基于ATC51的新型數(shù)控直流電源設(shè)計(jì)
1.3 單片機(jī)控制系統(tǒng)
本系統(tǒng)采用Atmel公司生產(chǎn)的AT98C51單片機(jī)。它是一種低電壓、低功耗、高性能的CMOS 8位單片機(jī),片內(nèi)含8 kB可反復(fù)擦寫的程序存儲(chǔ)器和256 B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。單片機(jī)及其必要的外圍電路,包括復(fù)位電路和晶振電路如圖3所示。
本系統(tǒng)使用AT98C51自帶的PWM模塊,通過(guò)內(nèi)部定時(shí)器,采用脈寬調(diào)制技術(shù)。P1.0~P1.2作為輸入端,輸入3位按鍵控制量,P2.0~P2.7作為輸出端,輸出8位數(shù)碼管信號(hào),由P1.6口輸出不同占空比的方波。這樣將輸入的外界光強(qiáng)的變化轉(zhuǎn)化為輸出的PWM波的占空比的變化。
1.4 數(shù)碼管,按鍵模塊
數(shù)碼管顯示模塊:LED驅(qū)動(dòng)顯示用的是共陰極的4位顯示數(shù)碼管(MY5841AH),外帶8位上拉電阻(510 R),提高貫穿電流,用于顯示電源輸出的電壓幅度值,便于人機(jī)交互。本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/179191.htm
按鍵模塊:用于外界輸入設(shè)定電源初值與調(diào)節(jié)輸出使用。S3為電壓增加按鈕,每按一下輸出電壓值增加0.01 V;S4為電壓減小按鈕,每按一下輸出電壓減小0.01 V;S5為備用按鍵。
1.5 PWM驅(qū)動(dòng)輸出模塊
PWM為脈寬調(diào)制技術(shù),不同的占空比來(lái)控制目標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化,通常在線性調(diào)節(jié)、輸出調(diào)節(jié)、電壓調(diào)整以及電機(jī)控制方面都有很大的應(yīng)用。如圖5所示,此模塊為電源核心模塊。R5為上拉電阻,R1為限流電阻,為三極管基極提供穩(wěn)定的PWM波型,起到穩(wěn)定PWM輸出的作用。風(fēng)將三極管集電極輸出的放大電流轉(zhuǎn)化為電壓,同時(shí)與高精度可控穩(wěn)壓芯片LM317的控制端ADJ和電容C10相接。通過(guò)對(duì)電容C10進(jìn)行充放電實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換,控制輸出可調(diào)ADJ調(diào)節(jié)端口,即達(dá)到通過(guò)調(diào)節(jié)PWM波占空比來(lái)控制輸出電壓的目的。
PWM波占空比的改變,即改變穩(wěn)壓回路的三極管的導(dǎo)通時(shí)間及導(dǎo)通狀態(tài)。以占空比從50%~100%的增加來(lái)舉例說(shuō)明。當(dāng)占空比增加,三極管在一個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通時(shí)間減少,C10充放電頻率加快,放電時(shí)間減小,控制端輸入電流增大,輸出電壓增大。本電源設(shè)定占空比范圍即為50%~100%。
調(diào)節(jié)R6可以調(diào)節(jié)輸入控制電壓最高值的大小與最小值的范圍。C8與C10均作為濾波電容,濾除高噪聲,R8與R4為分壓電阻,用于配合R6來(lái)校正輸出值。其大小根據(jù)不同使用要求而定。
2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的主要任務(wù)是根據(jù)按鍵的輸入值,通過(guò)單片機(jī)控制輸出PWM波占空比的改變,控制三極管的導(dǎo)通時(shí)間和導(dǎo)通狀態(tài),進(jìn)而達(dá)到控制可控穩(wěn)壓芯片LM317輸出電壓的目的。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于單片機(jī)的編程。系統(tǒng)主程序流程如圖6所示。
單片機(jī)編程主要包括初始化程序,鍵盤處理程序,外部中斷程序和PWM波輸出程序等。初始化包括硬件的初始化和定時(shí)器的初始化;鍵盤處理程序主要包括鍵盤掃描和防抖動(dòng);外部中斷程序起保護(hù)電路的作用;產(chǎn)生PWM波采用中斷延時(shí)配合循環(huán)指令。
系統(tǒng)工作流程為:?jiǎn)纹瑱C(jī)上電復(fù)位,初始化系統(tǒng)內(nèi)部定時(shí)器寄存器,固定輸出的PWM管腳,系統(tǒng)按鍵值,通過(guò)內(nèi)部定時(shí)器定時(shí)產(chǎn)生定器最小的中斷時(shí)間,通過(guò)按鍵掃描程序檢測(cè)需要輸出的電壓值和變量累加到達(dá)輸出不同要求的占空比的方波,以控制穩(wěn)壓芯片控制管腳,并通過(guò)LED顯示掃描程序顯示實(shí)際輸出電壓值。
評(píng)論