基于ATC51的新型數(shù)控直流電源設(shè)計(jì)
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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)到通過調(diào)節(jié)PWM波占空比來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％的增加來舉例說明。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LED顯示掃描程序顯示實(shí)際輸出電壓值。
評(píng)論