盤相連的 I/O 口線即可方便的實現按鍵處理。 行列式鍵盤 I/O 是采用口線構成行列結構 ， 按鍵設置在行列的交點上在按鍵較多時可節省 I/O 口線 [10]。 單片機作為系統的控制中心，通過掃描行列式鍵盤根據掃描得到的鍵值而做出相應的處理。單片機的 I/O 口線 、 、 、 為輸出行掃描信號， I/O 口線 、 、 為列信號讀入端。 采用掃描鍵盤的工作方式，能及時響應鍵入的命令或數據，但是這種方式無論是鍵盤上有無鍵按下， CPU 總要定時掃描鍵盤，而應用系統在工作時，并不需要鍵輸入，因此 CPU經常處于空掃描狀態。為了提高 CPU 的工作效率，可采用中斷的工作方式，即只有在鍵盤上有鍵按下時，發出中斷請求， CPU 響應中斷請求后，轉中斷服務程序，進行鍵盤掃本科學位論文 24 1 0 9 8 7 6g f G N D a b1 2 3 4 5dp.e d G N D c d pabcdefgD D+ 5V描，識別鍵碼 [11]。 鍵盤設計如圖 315 所示： 09 數字鍵：設置要輸出的電壓值 復位鍵（ RST） ：重設輸出電壓值 存儲鍵（ SAV） :把當前的電壓值保存到存儲器 預設鍵 （ PRST） :把存儲器的預設電壓輸出 圖 315 鍵盤輸入電路 數碼顯示電路 輸出電壓采用 7 段數碼管進行顯示。數碼管由 8 個發光二極管（以下簡稱字段）構成，通過不同的組合可用來顯示數字 0 ?字符 A ? F、 H、 L、 P、 R、 U、 Y、符號“ ?”及小數點“ ?” 。數碼管的外型結構如圖 316 所示。數碼管又分為共陰極和共陽極兩種結構。 （ a） 外型結構 （ b） 共陰極 （ c）共陽極 圖 316 數碼管結構圖 本科學位論文 25 共陽極數碼管的 8 個發光二極管的陽極（二極管正端）連接在一起，通常公共陽極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅動電路輸出端。當某段驅動電路的輸出端為低電平時，則該端所連接的字段導通并點亮，根據發光字段的不同組合可顯示出各種數字或字符。此時，要求段驅動電路能吸收額定的段導通電流，還需根據外接電源及額定段導通電流來確定相應的限流電阻。 共陰極數碼管的 8 個發光二極管的陰極（二極管負端）連接在一起，通常公共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅動電路輸出端，當某段驅動電路的輸出端為高電平時，則該端所連接的字段導通 并點亮，根據發光字段的不同組合可顯示出各種數字或字符。此時，要求段驅動電路能提供額定的段導通電流，還需根據外接電源及額定段導通電流來確定相應的限流電阻 。 顯示電路是對系統輸出電壓進行顯示，使得整個系統更加合理話，由于只顯示輸出的電壓，所以顯示器件采用數碼管，電路如圖 317 所示 : 圖 317 數碼管顯示電路 本科學位論文 26 第 4 章 軟件設計 主程序流程圖 系統軟件主要由主程序、鍵盤掃描子程序、顯示子程序和 A/D 及 D/A 轉換子程序等組成。其流程圖如圖 41 所示。上電后，系統進行初始化 ，然后調用取樣子程序，檢測當前電壓和電流值并進行顯示，調用過流檢測程序，若過流則斷電保護，電源重啟；否則繼續檢測鍵盤。 圖 41 系統軟件流程圖 初始化過程中 ， 先是將 AT89C52各個口都復位 ， 然后從 EEROM中讀出上次關機前存入的數據 ， 控制開關電路 ， 并進行顯示。初始化完成后 ， 開中斷。若有中斷請求則響應 ，否則進行數據采樣并讀給定值 ， 然后進行數據處理 ， 若有短路或過流情況發生 ， 則調用報警保護子程序 ， 若沒有短路或過流情況發生 ， 則調用報警保護子程序 ， 若沒有短路或過流情況發生 ， 則接 照電壓控制算個中斷服務程序分別是過熱檢測保護報警程序和鍵盤設定程序 ， 子程序是保護報警程序 [12]。 鍵盤顯示子程序 鍵盤及顯示子程序主要是用于判斷電壓有沒有調整的動向和電壓值的顯示。其程序流程圖如圖 42 所示。 開始 系統初始化 調用 AD 取樣子程序 調用顯示子程序 過流檢測 掃描鍵盤 斷電保護 執行按鍵操作 Y N N Y 本科學位論文 27 當鍵盤有鍵按下時，程序判斷是數字鍵、復位鍵、存儲鍵還是預設鍵，如為數字鍵則可組成 0~255 中的任一數值，則進入顯示子程序，如為復位鍵時，程序返回，重新輸入數值時再次執行鍵盤程序，為存儲鍵時執行數據存儲程序，以上三個都不是時則讀入預設子程序。 圖 42 鍵盤控制子程序 軟件 消抖 就是查詢該按鍵兩次。第一次查詢到該按鍵按下時，執行一段 10 毫秒的延時程序，然后再一次查詢該按鍵，如果該按鍵的狀態仍然為閉合電平狀態，則確認鍵真正有按下；若第二次查詢按鍵不是閉合狀態，則視為干擾。軟件消抖流程圖如圖 43 所示。 圖 43 軟件消抖流程圖 消抖 09 數字鍵 復位鍵 存儲鍵 預設值輸入鍵 組合 0256 個數值 讀入預設子程序 重新輸入數值 存儲子程序 顯示子程序 開始 有鍵閉合 有鍵閉合 讀出鍵值 延時 10ms 等待按鍵釋放 Y N Y N 本科學位論文 28 A/D 轉換子程序 A/D 轉換子程序主要由以下三大塊組成： (1)A/D 轉換器啟動程序； (2)查詢等待轉換結束程序； (3)讀取轉換結果程序 A/D 轉換程序設計常采用三種方式：查詢方式、延時方式和中斷方 式，本設計采用中斷方式，中斷方式是利用轉換結束信號發生中斷申請，中斷響應后在中斷服務程序中處理轉換結果。程序流程圖如圖 44 所示。 圖 44 A/D轉換子程序流程圖 開始 結束 初始化端口和寄存器 A/D 轉換結束 發送轉換脈沖 發送讀信號 讀取有效數據 數據采集完成 N Y N Y 本科學位論文 29 第 5 章 系統仿真 及總結 系統仿真： Proteus ISIS 是英國 Labcenter 公司開發的電路分析與實物仿真軟件。它運行于 Windows 操作系統上，可以仿真、分析 (SPICE)各種模擬器件和集成電路，該軟件的特點是： ① 實現了單片機仿真和 SPICE 電路仿真相結合。具有模擬電路仿真、數字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統的仿真、 RS232 動態仿真、 I2C 調試器、 SPI 調試器、鍵盤和 LCD 系統仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發生器等。 ② 支持主流單片機系統的仿真。目前支持的單片機類型有： 68000 系列、 8051系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片。 ③ 提供軟件調試功能。在硬件仿真系統中具有全速、單步、設置斷點等調試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等的當前狀態 ，因此在該軟件仿真系統中，也必須具有這些功能；同時支持第三方的軟件編譯和調試環境，如 Keil C51 uVision2 等軟件。 ④ 具有強大的原理圖繪制功能。總之，該軟件是一款集單片機和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。 整個系統的仿真如圖 51 和圖 52： 圖 51 主控電路圖 本科學位論文 30 圖 52 鍵盤及顯示電路圖 結論： 該設計采用閉環反饋調整的方法，設計出了實用的直流電壓源，其電壓輸出的級數與 D/A 的位數有緊密關系，本設計采用了 8 位的 D/A，若采用 12 位或 16 位的 D/A轉換器進行相應的閉環調整，直流電源的精度會進一步提高。由于該電源在結合了線性電源與開關電源各自優點的基礎上還加入了單片機控制，不僅小巧、輕便、輸出特性良好而且還操作簡單，具有控制智能化等特點，整個系統的設計以單片機為核心，將開關穩壓電源與單片機相結合，最終實現了系統要求的各個模塊。本系統運行穩定、工作精度高，而且通過鍵盤可以方便的進行電壓的調整，真正達到了穩壓電源的智能化控制。 本科學位論文 31 附錄 鍵盤掃描程序 : 用匯編語言寫成，并且能被 C51 所調用的鍵盤掃描程序 如下。 功能： 4 4 行列式鍵盤掃描，無入口參數，出口參數在 R7，無鍵按下返回 0xFF NAME READKEY PR READKEY READKEY SEGMENT CODE PUBLIC READKEY RSEG PR READKEY READKEY ；為無參函數，全部不要加下橫線的函數名 READKEY: PUSH ACC PUSH PSW PUSH DPL PUSH DPH PUSH 0 PUSH 1 PUSH 2 PUSH 3 MOV R0, 0F7H； MOV R1, 00H； MOV A, R0； MOV P1, A； MOV A, P1； MOV R2, A； SETB C； MOV R3， 04H； LP2: RLC A； JNC KEY； LP3: INC R1； DJNZ R3, LP2； MOV A, R0； SETB C； RRC A； MOV R0, A； JC LP1； 本科學位論文 32 MOV R7, 0FFH； LJMP ENDCHECKKEY； KEY: LCALL DEL10MS； MOV A, P1； XRL A, R2； JNZ LP3 LP4: MOV A, P1； XRL A, R2； JZ LP4； MOV A, R1； MOV DPTR, KEYTAB ；置鍵盤碼表首址到 DPTR MOVC A, @A+DPTR； MOV R7,