基于单片机温度控制系统设计-----电源设计

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1、课程设计任务书学院信息科学与工程学院专业自动化学生姓名XXX班级学号XXXXXXXX课程设计题目基于单片机温度控制系统设计-----电源设计实践教学要求与任务:1）构成单片机温度控制系统2）电源设计3）实验调试4）THFCS-1现场总线控制系统实验5）撰写实验报告工作计划与进度安排:1）第1～2天，查阅文献，构成单片机温度控制系统2）第3～4天，电源设计3）第5～6，实验调试4）第7～9天，THFCS-1现场总线控制系统实验5）第10天，撰写实验报告指导教师：201年月日专业负责人：201年月日学院教学副院

2、长：201年月日25摘要开关电源就是开关型直流稳压电源，它的电路形式要有单端反激式、单端正激式、半桥式、推挽式和全桥式。开关电源的优点是体积小，重量轻，稳定可靠。多年来，由于技术上的障碍(高压，大功率)，开关电源集成电路在集成化上一直因一种电流模式PWM开关电源控制器的设计得不到很大的进步。本文中研究的单片机控制开关电源，可以通过键盘预置期望输出电压值，模/数转换器对输出电压进行采样，由软件控制单片机输出相应的脉冲宽度，对开关电源进行脉宽调制，输出预期的电压。并采用PID算法控制输出电压稳定，构成可输出3v

3、到12v的可调电压，并显示实时电压和预置值，通过键盘可随时修改PID参数以优化控制效果，并该系统可以给芯片提供工作电压，加以扩展可构成输出正负3到12伏的双极性电源。单片机控制的开关电源具有设计弹性好的优点，可以按照设计者的思想灵活的工作。目前电子设备的日益小型化需要供电电源的小型化，这样制作小型化电源是未来电源制作的一个趋势，传统开关电源线路一般很复杂体积也较大，如果使用的单片机作为控制核心必将可以大大简化电源的结构，制作更加小的电源将成为可能，并且使用单片机可以扩展许多功能，如显示，实时控制调整电压，可

4、维护性强，由于目前国内有专门的PWM输出的单片机价格昂贵，普通的单片机I/O口模拟的脉宽频率较低，速度较慢，远远达不到现代电源要求的工作频率，所以目前单片机控制的电源使用并不广泛，但是单片机在智能化以及可实现的用户友好界面，扩展性强等等方面的优势使其成为未来电源重要的发展方向。因此，我们研究单片机控制的开关电源，非常有现实意义。关键词：温度控制系统,Proteus,PID,直流稳压电源25目录摘要2目录3第一章概述41.1系统背景41.2电源技术的发展与方向41.3课题相关背景5第二章开关电源方案设计62.

5、1开关电源工作原理62.2开关电源与线性电源的比较72.2.1线性电源的缺点72.2.2开关电源的优点72.3方案论证82.3.1方案182.3.2方案282.3.3方案382.3.4方案分析82.3.5总体结构设计9第三章硬件电路设计113.1电源电路设计113.1.1整流滤波电路113.1.2开关变换电路113.1.3分压电阻的计算123.1.4保护电路133.2控制电路设计133.2.1反馈电路设计143.2.2四位数码显示电路设计15第四章软件设计174.1中断处理程序设计174.2PID控制算法1

6、74．3数字滤波18第五章系统调试205.1系统调试205.2硬件模块调试205.2.1整流滤波电路的调试205.2.2AD转换的调试205.2.3脉冲输出电路的调试215.3电源性能指标的测试215.3.1开关电源的技术指标215.3.2过流保护的测试21第六章THFCS-1现场总线控制系统实验23第七章结论24参考文献2525第一章概述1.1系统背景开关电源已有几十年的发展历史。1955年发明的自激推挽式晶体管单变压器直流变换器，率先实现了高频转换控制功能；1957年发明的自激推挽式双变压器，1964提

7、出的无工频变压器式开关电源设计方案，有力地推动了开关电源技术进步。1977年脉宽调制（PWM）控制器集成电路的问世，1994年单片开关电源的问世，为开关电源的推广和普及创造了条件。与此同时，开关电源的频率也从最初的20KHz提高到几千赫兹至几兆赫兹。目前，开关电源正朝高效节能，安全环保、短、小、轻、薄的方向发展。各种新技术、新工艺和新器件如雨后春笋，不断问世，开关电源的应用也日益普及。1.2电源技术的发展与方向开关电源产品的技术发展动向是高可靠、高稳定、低噪声、抗干扰和实现模块化、小型、薄型、轻运化。由于电

8、源轻、小、薄的关键是高频化，因此国外目前都在致力于同步开发新型高智能元器件，特别是改善二次整流管的损耗、变压器电容器小型化，并同时采用SMT技术在电路板两面布置元件以确保开关电源的轻、小、薄。（1）高效电源管理从以前的线性设计到当今的开关电源设计，是高效电源发展的一种集中体现。各国积极倡导节能环保而纷纷制定的高效电源规范，也是推动高效节能电源、低待机能耗产品应用的主要动力。尤其是未来越来越多的中国产品将出口到国外