毕业设计（论文）-基于单片机的数控直流电源的设计.doc

基于单片机的数控直流电源的设计I论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以注明和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国科学院过程工程研究所或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。作者签名：签字日期：年月日版权使用授权说明本论文作者完全了解中国科学院过程工程研究所有关保留、使用学位论文的规定。特授权中国科学院过程工程研究所可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，以供查阅和借阅。同意研究所向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日基于单片机的数控直流电源的设计II目录摘要.III一、绪论.1二、单片嵌入式系统概述.32.1嵌入式计算机系统·············································32.1.1什么是嵌入式系统······································32.1.2嵌入式系统的特点与应用································42.2单片嵌入式系统················································52.3单片嵌入式系统的应用领域····································6三、单片机的基本结构.73.1单片机的基本组成结构·········································73.2单片机基本单元与作用·········································73.2.1MCU单元(MicrocontrollerUnit)······················73.2.2片内存储器··············································83.2.3程序存储器··············································83.2.4数据存储器··············································93.2.5输入/输出（I/O）端口·································103.2.6操作管理寄存器。·····································11四、系统硬件设计.114.1电路原理······················································114.2硬件模块分析··················································124.2.1ATmega16单片机模块··································124.2.2L6203驱动模块········································154.2.35V的系统电压模块·····································154.2.41602液晶显示模块·····································16五、中断系统.175.1ATmega16的中断源控制······································175.1.1ATmega16的中断控制··································175.2ATmega16中断响应过程······································205.2.1中断响应的过程········································195.2.2中断返回的过程········································205.2.3中断现场的保护········································20基于单片机的数控直流电源的设计III结语.21参考文献.22致谢.22基于单片机的数控直流电源的设计IV摘要随着电力电子技术的迅速发展，直流电源应用非常广泛，其好坏直接影响着电气设备或控制系统的工作性能。目前，市场上各种直流电源的基本环节大致相同，都包括交流电源、交流变压器、整流电路、滤波稳压电路等。文章介绍了单片机控制系统应用于直流稳压电源的方法和原理，实现了稳压电源的数控调节，在宽输出电压下实现了0.1V步进调节，并分析了稳压工作原理和电压调节方法。该电源具有电压调整简便、电压输出稳定、便于智能化管理等特点。将单片机数字控制技术，有机地融入直流稳压电源设计中，设计并制作出一款数字化直流稳压电源。该电源采用数字调节、输出精度高，且兼备短路和过流保护及报警功能，特别适用于各种有较高精度要求的场合。利用单片机对直流稳压电源进行控制，改善了电源的性能，使用方便灵活，并且成本较低，同时控制系统在软件上还可进一步改进，以扩展其功能，而且并不需要增加硬件开销，从而提高电源的性能价格比。关键词：稳压电源；单片机；直流电源基于单片机的数控直流电源的设计VAbstractWiththerapiddevelopmentofpowerelectronics,DCpoweriswidelyused,itsdirectimpactontheelectricaldeviceorcontrolsystemperformance.Currently,avarietyofDCpowersupplyonthemarketsimilartothebasicaspectsareincludedACpowersupply,ACtransformer,rectifier,filterregulatorcircuit.ThisarticleintroducessinglechipcontrolsystemforDCpowersupplyofthemethodsandprinciplestoachievethepowersupplyCNCadjustmenttoachieveawideoutputvoltageofthe0.1Vstepregulation,andanalyzestheworkingprincipleandthevoltageregulatoradjustmentmethod.Thepowersupplyhasasimplevoltageregulator,voltageoutputstability,easeofintelligentmanagementfeatures.Thesinglechipdigitalcontroltechnology,organicintegrationintotheDCpowersupplydesign,designandproduceadigitalDCpowersuppiy.Thedigitalpowersupplyregulation,theoutputofhighprecision,andbothshortcircuitandovercurrentprotectionandalarmfunctions,especiallyforhigheraccuracyrequirementsforvariousoccasions.DCpowersupplyusingmicrocontrollertocontrolandimprovethepowerperformance,convenience,flexibilityandlowercost,whilethecontrolsystemsoftwarecanbefurtherimprovedtoextenditsfunctionality,butdoesnotrequireadditionalhardwareoverhead,whichimprovethepowerperformanceandlowcost.Keywords:powersupply；SCM；DCpowersupply基于单片机的数控直流电源的设计1一绪论电源技术尤其是数控电源技术是一问实践性很强的工程技术，服务于各行各业。电力电子技术是电能的最佳应用技术之一。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域、随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。随着数控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。电源在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出不同要求并制定了一系列的产品精度标准。只有满足产品标准，才能够进入市场。随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。数据电源是从80年代才真正的发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展，但其产品存在数控程度打不打要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数控信号处理器件的研制应用，到90年代，已出现了数控精度达到0.05V的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W的数控电源。从组成上，数控电源可分成器件、主电路与控制等三部分1。数字化智能电源模块是针对传统智能电源模块的不足提出的，数字化能够减少生产过程中的不确定因素和人为参与的环节数，有效地解决电源模块中诸如可靠性。智能化和产品一致性等工程问题，极大地提高生产效率和产品的可维护性。电源采用数字控制，具有以下明显优点：1）易于采用先进的控制方法和智能控制策略，使电源模块的智能化程度更高，性能更完美。2）控制灵活，系统升级方便，甚至可以在线修改控制算法，而不必改动硬件线路。3）控制系统的可靠性提高，易于标准化，可以针对不同的系统（或不同型号的产品），采用统一的控制板，而只是对控制软件做一些调整即可。4）系统维护方便，一旦出现故障，可以很方便地通过RS232接口或RS485接口或USB接口进行调试，故障查询，历史记录查基于单片机的数控直流电源的设计2询，故障诊断，软件修复，甚至控制参数在线修改、调试；也可以通过MODEM远程操作。5）系统的一致性好，成本低，生产制造方便。由于控制软件不像模拟器件那样存在差异，所以，其一致性很好。由于采用软件控制，控制板的体积将大大减小，生产成本下降。6）易组成高可靠性的多模块逆变电源并联运行系统。为了得到高性能的并联运行逆变电源系统，每个并联运行的逆变电源单元模块都cy采用数字化控制，易于在模块之间更好地进行均流控制和通讯或者在模块中实现复杂的均流控制算法（不需要通讯），从而实现高可靠性、高冗余度的逆变电源并联运行系统。