基于STC12系列單片機的串聯(lián)型開關電源設計與實現(xiàn)

單片機及模數(shù)綜合系統(tǒng)設計課題名稱:基于STC12系列單片機的串聯(lián)型開關電源設計與實現(xiàn)—-單片機控制部分一、實驗目的：本模擬電路課程設計要求制作開關電源的模擬電路部分,在掌握原理的基礎上將其與單片機相結合，完成開關電源的設計.本報告旨在詳述開關電源的原理分析、計算、仿真波形、相關控制方法以及程序展示。二、總體設計思路本設計由開關電源的主電路和控制電路兩部分組成，主電路主要處理電能，PWMPWMAD管顯示。系統(tǒng)的基本框圖及控制部分如下：單片機所采用的芯片為STC12C5A60S2，該芯片在擁有805110ADPWMPWM脈沖,將此脈沖輸入到模擬電路部分，在模擬電路的輸出端即可產生一定的輸出電壓,可比較容易的通過程序來實現(xiàn)對輸出電壓的控制。但上述的開環(huán)控制是無法達到精確的調節(jié)電壓,因此需要采用閉環(huán)控制來精確調制。即，對輸出電壓進行AD采樣,將其輸入回單片機中進行數(shù)據處理。單片機根據處理的結果來對輸出電壓做出修正，經過這樣的逐步調節(jié)即可達到閉波形輸出模塊,模擬電路模塊，AD控制過程基本思路為:首先從鍵盤輸入一個電壓值，并把該電壓值在數(shù)碼管上面顯示出來，再由A/D轉換模塊對串聯(lián)開關電源電路的輸出端進行電壓采集，將采集到的電壓值與鍵盤輸入的電壓值進行比較，通過閉環(huán)算法，控制PWM的脈寬輸出，由此控制串聯(lián)開關電壓電源電路,改變輸出的電壓值,使得輸出值與設定的電壓值相等。三、系統(tǒng)各單元模塊電路設計1、鍵盤輸入數(shù)據部分分別接到單片機的P2。4，P2。5，P2。6，P2.7。每路通過電阻進行上拉，可以編程實現(xiàn)控制單片機運行不同程序。為了判斷鍵盤上面的按鍵是否有按下的，可以事先對P2。P2。5，P2.6，P2。7端口賦值,便可以知道具體是哪個按鍵被按下了。例如:P2.4=0,便可知P2.4鍵盤輸入模塊程序如下：voidkey(） //鍵盤掃描函數(shù){if（P2_6==0）｛delay(10)；//if（P2_6==0){while（P2_6==if（a<9）{a++；}elsea=0;｝｝if(P2_5==0）{dela（1//if(P2_5==｛while(P2_5==if(b<9）｛b++; }else(b=0）;｝if(P2_4==｛delay(10)；//延時去抖動if（P2_4==0）{whilP2_4==if(c<5）{c+｝elsec=0;｝}｛dela（1；if(P2_7==0）｛while(P2_7==0);P1_5=！P1_5;}}}2、數(shù)碼管數(shù)據顯示部分知道了上面在鍵盤輸入的數(shù)值后,便要在數(shù)碼管上面顯示出來。8P0和P20—P2.4部一起亮著的。8位分別有段選和位選，段選就是要一個數(shù)碼管顯示的字型，而位選則是由低電平選中所要那一個數(shù)碼管，該數(shù)碼管才能亮。因此要使得數(shù)碼管亮并顯示數(shù)字，則必須數(shù)碼管顯示模塊程序為:voiddisplay(floatx){uintM，N，I；I=100＊x/100；N=(100＊x—100＊I)/10；M=100*x—100＊I-10＊N；P2_0=0；P0=table[0；delay（10);P2_0=1;P2_1=0;P0=gao_table［I］;delay（10)；P2_1=1;P2_2=0；P0=table[N；delay(10；P2_2=1;P2_3=0;P0=table[M］;delay（10)；P2_3=1;}3、控制PWM輸出部分STC12C5A60S2系列單片機集成了兩路可編程計數(shù)器陣列（PCA）模塊，可用于軟件定時器，外部脈沖的捕捉，高速輸出以及脈寬調制PWM脈寬調制輸P1.30）P11端口輸出可調占空比的高速脈沖。PWM模塊程序如下：voidPWM_Drv_Init(void）｛CCON=0； //初始化PCA控制寄存CL=0； //初始化PCA計數(shù)器CH=0；CMOD=CR=｝voidPWM0_Drv_SetDuty（unsignedcharDutyValue)｛CCAP0H=CCAP0L=DutyValue；//設置看空比CCAPM0=0x42;CR=1; ｝PWM仿真圖為:4、AD轉換模塊（完成萬用表功能，即測量開關電源輸出電壓)STC12C5A60S2810位高速A/D一路，故可以通過軟件設計選擇其中的一路用來測量電壓。在不需作為A/D轉換的端口可以繼續(xù)作為I/OAD轉換對特殊功能寄存器的初始化主要有ADC_CONTR和A/D轉換結果寄存器ADC_RS用來存放高八位)﹑ADC_RESL(用來存放低兩位在ADC_CONTR中包含有ADC電源控制位ADC_POWER，模數(shù)轉換器轉換速度控制位 SPEED1﹑SPEED0,模數(shù)轉換器轉換結束標志位ADC_FLA模數(shù)轉換（ADC轉換啟動控制位ADC_STAR模擬輸入通道選擇2套時鐘，在設置ADC_CONTR4CPUADC_CONTR控制寄存器，所以設置ADC_CONTR4ADC_CONTRADC的結構如下圖所示:AD轉化模塊的程序為：voidADC_Drv_Demo(void)｛if（ADC_Finish_Flag==TRUE)｛ADC_Finish_Flag=FALSE；ADC_Drv_StartCh（ADC_channel);m=ADC_Result［ADC_channel］＊5.0/1024;｝5、閉環(huán)控制算法這部分是整個實驗中最重要的部分，該部分主要是通過A/D采集數(shù)據控制PWM輸出,PWM控制開關電源輸出，以達到穩(wěn)定，即讓開關電源輸出電壓穩(wěn)定在鍵盤輸入的電壓值。針對前面的要求,則需要用單片機來完成所有的控制與計算。ADP1.7,PWMP1。3，在采集完電壓數(shù)據的時候把數(shù)據存放在ADCtemp1000temp1000才能得到實際的設置電壓數(shù)值Vs；另一方面，采集回來的電壓ADC真實值Vr=ADV＊5。0/1024.0在得到這兩個數(shù)值之后對他們進行比較,要是Vr〈VsPWMVr〉VsPWM而使得串聯(lián)開關電路的輸出電壓與事先所設置的電壓值相同.實際測得的電壓與設置的電壓對比表格如下：Vs 〈0。0。80。9 1.01。11。21。31。41。51。618Vr — 0790890981.081.18128139149159171.81。9 2.02。12。22。3 2.42。52。6 2.7282.91.781.781。882。022。082。172。282.382512582682782913。03.13。23.33。43。53。03.13。23.33。43。53.63。73.83。92983123.193283.393483593683793.9603。—98通過上面的表格可以看出來，雖然實際測出來的電壓Vr和設置的電壓Vs有一定的誤差,但是總體還是在設置的電壓附近波動,所能輸出地電壓范圍為0.8v～4。0v。誤差原因分析提供給AD四、心得體會通過這次實驗讓我知道理論需要聯(lián)合實際，只有將自己所掌握的知識真正應用于實際才算真正的掌握了知識。在剛開始做的時候我對于單片機的知識理論只是有一些模糊的印象，AD程序寫出來。雖然這次實驗做出來了,但是我還是有些知識無法真正掌握,比如定時器中斷或定時,所以這次實驗我只能用delay通過這次實驗我還注意到細節(jié)決定一個程序是否能成功運行,比如我在寫程序是應用了if……else格式,可是因為在寫的過程中括號沒對齊,使程序沒能成功運行，經過同學幫忙才成功運行.還有的細節(jié)就是關于鍵盤的防抖動問題。C51編程的的知識，更多的是學會了學習的方法，能夠將所學到的知識用到實驗上面，可以把知識記得更清楚。這還更多地提高了在遇到實際問題時該怎樣解決實際問題的能力。更深入地學習C語言，又可以更多這樣的實驗，那樣就可以更好地提高自己的動手能力與對所學知識的運用能力本實驗C程序源代碼:/＊＊*＊*＊＊＊*＊＊＊＊＊＊**＊＊＊*＊＊＊****＊＊*＊**＊＊**＊＊**＊*＊***＊*＊***＊＊＊＊***＊＊＊＊＊＊*＊*＊**＊*＊*＊//＊＊＊文件名：開關穩(wěn)壓電源。c＊*＊＊＊＊****＊＊*＊＊**＊***＊*＊*＊*＊*＊*＊＊＊*＊*＊***＊*＊＊*＊＊**＊＊*//***功能：設定電壓初始值，使得輸出電壓值與數(shù)碼管顯示值相同*＊＊＊＊＊****＊＊*＊*＊＊＊***//＊*＊單片機型號：STC12C5A60S2（帶AD轉換與PWM脈寬調制輸出功能）**＊＊＊*＊***＊*＊*//＊＊＊＊*＊＊*＊**＊＊＊*＊＊＊＊＊*＊*＊*＊＊＊＊＊*＊**＊＊*＊＊＊＊＊***＊＊**＊＊＊＊＊＊＊＊*＊＊＊＊＊＊＊＊＊*＊**＊＊＊*＊*＊/＊**＊＊＊*＊**＊*＊*＊*＊＊***＊＊/＃include"stc12c5a60s2。#include〈intrins?！担efineuintunsignedint#defineucharunsigned#defineTRUE 1＃defineFALSE 0voiddelay(uintz）;//延時函數(shù)聲明voiddisplay（floatm)；//voidke（；//鍵盤掃描函數(shù)voidADC_Drv_InitC（unsignedcharChN；voidADC_Drv_StartC（unsignedcharvoidADC_Drv_Service（void);voidADC_Drv_Demo（void);voidPWM_Drv_Init（void);voidPWM0_Drv_SetDutunsignedcharDutyValu；ucharADC_channel=7; //選中哪一個通道的變范圍0——uintADC_Result［8]=0; //保存ADC轉換結果floatm，n;ucharD;ucharcodeucharcodegao_tabl]={0x40,0x7，0x20x3，0x19,0x1；sbitP2_0=P2^0;sbitsbitsbitsbitsbitP2_5=P2^5;sbitsbitsbitPWM0=P1^3; //定義PWM0sbitP1_5=P1^5;bitADC_Finish_Flag=FALSE； //ADCuinta,b,c；voidmain(）｛a=0，b=0，c=0，D=100;P1_5=0；ADC_Drv_InitCh(；PWM_Drv_Init(）;while（1)｛key(）;n=c+0。1＊b+0.01*a；ADC_Drv_Service（）;ADC_Drv_Demo（);PWM0_Drv_SetDutD；if(m〈n）｛if((m+0〉else｛if（DD=0；else｝}if（m>n）{i（—else{if(D〉=255）D=255；elseD++;｝}if（P1_5）display(m）;elsedisplay（n）;｝}voiddelay(uint延時函數(shù)｛uintx,y;for（x=z；x〉0;x--)for(y=110；y>0;y--)；｝voidkey（) //鍵盤掃描函數(shù){if（P2_6==0){dela（1/if（P2_6==｛whil（P2_6==〈9）{a++;}elsea=0;｝}if（P2_5==｛dela（1/if（P2_5==0)｛while(P2_5==if（b〈9）{b++； }elseb=0；｝｝if（P2_4==0）｛delay（10）;//延時去抖動if(P2_4==0）｛while(P2_4==0)；if(c〈5）｛c++;｝elsec=0;｝｝if（P2_7==0）｛delay(1；if(P2_7==0）{P1_5=！P1_5;｝｝｝voiddisplay(floatx）｛uintI=100*x/100；N=(100*x—100＊I）/10；P2_0=0；delay(10）;P2_0=1;P2_1=0；P0=gao_tabl［；delay(10）;P2_1P2_2=0;delay（10);P2_2=P2_3=0；P0=table[M]；delay（10）;P2_3=1;}voidADC_Drv_InitCh（unsignedcharChNo)｛P1ASF=P1ASF|(0x01ChNo）;｝voidADC_Drv_StartCh（ucharChNo){

//初始化相應通道工作在AD模式下//轉換啟動uintDelay=0x00;P1ASF=P1ASF｜(0x01<<

//初始化相應通道工作在AD模式下ADC_RES=//ClearpreviousresultADC_CONTR=ADC_POWER｜ADC_SPEEDL