基于单片机实现的12v恒压源

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1、专业课综合课程设计说明书题目：基于单片机实现的12V数控稳压源设计系部：专业：班级：学生姓名:学号:指导教师:2011年11月30日目录1设计任务与要求11.1设计任务11.2设计要求11.2.1基本要求12总体方案论证与设计12.1稳压电源电路方案的比较与选择12.2控制器方案的比较与选择12.3电流检测电路方案的比较与选择22.4电压检测电路方案的比较与选择22.5电流比例控制方案的比较与选择32.6PWM波的产生的方案的比较与选择32.7显示方案的比较与选择42.8键盘的比较与选择42.9总体设

2、计思路43系统硬件设计53.1系统供电单元53.2单片机控制电路单元53.3电流电压检测电路单元63.4过流保护电路单元73.5PWM波产生单元74系统软件设计84.1软件组成84.2程序流程图95系统测试105.1测试仪器与设备105.2测量数据分析与比较105.3误差分析及结论106心得体会111设计任务与要求1.1设计任务设计一基于ATMEG8单片机实现的12V数控直流稳压源。1.2设计要求1.2.1基本要求1)以ATMEG8为核心的单片机作为控制模块。2)将键盘输入转换为模拟信号量作为预设值输

3、入控制模块，同时送LCD显示，再根据输出的电压量来调整PWM输出波形，从而控制电流的变化。3)写出详细的设计报告。4)给出全部电路和源程序。2总体方案论证与设计本系统采用ATMEG8为核心的单片机作为控制模块。将键盘输入转换为模拟信号量作为预设值输入控制模块，同时送LCD显示，再根据输出的电压量来调整PWM输出波形，从而控制电流的变化。此方案的优点是输入的预设值电流信号稳定且避免了大量的数据存储。下面对各模块的设计逐一进行论证比较。2.1稳压电源电路方案的比较与选择方案一：IGBT斩波技术。绝缘栅极双

4、极型晶体管简称IGBT，它将功率MOSFET与BJT的优点集于一身，既具有输入阻抗高，速度快，热稳定性好，驱动电路简单等优点，又具有通态压降低，耐压高和承受电流大等优点。通过驱动电路的驱动并对PWM的控制来实现8V稳压。方案二：MOSFET斩波技术。它又较好的温度性能，功率消耗小，它的噪声特性一般也是优良的，但是MOSFET管具有较小的增益，由于高的输入阻抗，较于难于构建匹配网络，与IGBT相比，其功率使用容量偏低。综合考虑之下我们选择方案一。2.2控制器方案的比较与选择方案1:可采用ATMEG8单片

5、机组成控制电路，ATMEGA8单片机是高性能、低功耗的8位AVR微控制器，先进的RISC精简指令集结构，它片内集成了较大容量的非易失性程序和数据存储器以及工作存储器，有丰富强大的外部接口性能，本开关电源以高性能单片机ATMEG8为控制核心，组成数据处理电路，在检测与控制软件的支持下，通过对开关电源输出电流，电压进行数据采样与给定数据比较，从而调整和控制开关功率管的工作状态，同时检测输出电流的大小，进行电流控制。方案2：可采用PIC单片机作为控制模块。它采用Haryard双总线结构，运行速度快（指令周期

6、约160~200ns），它能使程序存储器的访问和数据存储器的访问并行处理，这种流水线结构，在一个周期内完成两部分工作，一是执行指令，二是从程序存储器取出下一条指令，这样总的看来每条指令只需一个周期(个别除外)，这也是高效率运行的原因之一。此外，它还具有低工作电压、低功耗、驱动能力强等特点。但是用PIC编程时却比较麻烦，它的ROM和RAM要来回分页，同时PIC芯片容易被解密，这对工程师而言是极其不利的。综合考虑之下我们选择方案一。2.3电流检测电路方案的比较与选择方案一：电阻检测。此法直接检测开关管的电

7、流时还必须在检测电阻RS旁并联一个小RC滤波电路，当开关管断开时集电极电容放电，在电流检测电阻上产生瞬态电流尖峰，此尖峰的脉宽和幅值常足以使电流放大器锁定，从而使PWM电路出错。在实际电路设计时，特别在设计大功率、大电流电路时采用电阻检测的方法并不理想，因为检测电阻损耗大，达数瓦，甚至十几瓦；而且很难找到几百毫欧或几十毫欧那么小的电阻。方案二：电流互感器检测。实际上在大功率电路中实用的是电流互感器检测，电流互感器检测在保持良好波形的同时还具有较宽的带宽，电流互感器还提供了电气隔离，并且检测电流小损耗也

8、小，检测电阻可选用稍大的值，如一二十欧的电阻。电流互感器将整个瞬态电流，包括直流分量耦合到副边的检测电阻上进行测量，但同时也要求电流脉冲每次过零时磁芯能正常复位，尤其在平均电流模式控制中，电流互感器检测更加适用，因为平均电流模式控制中被检测的脉冲电流在每个开关周期中都回零。综合考虑之下我们选择方案二。2.4电压检测电路方案的比较与选择方案一：电压霍尔方案。采用电压霍尔对母线电压进行测量，按霍尔使用要求必须提供±15V电源，且电源电压的误差不超过±5%，由