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1、目 录1引言11.1 选题背景及意义11.2 PWM技术12设计总体思路22.1 AC/DC22.2 设计总体思路23 各个功能模块设计33.1 PFC校正模块33.2 DC/DC变换模块43.2.1 SG3525性能简介43.2.2 SG3525引脚及其功能介绍53.2.3 SG3525的外围电路设计73.2.4 SG3525的内部原理83.2.5 DC-DC变换原理93.3 数据采集模块113.4 键盘输入及显示模块153.5 单片机最小系统设计模块163.5.1 单片机的复位、晶振电路163.5.2 单片机的保护电路17结论18谢辞18参考文献19附录1 电路总图20附录2 程序清单21
2、1引言1.1 选题背景及意义开关电源(Switch Mode Power Supply，SMPS)是以功率半导体器件为开关元件，利用现代电力电子技术1，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。目前由于技术发展的局限性，有的开关电源存在着较为严重的开关干扰。一般情况下，目前的开关电源大都是只能输出一个固定的直流电压，这给在使用中需要多个可调直流电压带来诸多不便，也增高了使用的成本。本设计是基于单片机89C51控制的开关电源，通过单片机的软件编程来调整输出的PWM波的占空比，从而改变输出直流电压的大小，而且，通过ADC0809对输出电压信号的采集进而把采集到的信息反馈给单片机，
3、从而可以调整输出电压的大小，减小误差，实现智能调节的功能，同时可以减小电压尖峰干扰等。另外，本设计采用单片机控制，可以使开关电源在体积上比普通开关电源更小，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化、智能化等。1.2 PWM技术 脉冲宽度调制（PWM）2，是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制，脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字输出来对
4、模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。 脉冲宽度调制（PWM）基于采样控制理论中的一个重要结论，即冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。在控制时对半导体开关器件的导通和关断进行控制,使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲,用这些脉冲来代替正弦波或其他所需要的波形.按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制,既可改变逆变电路输出电压的大小,也可改变输出频率。PWM运用于开关电源控制时首先保持主电路开关元件的恒定工作周期（T=ton+toff），再由输出信号与基准信号的差值来控制闭环反馈，以调节导通时间ton，最终控制输
5、出电压（或电流）的稳定。 PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM用于通信的主要原因。从模拟信号转向PWM可以极大地延长通信距离。在接收端，通过适当的RC或LC网络可以滤除调制高频方波并将信号还原为模拟形式。2设计总体思路2.1 AC/DC AC/DC变换是将交流变换为直流，其功率流向可以是双向的，功率流由电源流向负载的称为“整流”，功率流由负载
6、返回电源的称为“有源逆变”。AC/DC变换器输入为50/60Hz的交流电，因必须经整流、滤波，因此体积相对较大的滤波电容器是必不可少的，同时因遇到安全标准（如UL、CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC、FCC、CSA），交流输入侧必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件，这样就限制AC/DC电源体积的小型化，另外，由于内部的高频、高压、大电流开关动作，使得解决EMC电磁兼容问题难度加大，也就对内部高密度安装电路设计提出了很高的要求，由于同样的原因，高电压、大电流开关使得电源工作损耗增大，限制了AC/DC变换器模块化的进程，因此必须采用电源系统优化设计方法才能使其工作效率达到一定的满意程度。
7、2.2 设计总体思路在本设计中，首先对接入的交流220V电压进行降压、整流滤波，然后经过PFC校正电路进行校正，可以提高电路的功率因数，减小谐波的干扰。对整流滤波后的电压，经过DC/DC变换模块，变成预期的输出电压，并经数码管显示出来。电压的调节主要是通过改变由单片机控制的PWM输出电路的占空比来实现的。同时，对输出的电压，经过ADC0809采集反馈给单片机，通过比较反馈回来的电压和预期输出的电压大小，对输出电压进行调整使之更趋近预期电压值，减小误差。如下图1所示：单片机89C51PWM控制电路保护电路辅助电源整流滤波PFC校正电路DC/DC变换电路输出可调A/D转换转换显示电路交流220伏图
8、1 总设计框图3 各个功能模块设计3.1 PFC校正模块图2 PFC校正电路一般情况下，导致功率因数降低的原因有两个，一个是线路电压与电流之间的相位角中，二者相角偏差较大，导致功率因数COS变小；另一个是电流或电压的波形失真。功率因数(PF)定义为有功功率(P)与视在功率(S)之比值，即PF=P/S。对于线路电压和电流均为正弦波波形并且二者相位角时，功率因数PF即为COS。由于很多家用电器(如排风扇、抽油烟机等)和电气设备是既有电阻又有电抗的阻抗负载，所以才会存在着电压与电流之间的相位角。这类电感性负载的功率因数都较低(一般为0.5-0.6)，说明交流(AC)电源设备的额定容量不能充分利用，输
9、出大量的无功功率，致使输电效率降低。为提高负载功率因数，往往采取补偿措施。最简单的方法是在电感性负载两端并联电容器，这种方法称为并联补偿。 功率因数校正(英文缩写是PFC)是目前比较流行的一个专业术语。PFC是在20世纪80年代发展起来的一项新技术，其背景源于离线开关电源的迅速发展和荧光灯交流电子镇流器的广泛应用。PFC电路的作用不仅仅是提高线路或系统的功率因数，更重要的是可以解决电磁干扰(EMI)和电磁兼容(EMC)问题。PFC方案完全不同于传统的“功率因数补偿”，它是针对非正弦电流波形而采取的提高线路功率因数、迫使AC线路电流追踪电压波形的瞬时变化轨迹，并使电流与电压保持同相位，使系统呈纯
10、电阻性的技术措施在本图中，Q为双向开关管。当开关管导通时，输入电流通过电感和开关管，电感储能，同时直流侧滤波电容给负载供电；当开关管断开时，输入电流经过电感和整流二极管到达负载端，电感储能和交流电源同时给负载和电容供电。可以看出，与传统的功率因数校正电路相比较，具有以下优点：当开关管导通时，主回路电流不经过整流桥的二极管，减小了功率损耗；传统电路中的快速恢复二极管VD在交流斩波功率因数校正电路中也不存在了，减小了功率损耗，提高了系统的工作可靠性。该电路相当于两个Boost电路的并联，在克服传统Boost PFC电路缺点的同时，保留了升压电路的优点。该方法的优点在于：(1)增强了传统PFC电路的
11、谐波抑制和功率因数校正能力，可实现单位功率因数；(2)交流侧的电感增强了电路的电磁兼容性；(3)降低了电路的传导损失，任何时刻都只有两个半导体器件导通；3.2 DC/DC变换模块本模块主要介绍基于控制集成芯片SG3525的推挽式DCDC直流变换器的系统结构设计方案，特别适用于低压输入的场合。经实验证明，它结构简单，性能可靠，成本低廉，而且重量轻、体积小，具有很大的实用潜力。3.2.1 SG3525性能简介SG3525脉宽调制型控制器是美国通用电气公司的产品，作为SG3524的改进型，更适合于运用MOS管作为开关器件的DC/DC变换器，它是采用双级型工艺制作的新型模拟数字混合集成电路，性能优异，
12、所需外围器件较少。它的主要特点是:输出级采用推挽输出，双通道输出，占空比0-50%可调。每一通道的驱动电流最大值可达200mA,灌拉电流峰值可达500mA。可直接驱动功率MOS管，工作频率高达400KHz，具有欠压锁定、过压保护和软启动等功能。该电路由基准电压源、震荡器、误差放大器、PWM比较器与锁存器、分相器、欠压锁定输出驱动级，软启动及关断电路等组成，可正常工作的温度范围是0-700C。基准电压为5.1 V士1%，工作电压范围很宽，为8V到35V，其性能特点如下：(1)工作电压范围宽：835V。(2)内置5.1 V1.0的基准电压源。(3)芯片内振荡器工作频率宽100Hz400 kHz。(
13、4)具有振荡器外部同步功能。(5)死区时间可调。为了适应驱动快速场效应管的需要，末级采用推拉式工作电路，使开关速度更陕，末级输出或吸入电流最大值可达400mA。(6)内设欠压锁定电路。当输入电压小于8V时芯片内部锁定，停止工作(基准源及必要电路除外)，使消耗电流降至小于2mA。(7)有软启动电路。比较器的反相输入端即软启动控制端芯片的引脚8，可外接软启动电容。该电容器内部的基准电压Uref由恒流源供电，达到2.5V的时间为t=(2.5V/50A)C，占空比由小到大(50)变化。(8)内置PWM(脉宽调制)。锁存器将比较器送来的所有的跳动和振荡信号消除。只有在下一个时钟周期才能重新置位，系统的可
14、靠性高。3.2.2 SG3525引脚及其功能介绍SG3525是定频PWM电路，采用原理16引脚标准DIP封装。引脚图如下图3所示。图3 SG3525引脚图（1）INV. INPUT(反相输入端、1脚):误差放大器的反相输入端，该误差放大器的增益标称值为80db，其大小由反馈或输出负载来决定，输出负载可以是纯电阻，也可以是电阻性元件和电容元件的组合。该误差放大器共模输入电压范围是1.5-5.2V。此端通常接到与电源输出电压相连接的电阻分压器上。负反馈控制时，将电源输出电压分压后与基准电压相比较。（2）NI. INPUT(同相输入端、脚):此端通常接到基准电压16脚的分压电阻上，取得2.5V的基准
15、比较电压与（1）INV. INPUT端的取样电压相比较。（3）SYNC(同步端、脚):为外同步用。需要多个芯片同步工作时，每个芯片有各自的震荡频率，可以分别他们的4脚和3脚相连，这时所有芯片的工作频率以最快的芯片工作频率同步。也可以使单个芯片以外部时钟频率工作。 （4）OSC. OUTPUT(同步输出端、脚):同步脉冲输出。作为多个芯片同步工作时使用。但几个芯片的工作频率不能相差太大，同步脉冲频率应比震荡频率低一些。如不需多个芯片同步工作时，3脚和4脚悬空。4脚输出频率为输出脉冲频率的2倍。输出锯齿波电压范围为0.6V到3.5V。（5）Ct(震荡电容端、5脚):震荡电容一端接至5脚，另一端直接
16、接至地端。其取值范围为0.001F到0.1F。正常工作时，在Ct两端可以得到一个从0.6V到3.5V变化的锯齿波。 （6）Rt(震荡电阻端、6脚):震荡电阻一端接至6脚，另一端直接接至地端。Rr的阻值决定了内部恒流值对Cr充电。其取值范围为2K欧到150K欧Rr和Cr越大充电时间越长，反之则充电时间短。 （7）DISCHATGE RD(放电端、脚):Ct的放电由5.7两端的死区电阻决定。把充电和放电回路分开，有利与通过死区电阻来调节死区时间，使死区时间调节范围更宽。其取值范围为0欧到500欧。放电电阻RD和CT越大放电时间越长，反之则放电时间短。（8）SOFTSTATR(软启动、8脚):比较器
17、的反相端即软启动器控制端8,端8可外接软启动电容，该电容由内部Vf的50A恒流源充电。（9）COMPENSATION(补偿端、9脚):在误差放大器输出端9脚与误差放大器反相输入端1脚间接电阻与电容，构成PI调节器，补偿系统的幅频、相频响应特性。补偿端工作电压范围为1.5V到5.2V。（10）SHUTDOWN(关断端、10脚):10端为PWM锁存器的一个输入端，一般在10端接入过流检测信号。过流检测信号维持时间长时，软起动端8接的电容C将被放电。电路正常工作时，该端呈高电平，其电位高于锯齿波的峰值电位。在电路异常时，只要脚10电压大于0.7V，三极管导通，反相端的电压将低于锯齿波的谷底电压(0.
18、9V)，使得输出PWM信号关闭，起到保护作用。（输入高电平关闭信号）。（11、14）OUTPUT-A，OUTPUT-B(脉冲输出端、11、14脚):输出末级采用推挽输出电路，驱动场效应功率管时关断速度更快。11脚和14脚相位相差1800，拉电流和灌电流峰值达200mA。由于存在开闭滞后，使输出和吸收间出现重迭导通。在重迭处有一个电流尖脉冲，起持续时间约为l00ns。可以在Vc处接一个约0.luf的电容滤去电压尖峰。（12）GROUND(接地端、12脚):该芯片上的所有电压都是相对于GROUND而言，即是功率地也是信号地。在实验电路中，由于接入误差放大器反向输入端的反馈电压也是相对与12脚而言，
19、所以主回路和控制回路的接地端应相连。（13）VC(推挽输出电路电压输入端、13脚):作为推挽输出级的电压源，提高输出级输出功率。可以和15脚共用一个电源，也可用更高电压的电源。电压范围是1 8V3 4V。（15）+VIN(芯片电源端、15脚):直流电源从15脚引入分为两路:一路作为内部逻辑和模拟电路的工作电压;另一路送到基准电压稳压器的输入端，产生5.1士1%V的内部基准电压。如果该脚电压低于门限电压(Turn-off:8V)，该芯片内部电路锁定，停止工作基准源及必要电路除外)使之消耗的电流降至很小(约2mA)。另外，该脚电压最大不能超过35V.使用中应该用电容直接旁路到GROUND端。（16
20、）VREF(基准电压端、16脚):基准电压端16脚的电压由内部控制在5.1V土1%。可以分压后作为误差放大器的参考电压。3.2.3 SG3525的外围电路设计图4 SG3525的外围电路图3.2.4 SG3525的内部原理图5 SG3525的内部原理图SG3525的锯齿波由RT和CT产生，锯齿波频率由公式（1）给出： （1） fT为时钟频率（KHZ）；RT为外接电阻（K）；C为外接电容(F)；RD为引脚6、7间跨接的电阻值。锯齿波电压和死区时间控制端相比较,如果锯齿波大于死区时间控制端电压，死区时间比较器就送出高电压,否则就送出低电压。PWM反馈送入PWM比较器的同相输入端和锯齿波进行比较3，
21、如果反馈端大于锯齿波电压则送出高电平，否则送出低电平。另外误差放大比较器也通过一个二极管送入PWM比较器的同相输入端，如果电路发生过流，可以通过这个比较器迅速封锁脉宽保护开关管。死区时间比较器和PWM比较器经过与门送入触发器，发出矩形波去驱动Q1和Q2产生随PWM反馈电压变化的脉宽，如果PWM反馈电压取自电流反馈，那么电源就可以通过控制脉宽实现电源所需要的陡降外特性。其工作时序波形图如下图6所示：图6 时序波形图3.2.5 DC-DC变换原理本电源输入电压是由带隔离变压器的+30V电源提供，图7是选用SG3525设计的DCDC直流变换器原理图。性能指标是：输入电压为DC2435V可调，输入额定
22、电压为30V,输出为5V/1A。本系统由SG3525产生两路反向方波来控制MOSFET的导通与关闭，MOSFET驱动采用推挽方式，本设计在变压器的中心抽头加入30V直流电压，输出部分采用全波整流，在输出点上有分压电阻给TL431提供参考电压，并通过光电隔离反馈到SG3525,以调节控制输出方波占空比来稳定输出电压。由于本设计采用推挽式功率变换电路，在输入回路中仅有一个开关的通态压降，而半桥和全桥电路有2个，因此在同样的条件下，产生的通态损耗较小，这种拓扑特别适合输入电压较低的场合，这也是本设计为什么采用推挽变换器的原因。其中的变压器可同时实现直流隔离和电压变换的功能，磁性元件数目较少，成本较低
23、。图7 DCDC变换原理图3.2.5.1 控制及驱动电路设计采用SG3525集成PWM控制器作为控制芯片，它的外围电路简单。电路中的锯齿波生成电路由RT、CT和内部电路组成，本设计取CT=4700pF，RT=3.3k，RD=100，经计算振荡器输出频率是90kHz，PWM输出频率定为45kHz。软启动电容接入端(引脚8)接一个lF的软启动电容。只有软启动电容充电使引脚8处于高电平时，SG3525才开始工作。系统中的基准比较调节电路则由基准引脚Vref、同相输入端及外围电阻构成。2脚的电压固定值接近5V。SG3525的l、2、9脚及其外围电路构成了PI调节器，它的输出与5脚锯齿波和软启动电容一起
24、可控制PWM控制器以产生方波。它的输出级ll、14脚输出两路互补的PWM波，采用图腾柱式结构，灌拉电流能力超过200mA，可以直接驱动MOSFET管，只需加一门级电阻即可。在本设计选用的是IR公司生产的IRF630。其具体设计电路如原理图中所示。3.2.5.2 反馈补偿电路设计为了确保输出的稳定，在+5V上引入反馈，采用2.536V可调式精密并联稳压器TL43l作为稳压器件。TL43l是德州仪器公司生产的一款有良好热稳定性的三端可调分流基准源。它的输出电压可用两个电阻任意设置到Vref(2.5V)到36V范围内。该器件的典型动态阻抗为0.2。用它来构成外部误差放大器，再与光耦组成隔离式反馈电路
25、。为了将连续变化的输出迅速反馈，需采用线性光耦，如PC817。PC817不仅可以起到反馈作用，还可以起到隔离作用，当PC817二极管正向电流在3mA左右变化时，三极管的集一射极电流在4mA左右变化，而集一射极电压在很宽的范围内线性变化，因而比较符合SG3525的控制要求。当+5V输出电压升高时，经R27、R28分压后得到的取样电压，就与TL43l中的2.5V带隙基准电压进行比较，并在阴极上形成误差电压，使LED的工作电流发生变化，再通过光耦PC817去改变SG3525 1脚的电压大小，从而改变9脚电流大小，最后调节，再通过光耦PC817使反馈电压增大，SG3525的1脚输入端电压升高，经SG3
26、525内部电路后ll、14的输出占空比减小，使+5V维持稳定。3.2.5.3 输出电路设计在负载电流相同的条件下，全波和倍流整流电路中二极管的总通态损耗比全桥整流电路小一半，这就意味着在输出电压相同，且其它损耗相当的情况下，全波和倍流整流电路的效率会较高。在低压输入电路中，二极管通态损耗占电路总损耗很大比例，通常在输入电压较低的情况下(小于100V)采用全波电路比较合适，因此本设计采用整流器件MBR20100，其管压降小，可提高效率，二极管两端采用RC吸收电路，抑制二极管的反向瞬态电压，高频电压经其整流后由滤波电容C13滤波，再经磁珠L1组成低通滤波器向负载输出，C14可降低交流纹波。输出电路
27、设计如原理图所示。3.3 数据采集模块在本设计中，需要对经整流滤波后的模拟电压进行采集，然后经ADC0809处理，把模拟信号转化为数码管可显示的数字信号（见图1），然后输出。当然这些功能的实现需要通过单片机的软件编程来实现。3.3.1 ADC0809的内部逻辑结构图8 ADC0809的内部逻辑结构图由图8可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁存器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。3.3.
28、2 ADC0809的主要特性（1）8路8位A/D转换器，即分辨率8位。 （2）具有转换起停控制端。 （3）转换时间为100s。（4）单个5V电源供电。 （5）模拟输入电压范围05V，不需零点和满刻度校准。（6）工作温度范围为-4085摄氏度。（7）低功耗，约15mW。3.3.3 ADC0809引脚结构及其功能如下表1所示：表1 ADC0809引脚结构及其功能D7D08位数字量输出引脚IN0IN78位模拟量输入引脚VCC/GND+5V工作电源/地REF(+)参考电压正端REF(-)参考电压负端STARTA/D转换启动信号输入端ALE地址锁存允许信号输入端EOC转换结束信号输出引脚OE输出允许控制
29、端，用以打开三态数据输出锁存器CLK时钟信号输入端（一般为500KHz）A、B、C地址输入线ADC08094对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是05V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。地址输入和控制线：4条。为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。ALEA，B和C为地址输入线，用于选通IN0IN7上的一路模拟量输入。通道选择表如表2所示。表2 通道选择表CBA选择的通道000IN0001IN
30、1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7数字量输出及控制线：11。ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE1，输出转换得到的数据；OE0，输出数据线呈高阻状态。D7D0为数字量输出线。CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ，3.3.4 A/D转换过程AD
31、C0809与单片机的连接电路如下图9所示：图9 ADC0809与单片机的连接电路单片机89C51、ADC0809及或非门74LS02等共同组成数据采集系统的AD转换电路。设有一路信号(0V5V)从ADC0809的INo通道输入，地址输人端A、B、C均接地，这时INo的通道地址为OOH。0809是8位ADC，对0V5V的信号，其转换精度为20mV级。P24和、共同组成ADC0809的口地址和启动转换控制信号。当P24=0时，指定ADC0809的口地址为0EFFFH；当89C51的来到时，0809的ALE在脉冲的上升沿锁存地址信号，START在脉冲的高电平启动A/D转换。在转换结束后EOC输出高电
32、平，转换后的数字量锁存在0809内部的三态输出锁存器中。当输出允许信号为高电平时，转换结果经数据线D7D0输出。 A/D转换的程序如下：MOV A，00H ；指定IN0的通道号MOV DPTR，#OEFFFH ；指向0809口地址MOVX DPTR，A ；启动0809转换LOOP：AJNP LOOP ；等待转换结果采用中断方式等待转换结束的A/D转换和D/A转换的程序如下：ORG 0000H ；复位AJMP START ORG 0013H ；中断向量地址AJMp INTISV ；转中断服务子程序START: SETB INTI ；测中断响应信号是否来到SETB EA ；开中断SETB EXI
33、；允许产生中断MOV DPTR，#0EFFFH ；指向0809口地址MOV A，00H ；0809 IN0的通道号MOVX DPTR，A ；启动0809转换LOOP； AJMP LOOP ；等待转换INTlSV：MOVDPTR，#0EFFFH ；指向0809口地址MOVX A，DPTR ；读丸D转换的结果MOVDPTR， #7FFFH ；指向DAC0832口地址MOVX DPTR，A ；启动0832转换MOVDPTR，#0EFFFH ；指向0809以进行下一次MOV A，00H ；A/D转换(1No)MOVX DPTR，A ；启动A/D转换RETI；中断返回，进行下一次A/D、D/A转换,如此
34、周而复始。若有8路信号输入,0809的通道号应为INoIN7，对应的通道地址为00H07H。由低位地址线P00P02控制A、B、C。相应的A/D转换程序改为8通道循环检测。3.4 键盘输入及显示模块图10 单片机键盘输入以及显示电路图本设计采用独立按键形式，独立按键操作简单，可靠性和抗干扰特性突出，按键均接在P0口，接上拉电阻。按键未按下时，送出高电平；按键按下时送出低电平，执行相应的操作。总共用到四个按键，分别实现“加一、减一、确认和退出”功能。数码管由74LS164驱动显示，显示经ADC0809转换并由单片机处理的数字信号。本设计采用三个数码管显示，分别代表十位、个位和小数点后一位，可把输
35、出电压精确到0.1V；数码管采用共阳极接法。若采用共阴极接法，用单片机控制时，单片机上电和复位后所有的I/O口都是高电位，如此一来只要单片机一上电，电流经过数码管的位流向共阴至地，数码管就会亮，耗电大，不节能，所以又每次编程序时都得把位控制端赋予低电平，太过麻烦。用共阳的较好，因为共阳数码管共阳端直接接电源，不用接上拉电阻，共阳数码管亮度较高。共阳端接电原，而位控制口又是高电位，则数码管不会亮，省去了每次编程赋值的麻烦。3.5 单片机最小系统设计模块3.5.1 单片机的复位、晶振电路图11 单片机的复位、晶振电路单片机的复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式，在本设计中，采用手动按键复位
36、操作，其工作原理及过程如下：按键后，电容器被短路放电、RST直接和VCC相连，就是高电平，此时进入“复位状态”；松手后，电源开始对电容器充电，此时，充电电流在电阻上，形成高电平送到RST，仍然是“复位状态”；稍后，充电结束，电流降为0，电阻上的电压也将为0，RST降为低电平，开始正常工作。晶振是给单片机提供工作信号脉冲的，这个脉冲就是单片机的工作速度。比如12M晶振，单片机的工作速度就是12M/s，和电脑的CPU概念一样。当然，单片机的工作频率是有范围的，不能太大，一般24M就上不去了，不然不稳定。电容大小没有固定值，一般2030pf。3.5.2 单片机的保护电路图12 单片机的保护电路当主电
37、源正常时,单片机由VCC5V电源供电,此时,VCC5V电源通过D1和R1对保护用电池进行充电，以保证电池电量的充足。适当选择R1的大小，可以保证充电电流和充电时间都比较合理5。例如：需要对3.6*60mAH的电池充电，充电时间选择在8小时左右，我们就选择充电电流为8mA，R1=（6V - 0.6）/8（0.6 是串连二极管的导通压降） （2）电子与电池并联的稳压二极管是防止电池过充电用的。放电路径是：电池通过R1+R2，对单片机供电端口进行供电，供电电流通过R1+R2之后，会有压降，到达单片机的VCC端口时，电压就会比3.6V低，一般会在2V-2.5V左右，不要企图在这个时候提高单片机的供电电
38、压，这样反而会适得其反，令单片机仍然工作于正常供电状态。对各单片机生产公司的各种单片机，这个低供电电压会有某些差别，调整电阻R2,在保证单片机能够保持运行的情况下，耗用电流越小越好。注意：掉电保护的电流大小，还与单片机的晶体频率的高低以及程序软件的编写有关，因为电池对单片机供电时，虽然电池供电不能通过D2反向导通到其它器件的公共供电线路上，但是，单片机的其它输出端口却会通过其它器件泻放电流，造成保护电流很大，大大缩短电池保护的工作时间。就单片机而言，晶体频率越高，所需要的掉电保护电流就会越大。结论本文是基于单片机控制的智能AC/DC变换器的设计,对输入的AC220V电压,经过整流滤波、降压，然
39、后经过DC/DC变换电路，通过单片机对PWM输出波占空比大小的改变，从而改变输出直流电压的大小。并通过三位数码管显示，使输出电压的精度可以精确到0.1V。谢辞本文是基于单片机89C51控制的智能AC/DC变换器的设计，输入为交流220V电压，经降压、整流滤波后，变为较低的直流电压。由ADC0809对该数据进行采集、转换为数字信号，通过单片机编程控制DCDC变换器，改变占空比的大小来调节输出直流电压的大小并经数码管显示出来。该变换器可广泛应用在机电设备、电子设备以及通信设备中。经过几个月的毕业设计，我感觉我学到了好多东西。从资料的搜集、整理到电路图的绘制等，都需要自己去思考。在整个设计的过程中，
40、用到了许多曾经学过的知识，包括课本中的理论知识以及所学的绘图软件，当然还有更多的是课本以外、课堂以外的知识。从中我感受到平时的学习积累很重要。在整个设计过程中，我得到了许多老师许多同学的帮助，在此表示衷心的感谢！尤其是我的指导老师，对我论文的整个审核和修改过程都一一进行指点，非常感谢我的导师老师。老师，你辛苦了，谢谢您！参考文献1 林渭勋.现代电力电子电路M.浙江：浙江大学出版社，20022怀交.开关电源的PWMP肼控制电路J.电子质量，2008，(3)：21223罗萍，李肇基，甄少伟一种基丁负载状态的分段式PSM调制模式J.电f：技术学报，2006，21(10)：1011054B.K.Bos
41、e.Modern Power Electronics and AC DrivesM.北京：机械工业出版社，20025谢自美.电子线路综合设计M.湖北：华中科技大学出版社，20066宝金.基于单片机设计的开关电源原理J.阴山学刊（自然科学版），2007，（01）567黄智伟.全国大学生电子设计竞赛系统设计M. 北京：北京航空航天大学出版社，20068康华光,邹寿彬，秦臻.电子技术基础-数字部分M,（第五版）,华中科技大学电子技课程组,2005；9高西全，丁玉美.数字信号处理M,（第三版）,西安电子科技大学，200810中国工业用开关电源市场凋查报告J.电源世界，2007，(6)：6511熊兰英.
42、通信电源技术发展趋势及标准研究方向J.电信技术，2008，(2)：171912叶斌.电力电子应用技术M.北京：清华大学出版社，200613Doyle J，Lee YJ，Kim YBA CHOS subbandgap reference circuit with lv power supply voltageIEEE Journal of Solid State Circuits，2004，39(1)：25225514 Mohan.Power Electronics Converters,Application,and Design(Third Edition).北京：高等教育出版社，20041
43、5闫良海，吴金，庞坚等LD0过流与温度保护电路的分析与设计J电子器件2006，29(1)：127128附录1 电路总图 总原理图附录2 程序清单程序1下面为数据接收器接收采样数据的程序：Receive : MOV TMOD ,#32 ;定时器T1，为方式2 MOV TL1 ,#0FDH ;装载 MOV TH1 ,#0FDH; SETB TR1 ;允许T1工作 MOV SCON , #40H ;串行口方式1 MOV R0 ,#50H ;接收数据放50H56H MOV R7 ,#7 ；接收7个字节 JBC RI ,$ ；等待接收，RI=1，则结束等待NEXT: MOV A ,SBUF ;接收数据送A MOV R0 ,A ；接收数据送RAM INC R0 ；调节指针地址 ANL A , #55H ；R0中内容是否为0AAH JZ NEXT1 DJNZ R7 ,NEXT ;R7不为0，则转移 CLR F1 ；清溢出标志 SJMP $