基于數(shù)字化控制的開關(guān)電源的設(shè)計

1、基于數(shù)字化控制的開關(guān)電源的設(shè)計第一章 緒 論電子設(shè)備離不開電源，電源供給電子設(shè)備運作需要的能量，這就覺決定了電源在電子設(shè)備中的重要性。電源的質(zhì)量直接影響電子設(shè)備的工作可靠性，所以電子設(shè)備對電源的要求日益提高。現(xiàn)有的電源主要由線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源兩大類組成。這兩類電源由于各自的特點而被廣泛應(yīng)用。線性穩(wěn)壓電源的優(yōu)點是穩(wěn)定性好、可靠性高、輸出電壓精度高、輸出紋波電壓小。他的缺點是要求采用工頻變壓器和濾波器，他們的重量和體積都很大，并且調(diào)整管的功耗較大，使電源的效率大大降低，一般情況不超過50%.但他的優(yōu)良的輸出特性，使其在對電源性能要求較高的場合仍得到廣泛的應(yīng)用。相對線性穩(wěn)壓電源來說，開關(guān)電源

2、的優(yōu)點更能滿足現(xiàn)代電子設(shè)備的要求， 從 20 世紀(jì)中期開關(guān)電源問世以來，由于他的突出優(yōu)點，使其在計算機、通訊、航天、辦公和醫(yī)療領(lǐng)域等方面得到廣泛的應(yīng)用。開關(guān)電源的主要優(yōu)點：效率高；可靠性和穩(wěn)定性好；體積??；重量輕；對供電電網(wǎng)電壓的波動不敏感；在電網(wǎng)電壓波動較大的情況下，仍能維持較穩(wěn)定的輸出。目前， 我國市場上所謂的數(shù)字式開關(guān)電源只有數(shù)字顯示，其控制系統(tǒng)本質(zhì)上還是采用模擬控制或者模擬與數(shù)字相結(jié)合的控制，核心技術(shù)還是沒有本質(zhì)的改變， 導(dǎo)致依然有著模擬系統(tǒng)的固有缺點。比如在調(diào)節(jié)微小變化量時，往往需要反復(fù)操作很多次才能比較準(zhǔn)確地達到想要得到的輸出值，在意外掉電時電源設(shè)定值會丟失。相對于模擬控制技術(shù)、數(shù)

3、字電源大大減少了在模擬電源常見的誤差、老化、溫度影響、漂移、 非線性不易補償?shù)葐栴}，其穩(wěn)定的控制參數(shù)使得產(chǎn)品個體無需精度調(diào)節(jié)即可獲得很好的一致性，可靠性好。基于高速微處理的數(shù)字控制技術(shù)，除了具備數(shù)字控制技術(shù)本身的特點之外，由于其更快速的數(shù)據(jù)處理能力，還有其獨特的優(yōu)勢，包括實現(xiàn)先進的控制算法、更好的優(yōu)化效率、更高的數(shù)據(jù)采集精度和控制開光調(diào)節(jié)頻率，更高的控制精度和可靠性，優(yōu)秀的系統(tǒng)管理和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能。在今后相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，集數(shù)控、 數(shù)顯、 記憶功能一體的可調(diào)式開關(guān)穩(wěn)壓電源將成為主流，相關(guān)的技術(shù)研究領(lǐng)域也是電源技術(shù)工作者致力于研究的熱點。開展集數(shù)控、數(shù)顯、記憶功能、完善的保護措施于一天的可調(diào)

4、式開關(guān)電源技術(shù)的研究是有必要且具備重大應(yīng)用價值的。1.1 數(shù)字化開關(guān)電源的研究現(xiàn)狀及發(fā)展概況自從上世紀(jì)60 年代開關(guān)電源問世以來，相關(guān)技術(shù)有了飛速發(fā)展和變化，經(jīng)歷了幾代功率半導(dǎo)體器件的應(yīng)用、高頻化和開關(guān)技術(shù)、開關(guān)電源系統(tǒng)綜合集成的三大技術(shù)發(fā)展階段。提升功率半導(dǎo)體器件高效性；提高開關(guān)電源功率密度；高頻磁集成與同步整流技術(shù)的應(yīng)用；模塊化分布式電源設(shè)計等成為現(xiàn)代電源技術(shù)關(guān)注的熱點。隨著DSP、 ARM 等電子器件小型化、高速化，開關(guān)電源的控制部分正在向數(shù)字化方向發(fā)展。由于數(shù)字化，使開關(guān)電源的控制部分智能化、零件的共同化使得它能夠靈活應(yīng)對不同的客戶的需求，這就可以降低開發(fā)周期和開發(fā)成本。依靠現(xiàn)代數(shù)字化

5、控制和數(shù)字信號處理新技術(shù)，電源控制成為一個新的發(fā)展趨勢，已經(jīng)逐步在功率變換設(shè)備中得到推廣和應(yīng)用，行業(yè)內(nèi)部稱采用數(shù)字控制技術(shù)的功率變換設(shè)備為數(shù)字電源。近年來，以數(shù)字信號處理器（DSP）為控制核心的大功率數(shù)字電源技術(shù)已經(jīng)受到很多高校，電力電子技術(shù)專業(yè)機構(gòu)和電源系統(tǒng)提供商的重視，形成了相關(guān)的研究課題，國外每年都有很多這方面的技術(shù)性論文發(fā)表，市場上也開始逐步推出；了全數(shù)字化的電源產(chǎn)品。時至今日，業(yè)界比較認(rèn)同的是TI 公司從功能上對數(shù)字電源進行定義：數(shù)字電源就是數(shù)字化控制的電源產(chǎn)品，它能提供配置、監(jiān)控和管理功能，并延伸到對整個回路的控制。也就是說，數(shù)字電源包括兩部分：PWM 反饋回路的全數(shù)字控制；電源管

6、理與通信。而基于這一概念，自2005 年下半年開始，以“全數(shù)字控制回路”為特征的數(shù)字電源控制芯片開始出現(xiàn)，TI、 Silicon Labs、 Zilker Labs、等公司紛紛推出了產(chǎn)品，并且進入到高端AD/DC 電源設(shè)計中，標(biāo)著著數(shù)字電源開始走如實際應(yīng)用。目前數(shù)字電源技術(shù)還不十分成熟，實現(xiàn)全數(shù)字化控制還存在許多難點，有很大的突破，具體包括以下幾個方面：曲需要1 數(shù)字信號處理器速度與高頻開關(guān)的開關(guān)速度不對稱。以普通的50KHzAD/DC變換器為例，開關(guān)周期僅為20uso要在這期間完成信號檢測、控制方程 計算、 PWM 驅(qū)動信號生成這些復(fù)雜的任務(wù)，同時還要實現(xiàn)與整個系統(tǒng)的通訊，這就需要數(shù)字信號芯

7、片有極高的運行速度。單片機在速度上無法達到要求。目前用于電源控制的DSP芯片可以實現(xiàn)開關(guān)頻率在100KHz左右的AD/DC變換器， 控制滿足更高頻率或者更復(fù)雜的控制仍將是十分的困難。2 變換器開關(guān)動作對采樣的嚴(yán)重干擾。開關(guān)功率變換中的模擬控制器信號取樣一般是連續(xù)進行的，而數(shù)字控制的采樣是離散完成的，這就使得變換器的瞬間開關(guān)噪聲對后者的影響更嚴(yán)重。高頻功率變換器本身的開關(guān)噪聲發(fā)生時刻與信號采樣時刻往往是不容易錯開，采集到的信號不能用來進行有效的控制。由于在一個開關(guān)周期內(nèi)僅僅來得及采樣一兩次，對于那些需要快速發(fā)反應(yīng)的信號來說，模擬和數(shù)字濾波的方法均難以應(yīng)用。因此， 必須探索符合開關(guān)功率檳變換技術(shù)特

8、點的新的有效采樣方法及控制方法。3 檢測信號的量化誤差導(dǎo)致輸出響應(yīng)極限環(huán)振蕩，從而大大降低控制精度。4 高速運行下數(shù)字PWM 分辨率急劇下降。在數(shù)字化控制中，PWM 的脈寬時間分辨率取決于控制器的指令周期與開關(guān)周期的比值。仍以普通 50KHzAD/DC 變換器為例，若微控制器運行速度20MHZ, 則 PWM 調(diào)節(jié)的最高分辨率為1/400。這一分辨率即使不考慮極限環(huán)的影響，往往也不能滿足控制器的要求。如果分辨率要求達到16位，則微控制器的時鐘頻率將需要 3.28GHZ以上。因此， 在不斷提高微控制器本身的時鐘頻率外，必須探索新的提高PWM 分辨率的方法。1.3 課題的研究意義在開關(guān)穩(wěn)壓系統(tǒng)中應(yīng)用

9、最新的開關(guān)電源芯片、單片機微控制器、信息處理、信號檢測等技術(shù)，使傳統(tǒng)的開關(guān)電源技術(shù)與先進的信息處理技術(shù)融合在一起，從而可以改變傳統(tǒng)開關(guān)電源行業(yè)技術(shù)含量低的狀況，實現(xiàn)全數(shù)字化的電源穩(wěn)壓的智能管理。 由于系統(tǒng)所需要的實現(xiàn)功能主要是通過軟件進行設(shè)置，因此還具有電路軟件機構(gòu)簡單，成本低， 很高靈活性和功能可擴充性，能極大的提高系統(tǒng)產(chǎn)品的核心競爭力。從學(xué)術(shù)研究方面上看，使傳統(tǒng)的開關(guān)穩(wěn)壓技術(shù)與現(xiàn)代先進的智能控制融合在一起， 近年來一直是國內(nèi)外的研究熱點，代表著電源領(lǐng)域的主流技術(shù)和先進技術(shù)，代表著開關(guān)電源的發(fā)展趨勢。這些正是本論文的研究目的和意義所在。1.4 課題的主要研究內(nèi)容本論文需要設(shè)計能夠用繼電器控制

10、開關(guān)電源，結(jié)合單片機控制方式和數(shù)字信號處理芯片DSP 的控制方式，實現(xiàn)電源智能化開關(guān)。隨著醫(yī)學(xué)電子技術(shù)的高度發(fā)展， 醫(yī)療設(shè)備的種類也越來越多，醫(yī)療設(shè)備與現(xiàn)代醫(yī)療診斷、治療關(guān)系日益密切， 任何醫(yī)療設(shè)備都離不開電源。數(shù)字化控制的電源便于管理和控制，在實際應(yīng)用中更加方便。本論文設(shè)計的結(jié)構(gòu)安排如下：第一章敘述了課題的研究背景，數(shù)字化電源開關(guān)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展概況和課題的研究意義。第二章介紹了數(shù)控開關(guān)電源的概念、特點、開關(guān)穩(wěn)壓電源的類型、開關(guān)電源的幾種控制方式及優(yōu)缺點等，還闡述了模擬控制與數(shù)字控制的比較，數(shù)字控制的優(yōu)勢。第三章第四章最后結(jié)論第二章認(rèn)識數(shù)控開關(guān)穩(wěn)壓電源2.1 數(shù)控開關(guān)穩(wěn)壓電源的概念開關(guān)電源是

11、相對線性電源來說的。所謂的開關(guān)電源是指該電源中的調(diào)整管工作在截止區(qū)和飽和區(qū)。調(diào)整管截止時，相對于機械開關(guān)的斷開，調(diào)整管飽和時，相對于機械開關(guān)的閉合。這種起開關(guān)作用的三極管就叫開關(guān)管，而利用開關(guān)管來穩(wěn)定電壓的電源，就稱為開關(guān)穩(wěn)壓型電源。再利用微處理器，比如單片機來實現(xiàn)控制電路，實現(xiàn)對電壓的數(shù)字控制和顯示。2.2 開關(guān)電源的特點1 穩(wěn)壓范圍寬開關(guān)電源的穩(wěn)壓范圍寬。當(dāng)電網(wǎng)電壓在130V 260V 范圍變化時，開關(guān)電源仍能獲得穩(wěn)定的直流電壓輸出。而普通串聯(lián)型穩(wěn)壓電源允許電網(wǎng)電壓變化范圍一般為190V 240V。2 功耗小、功率高開關(guān)電源的調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)。在開關(guān)飽和導(dǎo)通時，C、 E 極兩端的壓降接

12、近于零；在開關(guān)管截止時，集電極電流為零。因此調(diào)整管功耗很小。而普通串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的調(diào)整管工作在放大狀態(tài)，流過的電流大（即負(fù)載電流），管電壓也比較大，所以調(diào)整管功耗大。開關(guān)型穩(wěn)壓電源比普通串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的功耗低40%左右。3 體積小、重量輕開關(guān)電源是直接對交流220V 電壓整理、濾波、然后有開關(guān)調(diào)整管穩(wěn)壓輸出，不需要笨重的電源穩(wěn)壓器，因此具有體積小，重量輕的優(yōu)點。4 整機的穩(wěn)定性和可靠性提高由于卡關(guān)電源的功耗小，使機內(nèi)溫升降低，整機的穩(wěn)定性與可靠性極大的提高， 又避免因溫度損傷元器件。而且開關(guān)電源可方便地設(shè)計過壓、過流保護電路、 一旦電路發(fā)生過壓、過流故障，保護電路能制動地使開關(guān)電源電路停止工作

13、，從而防止了故障范圍的擴大。5 易于實現(xiàn)多路電壓輸出和遙控開關(guān)電源可借助儲能變壓器用不同匝數(shù)的二次繞組獲得不同數(shù)值的輸出電壓， 而且各輸出電壓之間不會產(chǎn)生相互干擾。另外， 可通過控制調(diào)整管的工作狀態(tài)，來實現(xiàn)對電源電路的遙控，以達到遙控關(guān)機的目的。6 .3 開關(guān)穩(wěn)壓電源的類型1、按輸入和輸出電壓的大小劃分：降壓式開關(guān)穩(wěn)壓電源升壓式開關(guān)穩(wěn)壓電源2、按功率開關(guān)的連接方式劃分：單端正激式與單端反激式半橋式和全橋式3、按儲能電感的連接方式劃分：串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源電路并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源電路4、按激勵方式劃分：它激式開關(guān)穩(wěn)壓電源自激式開關(guān)穩(wěn)壓電源7 .4 開關(guān)電源的控制方式7.1.1 脈寬調(diào)制技術(shù)脈寬調(diào)制技

14、術(shù)（PWM）的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)過十多年的時間，其技術(shù)已經(jīng)十分成熟。 其機構(gòu)電路簡單，控制方式簡便，目前已經(jīng)出現(xiàn)了大量專門的脈寬調(diào)制器。運用PWM 技術(shù)的變換器一般頻率都是30KHz 左右，選用的開關(guān)功率管一般也是MOSFET 居多。在這個實際應(yīng)用層面上，所設(shè)計的產(chǎn)品無論在質(zhì)量、可靠性、產(chǎn)品價格還是在重量上都可以說達到了完美的程度。PWM 控制技術(shù)在逆變電路中的應(yīng)用最為廣泛，對逆變電路的影響也最為深刻。但是 PWM 技術(shù)有其固有的缺陷，這些缺陷已經(jīng)限制了它的進一步發(fā)展。 其主要缺點主要變現(xiàn)在以下 幾個方面：1）功率管在開通和關(guān)斷的過程中，電流和電壓的波形重疊，產(chǎn)生了 開關(guān)損耗，并且這個損耗隨著開關(guān)頻率

15、的增加和設(shè)計產(chǎn)品的容量的增加而增加； 2）電路中的寄生參數(shù)沒有處理，寄生電感和寄生電容在高頻時會產(chǎn)生巨大的電 壓尖峰和浪涌電流。開關(guān)損耗是由于電流電壓的重疊， 二者的乘積就是損耗，不 讓這二者重疊問題就有可能得到解決。寄生參數(shù)的問題是否可以考慮在電路設(shè)計 里面融入這二者，使得寄生電感和寄生電容成為電路可靠工作的一部分，這樣二者問題也有可能得到解決。7.1.2 諧振變換技術(shù)諧振變換器就是利用諧振原理使開關(guān)兩端的電壓或者電路在一個周期的某個 時間段呈正弦規(guī)律變化，電壓和電流波形錯開，使得電路具備了ZCS或者ZVS的變換條件，使得功率管自然導(dǎo)通或者關(guān)斷。在零電壓或者零電流田間進行導(dǎo)通 和關(guān)斷狀態(tài)的轉(zhuǎn)

16、換使主功率管在開通和關(guān)斷的過程中損耗將大為降低。一般的準(zhǔn)諧振電路分為如下幾種：第一種是零電壓開關(guān)諧振電路（ ZVS QRC）;第二種是 零電流開關(guān)諧振電路（ZCS QRC）;第三種零電壓開關(guān)多諧振電路（ZVS MRC） 等。圖2-1給出了上述三種諧振電路的基本開關(guān)單元。3）承電公開養(yǎng)/懵報電降壬本開關(guān)單元 bj本電調(diào)開關(guān)事語城電路去本開關(guān)單元 CJ零電壓開關(guān)手說艷電路星本開關(guān)單元圖2-1準(zhǔn)諧振電路的基本開關(guān)單元7.1.3 軟開關(guān)技術(shù)為了使開關(guān)電源能夠在高頻條件下能夠以更高的工作效率穩(wěn)定地運行，自20世紀(jì)70年代以來國際電力電子技術(shù)學(xué)界在不斷地研究開發(fā)開關(guān)技術(shù)。所謂的“軟開關(guān)”指的是足零電壓開關(guān)

17、（ZVS）,或者零電流開關(guān)（ZCS） 它利用諧振原理使得通過開關(guān)變換器的電流（或者電壓）按照正弦或者準(zhǔn)正弦規(guī)律變換，當(dāng)開關(guān)管電流自然過零時，使開關(guān)關(guān)斷；或者開關(guān)電壓為零時，使開關(guān) 導(dǎo)通，從而使得開關(guān)器件上的開關(guān)損耗為零。在原開關(guān)也終中德加很小的電寓.電衣等 懵根元件，構(gòu)成相助攜洸網(wǎng)絡(luò)1在開關(guān)速 程番后打入潸猴比掛，開關(guān)開通前電壓陣 無毒,前善防前電流,常為零可詞除開開 過程中中電名、電詫的重疊，減/，甚至自 蚣強蛇花開關(guān)曝黃就開關(guān)的關(guān)新之需本電任開美r奉電壓開通j >使開美開通皙其再造電壓為奉，組開關(guān)開通時就不會產(chǎn)生損耗粉嗨毒孝電流開美r學(xué)電流關(guān)斯，> 使開奔關(guān)朝甭抖颯次為軍,時開

18、關(guān)關(guān)新時也不會產(chǎn)生楣擔(dān)和染力零電見美新> 與開關(guān)外聯(lián)畸電承能是馥開關(guān)關(guān)斷后也在上升的速及p蜂低關(guān)新城起軍電流開通> 與開關(guān)聿聯(lián)妁包思能延統(tǒng)開關(guān)開通后也旋上升的速度，降低開通布機運用軟開關(guān)技術(shù)的變換器是 PWM和準(zhǔn)諧振變換器的整合體。因此它具備 了二者共同的優(yōu)點：(1)諧振過程只發(fā)生在開關(guān)管的開通或者關(guān)斷階段， 這樣既保證了功率管 的軟開關(guān)條件，又使功率管承受較小的電壓或者電流的應(yīng)力；(2)能量傳輸?shù)姆绞街饕×?PWM變換器的優(yōu)點，減小了諧振通態(tài)的損耗；（ 3） ZCS 和 ZVS 開關(guān)條件是不受輸入條件或者負(fù)載波動的影響，在一定意義上來說這就可以適用于任何傳統(tǒng)的PWM 變換器。

19、2.5 模擬控制與數(shù)字控制的比較開關(guān)電源控制實現(xiàn)方式分為模擬控制和數(shù)字控制。模擬控制有其固有優(yōu)點，諸如電路成熟、應(yīng)用方便、實時性好等。所以在對開關(guān)電源性能要求不是恨到的情況下得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的開關(guān)電源采用模擬控制電路，但模擬控制電路存在一下缺點：1 模擬控制因采用大量的分散原件和電路板，導(dǎo)致硬件成本高，系統(tǒng)可靠性下降；2 模擬器件易老化切無法克服溫度漂移，導(dǎo)致電源輸出性能下降，甚至導(dǎo)致輸出失??；3 產(chǎn)品升級換代困難。模擬控制開關(guān)電源若要升級，就必須得改動硬件，每一個新型的開關(guān)電源都有要求并重新設(shè)計、制造控制系統(tǒng)；4 模擬控制人機交互界面差，對電源監(jiān)控功能有限，一旦出現(xiàn)故障，技術(shù)人員須到現(xiàn)

20、場處理。隨著大規(guī)模集成電路ASIC、現(xiàn)場可編程邏輯控制器件FPGA及數(shù)字信號處理器 DSP 技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)電源的控制逐漸有模擬控制轉(zhuǎn)向數(shù)字控制，即數(shù)字化方向發(fā)展。開關(guān)電源實現(xiàn)數(shù)字化具有一下優(yōu)勢：1 數(shù)字控制易于采用先進的控制方法和智能控制策略，使得開關(guān)電源的智能化程度更高，性能更加完美。2 控制系統(tǒng)靈活，系統(tǒng)升級方便，甚至可以在線修改控制算法及控制參數(shù)，而不必改動硬件線路，大大縮短了設(shè)計周期。數(shù)字控制系統(tǒng)的控制方案集中體現(xiàn)在控制程序上，而微處理器一般都具有豐富的片內(nèi)資源。硬件資源配置確定后，只需要通過修改控制軟件，就可以提高原來的控制系統(tǒng)性能，或者更具不同的控制對象實時、在線更換不同的控制策

21、略軟件。3 控制電路的元件數(shù)量明顯減少，因此縮小了控制板體積，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。4 控制系統(tǒng)的可靠性提高，易于標(biāo)準(zhǔn)化。由于數(shù)字控制的高可靠性，必然 使整個控制系統(tǒng)的可靠性提高，而且看樣子針對不同的系統(tǒng)（或不同型號的產(chǎn)品） ，采用統(tǒng)一的控制控制板，只是對控制軟件作一些調(diào)整即可，這對于廠家而言，無疑有著巨大吸引力。5 系統(tǒng)的一致性較好，生產(chǎn)制造方便。由于控制軟件不會像模擬控制器件哪樣存在差異，所以，對于同于控制程序的控制板，其一致性是很好的，也沒有模擬系統(tǒng)中模擬器件調(diào)試帶來的差異問題。這樣， 同一號控制板的性能一致性就會比模擬系統(tǒng)高很多。2.6 本章小結(jié)本章是數(shù)字開關(guān)電源的基礎(chǔ)，主要介紹了開

22、關(guān)電源的概念、特點、 開關(guān)穩(wěn)壓電源的類型、控制方式的種類的優(yōu)缺點等，還對數(shù)字開關(guān)電源與傳統(tǒng)模擬開關(guān)電源進行了比較，闡述了數(shù)字控制的優(yōu)勢。第三章 控制電路設(shè)計方案3.1 系統(tǒng)設(shè)計本文設(shè)計的要求是能夠用繼電器對醫(yī)療設(shè)備電源的數(shù)字化控制，便于對電源在系統(tǒng)設(shè)計中要用到繼電器的工作原理。本文選用電磁繼實現(xiàn)對電源數(shù)字化控制。電磁繼電器的結(jié)構(gòu)與工作原理如下圖所示：控制電路工作電路結(jié)構(gòu)由低壓控制電路和高壓工作電路組成?？刂齐娐罚旱蛪弘娫?、開關(guān)、電 磁鐵。工作電路：高壓電源、觸點、用電器。工作原理：電磁鐵通電時，把銜鐵吸下來使觸點接觸，工作電路閉合。電磁 鐵斷電時失去磁性，彈簧把銜鐵拉起來，切斷工作電路。繼電器

23、是利用低電壓， 弱電流電路通斷來間接控制高電壓， 強電流電路的裝置。所以可以利用電磁繼電 器的原理來設(shè)計一個電磁繼電器對電源數(shù)字化的控制裝置。3.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計控制系統(tǒng)是本文設(shè)計的關(guān)鍵，能否實現(xiàn)數(shù)字化的控制主要是控制系統(tǒng)的 設(shè)計，控制系統(tǒng)設(shè)計如下圖：系統(tǒng)框圖3.3 人機交換界面的設(shè)計人機交互裝置背面如下圖所示：通訊口 I通訊口2人機交互裝置機構(gòu)如下圖通訊電纜:通訊電纜PLC或編程計算機人機交互裝置工作過程，從上面的結(jié)構(gòu)圖中，我們可以了解人機交互裝置的 工作過程：首先，我們通過專用的程序按要求設(shè)計好界面， 然后通過計算機的通訊口把 界面儲存在人機交互裝置的儲存器中。當(dāng)人機交互裝置運行后，就可

24、以按照要求顯示界面，處理輸入信息。同時， 裝置通訊口不停的和 PLC進行通訊，讀取數(shù)據(jù)或?qū)懭霐?shù)據(jù)。這樣，裝置就可以 實時的顯示PLC數(shù)據(jù)或控制PLC。3.4 本章小結(jié)本章主要闡述了設(shè)計的方案，系統(tǒng)設(shè)計，人機交換界面的設(shè)計。利用繼 電器的作為主要元件，同時結(jié)合單片機技術(shù)，實現(xiàn)其控制。第四章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 軟件設(shè)計的體方案基于DSP數(shù)字控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計，軟件設(shè)計是數(shù)字化控制的電源過程中 非常重要的環(huán)節(jié)。課題采用結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計技術(shù)，使用C語言編寫軟件程序，運用CCS代碼調(diào)試工作進行程序調(diào)試。機構(gòu)化設(shè)計是一種組合任務(wù)時避免混亂的一中程序設(shè)計技術(shù)，就是使得任務(wù) 能夠分模塊，分塊進行。因為任

25、何程序邏輯都可以運用順序、選擇、循環(huán)這三中 基本機構(gòu)的重合、組合、嵌套來實現(xiàn)目的。因此，任何一個復(fù)雜的求解過程最終 都可以轉(zhuǎn)化成結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計模式來解決問題。模塊化是實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化程序的實際劇本方法。單個模塊化指的是程序系統(tǒng)的一 個機構(gòu)單位，在語言環(huán)境中變現(xiàn)為子程序、過程、函數(shù)等形式。在結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計中， 往往把一個大的程序分割成多個模塊，把這些模塊按照層次關(guān)系進行組織，這樣一個大的程序就會轉(zhuǎn)化設(shè)計一個個小的模塊，降低了系統(tǒng)設(shè)計的難度。模塊化設(shè)計的程序結(jié)構(gòu)良好，各個模塊之間的關(guān)系簡單，每個模塊均有自己具體的基本任務(wù)單元組成，各個模塊的運行相對獨立，彼此不受干擾，便于查錯，使得程序的可讀性增強也