開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)與制作

1、 自動(dòng)化專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)2課程設(shè)計(jì)報(bào)告題 目： 開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)與制作 院 （系）： 機(jī)電與自動(dòng)化學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化0803 學(xué)生姓名： 程杰 學(xué) 號(hào)： 20081184111 指導(dǎo)教師： 雷丹 2011年11月14日至2011年12月2日華中科技大學(xué)武昌分校制目 錄1開(kāi)關(guān)電源簡(jiǎn)介21.1開(kāi)關(guān)電源概述21.2開(kāi)關(guān)電源的分類31.3開(kāi)關(guān)電源特點(diǎn)41.4開(kāi)關(guān)電源的條件41.5開(kāi)關(guān)電源發(fā)展趨勢(shì)42課程設(shè)計(jì)目的53課程設(shè)計(jì)題目描述和要求54課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容54.1開(kāi)關(guān)電源基本結(jié)構(gòu)54.2系統(tǒng)總體電路框架6 4.3變換電路的選擇64.4控制方案74.5 控制器的選擇84.5.1 C8051F020的內(nèi)

2、核84.5.2 片內(nèi)存儲(chǔ)器84.5.3 12位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器94.5.4 單片機(jī)初始化程序94.6 輸出采樣電路104.6.1 信號(hào)調(diào)節(jié)電路104.6.2 信號(hào)的采樣114.6.3 ADC 的工作方式114.6.4 ADC的程序124.7 顯示電路134.7.1 顯示方案134.7.2 顯示程序145總結(jié)16參考文獻(xiàn) 171開(kāi)關(guān)電源簡(jiǎn)介1.1開(kāi)關(guān)電源概述 開(kāi)關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。它運(yùn)用功率變換器進(jìn)行電能變換，經(jīng)過(guò)變換電能，可以滿足各種對(duì)參數(shù)的要求。這些變換包括交流到直流(AC-DC，即整流)，直流到交流(DC-AC，即逆變)，交

3、流到交流(AC-AC，即變壓)，直流到直流(DC-DC)。廣義地說(shuō)，利用半導(dǎo)體功率器件作為開(kāi)關(guān)，將一種電源形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N電源形式的主電路都叫做開(kāi)關(guān)變換器電路；轉(zhuǎn)變時(shí)用自動(dòng)控制閉環(huán)穩(wěn)定輸出并有保護(hù)環(huán)節(jié)則稱為開(kāi)關(guān)電源（SwitchingPower Supply)。 將一種直流電壓變換成另一種固定的或可調(diào)的直流電壓的過(guò)程稱為DC-DC交換完成這一變幻的電路稱為DC-DC轉(zhuǎn)換器。根據(jù)輸入電路與輸出電路的關(guān)系，DC-DC 轉(zhuǎn)換器可分為非隔離式DC-DC轉(zhuǎn)換器和隔離式DC-DC轉(zhuǎn)換器。降壓型DC-DC 開(kāi)關(guān)電源屬于非隔離式的。降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器主電路圖如1： 圖1 降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器主電路其中，

4、功率IGBT為開(kāi)關(guān)調(diào)整元件，它的導(dǎo)通與關(guān)斷由控制電路決定；L和C為濾波元件。驅(qū)動(dòng)VT導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電壓Uo=Uin，負(fù)載電流Io按指數(shù)上升；控制VT關(guān)斷時(shí)，二極管VD可保持輸出電流連續(xù)，所以通常稱為續(xù)流二極管。負(fù)載電流經(jīng)二極管VD續(xù)流，負(fù)載電壓Uo近似為零，負(fù)載電流呈指數(shù)曲線下降。為了使負(fù)載電流連續(xù)且脈動(dòng)小，通常串聯(lián)L值較大的電感。至一個(gè)周期T結(jié)束，在驅(qū)動(dòng)VT導(dǎo)通，重復(fù)上一周期過(guò)程。當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，負(fù)載電流在一個(gè)周期的初值和終值相等。負(fù)載電壓的平均值為： （1）式中，ton為VT處于導(dǎo)通的時(shí)間，toff為VT處于關(guān)斷的時(shí)間；T為開(kāi)關(guān)管控制信號(hào)的周期，即ton+toff；為開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間與控制

5、信號(hào)周期之比，通常稱為控制信號(hào)的占空比。從該式可以看出，占空比最大為1，若減小占空比，該電路輸出電壓總是低于輸入電壓，因此將其稱為降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器。負(fù)載電流的平均值為（式2）： （2） 若負(fù)載中電感值較小，則在VT管斷后，負(fù)載電流會(huì)在一個(gè)周期內(nèi)衰減為零，出現(xiàn)負(fù)載電流斷續(xù)的情況。1.2開(kāi)關(guān)電源的分類開(kāi)關(guān)電源的結(jié)構(gòu)形式很多，按PWM方式來(lái)分有以下幾種。（1）反激式變換器 所謂反激式是指變壓器的初級(jí)極性與次級(jí)極性相反。如果變壓器的初級(jí)上端為正，則次級(jí)上端為負(fù)。反激式變換器效率高，線路簡(jiǎn)單，能提供多路輸出，所以得到了廣泛應(yīng)用。但是在次級(jí)輸出的電壓中，有較大的紋波電壓。為了解決這一問(wèn)題，只有加大輸

6、出慮波電容和電感，但這樣做的結(jié)果是增大了電源的體積。（2）反激式雙晶體管變換器 開(kāi)關(guān)電源的功率在200W以上，不宜采用單管反激式電路，這時(shí)可以利用反激式雙晶體管結(jié)構(gòu)，兩管可用雙極型晶體管或長(zhǎng)效應(yīng)管。其中場(chǎng)效應(yīng)管特別適用，無(wú)論是固定頻率，可變頻率，完全和不完全能量傳遞方式，用場(chǎng)效應(yīng)管代替雙極型晶體管是首選方案。（3）正激式變換器 正激式變換器純粹是個(gè)隔離元件，它是利用電感L儲(chǔ)能及傳遞電能的。變壓器的初級(jí)和次級(jí)線圈是相同的同名端，由于電感L的存在，它的電感折算到初級(jí)，使初級(jí)電感增大，而電流卻減小。正激式變換器的優(yōu)點(diǎn)是銅耗低，因?yàn)槭褂脽o(wú)氣隙磁芯，電感量較高，變壓器的峰值電流比較小，輸出電壓紋波低；缺

7、點(diǎn)是電路較為復(fù)雜，所用元器件多，如果有假負(fù)載存在，效率較低。它適用于低電壓，大電流的開(kāi)關(guān)電源，多用于150W以下的小功率場(chǎng)合。它還具有多臺(tái)電源并聯(lián)使用而互不影響的特點(diǎn)，而且可以自動(dòng)均很，而反激式卻做不到這點(diǎn)。（4）正激式雙晶體管變換器 正激式雙晶體管是在單管正激式的電路上再串接一只三極管而組成的，這對(duì)于高壓大功率的開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō)更加安全可靠。安全可靠是最大的效益，所以，雙管正激式變換器得到了廣泛應(yīng)用。（5）半橋式變換器 為了減小開(kāi)關(guān)三極管的電壓應(yīng)力，可以采用半橋式變換器，它是離線式開(kāi)關(guān)電源較好的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。（6）橋式變換器（7）推挽式變換器 推挽式變換器的電路比較復(fù)雜，尤其是變壓器的初級(jí)和次級(jí)都需

8、要兩個(gè)繞組，但是它的利用率高，效率高，輸出紋波電壓小，適合用于百瓦級(jí)至千瓦級(jí)的開(kāi)關(guān)電源中。（8）RCC變換器 RCC變換器是節(jié)流式阻尼變換器，是一種自激式振蕩電路，它的工作頻率隨著輸入電壓的高低和輸出電流的大小而變化。因此，在高功率、大電流場(chǎng)合，它的工作不很穩(wěn)定，只適用于50W以下的小功率場(chǎng)合。但是其電路簡(jiǎn)單，成本低，制作、調(diào)試容易，因此，有一定的應(yīng)用價(jià)值。1.3開(kāi)關(guān)電源特點(diǎn)（1）節(jié)能（效率一般可達(dá)85%以上）；（2）體積小，重量輕；（3）具有各種保護(hù)功能；（4）改變輸出電流、電壓容易，穩(wěn)定，可控1.4開(kāi)關(guān)電源的條件開(kāi)關(guān)電源的條件有三個(gè)：（1）.開(kāi)關(guān)：電力電子器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)而不是線性狀；（

9、2）.高頻：電力電子器件工作在高頻而不是接近工頻的低頻；（3）.直流：開(kāi)關(guān)電源輸出的是直流而不是交流。1.5技術(shù)追求和發(fā)展趨勢(shì)開(kāi)關(guān)電源的技術(shù)追求和發(fā)展趨勢(shì)可以概括為以下四個(gè)方面：（1） 小型化、薄型化、輕量化、高頻化開(kāi)關(guān)電源的體積、重量主要是由儲(chǔ)能元件（磁性元件和電容）決定的，因此開(kāi)關(guān)電源的小型化實(shí)質(zhì)上就是盡可能減小其中儲(chǔ)能元件的體積。在一定范圍內(nèi)，開(kāi)關(guān)頻率的提高，不僅能有效地減小電容、電感及變壓器的尺寸，而且還能夠抑制干擾，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。因此，高頻化是開(kāi)關(guān)電源的主要發(fā)展方向。（2） 高可靠性開(kāi)關(guān)電源使用的元器件比連續(xù)工作電源少數(shù)十倍，因此提高了可靠性。從壽命角度出發(fā)，電解電容、光耦合器

10、及排風(fēng)扇等器件的壽命決定著電源的壽命。所以，要從設(shè)計(jì)方面著眼，盡可能使用較少的器件，提高集成度。這樣不但解決了電路復(fù)雜、可靠性差的問(wèn)題，也增加了保護(hù)等功能，簡(jiǎn)化了電路，提高了平均無(wú)故障時(shí)間。（3） 低噪聲開(kāi)關(guān)電源的缺點(diǎn)之一是噪聲大。單純地追求高頻化，噪聲也會(huì)隨之增大，采用部分諧振轉(zhuǎn)換回路技術(shù)，在原理上既可以提高頻率又可以降低噪聲。所以，盡可能地降低噪聲影響是開(kāi)關(guān)電源的又一發(fā)展方向。（4） 采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和控制采用CAA和CDD技術(shù)設(shè)計(jì)最新變換拓?fù)浜妥罴褏?shù)，使開(kāi)關(guān)電源具有最簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)和最佳工況。在電路中引入微機(jī)檢測(cè)和控制，可構(gòu)成多功能監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)、記錄并自動(dòng)報(bào)警等。2課程設(shè)計(jì)目的（1

11、）熟練掌握選用芯片各引腳的功能及控制原理（2）理解設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)電源整體工作原理3課程設(shè)計(jì)題目描述和要求（1）設(shè)計(jì)和制作12V,15V,24V,36V中任一種開(kāi)關(guān)電源并利用單片機(jī)檢測(cè)顯示電壓 。 （2）采用隔離或非隔離變換電路。（3）采用TOP或PWM芯片實(shí)現(xiàn)。4課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容4.1開(kāi)關(guān)電源基本結(jié)構(gòu)第一類：變換電路（圖2）：含開(kāi)關(guān)電路、輸出隔離（變壓器）電路等，是開(kāi)關(guān)電源電源變換的主通道，完成對(duì)帶有功率的電源波形進(jìn)行斬波調(diào)制和輸出。（如：正激、反激電路） 圖2 變換電路輸入電路的作用：（1）線性濾波電路抑制諧波和噪聲 （2）浪涌濾波電路抑制來(lái)自電網(wǎng)的浪涌電流控制電路：向驅(qū)動(dòng)電路提供調(diào)制后的矩形脈

12、沖，達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。TOP芯片（ TOPSwitch-）（圖3）圖3 TOP芯片TOPSwitch-的三個(gè)管腳分別為控制端C（CONTROL）、源極S（SOURCE）、漏極D（DRAIN）。第二類：開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源（如圖4） 圖4 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源4.2.系統(tǒng)總體電路框架圖5 系統(tǒng)總體電路4.3變換電路的選擇 Boost升壓電路是一種開(kāi)關(guān)直流升壓電路，它可以是輸出電壓比輸入電壓高。（如圖6）調(diào)試時(shí)應(yīng)注意:（1）不能開(kāi)路必須有一定負(fù)載（2）容易燒壞開(kāi)關(guān)管控制問(wèn)題 圖6 Boost升壓電路4.4控制方案UC3842是美國(guó)Unitrode公司生產(chǎn)的一種高性能的固定頻率電流型脈寬集成控制芯片，是專門(mén)用

13、于構(gòu)成正激型和反激型等開(kāi)關(guān)電源的控制電路。其主要優(yōu)點(diǎn)是電壓調(diào)整率可以達(dá)到0.01%，工作頻率高達(dá)500 kHz，啟動(dòng)電流小于1 mA，外圍元件少。它適合做20 W80 W的小型開(kāi)關(guān)電源。其工作溫度為0 70，最高輸入電壓30 V，最大輸出電流1 A，能驅(qū)動(dòng)雙極型功率管和MOSFET。UC3842采用DIP-8形式封裝。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖和各引腳的功能見(jiàn)有關(guān)手冊(cè)。UC3842采用固定工作頻率脈沖寬度可調(diào)制方式，共有8個(gè)引腳(圖8.1)，各引腳功能如下：腳是誤差放大器的輸出端，外接阻容元件用于改善誤差放大器的增益和頻率特性；是反饋電壓輸入端，此腳電壓與誤差放大器同相端的2.5V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生誤

14、差電壓，從而控制脈沖寬度；腳為電流檢測(cè)輸入端，當(dāng)檢測(cè)電壓超過(guò)1V時(shí)縮小脈沖寬度使電源處于間歇工作狀態(tài)；腳為定時(shí)端，內(nèi)部振蕩器的工作頻率有外接的阻容時(shí)間常數(shù)決定，f=1.72/RTCT；腳為公共地端；腳為推挽輸出端，內(nèi)部為圖騰柱式，上升、下降時(shí)間僅為50ns驅(qū)動(dòng)能力為±1A；腳是直流電源供電端，具有欠、過(guò)壓鎖定功能，芯片功耗為15mW；腳為5V基準(zhǔn)電壓輸出端，有50mA的負(fù)載能力。 圖7 UC3842典型應(yīng)用 圖8 UC3842引腳圖 圖9 UC3842應(yīng)用圖此電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易布線，成本低。但是，UC3842的采樣電壓不是從輸出端取到的，輸出電壓穩(wěn)壓精度不高，只適合于用在負(fù)載較小的場(chǎng)

15、合。4.5控制器的選擇 隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了各種各樣的高集成度微控制器，與通用的51單片機(jī)相比，這些控制器有很多的優(yōu)點(diǎn)。如多級(jí)流水線的內(nèi)核，高集成度的數(shù)字外設(shè)，根據(jù)設(shè)計(jì)的需要選擇的控制器是silicon 公司的C8051F020單片機(jī)。4.5.1 C8051F020的內(nèi)核該與8051 完全兼容C8051F020 系列器件使用Silicon Labs 的專利CIP-51 微控制器內(nèi)核。CIP-51 與MCS-51TM指令集完全兼容，可以使用標(biāo)準(zhǔn)803x/805x 的匯編器和編譯器進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)。CIP-51 內(nèi)核具有標(biāo)準(zhǔn)8052 的所有外設(shè)部件，包括5 個(gè)16 位的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器、

16、兩個(gè)全雙工UART、256 字節(jié)內(nèi)部RAM、128 字節(jié)特殊功能寄存器（SFR）地址空間及8/4 個(gè)字節(jié)寬的I/O 端口。速度提高CIP-51 采用流水線結(jié)構(gòu)，與標(biāo)準(zhǔn)的8051 結(jié)構(gòu)相比指令執(zhí)行速度有很大的提高。在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的8051 中，除MUL 和DIV 以外所有指令都需要12 或24 個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期，最大系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為12-24MHz。而對(duì)于CIP-51 內(nèi)核，70%的指令的執(zhí)行時(shí)間為1 或2 個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期，只有4 條指令的執(zhí)行時(shí)間大于4 個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期。CIP-51 共有111 條指令。4.5.2 片內(nèi)存儲(chǔ)器CIP-51 有標(biāo)準(zhǔn)的8051 程序和數(shù)據(jù)地址配置。它包括256 字節(jié)的數(shù)據(jù)R

17、AM，其中高128字節(jié)為雙映射。用間接尋址訪問(wèn)通用RAM 的高128 字節(jié)，用直接尋址訪問(wèn)128 字節(jié)的SFR地址空間。數(shù)據(jù)RAM 的低128 字節(jié)可用直接或間接尋址方式訪問(wèn)。前32 個(gè)字節(jié)為4 個(gè)通用寄存器區(qū)，接下來(lái)的16 字節(jié)既可以按字節(jié)尋址也可以按位尋址。C8051F020/1/2/3 中的CIP-51 還另有位于外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間的4K 字節(jié)的RAM 塊和一個(gè)可用于訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的外部存儲(chǔ)器接口（EMIF）。這個(gè)片內(nèi)的4K 字節(jié)RAM 塊可以在整個(gè)64K 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間中被尋址（以4K 為邊界重疊）。外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間可以只映射到片內(nèi)存儲(chǔ)器、只映射到片外存儲(chǔ)器、或兩

18、者的組合（4K 以下的地址指向片內(nèi)，4K 以上的地址指向EMIF）。EMIF 可以被配置為地址/數(shù)據(jù)線復(fù)用方式或非復(fù)用方式。MCU 的程序存儲(chǔ)器包含64K 字節(jié)的FLASH。4.5.3 12位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器C8051F020/1有一個(gè)片內(nèi)12位SAR ADC（ADC0），一個(gè)9通道輸入多路選擇開(kāi)關(guān)和可編程增益放大器。該ADC工作在100ksps的最大采樣速率時(shí)可提供真正的12位精度，INL為±1LSB。C8051F022/3有一個(gè)片內(nèi)10位SAR ADC，技術(shù)指標(biāo)和配置選項(xiàng)與C8051F020/1的ADC類似。ADC0的電壓基準(zhǔn)可以在DAC0輸出和一個(gè)外部VREF引腳之間選擇。對(duì)于C8

19、051F020/2器件，ADC0有其專用的VREF0輸入引腳；對(duì)于C8051F021/3器件，ADC0與8位的ADC1共享VREFA輸入引腳。片內(nèi)15ppm/°C的電壓基準(zhǔn)可通過(guò)VREF輸出引腳為其它系統(tǒng)部件或片內(nèi)ADC產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓。ADC完全由CIP-51通過(guò)特殊功能寄存器控制。有一個(gè)輸入通道被連到內(nèi)部溫度傳感器，其它8個(gè)通道接外部輸入。8個(gè)外部輸入通道的每一對(duì)都可被配置為兩個(gè)單端輸入或一個(gè)差分輸入。系統(tǒng)控制器可以將ADC置于關(guān)斷狀態(tài)以節(jié)省功耗?？删幊淘鲆娣糯笃鹘釉谀M多路選擇器之后，增益可以用軟件設(shè)置，從0.5到16以2的整數(shù)次冪遞增。當(dāng)不同ADC輸入通道之間輸入的電壓信號(hào)范圍差

20、距較大或需要放大一個(gè)具有較大直流偏移的信號(hào)時(shí)（在差分方式，DAC可用于提供直流偏移），這個(gè)放大環(huán)節(jié)是非常有用的。A/D轉(zhuǎn)換有4種啟動(dòng)方式：軟件命令、定時(shí)器2溢出、定時(shí)器3溢出和外部信號(hào)輸入。這種靈活性允許用軟件事件、外部硬件信號(hào)或周期性的定時(shí)器溢出信號(hào)觸發(fā)轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換結(jié)束由一個(gè)狀態(tài)位指示，或者產(chǎn)生中斷（如果中斷被使能）。在轉(zhuǎn)換完成后，10或12位轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)字被鎖存到兩個(gè)特殊功能寄存器中。這些數(shù)據(jù)字可以用軟件控制為左對(duì)齊或右對(duì)齊。窗口比較寄存器可被配置為當(dāng)ADC數(shù)據(jù)位于一個(gè)規(guī)定的范圍之內(nèi)或之外時(shí)向控制器申請(qǐng)中斷。ADC可以用后臺(tái)方式監(jiān)視一個(gè)關(guān)鍵電壓，當(dāng)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)位于規(guī)定的窗口之內(nèi)時(shí)才向控制器申請(qǐng)中

21、斷。 單片機(jī)初始化程序（1） 系統(tǒng)時(shí)鐘初始化void SYSCLK_Init (void) int i; OSCXCN = 0x67; for (i=0; i < 256; i+) ; while (!(OSCXCN & 0x80) ; OSCICN = 0x88; （2） 端口初始化void PORT_Init (void) XBR1 = 0x14; XBR2 = 0x40; P0MDOUT |= 0x01; P2MDOUT = 0xe0; P3MDOUT = 0xff; 4.6 輸出采樣電路4.6.1 信號(hào)調(diào)節(jié)電路圖8中，第一級(jí)是電壓衰減，第二級(jí)是電壓校正。這是一個(gè)非常方便的

22、設(shè)計(jì)，因?yàn)槲覀儎澐终{(diào)整模塊。輸入電壓擺動(dòng)范圍可以通過(guò)改變電阻R3來(lái)調(diào)整，電壓校正可以通過(guò)R5調(diào)節(jié)，這些參數(shù)都是獨(dú)立的，能夠毫無(wú)影響的來(lái)配置這些值。另外，還可以在第一級(jí)與第二級(jí)電路中間加一些如濾波電路等等的功能模擬電路。圖 8 信號(hào)調(diào)節(jié)電路 信號(hào)的采樣 模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電路，通常采用的是模數(shù)轉(zhuǎn)換器。由于所選單片機(jī)已經(jīng)集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換器，所以要做的事情就是配置模數(shù)轉(zhuǎn)換器的控制寄存器。 C8051F020/1 的ADC0 子系統(tǒng)包括一個(gè)9 通道的可編程模擬多路選擇器（AMUX0），一個(gè)可編程增益放大器（PGA0）和一個(gè)100ksps、12 位分辨率的逐次逼近寄存器型ADC，ADC中集成了跟蹤保持電路

23、和可編程窗口檢測(cè)器。AMUX0、PGA0、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方式及窗口檢測(cè)器都可用軟件特殊功能寄存器來(lái)控制。只有當(dāng)ADC0 控制寄存器中的AD0EN 位被置1時(shí)ADC0 子系統(tǒng)（ADC0、跟蹤保持器和PGA0）才被允許工作。當(dāng)AD0EN 位為0時(shí)，AD0C 子系統(tǒng)處于低功耗關(guān)斷方式。4.6.3 ADC 的工作方式 ADC0 的最高轉(zhuǎn)換速度為100ksps，其轉(zhuǎn)換時(shí)鐘來(lái)源于系統(tǒng)時(shí)鐘分頻，分頻值保存在寄存器ADC0CF 的ADCSC 位。（1） 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換有4 種轉(zhuǎn)換啟動(dòng)方式，由ADC0CN 中的ADC0 啟動(dòng)轉(zhuǎn)換方式位（AD0CM1，AD0CM0）的狀態(tài)決定。轉(zhuǎn)換觸發(fā)源有：向ADC0CN 的AD0BUSY

24、位寫(xiě)1；定時(shí)器3 溢出（即定時(shí)的連續(xù)轉(zhuǎn)換）；外部ADC 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)的上升沿，CNVSTR；定時(shí)器2 溢出（即定時(shí)的連續(xù)轉(zhuǎn)換）。AD0BUSY 位在轉(zhuǎn)換期間被置1，轉(zhuǎn)換結(jié)束后復(fù)0。AD0BUSY 位的下降沿觸發(fā)一個(gè)中斷（當(dāng)被允許時(shí)）并將中斷標(biāo)志AD0INT（ADC0CN.5）置1。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)被保存在ADC數(shù)據(jù)字的MSB 和LSB 寄存器：ADC0H 和ADC0L。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)在寄存器對(duì)ADC0H:ADC0L 中的存儲(chǔ)方式可以是左對(duì)齊或右對(duì)齊，由ADC0CN 寄存器中AD0LJST 位的編程狀態(tài)決定。（2） 跟蹤方式ADC0CN 中的AD0TM 位控制ADC0 的跟蹤保持方式。在缺省狀態(tài)，除了轉(zhuǎn)換期間

25、之外ADC0 輸入被連續(xù)跟蹤。當(dāng)AD0TM 位為邏輯1時(shí)，ADC0 工作在低功耗跟蹤保持方式。在該方式下，每次轉(zhuǎn)換之前都有3 個(gè)SAR 時(shí)鐘的跟蹤周期（在啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號(hào)有效之后）。當(dāng)CNVSTR 信號(hào)用于在低功耗跟蹤保持方式啟動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)，ADC0 只在CNVSTR 為低電平時(shí)跟蹤；在CNVSTR 的上升沿開(kāi)始轉(zhuǎn)換。當(dāng)整個(gè)芯片處于低功耗待機(jī)或休眠方式時(shí)，跟蹤可以被禁止（關(guān)斷）。當(dāng)AMUX 或PGA 的設(shè)置頻繁改變時(shí)，低功耗跟蹤保持方式也非常有用，可以保證建立時(shí)間需求得到滿足。（3） 建立時(shí)間要求當(dāng)ADC0 輸入配置發(fā)生改變時(shí)（AMUX 或PGA 的選擇發(fā)生變化），在進(jìn)行一次精確的轉(zhuǎn)換之前需要有一個(gè)最

26、小的跟蹤時(shí)間。該跟蹤時(shí)間由ADC0 模擬多路器的電阻、ADC0 采樣電容、外部信號(hào)源阻抗及所要求的轉(zhuǎn)換精度決定。 給出了單端和差分方式下等效的ADC0 輸入電路。注意：這兩種等效電路的時(shí)間常數(shù)完全相同。對(duì)于一個(gè)給定的建立精度（SA），所需要的ADC0 建立時(shí)間可以用如下方程見(jiàn)式（3）估算。當(dāng)測(cè)量溫度傳感器的輸出時(shí)，RTOTAL 等于RMUX。注意：在低功耗跟蹤方式，每次轉(zhuǎn)換需要用三個(gè)SAR 時(shí)鐘跟蹤。對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用，三個(gè)SAR 時(shí)鐘可以滿足跟蹤需要。ADC0 建立時(shí)間要求,SA 是建立精度，用一個(gè)LSB 的分?jǐn)?shù)表示（例如，建立精度0.25 對(duì)應(yīng)1/4 LSB）t 為所需要的建立時(shí)間，以秒為單位

27、RTOTAL 為ADC0 模擬多路器電阻與外部信號(hào)源電阻之和n 為ADC0 的分辨率，用比特表示見(jiàn)式（1）。t=ln（2n/SA）×RTOTAL×CSAMPLE (1) ADC的程序集成ADC的靈活性在于可以用程序?qū)ζ渑渲茫鶕?jù)上述的各個(gè)模塊的敘述，編寫(xiě)以下的程序，對(duì)與ADC有關(guān)的寄存器進(jìn)行賦值，將ADC置于設(shè)計(jì)的工作環(huán)境中。(1) ADC配置程序void ADC0_Init (void) ADC0CN = 0x04; / ADC0 T3定時(shí)采樣,左對(duì)齊 REF0CN = 0x03; / 啟用內(nèi)部基準(zhǔn)源 AMX0SL = AMX0SL_AIN; / 選擇采樣輸入源 AMX0

28、CF = 0x00; / AIN1為單端輸入 ADC0CF = (SYSCLK/2500000) << 3; / ADC conversion clock = 2.5MHz ADC0CF |= 0x00; / PGA gain = 2 EIE2 |= 0x02; / 啟用 ADC 中斷 （2） ADC中斷服務(wù)程序void ADC0_ISR (void) interrupt 15 AD0INT = 0; / 清 ADC 中斷標(biāo)志位 accumulator += ADC0; / 累加ADC采樣數(shù)據(jù) int_dec+; / 指針加1 if (int_dec = INT_DEC) / 累加

29、完了嗎？ int_dec = 0; / 指針復(fù)位 result = accumulator >> 8; accumulator = 0L; / 累加和變量清0 4.7 顯示電路4.7.1 顯示方案為了更加清楚的顯示各項(xiàng)數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)采用了GDM1602A型的LCD顯示器，能夠方便的編程，該顯示器內(nèi)部集成了字符發(fā)生器，只要將欲顯示的字符的ASCII碼按照寫(xiě)數(shù)據(jù)的時(shí)序?qū)懭隠CD顯示緩沖區(qū)，就可以在液晶屏上顯示了。主要的技術(shù)參數(shù)有顯示容量：16×2個(gè)字符，芯片工作電壓：4.5-5.5V,工作電流：2.0mA(5.0V),模塊最佳工作電壓：5.0V,字符尺寸：2.95*4.35（W

30、*H）mm。接口信號(hào)說(shuō)明：1、2腳為電源的地VSS與電源的正極VDD，3腳為液晶顯示變壓信號(hào)VL，4腳為數(shù)據(jù)、命令選擇端RS，5腳為讀寫(xiě)選擇端RW，6腳為使能信號(hào)E，7到14腳為8位數(shù)據(jù)輸入輸出端口D0-D7，15、16為背光源引腳。 初始化過(guò)程（復(fù)位過(guò)程）：延時(shí)15ms，寫(xiě)指令38H（不檢測(cè)忙信號(hào)），延時(shí)5ms，重復(fù)三次，以后每次寫(xiě)指令，讀寫(xiě)數(shù)據(jù)操作之前均需檢測(cè)lcd工作狀態(tài)，等待39us后寫(xiě)入顯示開(kāi)關(guān)控制字，在等待39us，寫(xiě)入清屏命令，等待1.53ms，寫(xiě)入模式控制字，然后初始化結(jié)束。以下為初始化程序：圖9 C8051F020與lcd接口電路void LCD_Init(void) P2

31、= 0X80; for(x=0;x<50000;x+); /P7 = 0x30; /*一行顯示*/ P3 = 0x38; /*兩行顯示*/ P2 = 0X00;/0x08; P2 = 0X80;/0x09; for(x=0;x<1000;x+); P3 = 0x0c;/ P3 = 0x0e; P2 = 0x00; P2 = 0x80; for(x=0;x<1000;x+); P3= 0x06; P2 = 0x00; P2 = 0x80; for(x=0;x<5000;x+); P3 = 0x01; P2 = 0x00; P2 = 0x80; for(x=0;x<5

32、000;x+);4.7.2 顯示程序Transform函數(shù)的功能是將采樣與檢測(cè)值經(jīng)過(guò)計(jì)算后分離轉(zhuǎn)換成顯示用的ASCII碼，并寫(xiě)入顯示緩存區(qū)。Display函數(shù)控制LCD控制器將顯示緩存區(qū)的數(shù)據(jù)顯示到液晶屏幕上。void transform(void) voltage = (int)(RATE*result*1000);NCDdata3 = (voltage/10000)%10 +0x30;NCDdata4 = (voltage/1000)%10 +0x30;NCDdata6 = (voltage/100)%10 +0x30;NCDdata7 = (voltage/10)%10 +0x30;NC

33、Ddata8 = voltage%10 +0x30;timer_buf = (int)(cos(T_power*Rate_power)*1000);Netdata6= (timer_buf/100)+0x30;Netdata7= (timer_buf/10)%10+0x30;Netdata8=(timer_buf)%10+0x30;void display(void) static unsigned char data1;P2 = 0X80; /設(shè)置第一行的顯示位置 P3 = 0x80; P2 = 0x00; P2 = 0x80; for(x=0;x<1000;x+); P2 = 0xA

34、0; /準(zhǔn)備送數(shù)據(jù) for(x=0;x<5000;x+); lcdpoint=&NCDdata; /取地址 for(lcd_data_count=10;lcd_data_count>0;lcd_data_count-)/顯示第一行 data1=*lcdpoint; /讀出數(shù)據(jù) P3 = data1; /寫(xiě)數(shù)據(jù)到端口 P2 = 0X20; P2 = 0XA0; /控制LCD lcdpoint+; for(x=0;x<5000;x+); /設(shè)置第二行的顯示位置 P2 = 0X80; P3 = 0xc0; P2 = 0x00; P2 = 0x80; for(x=0;x<

35、;1000;x+); lcdpoint=&Netdata; for(lcd_data_count=9;lcd_data_count>0;lcd_data_count-)/顯示第二行 data1=*lcdpoint; P3 = data1; P2 = 0xA0; P2 = 0x20; lcdpoint+; for(x=0;x<5000;x+); 5總結(jié)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我更加深刻地理解了直流斬波電路以及開(kāi)關(guān)電源，了解了開(kāi)關(guān)電源的基本結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)過(guò)程和實(shí)現(xiàn)的功能。使我了解到開(kāi)關(guān)電源在電子設(shè)備、電力設(shè)備和通信系統(tǒng)的直流供電中得到廣泛應(yīng)用，在高頻開(kāi)關(guān)電源中，DC-DC變換是其核心。 首先，平時(shí)學(xué)習(xí)時(shí)，自我感覺(jué)良好，根本就沒(méi)有仔細(xì)取思考我們所學(xué)的那些電路原理以及是否有改進(jìn)的可能性，只是滿足于知道了書(shū)上的結(jié)論。所以當(dāng)老師的課題布置下來(lái)后，我去圖書(shū)館借來(lái)了相關(guān)書(shū)籍，把書(shū)看過(guò)兩篇之后，把我認(rèn)為與此次設(shè)計(jì)相關(guān)的內(nèi)容作了相應(yīng)的記錄。把設(shè)計(jì)的大體方向確定下來(lái)。完成這一步的時(shí)候，我還以為不怎么有困難。但是，后來(lái)發(fā)現(xiàn)還有很多問(wèn)題需要注意。其次，在元器件定額時(shí)，輸出回路濾波電容的定額與扼流電感的定額。我查看了好幾篇書(shū)籍，才勉強(qiáng)得出了結(jié)論。再次，就是一些細(xì)節(jié)上的問(wèn)題，在設(shè)計(jì)