數(shù)控直流穩(wěn)壓電源畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　緒 論</b></p><p>　　電源技術(shù)尤其是數(shù)控電源技術(shù)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的工程技術(shù)，服務(wù)于各行各業(yè)。電力電子技術(shù)是電能的最佳應(yīng)用技術(shù)之一。當(dāng)今電源技術(shù)融合了電氣、電子、系統(tǒng)集成、控制理論、材料等諸多學(xué)科領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)發(fā)展而來(lái)的現(xiàn)代信息技術(shù)革命，給電力電子技術(shù)提供了廣闊的發(fā)展前景，同時(shí)也給電源提出了更高的要求。隨著數(shù)控電源在電子裝置中的普

2、遍使用，普通電源在工作時(shí)產(chǎn)生的誤差，會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的精確度。電源在使用時(shí)會(huì)造成很多不良后果，世界各國(guó)紛紛對(duì)電源產(chǎn)品提出了不同要求并制定了一系列的產(chǎn)品精度標(biāo)準(zhǔn)。只有滿(mǎn)足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，才能夠進(jìn)入市場(chǎng)。隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，滿(mǎn)足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品才能獲得進(jìn)出的通行證。數(shù)控電源是從80年代才真正的發(fā)展起來(lái)的，期間系統(tǒng)的電力電子理論開(kāi)始建立。這些理論為其后來(lái)的發(fā)展提供了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。在以后的一段時(shí)間里，數(shù)控電源技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。但其產(chǎn)品存在數(shù)控程度達(dá)

3、不到要求、分辨率不高、功率密度比較低、可靠性較差的缺點(diǎn)。因此數(shù)控電源主要的發(fā)展方向，是針對(duì)上述缺點(diǎn)不斷加以改善。單片機(jī)技術(shù)及電壓轉(zhuǎn)換模塊的出現(xiàn)為精確數(shù)控電源的發(fā)展提供了有利的條件。新的變換技術(shù)和控制理論的不斷發(fā)展，各種類(lèi)型專(zhuān)用集成電路、數(shù)字</p><p>　　數(shù)字化智能電源模塊是針對(duì)傳統(tǒng)智能電源模塊的不足提出的，數(shù)字化能夠減少生產(chǎn)過(guò)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

4、一致性等工程問(wèn)題，極大地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的可維護(hù)性。</p><p>　　電源采用數(shù)字控制，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn):</p><p>　　1)易于采用先進(jìn)的控制方法和智能控制策略，使電源模塊的智能化程度更高，性能更完美。</p><p>　　2)控制靈活，系統(tǒng)升級(jí)方便，甚至可以在線(xiàn)修改控制算法，而不必改動(dòng)硬件線(xiàn)路。</p><p>　　3)控制系

5、統(tǒng)的可靠性提高，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，而只是對(duì)控制軟件做一些調(diào)整即可。</p><p>　　4)系統(tǒng)維護(hù)方便，一旦出現(xiàn)故障，可以很方便地通過(guò)RS232接口或RS485接口或USB接口進(jìn)行調(diào)試，故障查詢(xún)，歷史記錄查詢(xún)，故障診斷，軟件修復(fù)，甚至控制參數(shù)的在線(xiàn)修改、調(diào)試;也可以通過(guò)MODEM遠(yuǎn)程操作。</p><p>　　5)系統(tǒng)的一致性好，成本低

6、，生產(chǎn)制造方便。由于控制軟件不像模擬器件那樣存在差異，所以，其一致性很好。由于采用軟件控制，控制板的體積將大大減小，生產(chǎn)成本下降。</p><p>　　6)易組成高可靠性的多模塊逆變電源并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)。為了得到高性能的并聯(lián)運(yùn)行逆變電源系統(tǒng)，每個(gè)并聯(lián)運(yùn)行的逆變電源單元模塊都采用全數(shù)字化控制，易于在模塊之間更好地進(jìn)行均流控制和通訊或者在模塊中實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的均流控制算法(不需要通訊)，從而實(shí)現(xiàn)高可靠性、高冗余度的逆變電源并聯(lián)

7、運(yùn)行系統(tǒng)。</p><p><b>　　第一章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</p><p><b>　　1.1.1設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一臺(tái)微機(jī)控制的數(shù)控直流電壓源，為電子設(shè)備供電。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中，選擇1

8、～2個(gè)單元電路使用仿真軟件（例如Multisim2001等）進(jìn)行仿真調(diào)試。</p><p>　　用計(jì)算機(jī)繪制所有的電路圖和印刷電路圖</p><p><b>　　1.1.2設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　輸出電壓范圍0-30v，步進(jìn)值為0.1V</p><p>　　電壓調(diào)整率Sv<0.05%V；</p&

9、gt;<p>　　電流調(diào)整率Si<0.03%A； </p><p>　　紋波電壓〈峰峰值<=5mA； </p><p>　　具有過(guò)流保護(hù)和短路保護(hù)功能；用數(shù)字顯示輸出電壓 </p><p>　　1.2方案的選擇與論證</p><p>　　1.2.1 總體設(shè)計(jì)方案</p><p>

10、　　根據(jù)題目要求設(shè)計(jì)的框圖，如圖1.1所示：</p><p>　　方案一：此方案采用傳統(tǒng)的調(diào)整管方案，主要特點(diǎn)在于使用一套十進(jìn)制計(jì)數(shù)器完成系統(tǒng)的控制功能，一方面完成電壓的譯碼顯示，另一方面其輸出作為EPROM 的地址輸入，而由EPROM的輸出經(jīng)D/A變換后去控制誤差放大的基準(zhǔn)電壓，以控制輸出步進(jìn)。其框圖如圖1.2所示</p><p><b>　　圖2.1原理框圖</b>

11、;</p><p>　　如圖1.2 調(diào)整管控制的穩(wěn)壓電源</p><p>　　方案二：采用51系列單片機(jī)作為整機(jī)的控制單元，通過(guò)改變輸入數(shù)字量來(lái)改變輸出電壓值，從而使輸出功率管的基極電壓發(fā)生變化，間接地改變輸出電壓的大小。為了能夠使系統(tǒng)具備檢測(cè)實(shí)際輸出電壓值的大小，可以經(jīng)過(guò)ADC0809進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，間接用單片機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)電壓進(jìn)行采樣，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及顯示。采用軟件方法來(lái)解決數(shù)據(jù)的預(yù)置以及

12、電流的步進(jìn)控制，使系統(tǒng)硬件更加簡(jiǎn)潔，各類(lèi)功能易于實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)以直流電源為核心，利用51系列單片機(jī)為主控制器，通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)設(shè)置直流電源的輸出電流，設(shè)置步進(jìn)等級(jí)可達(dá)0.1V，并可由數(shù)碼管顯示實(shí)際輸出電壓值和電壓設(shè)定值。利用單片機(jī)程控輸出數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器（DA0832）輸出模擬量，再經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器隔離放大，控制輸出功率管的基極，隨著功率管基極電電流的變化而輸出不同的電壓。單片機(jī)系統(tǒng)還兼顧對(duì)恒壓源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，輸出電壓經(jīng)過(guò)電流/電壓轉(zhuǎn)變后

13、，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換芯片，實(shí)時(shí)把模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)量，經(jīng)單片機(jī)分析處理， 通過(guò)數(shù)據(jù)形式的反饋環(huán)節(jié)，使電壓更加穩(wěn)定，構(gòu)成穩(wěn)定的壓控電壓源。</p><p>　　圖1.3 單片機(jī)控制的穩(wěn)壓電源</p><p>　　1.2.2方案的比較與論證</p><p>　　1.2.2.1數(shù)控部分</p><p>　　方案一采用中、小規(guī)模器件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)控部分，使

14、用的芯片很多，造成控制電路內(nèi)部接口信號(hào)繁瑣，中間相互關(guān)聯(lián)多，抗干擾能力差。在方案二中采用單片機(jī)完成整個(gè)數(shù)控部分的功能，同時(shí)，8031作為一個(gè)智能化的可編程器件，便于系統(tǒng)功能的擴(kuò)展。</p><p>　　1.2.2.1輸出部分</p><p>　　方案一采用線(xiàn)性調(diào)壓電源，以改變其基準(zhǔn)電壓的方式使輸出不僅增加/減少，這樣不能不考慮整流濾波后的紋波對(duì)輸出的影響，而方案二中使用運(yùn)算放大器作前級(jí)的運(yùn)

15、算放大器，由于運(yùn)算放大器具有很大的電源電壓抑制比，可以大大減小輸出端的紋波電壓。在方案一中。為抑制紋波而在線(xiàn)性調(diào)壓電源輸出端并聯(lián)的大電容降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，這樣輸出的電壓難以跟蹤快變的輸入，方案二中的輸出電壓波形與D/A變換輸出波形相同，不盡可以輸出直流電平，而且只要預(yù)先生成波形的量化數(shù)據(jù)，就可以產(chǎn)生多種波形輸出，使系統(tǒng)陳給有一定驅(qū)動(dòng)能力的信號(hào)源。</p><p>　　1.2.2.3顯示部分</p>

16、<p>　　方案一中的顯示輸出是對(duì)電壓的量化值直接進(jìn)行譯碼顯示輸出，顯示值為D/A轉(zhuǎn)換的輸入量，由于D/A轉(zhuǎn)換與功率驅(qū)動(dòng)電路引入的誤差，顯示值與電源實(shí)際輸出值之間可能出現(xiàn)較大偏差。方案二中采用三位半的數(shù)字電壓表直接對(duì)輸出電壓采樣并顯示輸出實(shí)際電壓值，一旦系統(tǒng)工作異常，出現(xiàn)預(yù)制值與輸出值偏差過(guò)大，用戶(hù)可以根據(jù)該信息予以處理。方案二中還采用了鍵盤(pán)/顯示器接口控制器8279。不僅簡(jiǎn)化接口引線(xiàn)，而且減小了軟件對(duì)鍵盤(pán)/顯示器的查詢(xún)時(shí)

17、間，提高了CPU的利用率。</p><p>　　綜上所述，選擇方案二，使用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　1.2.3系統(tǒng)的原理框圖和電路圖</p><p>　　圖1.4 總體原理框圖</p><p>　　第二章 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1電源部分</b></

18、p><p>　　2.1.1穩(wěn)壓電路結(jié)構(gòu)組成</p><p>　　穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路組成，如圖2.1所示</p><p>　　2.1 電源方框及波形圖</p><p>　　a.整流和濾波電路：整流作用是將交流電壓U2變換成脈動(dòng)電壓U3。濾波電路一般由電容組成，其作用是脈動(dòng)電壓U3中的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的

19、直流電壓U4。</p><p>　　b.穩(wěn)壓電路：由于得到的輸出電壓U4受負(fù)載、輸入電 壓 和 溫度的影響不穩(wěn)定，為了得到更為穩(wěn)定電壓添加了穩(wěn)壓電路，從而得到穩(wěn)定的電壓U0。</p><p><b>　　2.1.2電源設(shè)計(jì)</b></p><p>　　電源部分包括：+5V、15V兩大部分：</p><p>　　+5V電源

20、只要供單片機(jī)部分使用，原理圖如圖2.2所示</p><p>　　對(duì)于濾波電容的選擇，需要注意整流管的壓降；7805的最小允許壓降波動(dòng)10%，所以允許的最大紋波的峰峰值U=9（1-10%）-1.4-5=2.76V</p><p>　　C===3600Uf</p><p>　　選取的濾波電容所以選取的濾波電容C=4700Uf/16V</p><p&g

21、t;　　15V電源，其電源電路如圖2.3所示</p><p>　　允許的紋波峰峰值U=18(1-10%)-0.7-12-U=4.9V</p><p>　　按近似電流放電計(jì)算，則</p><p>　　C===1430Uf</p><p>　　選取濾波電容選取濾波電容C=2200uF/30V</p><p><b&g

22、t;　　圖2.2和圖2.3</b></p><p><b>　　2.2數(shù)控部分</b></p><p>　　2.2.1AT89C51單片機(jī)</p><p>　　AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4K bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器(EPROM)和128 bytes的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

23、（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大AT89C51單片機(jī)可提供高性?xún)r(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。因此，在這里我選用AT89C51單片機(jī)來(lái)完成。</p><p><b>　　主要性能參數(shù)：</b></p><p>　　?與MCS-51產(chǎn)

24、品指令系統(tǒng)完全兼容</p><p>　　?4K字節(jié)可重擦寫(xiě)Flash閃存存儲(chǔ)器</p><p>　　?1000次擦寫(xiě)周期</p><p>　　?全靜態(tài)操作：0hz-24hz</p><p>　　?三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器</p><p>　　?128x8字節(jié)內(nèi)部RAM</p><p>　　?32個(gè)可編

25、程I/O口線(xiàn)</p><p>　　?2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　?6個(gè)中斷源</b></p><p>　　?可編程串行UART通道</p><p>　　?低功耗空閑和掉電模式</p><p>　　AT89C51 內(nèi)存空間</p><p>　　1、內(nèi)部

26、程序存儲(chǔ)器（FLASH）4K 字節(jié)。</p><p>　　2、外部程序存儲(chǔ)器（ROM）64K 字節(jié)。</p><p>　　3、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）256 字節(jié)。</p><p>　　4、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）64K 字節(jié)。</p><p><b>　　2.3信號(hào)處理電路</b></p><p&g

27、t;　　2.3.1D/A轉(zhuǎn)換</p><p>　　電源輸出電壓范圍是0-30V，步長(zhǎng)0.1V,共有300個(gè)狀態(tài)，而8位的D/A轉(zhuǎn)換只有256個(gè)狀態(tài)，不能滿(mǎn)足要求，因此我需要選用10字長(zhǎng)的D/A轉(zhuǎn)換器來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　MAX504是由美信（Maxim）公司生產(chǎn)的一種低功耗、電壓輸出型10位串行數(shù)/模轉(zhuǎn)換器。MAX504既可用＋5V單電源工作，也可用±5V雙電源工

28、作。該電路采用14引腳DIP型或SO型封裝，圖2示出它的引腳排列，表1介紹它的引腳功能。 </p><p>　　圖2.5 MAX504封裝圖</p><p>　　表1 MAX504的引腳功能</p><p>　　引腳序號(hào) 引腳名稱(chēng) 引腳功能</p><p>　　1 BIPOFF 雙極

29、性偏置/增益電阻端</p><p>　　2 DIN 串行數(shù)據(jù)輸入端</p><p>　　3 CLR/ 清除端，異步置位DAC寄存器所有位</p><p>　　4 SCLK 串行時(shí)鐘輸入端</p><p>　　5 CS/

30、 片選端，低電壓有效</p><p>　　6 DOUT 串行數(shù)據(jù)輸出端</p><p>　　7 DGND 數(shù)字地</p><p>　　8 AGND 模擬地</p><p>　　9 REFIN 參考電壓輸入端&

31、lt;/p><p>　　10 REFOUT 參考電壓輸出端，若不用應(yīng)接至VDD</p><p>　　11 VSS 電源負(fù)端</p><p>　　12 VOUT DAC模擬輸出地</p><p>　　13 VDD 電壓負(fù)端</p&

32、gt;<p>　　14 RFB 反饋電阻端</p><p>　　2.4鍵盤(pán)與顯示部分</p><p><b>　　2.4.1顯示部分</b></p><p>　　顯示數(shù)據(jù)以串行方式從89C51的P12口輸出送往移位寄存器74LS164的A、B端，然后將變成的并行數(shù)據(jù)從輸出端Q0～Q7輸出，以控制開(kāi)關(guān)管

33、WT1～WT3的集電極，然后再將輸出的LED段選碼同時(shí)送往數(shù)碼管LED1～LED2。位選碼由89C51的P14～P16口輸出并經(jīng)譯碼器74LS138送往開(kāi)關(guān)管Y1～Y8的基極，以對(duì)數(shù)碼管LED1～LED8進(jìn)行位選控制，這樣，4個(gè)數(shù)碼管便以100ms的時(shí)間間隔輪流顯示。由于人眼的殘留效應(yīng)，這4個(gè)數(shù)碼管看上去幾乎是同時(shí)顯示。</p><p><b>　　2.4.2鍵盤(pán)部分</b></p&g

34、t;<p>　　鍵盤(pán)是有無(wú)數(shù)個(gè)按鍵組成的開(kāi)關(guān)矩陣，它是一種廉價(jià)的輸入設(shè)備。一個(gè)鍵盤(pán)通常包括數(shù)據(jù)鍵，字母鍵以及一些功能鍵。操作人員可以通過(guò)鍵盤(pán)向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)、地址、指令或其他的控制命令，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人機(jī)對(duì)話(huà)。</p><p>　　用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的鍵盤(pán)通常有兩種：一類(lèi)是編碼鍵盤(pán)，即鍵盤(pán)上閉合鍵的識(shí)別有專(zhuān)用硬件識(shí)別。另一類(lèi)是非編碼鍵盤(pán)，即鍵盤(pán)上鍵入及閉合鍵的識(shí)別由軟件實(shí)現(xiàn)。</p><

35、p>　　鍵盤(pán)接口應(yīng)具有的功能：</p><p>　　鍵掃描功能，即檢測(cè)是否有鍵按下</p><p>　　鍵識(shí)別功能，確定被按下建所在的行列的位置</p><p><b>　　產(chǎn)生相應(yīng)的鍵的代碼</b></p><p>　　消除按鍵彈跳及對(duì)付多鍵串鍵</p><p>　　這里我要選用的是非編碼

36、3x3鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)，能自動(dòng)消除鍵抖動(dòng)影響，具有對(duì)按鍵同時(shí)按下的保護(hù)，能把鍵盤(pán)信息存入堆棧，也可向CPU發(fā)中斷請(qǐng)求，得到響應(yīng)后，使CPU獲取按鍵信息，還可接受CPU隊(duì)間信息的查詢(xún)。</p><p>　　對(duì)每個(gè)鍵我們都賦予了特定的功能：</p><p>　　0------每按鍵一次增加10V</p><p>　　1------每按鍵一次減少10V</p>&l

37、t;p>　　2------每按鍵一次增加1V 0 1 2 </p><p>　　3------每按鍵一次減少1V 3 4 5</p><p>　　4------每按鍵一次增加0.1V 6 7 8</p><p>　　5------

38、每按鍵一次減少0.1V </p><p>　　7-----清除顯示</p><p>　　8-----開(kāi)始顯示</p><p>　　AT89C51和8279鍵盤(pán)、顯示器接口</p><p>　　下圖2.11是AT89C51、8279與鍵盤(pán)和顯示器的接口電路，當(dāng)有鍵按下時(shí)，8279可用中斷方式通知C51。編程實(shí)現(xiàn)的功能是：當(dāng)有鍵0-8按下時(shí)，

39、完成健值獲取，并用LED輸出顯示鍵值。</p><p><b>　　2.5輸出電路</b></p><p>　　2.5.1穩(wěn)壓輸出部分</p><p>　　這部分將數(shù)控部分送來(lái)的電壓控制字轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定電壓輸出，電路主要由D/A轉(zhuǎn)換、穩(wěn)壓輸出、過(guò)流保護(hù)指示和延時(shí)啟動(dòng)等幾部分組成，電路圖如圖 所示</p><p>　　電壓輸

40、出范圍為0-29.9V，步長(zhǎng)0.1V，共有300種狀態(tài)，所以上面提到選用10位D/A轉(zhuǎn)換器MAX504。設(shè)計(jì)中用兩個(gè)電壓控制字代表0.1V，當(dāng)電壓控制自從0，2，4???到598時(shí)，電源輸出電壓為0.0，0.1，0.2???到29.9V。當(dāng)MAX504基準(zhǔn)電壓采用+15V時(shí)，D/A轉(zhuǎn)換電路滿(mǎn)幅，輸出為15.0V（電壓控制字為1023時(shí)）。由于世紀(jì)最大用到電壓控制字598 ，因此D/A轉(zhuǎn)換部分最大輸出電壓</p><p

41、>　　V1=(598/1023)*15=8.77</p><p>　　D/A轉(zhuǎn)換部分輸出的電壓作為穩(wěn)壓輸出電路的參考電壓。穩(wěn)壓輸出電路的輸出與參考電壓成比例，范圍是0-29.9V，穩(wěn)壓輸出部分采用典型的串聯(lián)反饋穩(wěn)壓電路，也可以認(rèn)為是以參考電壓作為輸入的直流功率放大器。這部分電路主要有運(yùn)放U3A和三極管T1、T2構(gòu)成，T2時(shí)大功率三極管。D/A轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓V1接到運(yùn)放U3A的同相端，穩(wěn)壓電源的輸出經(jīng)R5

42、、RW3和R6組成的取樣電路分壓后送到運(yùn)放U3A的反相端，經(jīng)運(yùn)放比較放大后，驅(qū)動(dòng)由T1和T2組成的復(fù)合調(diào)整管。當(dāng)電路平衡時(shí)，D/A輸出電壓V1與取樣電壓V2相等，R5=500Ω,R6=340Ω,51Ω電位器RW3調(diào)在中間位置，設(shè)穩(wěn)壓電源輸出電壓為VOUT，則</p><p>　　V2=[(R6+51/2)/(R5+R6+51)]* VOUT</p><p>　　=[(340+25.5)/(

43、500+340+51)]* VOUT</p><p>　　=0.294VOUT</p><p>　　因?yàn)?V1=V2</p><p>　　VOUT=V1/0.294=3.4V1</p><p>　　所以 VOUT=3.4V1=3.4*8.79V=29.9V</p><p>　　2.5.2輸出電

44、壓顯示電路</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)輸出電壓的實(shí)時(shí)監(jiān)控，使用ICL7107搭接的數(shù)字電壓表對(duì)其輸出電壓采樣測(cè)量，并輸出顯示，用戶(hù)可以從顯示器上看見(jiàn)兩個(gè)電壓值：其一為單片機(jī)設(shè)置的電壓值，即期望值，其二為輸出電壓的實(shí)測(cè)值。正常工作時(shí)兩者相差很小。一旦出現(xiàn)異常情況，用戶(hù)可以看到期望值不符，從而采取相應(yīng)的措施。</p><p>　　輸出電壓測(cè)量/顯示電路如圖</p><p&

45、gt;　　第三章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　軟件要實(shí)現(xiàn)的功能是：鍵盤(pán)對(duì)單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)，單片機(jī)對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，送到10位數(shù)模轉(zhuǎn)換器（MAX504）,再送到數(shù)字電壓表，實(shí)現(xiàn)數(shù)字量對(duì)電壓的控制。</p><p>　　圖3.1單片機(jī)模塊方框圖</p><p><b>　　3.1主控程序</b></p><p>

46、　　主控程序首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后讀入預(yù)置電壓值，輸出相應(yīng)的電壓控制字，等待鍵盤(pán)輸入。根據(jù)鍵盤(pán)的不同輸入，用散轉(zhuǎn)方式轉(zhuǎn)入相應(yīng)的應(yīng)用程序，執(zhí)行后，若用戶(hù)又輸入“清除顯示”，則輸出電壓控制字0，返回初始狀態(tài)，等待下一次按鍵。框圖如圖3.2所示。</p><p>　　圖3.2 主程序流程圖 圖3.3中斷服務(wù)程序流程圖</p><p><b>　　3.2中斷程序

47、</b></p><p>　　過(guò)流保護(hù)由中斷實(shí)現(xiàn)，在中斷服務(wù)程序中進(jìn)行各項(xiàng)報(bào)警和保護(hù)操作，中斷服務(wù)程序框圖如圖3.3所示。</p><p>　　鍵盤(pán)中斷程序中將一標(biāo)志置“1”，表示有鍵鍵入，并將鍵盤(pán)碼讀入賦給一個(gè)變量。在主程序和哥哥應(yīng)用程序中讀取此標(biāo)志和變量值，作為進(jìn)行各項(xiàng)操作的依據(jù)，讀后將標(biāo)志清零。</p><p><b>　　3.3鍵盤(pán)顯示

48、程序</b></p><p>　　圖3.4鍵中斷流程圖 圖3.5 顯示流程圖</p><p><b>　　第四章電路擴(kuò)展</b></p><p><b>　　4.1抑制紋波</b></p><p>　　本題對(duì)紋波要求非常高，對(duì)于本系統(tǒng)，造成紋波的主要因素

49、是工頻干擾、負(fù)載波動(dòng)和數(shù)字調(diào)節(jié)的過(guò)沖噪聲。其中第三項(xiàng)是數(shù)字控制系統(tǒng)必然存在的，不可避免；因此，主要從抑制工頻干擾和提高負(fù)載容量上來(lái)抑制紋波。</p><p>　　◆在電源端即進(jìn)行濾波。系統(tǒng)的工頻干擾主要由電源變壓器引入，因此在電源端進(jìn)行濾波對(duì)抑制工頻干擾是十分必要和十分有效的。本系統(tǒng)的兩個(gè)電源都在輸出端進(jìn)行了三極管有源濾波。</p><p><b>　　4.2保護(hù)電路 <

50、/b></p><p>　　保護(hù)電路由T3和R8構(gòu)成，設(shè)Lm為保護(hù)動(dòng)作電流，則當(dāng)電源輸出電流I增加到Im時(shí)，R8上的壓降Im*R8使得T3管導(dǎo)通，分掉了復(fù)合管的基極電流，使輸出I不再增加。電路中Im定為2A，T3的導(dǎo)通電壓為0.6V，則R8=0.6V/2A=0.3Ω。</p><p>　　過(guò)流時(shí)的中斷申請(qǐng)由運(yùn)放U3B產(chǎn)生。當(dāng)過(guò)流發(fā)生時(shí)，穩(wěn)壓源輸出經(jīng)取樣后得到的電壓V2低于D/A轉(zhuǎn)換輸

51、出電壓v1，U3A輸出正向飽和，使得U3B的反向端電位升高，U3B輸出低電平，產(chǎn)生中斷申請(qǐng)信號(hào)。</p><p><b>　　4.3延時(shí)啟動(dòng)</b></p><p><b>　　5.3系統(tǒng)誤差分析</b></p><p>　　從電路的原理框圖可以看出，系統(tǒng)的主要誤差來(lái)源于三個(gè)方面：</p><p>

52、;　　(1）MAX504的量化誤差 MAX504為10位D/A轉(zhuǎn)換器，滿(mǎn)量程為30V的量化誤差為1/2LMBS=(1/2)*(1/210)*30V=14.65Mv。按滿(mǎn)度歸一化的相對(duì)誤差為</p><p>　?。?/2）*（1/210）=0.05%</p><p>　　(2)基準(zhǔn)電壓溫漂引入的誤差 LM336在0—40OC范圍內(nèi)漂移不大于4Mv，</p><p&g