數控直流電源設計畢業(yè)論文設計終稿

1、論文題目數控直流電源設計學生姓名指導教師姓名、職稱論文起訖日期自 2014年09月23日起，至2015年05月10日一、 選題目的與意義實現電源模塊中諸如可靠性、智能化和產品一致性等工程問題，提高生產效率和產品的可維護性。提高電源的工作效率，減少功耗。二、 主要研究內容本次設計是基于STC12C5A32S2、XL6012升壓芯片和XL4016降壓芯片的數控直流電源系統(tǒng)，主要以解決數控電源的高效轉換輸出, 高精度數控輸出,大功率等問題為出發(fā)點,研究以單片機STC12C5A32S2為核心,結合電流檢測電路,電壓檢測電路,運放反饋回路,ADC采樣電路,DAC采樣電路以及其他外圍輔助電路,以此充分發(fā)揮

2、基于XL6012升壓芯片和XL4016降壓芯片的數控穩(wěn)壓電源調整速度快，電壓調整率低，負載調整率低等優(yōu)勢，實現高精度低紋波輸出,大功率輸出等功能。三、基本要求1 可以實現數控和手動兩種模式。2 輸出電壓范圍：5.0031.00V。3 輸入電壓范圍：10.0030.00V。4 步進電壓100mV以下。5 輸出電流：可達3A四、進度安排 2014.09.23-2014.11.30: 指導教師下達畢業(yè)設計（論文）任務書，學生接受任務、收集、查閱相關文獻資料。2014.12.01-2014.12.30: 開題報告2015.01.01-2015.03.15 學生撰寫論文提綱；系統(tǒng)設計、調試、實驗；撰寫論

3、文（設計說明書）。.03.19: 論文修改、定稿。2015.04.22-2015.05.10: 論文答辯準備及答辯。五、主要參考文獻、資料1李全利.單片機原理及接口技術M. 北京：高等教育出版社.2009.12閆俊嶺,陳帥華. 基于89C51單片機的數控直流電源外圍電路設計J. 數字信,2013,(04):67-73.3李鵬. 基于單周控制的數控直流電源的研究D.華中科技大學,2011.4瞿才鑫. 數控直流開關電源的設計與實現D.華中科技大學,2013.5王小明,盧志強. 基于STC89C52數控直流電源設計J. 微計算機信息,2009,(34):145-146+178目 錄數控直流電源設計I

4、II摘 要III關鍵詞IIITheDesignOfNumericalControlledDCPowerIIIAbstractIIIKeywordsIII1前言32方案論證32.1電源部分方案一32.2電源部分方案二32.3電源部分方案三32.4數控部分方案32.5方案選擇33硬件設計33.1硬件電路的總體設計方案33.2具體硬件單元電路設計33.2.1 STC12C5A32S2單片機最小系統(tǒng)電路33.2.2 LCD1602液晶顯示模塊電路33.2.3 控制部分的電源供電電路33.2.4 電阻分壓電路33.2.5 TLC1549ADC轉換電路與基準電壓電路33.2.6 獨立按鍵、蜂鳴器和模式指示

5、燈電路33.2.7 數控模式與手動模式切換電路33.2.8 數控模式與手動模式控制電路33.2.9 電源部分電路34 軟件設計34.1主函數程序設計34.2外部中斷0程序設計34.3自動調節(jié)輸出電壓程序設計35 系統(tǒng)測試與數據分析35.1系統(tǒng)指標測試3手動輸出電壓3數控輸出電壓3輸入電壓3輸出電流35.2誤差分析3參考文獻3致謝3附錄3附錄1 系統(tǒng)控制部分原理圖3附錄2 電源部分原理圖3附錄3 軟件設計主函數代碼3數控直流電源設計摘 要本設計采用 STC12C5A32S2單片機作為整機的控制中心，利用XL6012升壓芯片和XL4016降壓芯片作為電源模塊的核心。用LCD1602液晶模塊來作為屏

6、幕顯示，主要顯示輸入電壓、輸出電壓、輸出電流和控制模式。本設計可以實現數控和手動控制兩種模式。數控模式可以通過按鍵輸入數值來控制對應想要的電壓值，也可以通過按鍵來進行輸出電壓的微調。手動模式可以直接調節(jié)電位器來調節(jié)輸出電壓。本設計具有性能可靠、結構簡單、過壓、過流報警、掉電保存等特點。關鍵詞：數控電源 單片機 升壓 降壓 TheDesignOfNumericalControlledDCPowerAbstractThis design adopts STC12C5A32S2 MCU as control center of the whole machine, using XL6012 boos

7、ter and XL4016 step-down chip as the core of the powermodule.UsingLCD1602asscreendisplaywhichmainlyshowsthevoltageinputoroutput,the currentinputoroutputandthecontrolmode.This design canachieve two patterns of numerical control and manual control. Numerical control mode:Itcanbecontrolledbykeyingacert

8、ainvoltagevalueandalsocanfinelytunesoutputvoltagebykey.Manualmode:Itcanadjustoutputvoltagebydirectlyadjustingpotentiometer.This design features in dependable performance, simple structure,over-voltage, over-current alarm, electricity saving, etc.Keywords: Digitally Controlled Power Source ; Microcon

9、troller ; Step-up; Step-down1前言隨著現代信息化革命的發(fā)展，電源技術給電子技術提供了穩(wěn)定的發(fā)展前提，同時也給電源提出了更高的要求。普通電源在工作時容易產生老化、誤差、可調節(jié)性變差等現象。嚴重的會影響整個系統(tǒng)的精確度或造成系統(tǒng)崩潰、毀壞，為此各個企業(yè)對電源技術有了更高的要求。自20世紀90年代以后，數控電源技術有了長足的發(fā)展，也取得了很大的技術突破。但其產品存在數控程度達不夠、精度不高、紋波較高、可靠性較差的缺點。因此現代數控電源的主要發(fā)展趨勢，是針對以上不足而加以改進的。本設計也是主要針對數控電源的缺點而設計的，重點在提高數控程度、降低功耗、提高帶負載能力。2方案論

10、證本設計主要分為電源部分和數控部分，因此本人就分別進行論證。2.1電源部分方案一采用線性穩(wěn)壓器件來作為電源部分的核心部件。如LM317，它是正電壓穩(wěn)壓器，輸出電壓范圍為1.24V35.5V，能提供1.5A以下的電流，紋波抑制比高達80dB，輸出電壓紋波極小,還具有輸出短路保護、過流、過熱保護。而且只需要兩個電阻來設置輸出電壓，這使得電路設計起來非常簡單,可以節(jié)省元件,而且控制方便。這是因為LM317的Vout引腳與可調段引腳的電壓差是1.24V，即圖2.1中R1兩端的電壓為1.24V。所以有Vout=(1.24/R1)*(R1+R2)+Iadj*R2 （式2.1）由于Iadj被芯片內部控制在小

11、于100uA的范圍內，所以可以“Iadj*R2”這一項產生的誤差可以忽略，即可以去掉“Iadj*R2”這一項。最后有 Vout=1.24(1+R2/R1) （式2.2）由式2.2可知：只要固定了R1，改變R2的阻值，就可以調節(jié)輸出電壓。綜上特點，LM317相比其他的開關電源芯片有很大的優(yōu)勢。圖2.1 LM317降壓電路2.2電源部分方案二采用上海芯龍半導體有限公司的開關電源管理芯片XL6012，該芯片具有工作效率最高達94%以上、最高輸出電流可達6A、輸入電壓寬度為5V到48V、輸出電壓可達60V、內置多種保護電路等特點。而且它既可以作為升壓芯片來使用，也可以當作升降壓芯片來使用。其中它的大功

12、率升壓型開關電源芯片升降壓應用方案是符合本次畢業(yè)設計的要求的。該升降壓方案的原理圖如圖2.2所示。圖2.2 XL6012升降壓應用根據圖2.2上的公式VOUT=1.25*(1+R2/R1) （式2.3）得只要固定住R1，而將R2改為可調的電阻就可以實現對輸出電壓的調節(jié)。根據該芯片的特點和應用原理圖分析可以得到：本方案是可行的、符合要求的。2.3電源部分方案三本方案采用XL6012和XL4016。XL6012的性能特點同方案二中所描述。XL4016是開關降壓型DC-DC芯片，具有很好的負載調整率和電壓調整率，輸出電壓范圍為1.23V37V，輸入電壓范圍為7V42V，輸出電流可高達8A，芯片內部集

13、成有各種保護等模塊。本方案是運用到了XL6012的升壓方案和XL4016的降壓方案，即先讓XL6012將電壓升高到31V以上的一個固定電壓值，再讓XL4016將電壓降到31V以下。這一升一降就可以達到本設計要求的輸出電壓了。具體原理圖如圖2.3所示：圖2.3 XL6012和XL4016組成的升降壓應用 根據XL6012和XL4016的數據手冊可知，只要調整好R1/R3的比值就可以將電壓升高到31V以上的一個固定電壓值，只要調整好R2/R4的比值就可以將電壓降到31V以下。為此本方案也是可行的、符合要求的。2.4數控部分方案數控部分采用是以宏晶科技的STC12C5A32S2為主，以其他電路為輔的

14、一個控制部分。STC12C5A32S2的性能特點如下：（1）它是增強型8051單片機，指令代碼與傳統(tǒng)8051的相似，1個時鐘周期就是1個機器周期，比普通的8051單片機快11倍。（2）工作電壓為：3.5V5.3V；2.1V3.6V。（3） 工作頻率范圍為：0到34MHz,相當于普通8051單片機的0到411 MHz。 （4）Flash為32K字節(jié)，內部集成有1280字節(jié)的RAM。（5）具有ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應用課編程）的功能，無需專用編譯器、仿真器，可直接通過串口下載程序代碼。（6）4個16位定時器/計數器，4路多種電平方式觸發(fā)的外部中斷,2路PCA實現2個定時器。（7）具有8

15、路，10位的ADC；2路PWM。（8）I/O口可以設置為四種模式?？傮w的控制模型示意圖如圖2.4所示：電源模塊LCD1602顯示：輸入、輸出電壓、輸出電流、工作模式控制電路電流轉換電路電阻分壓電壓放大STC12C5A32S2單片機系統(tǒng)PWM三個獨立按鍵鍵圖2.4 總體的控制示意圖2.5方案選擇根據本設計的要求， LM317的一些參數是非常合適本設計的，但是電流參數達不到要求，而且本設計是要求輸出電壓是可以大于輸入電壓的，因此用LM317是很難達到要求得。所以方案一不可行。方案二和方案三理論上都可行，但在本人實際的把電路板做出來檢測時，發(fā)現方案二的負載調整率、電壓調整率都達不到要求，而且對于元件

16、的參數要求比較嚴格。因此電源部分選擇方案三來實施。數控部分的方案如圖2.4所示，它具有結構簡單、易于集成、節(jié)省元件和空間、費用較少等特點。3硬件設計“”3.1硬件電路的總體設計方案圖3.1 總體的設計框圖根據所選的方案，總體的設計框圖如圖3.1所示。本設計的思路是：以兩個電阻組成的分壓電路將輸入電壓和輸出電壓“降低”到符合STC12C5A32S2單片機的AD電壓采集范圍，即05V。通過測量兩個電阻的阻值比就可以倒推出輸入電壓和輸出電壓。以LCD1602液晶顯示模塊為屏幕顯示輸入、輸出電壓、輸出電流、工作模式。以5個獨立按鍵來作為按鍵輸入，即電壓輸出的設定、模式的選擇、電壓輸出的增減、記錄當前電

17、壓都可以用5個獨立按鍵來完成。讓輸出電流經過負載再經過采樣電阻后流到地，這樣就可以在采樣電阻上產生壓降，將此電壓放大到適合STC12C5A32S2單片機的AD電壓采集范圍。STC12C5A32S2單片機再進行程序運算就可以計算出輸出電流，并顯示在LCD1602液晶顯示模塊上。當單片機啟動后或者通過按鍵設定好輸出電壓后，單片機就自動運算，產生合適的PWM波形。該PWM波形進入控制電路部分后會被整流成直流電壓，并與電阻分壓電路進行比較，最后接入到XL4016的FB引腳，這樣就可以控制輸出電壓。3.2具體硬件單元電路設計 STC12C5A32S2單片機最小系統(tǒng)電路圖3.2 STC12C5A32S2單

18、片機最小系統(tǒng)如圖3.2所示，STC12C5A32S2單片機最小系統(tǒng)主要由STC12C5A32S2芯片、晶振電路、復位電路和各種插針組成。其中按鍵S2為復位按鍵，它是通過高電平來觸發(fā)STC12C5A32S2復位的。C10的作用是讓復位的高電平保持至少2個機器周期的時間，而讓STC12C5A32S2有做夠的時間來判斷是不是該復位。R16的作用是給C10放電，這使得STC12C5A32S2的復位引腳上的電平逐漸降低，當降低到0時，單片機開始工作。STC12C5A32S2的P0口是接LCD1602的數據口，P2.7和P2.6是接LCD1602的使能端和寄存器選擇引腳。P2.5接的是圖3.8中的蜂鳴器控

19、制端。P2.2接的是圖3.10中的繼電器控制端。P2.1和P2.0接的是圖3.8中的指示燈。P1.0、P1.1 、P1.2都是ADC輸入引腳。P1.3是作為PWM波的輸出引腳。STC12C5A32S2的6號、7號、8號、10號11號引腳接的是5個獨立按鍵。15號、16號和17號引腳接的是TLC1549的7號、6號和5號引腳。18號和19號引腳接的是晶振電路，其實STC12C5A32S2內部也有振蕩電路，但因為它是RC振蕩電路，頻率不夠精準也不夠穩(wěn)定，所以采用外部晶振電路。由于本人只有11.0591MHz的晶振，所以本次設計就采用11.0591MHz的晶振。圖3.3 LCD1602液晶顯示模塊電

20、路3.2.2 LCD1602液晶顯示模塊電路圖3.4 LCD1602液晶顯示模塊實物如圖3.3和圖3.4所示，本設計采用的是LCD1602液晶顯示模塊來作為顯示器。相對于其他的顯示模塊來說，LCD1602具有體積小、結構簡單、控制方便、價格便宜等特點。因此本設計采用的是LCD1602液晶顯示模塊。LCD1602的引腳總共有16個，排布依次是VSS（地線）、VDD（電源）、V0（屏幕對比度調節(jié)）、RS（寄存器選擇）、R/W（讀寫信號線）、EN（使能端）、DB0DB7（雙向數據總線）、BLA（背光電源正極）、BLK（背光 電源負極）。調節(jié)R25時可以調節(jié)LCD1602屏幕的對比度。STC12C5A

21、32S2向LCD1602發(fā)送數據時采用8位并行IO口來傳輸的，這是因為可以讓數據傳輸更快，及時的顯示輸入、輸出電壓、輸出電流、工作模式。由于LCD1602的執(zhí)行速度比STC12C5A32S2還要快，所以可以不用檢測LCD1602的閑與忙，進而直接將5號引腳接地。3.2.3 控制部分的電源供電電路圖3.5控制部分的電源供電電路圖3.5中的LM2596是一款高效的開關降壓芯片，輸出電壓可連續(xù)調整為037V，能提供3A的電流，本身又集成有完善的保護電路、電流限制、熱關斷等電路。LM2596的1號引腳是電源輸入腳，它是接到XL4016的輸入引腳，從XL6012升壓后取得電壓。由于XL6012升壓后的電

22、壓高于31V,所以采用此供電電路可以減少功耗，經過LM2596降壓后供給7805,再由7805來給控制部分供電。之所以經過LM2596降壓后還要使用7805來再次穩(wěn)壓，是因為7805是一款常見的集成降壓芯片，它可以提供的電流可達1.5A，供電電壓穩(wěn)定、紋波極小。在大多數的電子產品中設計中，常用的穩(wěn)壓器有78 系列和79系列。“78”代表的是它可以輸出正電壓，而“79”可以輸出正電壓。顧名思義，“7805”就表示它是一個可以輸出正5V的三端穩(wěn)壓器；而“7905”就表示它是一個可以輸出負5V的三端穩(wěn)壓器三端。這種穩(wěn)壓用的集成芯片，只有3個引腳，分別是VIN、GND、VOUT。常見的封裝有TO-22

23、0 、TO-3等封裝。本次設計采用的是TO-220封裝。3.2.4 電阻分壓電路如圖3.6所示,VIN接的是電源模塊的輸入電源端,VOUT接的是電源模塊的輸出電壓端。P1.1、P1.2就是STC12C5A32S2單片機的引腳，直接使用STC12C5A32S2單片機內置的AD轉換器就可以讀出R22和R24的電壓。只要R39和R22、R40和R24的電阻阻值確定下來，就可以通過STC12C5A32S2單片機計算出VIN和VOUT的電壓值并顯示在LCD1602上。圖3.6電阻分壓電路計算公式為 VIN=(ADC1/1023*4.95)/R22*(R39+R22) （式3.1） OUT=(ADC2/1

24、023*4.95)/R24*(R40+R24) （式3.2）DAC1和DAC2是P1.1和P1.2引腳讀回模擬電壓后轉換出來數字值；除以1023是因為STC12C5A32S2單片機的8路ADC是10位的模數轉換器；4.95是單片機的工作電源電壓值。3.2.5 TLC1549ADC轉換電路與基準電壓電路圖3.7的上半部分電路是基準電源電路，其中的TL431是一款可控精密穩(wěn)壓源，它的輸出電壓可以只用兩個電阻來設置Verf，電壓范圍可在2.5V到36V之間的任意值。圖3.7的下半部分電路是ADC轉換電路，其中TLC1549是一個8引腳的10位模數轉換器，具有內部采樣和保持、抗干擾強等特點。TLC15

25、49的1號腳是正基準電壓輸入端，2號腳是模擬電壓信號輸入端，3號腳是負基準電壓輸入端，4號腳是模擬地，5號腳是片選端，6號腳是數據輸出端，7號腳是時鐘線，8號腳是電源端。 之所以還需要圖3.7的電路是因為該電路是用來測量輸出電流，以提高測量精度。本次設計采用基準電壓就是4V，這比STC12C5A32S2的內部基準電壓較低，所以可以提高測量電流的精度。當輸出電流流過負載后再流進采樣電阻時，就在采樣電阻上產生壓降，將這壓降經過運放放大后接到TLC1549的2號引腳。圖3.7 TLC1549ADC轉換電路與基準電壓電路3.2.6 獨立按鍵、蜂鳴器和模式指示燈電路圖3.8獨立按鍵、蜂鳴器和模式指示燈電

26、路圖3.9“輸入電壓”模式如圖3.8所示，本次設計總共采用5個獨立按鍵。從左至右數，第一個按鍵是“模式設置”按鍵，它可以設置本設計的電源輸出方式，即數控模式和手動模式，默認情況下是數控模式；第二個按鍵是LCD1602的“屏幕切換”按鍵，第一次按下時就切換到數控模式下的“輸入電壓”模式，之后屏幕的光標在設置電壓的“十位”上閃爍。如圖3.9所示，第二次按下時光標就在“個位”閃爍，以此類推，當第五次按下時就又重新回到“十位”。此時第一個按鍵就作為“輸入電壓”模式的“確認并返回”鍵；第三個按鍵是“+”鍵，第四個按鍵是“-”鍵；第五個按鍵是“記錄當前電壓”鍵。圖3.8的左下角是蜂鳴器控制電路，是低電平觸

27、發(fā)的,它的作用是為按鍵按下提供指示音，也為輸入電壓過壓、輸出電壓過壓、輸出電流過流提供報警聲。圖3.8中的兩組LED燈是本設計工作狀態(tài)的指示燈，系統(tǒng)啟動后默認是右邊的指示燈亮，左邊的指示燈滅。當按下第一個按鍵時，右邊和左邊的指示燈狀態(tài)會交換，即右邊的指示燈滅，左邊的指示燈亮。3.2.7 數控模式與手動模式切換電路圖3.10數控模式與手動模式切換電路如圖3.10所示，該電路是工作模式的切換電路，它在默認時不工作，即J20是高電平，FB與DAC0相通，此時整個系統(tǒng)就處于數控模式。當J20是低電平時，電路工作，FB與ADJ0引腳相通，此時整個系統(tǒng)就是處于手動模式。圖3.10中的三極管本是采用SS85

28、50，它的集電極電流最高可以達1.5A，是足夠驅動繼電器的。圖中的二極管采用的是1N4007，它的最高反向耐壓可達1001V，能夠承受正向浪涌電流為31A。它的作用是保護三極管，因為繼電器的控制部分是電感線圈，在通斷的時候會產生較大的反向電動勢，當這個電動勢存在時電流就可以通過二極管回到電源，從而減少流過三極管的電流，進而保護三極管。繼電器是采用5V的，這樣可以節(jié)省電路。不用再找其他電源來給繼電器供電。3.2.8 數控模式與手動模式控制電路圖3.11數控模式與手動模式控制電路如圖3.11所示，R41和R23組成的電路是手動模式的控制電路，當調節(jié)R41是就可以調節(jié)可輸出電壓，ADJ引腳是與圖3.

29、10的ADJ相接。DAC引腳是與圖3.10的DAC相接。圖3.11中的PWM波是由STC12C5A32S2的P1.3引腳產生的。PWM波經過10K電阻和100uF電容濾波后變成直流信號，加在LM393的2號腳上，由運放的“虛短”特性可知，LM393的3號腳上也是濾波后的直流電壓，所以就相當于調節(jié)PWM波的占空比就可以調節(jié)LM393 3號腳的電壓，也就可以調節(jié)輸出電壓。當負載變化時，3號腳上的電壓就會改變，與2號腳上的電壓相比后經1號腳輸出，最后進入XL4016的FB引腳，使XL4016自行調節(jié)讓輸出電壓保持不變。3.2.9 電源部分電路圖3.12電源部分電路圖3.13 XL6012升壓電路圖3

30、.13中的升壓原理可以化簡為圖3.14所示。圖3.14升壓電路簡化圖升壓變換器的原理圖如圖3.14所示，當開關S閉合時，電源電壓Vi給電感充電，二極管VD截止，負載由C供電，此時電感上的電壓為Vi，設開關S閉合時間為Ton，那么電感增加的磁通量就為：Vi*Ton。當開關S斷開時，由于電感上的電流不會突變，所以電流還是從左往右流，二極管VD正向導通，電感的磁通量減少。設開關S斷開時間為Toff,那么在電感上減少的的磁通量就為：(Vo-Vi)* Toff。當開關S的閉合和斷開狀態(tài)達到穩(wěn)定、平衡時，Vi*Ton=(Vo-Vi)* Toff，由于占空比DVi,進而實現升壓功能。圖3.15 XL4016

31、降壓電路圖3.16降壓電路簡化圖降壓變換器的原理圖大致如圖3.16所示，當開關S閉合時，電源電壓Vi給電感充電，二極管VD截止，加在電感上的電壓為Vi-Vo, 設開關S閉合時間為Ton，那么電感上增加的磁通量就為：(Vi-Vo)*Ton。當開關S斷開時，由于電感的電流不突變，所以電流是從下往上流過二極管VD，二極管VD正向導通，電感的磁通量減少。設開關S斷開時間為Toff,那么電感減少的的磁通量就為：Vo* Toff。當開關S的閉合和斷開狀態(tài)達到平衡、穩(wěn)定時，有（Vi-Vo）*Ton=（Vo）*Toff，由于占空比D1，所以有Vo“個位”-“十分位”-“百分位”-“十位”。（3）key2和ke

32、y3是“數值+”和“數值-”這兩個按鍵都可以在數控模式和“輸入電壓”模式下使用，但是不能在手動模式下使用，即使是被按下也不會有任何反應。（4）key4鍵可以在任何情況下被使用，它的作用就只是把當前的輸出電壓值保存到內部的EEPROM里。4.3自動調節(jié)輸出電壓程序設計如圖4.3所示，在之前的主函數中已經采集了輸出電壓，這里就直接將輸出電壓值Out_Vol與設定的電壓值V_out進行比較。由于STC12C5A32S2內部的CCAP0L和CCAP0H寄存器是控制PWM的低電平，即PWM的數值越高，占空比越低；反之，PWM的數值越低，占空比越高。而本設計是采用高電平來控制XL4016的。所以，如果Ou

33、t_Vol大于V_out，就將PWM增加，進而將輸出電壓調低；如果Out_Vol小于V_out，就將PWM減小，進而將輸出電壓調高。本次的自動調節(jié)輸出電壓程序是放在主函數中，這是因為為了提高電壓調整的速率。如果放在其他地方，就會有可能很久才會去執(zhí)行，這樣就會造成處理速度過慢，無法及時的將輸出電壓調整到設定值，進而整個系統(tǒng)將一直處于滯后的調整狀態(tài)。這會造成輸出電壓波動較大，無法達到要求。圖4.3 自動調節(jié)輸出電壓流程圖5 系統(tǒng)測試與數據分析5.1系統(tǒng)指標測試手動輸出電壓本次測試將輸入電壓固定，負載固定為40歐姆，系統(tǒng)處于手動模式。采用的是數字萬用表UT39B作為測試用表，將萬用表接到電源模塊的輸

34、出端，將控制部分調至手動模式，調節(jié)電位器來控制輸出電壓。檢測結果如表5.1所示，表中的絕對誤差=（LCD1602的顯示電壓）-（UT39B萬用表的顯示電壓）。相對誤差=絕對誤差/（UT39B萬用表的顯示電壓）*100%，由于UT39B萬用表的精度問題，當輸出電壓超過20V時，測出來的電壓精度位數就只有3位，即只精確到小數點后一位。由表中的絕對誤差中可以看出：用萬用表測量的輸出電壓與用單片機檢測的相差無幾，最大的正向絕對誤差只有0.07V，最大的反向絕對誤差只為-0.02V。而從絕對誤差來看：最大的正向相對誤差只為0.71%，所以通過手動模式控制的輸出電壓范圍和精度是滿足要交求的。表5.1 手動

35、輸出電壓輸出電壓比較，VIN=15V,RL=40歐姆，手動模式1602顯示/（V）5.056.058.049.92 12.08 14.07 15.99 18.16 20.15 21.04UT39B萬用表測量/（V）5.026.017.999.85 12.10 14.07 16.00 18.21 20.2 21.0絕對誤差（V）0.030.040.050.07-0.020-0.01-0.05-0.050.04相對誤差0.60%0.67%0.63%0.71%-0.17%0.00%-0.06%-0.27%-0.25%0.19%1602顯示/（V）22.14 23.08 24.04 25.03 26.

36、03 27.08 28.04 29.00 30.03 31.06 UT39B萬用表測量/（V）22.1 23.024.0 25.0 26.0 27.1 28.0 29.0 30.0 31.0 絕對誤差（V）0.04 0.08 0.04 0.03 0.03 -0.02 0.04 0.00 0.03 0.06 相對誤差0.18%0.35%0.17%0.12%0.12%-0.07%0.14%0.00%0.10%0.19%數控輸出電壓本次測試將輸入電壓固定，負載固定為40歐姆，系統(tǒng)處于數控模式，通過獨立按鍵來控制輸出電壓，檢測結果如表5.2所示：表5.2 數控輸出電壓輸出電壓比較，VIN=15V,RL

37、=40歐姆，數控模式1602顯示/（V）5.026.057.96 9.92 12.01 14.07 16.03 18.09 19.97 21.07 UT39B萬用表測量/（V）4.996.027.94 9.86 12.06 14.12 16.04 18.10 19.92 21.1 絕對誤差（V）0.030.030.020.06-0.05-0.05-0.01-0.010.05-0.03相對誤差0.60%0.50%0.25%0.61%-0.41%-0.35%-0.06%-0.06%0.25%-0.14%1602顯示/（V）22.1122.9323.97 25.00 25.99 27.08 28.0

38、4 29.03 30.18 31.02 UT39B萬用表測量/（V）22.123.023.9 25.0 26.0 27.1 28.1 29.1 30.2 31.1 絕對誤差（V）0.01-0.070.070-0.01-0.02-0.06-0.07-0.02-0.08相對誤差0.05%-0.30%0.29%0.00%-0.04%-0.07%-0.21%-0.24%-0.07%-0.26%由表5.2可知，表中的絕對誤差=（LCD1602的顯示電壓）-（UT39B萬用表的顯示電壓）。相對誤差=絕對誤差/（UT39B萬用表的顯示電壓）*100%，由于UT39B萬用表的精度問題，當輸出電壓超過20V時，

39、測出來的電壓精度位數就只有3位，即只精確到小數點后一位。由表中的誤差中可以看出：用萬用表測量的輸出電壓與用單片機檢測的相差無幾，最大的正向誤差只有0.07V，最大的反向誤差只為-0.08V。所以通過數控模式控制的輸出電壓范圍和精度是滿足要交求的。輸入電壓本次測試將輸入電壓固定，負載固定為40歐姆，系統(tǒng)處于數控模式，通過供電設備YB1731來控制輸入電壓，檢測結果如表5.3所示：表5.3 輸入電壓輸入電壓比較，VOUT=15V,RL=40歐姆1602顯示/（V）9.93 11.97 14.00 15.99 18.09 19.99 21.07 22.07 UT39B萬用表測量/（V）9.91 11

40、.99 14.01 15.96 18.05 19.95 21.0 22.0 絕對誤差（V）0.02 -0.02 -0.01 0.03 0.04 0.04 0.07 0.07 相對誤差0.20%-0.17%-0.07%0.19%0.22%0.20%0.33%0.32%1602顯示/（V）23.02 24.05 25.01 25.97 27.03 28.04 29.02 30.02 UT39B萬用表測量/（V）23.0 24.0 25.0 25.9 27.0 28.029.0 29.9 絕對誤差（V）0.02 0.05 0.01 0.07 0.03 0.04 0.02 0.12 相對誤差0.09%

41、0.21%0.04%0.27%0.11%0.14%0.07%0.40%由表5.3可知，表中的絕對誤差=（LCD1602的顯示電壓）-（UT39B萬用表的顯示電壓）。相對誤差=絕對誤差/（UT39B萬用表的顯示電壓）*100%，由于UT39B萬用表的精度問題，當輸出電壓超過20V時，測出來的電壓精度位數就只有3位，即只精確到小數點后一位。由表中的誤差中可以看出：用萬用表測量的輸出電壓與用單片機檢測的相差無幾，最大的正向誤差只有0.07V，最大的反向誤差只為-0.08V。所以通過數控模式控制的輸出電壓范圍和精度是滿足要交求的。輸出電流本次測試將輸入電壓固定為30V，負載固定為10歐姆，系統(tǒng)處于數控

42、模式，通過供電設備YB1731來供電，檢測結果如表5.4所示：表5.4 輸出電流輸出電流比較，VIN=30V,RL=10歐姆1602顯示/（A）0.489 0.604 0.696 0.811 0.918 1.010 1.091 1.207 1.311 1.393 VC890D萬用表測量/（A）0.49 0.61 0.71 0.84 0.95 1.05 1.13 1.26 1.37 1.45 絕對誤差-0.001-0.006-0.014-0.029-0.032-0.04-0.039-0.053-0.059-0.057相對誤差-0.204%-0.984%-1.972%-3.452%-3.368%-

43、3.810%-3.451%-4.206%-4.307%-3.931%1602顯示/（A）1.532 1.629 1.710 1.815 1.943 2.025 2.129 2.211 2.336 2.400 VC890D萬用表測量/（A）1.58 1.681.77 1.87 1.99 2.08 2.18 2.25 2.36 2.44 絕對誤差-0.048-0.051-0.06-0.055-0.047-0.055-0.051-0.039-0.024-0.04相對誤差-3.038%-3.036%-3.390%-2.941%-2.362%-2.644%-2.339%-1.733%-1.017%-1.

44、639%由表5.4可得，表中的絕對誤差=（LCD1602的顯示電壓）-（VC890D萬用表的顯示電壓）。相對誤差=絕對誤差/（VC890D萬用表的顯示電壓）*100%。由于VC890D萬用表的精度問題，輸出電流只能使用“20A”檔位，測出來的電壓精度位數就只有3位，即只精確到小數點后2位。由于供電設備YB1731能提供的電壓范圍是030V，最大提供的電流為3A，考慮到本系統(tǒng)的內部消耗，所以本次測試的最大電流無法測到3A，當達到2.5A左右時供電設備YB1731就自動斷電保護了，進而無法測量。 由表中的誤差中可以看出：用萬用表測量的輸出電壓與用單片機檢測的有些差別，最大的誤差有0.06A。即總的

45、誤差范圍在60mA以內。所以本次測量的參數基本能達到要求。5.2誤差分析本次設計對精度要求不算太高，但在輸出電壓比輸入電壓高的要求下就顯得比較有難度，其中輸出電流的誤差較大。在此我考慮到的原因有以下幾個：（1）供電設備YB1731比較老舊，輸出電流不夠大，輸出電壓在25V以上時不太穩(wěn)定，產生抖動。（2）本次設計的測量用表都是三位半的數字萬用表，測量精度有限，其中電流檔的誤差最為明顯。（3）電流經過采樣電阻產生的壓降太小，不夠穩(wěn)定，在經過只有10倍的放大無法排除誤差，而電壓放大是采用LM358運放來實現的，其芯片本身不夠精密，容易產生誤差。（4） 本次設計采用的是開關電源芯片，其本身的工作頻率高

46、達400KHz，容易對旁邊電路造成干擾。（5）由于電源部分和控制部分是分開設計的，進而造成兩模塊之間必須使用較多的連線，而杜邦線的質量和內阻、接觸電阻都會對數據造成影響。面對這些可能的誤差，本人將以改進電路、程序補償等方法使得這些誤差基本達到要求。參考文獻1宋樹祥.模擬電子線路M.北京：北京大學出版社.2012.62康華光.電子技術基礎數字部分（第五版）M.北京：高等教育出版社.2006.13林小茶.C語言程序設計（第三版）M.北京：中國鐵道出版社.2010.124李全利.單片機原理及接口技術M. 北京：高等教育出版社.2009.15閆俊嶺,陳帥華. 基于89C51單片機的數控直流電源外圍電路

47、設計J. 數字信,2013,(04):67-73.6李鵬. 基于單周控制的數控直流電源的研究D.華中科技大學,2011.7瞿才鑫. 數控直流開關電源的設計與實現D.華中科技大學,2013.8王小明,盧志強. 基于STC89C52數控直流電源設計J. 微計算機信息,2009,(34):145-146+178致謝在本次設計當中我要特別感謝老師。在設計過程中，我有不懂的地方就請教他們，他們都很樂意的給我答疑解惑，也給我很多建議，從而解決了很多問題?？梢哉f他們是我畢業(yè)設計上的引路人，也是我平時學習上的優(yōu)秀導師。回想過去，我很后悔沒早點跟老師們學多點專業(yè)技術。再次向他們表示最真摯的謝意。在此也要感謝所有曾經幫助過我的老師和同學們，感謝你們，讓我度過了這個美好的大學時光，你們的幫助將使我在人生道路上不斷的前進。附錄附錄1 圖一 系統(tǒng)控制部分原理圖附錄2 圖二 電源部分原理圖附錄3 軟件設計主函數代碼：void main(void) AUXR = AUXR|0x80; / T0, 1T Mode delayms(10); P1M1=0x07; /P1.0,P1.1,P1.2 P1M0=0x08;/ /P1.3 P1.4 P2M1 =0x00; P2M0 =0x3f; /P2=(P2&0xf8)|0x07)