基于PIC單片機(jī)的可編程電源的設(shè)計(jì)

3.2 單片機(jī)控制電路

　　PIC16F874是美國(guó)微芯科技公司（Microchip Technology）的一款8位單片機(jī)，內(nèi)置4K×14位的Flash、128字節(jié)的RAM和64字節(jié)的EEPROM。另外,它具有豐富的外設(shè)資源，其內(nèi)置1個(gè)UART模塊可供串口通信用，2個(gè)CCP模塊可以產(chǎn)生2路獨(dú)立、10位分辨率的PWM信號(hào)，8路10位的A/D轉(zhuǎn)換通道。另外，PIC系列單片機(jī)的每個(gè)I/O能提供25 mA的驅(qū)動(dòng)電流，對(duì)于LED的接口電路可以省掉外加晶體管的驅(qū)動(dòng)電路。

　　單片機(jī)控制模塊結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示。

圖5 單片機(jī)控制模塊結(jié)構(gòu)框圖

　　單片機(jī)控制系統(tǒng)的主要接口電路：

① 按鍵接口電路。采用暫觸式開(kāi)關(guān)輸入，使用電阻電容去抖。
② 數(shù)碼管及LED顯示電路。數(shù)碼管顯示電壓、電流、時(shí)間等信息。LED指示當(dāng)前顯示的參數(shù)種類。PIC單片機(jī)的I/O能夠直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管和LED。按鍵輸入和顯示接口電路如圖6所示。

圖6 按鍵輸入和顯示接口電路

③ A/D采樣和PWM輸出電路。A/D負(fù)責(zé)采樣輸出電壓電流并送到數(shù)碼管顯示。當(dāng)前電流電壓設(shè)定值通過(guò)由單片機(jī)內(nèi)部的CCP模塊產(chǎn)生的兩路PWM信號(hào)來(lái)給電源模塊提供一個(gè)參考值。單片機(jī)內(nèi)部的CCP模塊可以設(shè)置成PWM輸出模式,通過(guò)寫周期寄存器和脈寬寄存器的值就可由硬件產(chǎn)生不同頻率和占空比的PWM波形。
④ 串口通信接口電路。串口通信接口電路采用MAX232芯片作為RS232收發(fā)器。

4 軟件設(shè)計(jì)

4.1 軟件流程

　　軟件用C語(yǔ)言編寫，使用HighTech公司為PIC系列單片機(jī)提供的PICC編譯器。系統(tǒng)上電時(shí)，單片機(jī)讀出非易失性存儲(chǔ)器（EEPROM）中上次設(shè)置參數(shù)，進(jìn)行電流電壓輸出。在軟件設(shè)計(jì)中，采用多個(gè)任務(wù)的概念，可以模擬一個(gè)簡(jiǎn)單的操作系統(tǒng)進(jìn)行任務(wù)的調(diào)度。由定時(shí)器產(chǎn)生一個(gè)5 ms的中斷，在中斷程序中激活各個(gè)任務(wù)的標(biāo)志。如顯示任務(wù)主要負(fù)責(zé)A/D采樣、數(shù)碼管與LED的刷新，可每5 ms執(zhí)行一次。鍵盤處理任務(wù)負(fù)責(zé)按鍵的掃描、軟件去抖、鍵盤命令的解釋和掃行，可每10 ms執(zhí)行一次。PWM輸出任務(wù)負(fù)責(zé)按照設(shè)定的值進(jìn)行PWM的輸出，可以每50 ms執(zhí)行一次。如果有PC機(jī)或其他電源通過(guò)串口編程，單片機(jī)將在UART中斷中接收編程數(shù)據(jù)，接收完改寫EEPROM中設(shè)置并強(qiáng)行復(fù)位。如果接收到通過(guò)按鍵的編程，則在按鍵處理中修改EEPROM的設(shè)置并復(fù)位。程序主流程則掃描各個(gè)任務(wù)是否到時(shí)間執(zhí)行。是，則執(zhí)行該任務(wù)；否則，跳過(guò)該任務(wù)。主程序流程如圖7所示。

圖7 主程序流程

4.2 串口編程軟件

　　在PC機(jī)上設(shè)計(jì)了軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)的通信。通過(guò)該軟件可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)電源電流電壓輸出、定時(shí)等參數(shù)的設(shè)定。只要將電源上的RS232口與PC機(jī)串口相連，就可實(shí)現(xiàn)通信。

　　利用Visual Basic中的Mscomm控件進(jìn)行串口通信軟件的設(shè)計(jì)（這里僅作簡(jiǎn)要的介紹）。PC端數(shù)據(jù)接收通過(guò)Oncomm事件來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)達(dá)到rthreshold屬性設(shè)定值時(shí)，就會(huì)觸發(fā)Oncomm事件，在中斷程序中讀出接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，將收到的字符型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成字符串后便送到各個(gè)文本框顯示。數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，首先讀出文本框內(nèi)字符串，再將其轉(zhuǎn)換成字符型數(shù)據(jù)，最后通過(guò)單擊“發(fā)送”按鈕，將數(shù)據(jù)送到發(fā)送緩沖區(qū)中，從而將數(shù)據(jù)從串口發(fā)送出去。

結(jié)語(yǔ)

　　采用單片機(jī)控制，克服了開(kāi)關(guān)電源單一輸出的缺點(diǎn)，能夠提供靈活的電壓輸出。通過(guò)功率聯(lián)合擴(kuò)展的功能，可以滿足不同功率場(chǎng)合的要求。電源也可以被當(dāng)成鉛酸電池充電器來(lái)使用，能自動(dòng)調(diào)整充電電流和電壓，應(yīng)用場(chǎng)合非常廣泛。