基于ATC51的新型數(shù)控直流電源設計
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1．3 單片機控制系統(tǒng)
本系統(tǒng)采用Atmel公司生產(chǎn)的AT98C51單片機。它是一種低電壓、低功耗、高性能的CMOS 8位單片機，片內含8 kB可反復擦寫的程序存儲器和256 B的數(shù)據(jù)存儲器。單片機及其必要的外圍電路，包括復位電路和晶振電路如圖3所示。
本系統(tǒng)使用AT98C51自帶的PWM模塊，通過內部定時器，采用脈寬調制技術。P1．0～P1．2作為輸入端，輸入3位按鍵控制量，P2．0～P2．7作為輸出端，輸出8位數(shù)碼管信號，由P1．6口輸出不同占空比的方波。這樣將輸入的外界光強的變化轉化為輸出的PWM波的占空比的變化。
1．4 數(shù)碼管，按鍵模塊
數(shù)碼管顯示模塊：LED驅動顯示用的是共陰極的4位顯示數(shù)碼管(MY5841AH)，外帶8位上拉電阻(510 R)，提高貫穿電流，用于顯示電源輸出的電壓幅度值，便于人機交互。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/179191.htm
按鍵模塊：用于外界輸入設定電源初值與調節(jié)輸出使用。S3為電壓增加按鈕，每按一下輸出電壓值增加0．01 V；S4為電壓減小按鈕，每按一下輸出電壓減小0．01 V；S5為備用按鍵。
1．5 PWM驅動輸出模塊
PWM為脈寬調制技術，不同的占空比來控制目標的動態(tài)變化，通常在線性調節(jié)、輸出調節(jié)、電壓調整以及電機控制方面都有很大的應用。如圖5所示，此模塊為電源核心模塊。R5為上拉電阻，R1為限流電阻，為三極管基極提供穩(wěn)定的PWM波型，起到穩(wěn)定PWM輸出的作用。風將三極管集電極輸出的放大電流轉化為電壓，同時與高精度可控穩(wěn)壓芯片LM317的控制端ADJ和電容C10相接。通過對電容C10進行充放電實現(xiàn)能量轉換，控制輸出可調ADJ調節(jié)端口，即達到通過調節(jié)PWM波占空比來控制輸出電壓的目的。
PWM波占空比的改變，即改變穩(wěn)壓回路的三極管的導通時間及導通狀態(tài)。以占空比從50％～100％的增加來舉例說明。當占空比增加，三極管在一個周期內導通時間減少，C10充放電頻率加快，放電時間減小，控制端輸入電流增大，輸出電壓增大。本電源設定占空比范圍即為50％～100％。
調節(jié)R6可以調節(jié)輸入控制電壓最高值的大小與最小值的范圍。C8與C10均作為濾波電容，濾除高噪聲，R8與R4為分壓電阻，用于配合R6來校正輸出值。其大小根據(jù)不同使用要求而定。
2 系統(tǒng)軟件設計
系統(tǒng)的主要任務是根據(jù)按鍵的輸入值，通過單片機控制輸出PWM波占空比的改變，控制三極管的導通時間和導通狀態(tài)，進而達到控制可控穩(wěn)壓芯片LM317輸出電壓的目的。系統(tǒng)軟件設計的重點在于單片機的編程。系統(tǒng)主程序流程如圖6所示。
單片機編程主要包括初始化程序，鍵盤處理程序，外部中斷程序和PWM波輸出程序等。初始化包括硬件的初始化和定時器的初始化；鍵盤處理程序主要包括鍵盤掃描和防抖動；外部中斷程序起保護電路的作用；產(chǎn)生PWM波采用中斷延時配合循環(huán)指令。
系統(tǒng)工作流程為：單片機上電復位，初始化系統(tǒng)內部定時器寄存器，固定輸出的PWM管腳，系統(tǒng)按鍵值，通過內部定時器定時產(chǎn)生定器最小的中斷時間，通過按鍵掃描程序檢測需要輸出的電壓值和變量累加到達輸出不同要求的占空比的方波，以控制穩(wěn)壓芯片控制管腳，并通過LED顯示掃描程序顯示實際輸出電壓值。
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