基于单片机控制的智能稳压电源——开题报告

毕业设计（论文）开题报告 机械工程 学院 届题 目 基于单片机控制的智能稳压电源 课题类型 设计 课题来源 自拟课题 学生姓名 学 号 专 业 机械电子工程 年级班 指导教师 职 称 填写日期： 年 月 日一、本课题研究的主要内容、目的和意义1、 研究内容：本系统研究的直流稳压电源主要是符合智能化、数字化以及模块化的特点。智能化主要是指系统有可编程模块可以对系统进行智能控制。数字化主要是指系统输出电压通过7段数码管显示，并且可以通过按键对输出电压进行连续步进数字化调节。模块化是指系统由各个相关模块组成，提高了系统的可靠性。二、课题的目的和意义：直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域，传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、受干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通直流稳压电源品种很多， 但均存在以下二个问题： 1) 输出电压是通过粗调(波段开关) 及细调(电位器)来调节。这样， 当输出电压需要精确输出， 或需要在一个小范围内改变时(如1.05 1. 07V ) ，困难就较大。另外， 随着使用时间的增加， 波段开关及电位器难免接触不良， 对输出会有影响。2) 稳压方式均是采用串联型稳压电路， 对过载进行限流或截流型保护， 电路构成复杂，稳压精度也不高。在家用电器和其他各类电子设备中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。但在实际生活中，都是由220V的交流电网供电。这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。滤波器用于滤去整流输出电压中的纹波，一般传统电路由滤波扼流圈和电容器组成，若由晶体管滤波器来替代，则可缩小直流电源的体积，减轻其重量，且晶体管滤波直流电源不需直流稳压器就能用作家用电器的电源，这既降低了家用电器的成本，又缩小了其体积，使家用电器小型化。传统的直流稳压电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节，并由电压表指示电压值的大小。 因此，电压的调整精度不高，读数欠直观，电位器也易磨损。而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。二、文献综述（国内外相关研究现况和发展趋向）1、 国内外发展状况 在我国，以电力电子学为核心技术的电源产业，从二十世纪60年代中期开始形成，到了90年代以来，电源产业进入快速发展时期。一方面， 电源产业规模的发展在加快;另一方面，在国家自然科学基金的资助下或创新意识指导下，我国电力电子技术的研究从吸收消化和一般跟踪发展到前沿跟踪和基础创新，电源产业界涌现了一些技术难度较大，具有国际先进水平的产品，而且还产生了一大批具有代表性的研究成果和产品;目前国内还开展了跟踪国际多方面前沿性课题的研究或基础创新研究。但是我国电源产业与发达国家相比，存在着很大的差距和不足:在电源产品的质量、可靠性、开发投入、生产规模、工艺水平、先进检测设备、智能化、网络化、持续创新能力等方面的差距为10-15年，尤其在实现直流稳压电源的智能化、网络化方面的研究不是很多。目前国内在这两方面研究比较多的是成都电子科技大学和广州华南理工大学，主要是利用单片机和可编程系统器件(PSD)来控制开关直流稳压电源或数制化电压单元达到数控的目的，但和国外的比较起来，效果不是很理想，还有很大的差距。国内厂家生产的直流稳压电源虽然也在向数字化方向发展，但多限于对输出显示实现数码显示，或实现多组数值预置。总体说来，国内直流稳压电源技术在实现智能化等方面相对落后，面对激烈的国际竞争，是个严重的挑战。二、发展趋向 目前在研制高精度、高性能、多功能的测量控制仪表时，几乎没有不考虑采用微处理器的。以微处理器为主体取代传统仪器仪表的常规电子线路，将计算机技术与测量控制技术结合在一起，组成新一代的所谓“智能化测量控制仪表”。智能仪器解决了许多传统仪表不能或不易解决的难题，同时还能简化系统电路，提高系统的可靠性，加快产品的开发速度。直流稳压电源一方面为仪器仪表提供电能量，是仪器仪表的“动力源”，另一面它本身就是仪器仪表，因此，它有可能而且应当智能化。具体地说，智能化的直流稳压电源电源应当具有以下功能特点: 操作自动化。系统的整个测量过程如键盘扫描、量程选择、开关启动闭合、数据的采集、传输与处理以及显示打印等都用微控制器来控制操作，实现测量过程的全部自动化。具有自检测功能，包括自动调零、自动故障检测与状态检验、自动校准、自诊断及量程自动转换等。系统能自动检测出故障的部位甚至故障的原因。具有友好的人机对话能力。智能化的直流稳压电源使用键盘代替传统直流稳压电源中的切换开关，操作人员只需通过键盘输入命令，就能实现某种测量功能。与此同时，智能直流稳压电源还通过显示屏将仪器的运行情况、工作状态以及测量数据的处理结果及时告诉操作人员，使系统的操作更加方便直观。网络管理能力。随着互联网技术应用日益普及和信息处理技术的不断发展，直流稳压电源通过RS232接口实现与上位PC机通信，从而使网络技术人员可以随时监视电源设备运行状态、各项技术参数;网络技术人员可通过网络定时开关电源，实现远程开关机等功能。1.数字化在传统直流稳压电源中，控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代，电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是，现在数字式信号、数字电路显得越来越重要，数字信号处理技术日趋完善成熟，显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调，也便于自诊断、容错等技术的植入。2.模块化电源的模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化;其二是指电源单元的模块化。模块化的目的不仅在于使用方便，缩小整机体积，更重要的是取消传统连线，把寄生参数降到最小，从而把器件承受的电应力降至最低，提高系统的可靠性。大功率的电源，由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑，一般采用多个独立的模块单元并联工作，采用均流技术，所有模块共同分担负载电流，一旦其中某个模块失效，其它模块再平均分担负载电流。极大的提高系统可靠性，即使万一出现单模块故障，也不会影响系统的正常工作。 三、拟采取的研究方法（方案、技术路线等）和可行性论证研究方法：通过利用网络工具、图书馆的书籍和各类期刊、杂志查阅了解智能稳压电源的相关知识，确定本设计符合要求，满足需要。具体设计方法及设计步骤如下：(1) 熟悉设计的课题，查阅、整理参考文献和资料(2) 学习相关参考文献和资料(3) 方案论证，方案改进，方案定稿(4) 设计实现本课题的原理电路(5) 软件仿真调试(6) 熟悉毕业论文格式、撰写论文(7) 准备好自述讲稿，打印，参加论文答辩可行性论证：1、技术可行性。对于单片机的设计和开发利用已经有很长时间，只需要载入程序就可以实现设计功能的操作，利用单片机实现智能电饭煲的控制系统等领域得到了广泛的应用，还可以根据具体的需要对系统进行适当的修改。2、经济可行性。本设计采用的传感器和单片机等主要硬件，具有成本低，工作电压低，功耗低等特点。而且系统机构简单，开发周期短，人员经济支出不高。系统设计完成后，也不需要更多的维护费用。四、预期结果（或预计成果） 本设计的预期结果为：1. 完成本系统的硬件设计，并绘制出电路原理图。2. 完成各个模块的软件设计，并用Keil软件编写程序。3. 利用Proteus进行系统仿真，实现智能电源的功能。4.完成毕业设计论文说明书五、研究进度安排2016.01.07 下达任务书2016.03.0303.23 学生实习考核表 2016.03.2403.31 开题报告时间 2016.04.0104.06 收集课题相关资料，确定设计法案2016.04.0704.13 指导教师中期检查表 2016.04.1404.19 设计硬件电路，编写软件2016.04.2005.19 撰写毕业设计说明书2016.05.2005.23 答辩申请 2016.05.2405.25 答辩六、主要参考文献1荣俊昌、电热电动器具原理与维修高等教育出版社、19982虞献文家用电器原理与应用高等教育出版社20113阉石，数字电子技术基础，高等教育出版社，19984张毅刚，彭喜源，潭晓昀.MCS单片机应用设计M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1998.5 康华光.电子技术基础数字部分M.北京：第五版.北京：高等教育出版社.6王延年.基于单片机的铂电阻高精度温度测控系统M.重庆：重庆出版社，2006.7童诗白、华成英.模拟电子技术基础，高等教育出版社，20008 周延怀、聂东山、虞献文 家用电器教程南海出版公司 19969王娣，韩旭.C语言从入门到精通M.北京：清华大学出版社，2010.10张毅刚，彭喜元，彭宇.单片机原理及应用M.第二版.北京：高等教育出版社，2010.11贾好来. MCS-51单片机原理及应用M.北京：机械工业出版社，2007.12李广弟.单片机基础M.北京：北京航空航天出版社，2001.13王东峰.单片机C语言应用100例M.北京：电子工业出版社，2009.14陈海宴.51单片机原理及应用M.北京：北京航空航天大学出版社，2010.15刘守义.单片机技术基础M.西安：西安电子科技大学出版社，2007.16钟富昭.8051单片机典型模块设计与应用M.北京：人民邮电出版社，2007