基于PIC單片機的可編程電源設計

3.2 單片機控制電路

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

　　單片機控制模塊結構框圖如圖5所示。

圖5 單片機控制模塊結構框圖

　　單片機控制系統(tǒng)的主要接口電路：

① 按鍵接口電路。采用暫觸式開關輸入，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、時間等信息。LED指示當前顯示的參數(shù)種類。PIC單片機的I/O能夠直接驅動數(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負責采樣輸出電壓電流并送到數(shù)碼管顯示。當前電流電壓設定值通過由單片機內(nèi)部的CCP模塊產(chǎn)生的兩路PWM信號來給電源模塊提供一個參考值。單片機內(nèi)部的CCP模塊可以設置成PWM輸出模式,通過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 軟件設計

4.1 軟件流程

　　軟件用C語言編寫，使用HighTech公司為PIC系列單片機提供的PICC編譯器。系統(tǒng)上電時，單片機讀出非易失性存儲器（EEPROM）中上次設置參數(shù)，進行電流電壓輸出。在軟件設計中，采用多個任務的概念，可以模擬一個簡單的操作系統(tǒng)進行任務的調(diào)度。由定時器產(chǎn)生一個5 ms的中斷，在中斷程序中激活各個任務的標志。如顯示任務主要負責A/D采樣、數(shù)碼管與LED的刷新，可每5 ms執(zhí)行一次。鍵盤處理任務負責按鍵的掃描、軟件去抖、鍵盤命令的解釋和掃行，可每10 ms執(zhí)行一次。PWM輸出任務負責按照設定的值進行PWM的輸出，可以每50 ms執(zhí)行一次。如果有PC機或其他電源通過串口編程，單片機將在UART中斷中接收編程數(shù)據(jù)，接收完改寫EEPROM中設置并強行復位。如果接收到通過按鍵的編程，則在按鍵處理中修改EEPROM的設置并復位。程序主流程則掃描各個任務是否到時間執(zhí)行。是，則執(zhí)行該任務；否則，跳過該任務。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機上設計了軟件來實現(xiàn)PC機與單片機的通信。通過該軟件可以方便地實現(xiàn)對電源電流電壓輸出、定時等參數(shù)的設定。只要將電源上的RS232口與PC機串口相連，就可實現(xiàn)通信。

　　利用Visual Basic中的Mscomm控件進行串口通信軟件的設計（這里僅作簡要的介紹）。PC端數(shù)據(jù)接收通過Oncomm事件來實現(xiàn)，當接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)達到rthreshold屬性設定值時，就會觸發(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)轉換成字符串后便送到各個文本框顯示。數(shù)據(jù)發(fā)送時，首先讀出文本框內(nèi)字符串，再將其轉換成字符型數(shù)據(jù)，最后通過單擊“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。

結語

　　采用單片機控制，克服了開關電源單一輸出的缺點，能夠提供靈活的電壓輸出。通過功率聯(lián)合擴展的功能，可以滿足不同功率場合的要求。電源也可以被當成鉛酸電池充電器來使用，能自動調(diào)整充電電流和電壓，應用場合非常廣泛。