科技创新[5]设计报告 DCDC开关电源及其控制系统.doc

摘 要：该份报告介绍了DC-DC开关电源电路系统的设计方案，实现方法及使用说明。系统设计以脉宽调制器芯片TL494，数模转换芯片ADC0804，单片机89C51等为核心部件，利用单片机产生可调PWM信号控制，输出稳定的5V10V直流电压。系统包括DC-DC开关电源开环控制，闭环控制等部分。报告中对系统中几个子模块进行了深入扩展研究，并在附录中给出了开发环境，软件程序，操作说明和测试结果。关键词：降压型DC-DC 开关电源；PWM电压控制方法；模数转换；51单片机系统； ABSTRACTThis report presents the principle of design,methods of realization and instruction of the DC-DC switch circuit system.The design bases on the pluse wideth modulation chip TL494,A/D change chip ADC0804 and singlechip AT89S52,the PWM signle can be changed by AT89S52,producing 5V10V stable direct current voltage.The whole system includes DC-DC Switch Powor & Control System open loop and close loop control parts,protection of large current part and so on.KEYEYWORDSDC-DC switching power supplier, PWM voltage control method, AD conversion, 51 single-chip system上海交通大学 电子信息与电气工程学院地 址：东川路800号邮 编：200240目录1. 概述11.1 编写说明11.2 名词定义11.3 缩略语12. 系统总述22.1 系统组成22.1.1 控制子系统32.1.2 开关电源子系统32.1.3 单片机系统32.2 系统的主要功能33. DC-DC开关电源子系统的硬件设计43.1 主要功能和设计指标43.1.1 主要功能43.1.2 接口方式定义43.1.3 设计指标43.2 开关电源子系统工作原理143.2.1 开关电路53.2.2 TL494353.2.3 输出电压的设定83.3 子系统主要电路结构和参数93.3.1 电路结构93.3.2 参数的设定93.4 问题讨论：纹波和电源效率103.4.1 纹波的来源103.4.2 电源效率的损失103.4.3 问题的解决方法104. 电压控制子系统的硬件设计124.1 主要功能124.2 系统设计指标124.3 系统原理简要分析124.3.1 系统原理图124.3.2 系统功能简要说明124.4 系统各模块设计分析124.4.1 PWM信号产生及其滤波原理124.4.2 整形电路模块134.4.3 有源低通滤波模块154.4.4 信号变换和隔离模块155. 电压测量子系统的硬件设计185.1 主要功能185.2 系统设计指标185.3 系统原理简要分析185.4 系统各模块设计分析185.4.1 基准电压产生模块185.4.2 A/D转换“D”侧模块195.4.3 ADC0804“A侧”及光电隔离电路模块215.5 系统元件参数列表236. 单片机子系统及软件设计246.1 单片机小系统板的硬件组成及其功能246.1.1 发光二极管246.1.2 数码管的种类和使用方法有何讲究？246.1.3 地址译码器电路246.1.4 74HC373（U5、U6）247. 致谢268. 参考文献279. 附录A 开发环境289.1 硬件开发289.2 软件开发2810. 附录B 软件程序清单2911. 附录C 系统操作说明书3012. 附录D 测试和分析3112.1 测试项目和方法3112.2 测试的资源3112.3 测试结果及分析3113. 附录E 课程学习心得和意见建议32第52页 上海交通大学 电子信息与电气工程学院1. 概述1.1 编写说明本文详细叙述了电院科技创新5，DC-DC降压型开关电源的软硬件主要结构与工作原理、设计开发过、调试与检测方法以及系统最终的性能技术指标。1.2 名词定义单片机：包括CPU（进行运算、控制）、RAM（数据存储）、ROM（程序存储）、输入/输出设备（串行口、并行输出口等）的一块集成电路。DC-DC电源:能实现直流电压输入，直流电压输出的电源。低通滤波器：滤波器是指在指定频带内，使有效信号通过，同时抑制无用成分的电路。低通滤波器是滤除指定频率以上的频率成分，保留频率在指定频率之下的波形输出的滤波器。脉宽调制(PWM)：是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。占空比:在信号的一个周期内,高电平信号所占的时间比例。纹波：输出端呈现的与输入频率及开关变换频率同步的分量，用峰峰值表示。曲线拟合：根据采集的样值点来选择曲线，使数据点平方误差和最小。D/A转换：数模转换，既将一个数字信号转换成一个模拟信号。开环：输出对输入不产生反馈作用的工作方式。闭环：输出对输入施加反馈作用的工作方式，在此方式下，可以使系统输出更稳定。1.3 缩略语DC-DC （Direct-Current-Direct-Current）即直流直流转换器。将直流输入信号转换为需要输出大小的直流信号。PWM（Pulse Width Modulation）脉冲宽度调制信号，指一定频率的占空比可变方波信号。LPF（Low Pass Filter）低通滤波器。ADC （Analog to Digital Converter）即模拟数字信号转换器。用于将模拟信号按照一定速度转换为数字信号。2. 系统总述2.1 系统组成本系统由DC-DC开关电源，电压检测，单片机，电压控制四个子系统组成，系统框图如图1所示：图 21 系统组成示意图12.1.1.1 控制子系统本系统中，控制系统又分为电压控制子系统和电压检测控制子系统。前者通过单片机产生的PWM然后通过低通滤波器进行滤波通过之后成为直流量，通过控制光耦来控制DC-DC开关电源。后者是通过对输出的电压进行采样，进行闭环控制来反馈调节，从而达到使电压稳定的目的。2.1.1.2 开关电源子系统主要实现功能是把不稳定的较高的直流电压转换成稳定的直流电压。这是本系统的电源核心，开关电源的基本功能实现由该子系统实现。子系统的关键器件是TL494开关电源芯片，通过外围的储能元件与之配合形成了一个开关电源。该子系统可以独立存在形成一个简单的DC-DC电源，其余控制系统通过设置其中的参考电压实现输出电压的改变。2.1.1.3 单片机系统通过软件编程来达到人机交换功能，控制整个电路系统的运作，并可通过电压检测系统得到当前输出电压的反馈形成闭环电压控制模式。2.1.1.4 系统的主要功能本系统是一个程序控制的DC-DC开关电源。将2030V的直流电压输入转换成510V的直流电压输出，最大电流约为1A。输出电压由单片机控制，单片机子系统发出数字电压控制PWM信号，经电压控制子系统，输入到DC-DC开关电源子系统。同时，电压检测子系统对输出电压进行模数转换后传回单片机，从而实现了可以适应不同负载情况的闭环控制方式。2.2 系统功能本系统的主要功能是完成DC-DC的转换功能，即在单片机的控制下，将20V30V的直流电压转换成5V10V之间的稳定的直流电压输出。同时，操作者可以选择系统的开环控制或者闭环控制模式，控制系统输出所要求的直流电压。在开环控制模式下，对于由于外界而引起的输出电压误差，可操作单片机进行校准。在闭环控制模式下，单片机可以自行校准系统的输出电压，误差在0.05V之内。3. DC-DC开关电源子系统的硬件设计3.1 主要功能和设计指标3.1.1.1 主要功能将输入的不稳定的直流电压转换成稳定的直流电压输出。将输入的较高的直流电压转换成较低的直流电压输出。3.1.1.2 接口方式定义输入电压：20V30V DC负载接口：510V DC电压控制子模块通过光耦管分流，并联于R12上。电压检测子模块通过耦合管接到负载电阻的两端。3.1.1.3 设计指标输入直流电压： 20V30V输出直流电压： 5V10V额定输出电流： 1A限流值： 1.1A电压调整率： 0.5%电流调整率： 1%输出电压纹波 ：100mVp-p效率 ： 65%3.2 开关电源子系统工作原理1开关电源系统原理图如图3.1所示：5 10 V DCPWM VrefTL494DC DC 开关电源部分开关三极管储能电感电位器Vs图3.1 开关电源系统原理图1图中TL494芯片、开关三极管（TIP42），基极电阻够成一个可控关闭与断开时间的开关电路。通过TL494控制开关电路。开关电路核心为TIP42大功率三级管，控制后极电路的充放电。通过频繁的充放电可以使输出电压稳定到需要的值。而TL494的功能即为控制电子开关的通断。其控制信号PWM的占空比大小就控制了输出电压的大小。其中电感与电容起储能以及平滑输出电压的作用。3.2.1.1 开关电路开关电路的作用是控制电子开关的通断，同时进行充放电来实现电压的稳定，使输出电压的交流部分（纹波）尽可能小。开关电路的工作原理如下。当电子开关导通时：输入电源为电容充电，同时电感线圈储存能量。输出电压增大。当电子开关截止时：输入电源与电路断开，电容和电感放电，续流二极管提供了电感的放电回路。此时输出电压降低。可见，输出电压在不断地上下变化，最终会趋于一动态平衡的电压水平。显然，若充电时间占比例便大，则输出电压增高；反之电压降低。这就是开关电路的原理。3.2.1.2 TL4943TL494是一款开关电源常用的控制芯片。可以运用于单输入，双输入推拉式等各种结构的开关电源控制。内部有两个误差放大器，有一对互补的开关电源控制输出口。3.2.1.3 管脚定义图3-2-2 TC494管脚图31. 1IN+第一个运放的正输入端122. 1IN-第一个运放的负输入端3. FEEDBACKEY运放的反馈端4. DTC死区时间控制端5. CT内部振荡器接电容端6. RT 内部振荡器接电阻端7. GND接地端8. C1第一个输出三极管的集电极9. E1 第一个输出三极管的发射极10.E2 第二个输出三极管的发射极11.C2 第二个输出三极管的集电极12.Vcc工作电源输入端13.OUTPUT CTRL输出控制端14.REF基准电压输出端15.2IN-第二个运放的正输入端16.2IN+第二个运放的负输入端3.2.1.4 工作原理3图 31 TL494原理图3TL494的原理图见图 31 。由内部振荡器、误差放大器、电压比较器，输出驱动等部分构成。首先内部的5V稳压器产生一个内部5V电压。内置振荡器产生一个锯齿波的信号，其电压范围约为05V，用于和误差信号比较。误差放大器放大参考电压与电源输出电压的差值。差值介于0到5V之间，（负压被二极管截断）。误差信号与锯齿波通过运算放大器比较。由于锯齿波线性地由0V变化到5V，因此比较后得到的信号就是需要的PWM电源控制信号。后级的D触发器本电路中又Output Control管脚配置为无效。后极的两个三级管驱动只使用了一个。当为推拉式电源才需要使用两个。3.2.2 输出电压的设定 图 32 电压设定电路图1TL494 的第一个误差放大器用来控制输出电压值。根据电路结构，调节R12和R14能使输出电压达到5到10V。实验中取R5=R8=10KEY，于是参考电压为2.5V。输出稳定电压时，pin1与pin2电压相等，也为2.5V。根据这样的关系可以设定电路的参数。见3.3.3.2节。第二个误差放大器用于过流保护，限制输出电压的最大电流。电压由TL494芯片的pin15及pin16输入，电流在电阻R10两端的电压反馈到误差放大器二。当电流过大时，反馈电压很大，误差放大器二将电路锁死，使电压不再增加。从而实现了过流保护功能。3.3 子系统主要电路结构和参数3.3.1 电路结构3.3.2 电路结构如Error! Reference source not found.所示。图3-3-1 DC-DC子系统电路原理图133.3.3 参数的设定本节中的电阻电容编号与PCB板上的编号相对应。3.3.3.1 PWM频率的设定C3，R7用于确定TL494内部振荡器的频率。TL494内部特性决定了频率满足公式2：通过试验调整，最终取C3=0.001F，R7= 6.2KEY。实际fosc 约为 90KEYHz 3.3.3.2 误差放大器相关外围电路参数设定R4是2、3端接的反馈电阻，与R5一起确定 误差放大器的增益。若设定的误差增益为200。取R4=1000KEY R5=5.1KEY3.3.3.3 限流误差放大器与误差放大器二相连的R6、R9、R15用于限流保护若限流值为1A。由于稳定时V15=V16，限流电阻既定=0.1，则V15=V16=0.1V。R6、R9对参考电压5V分压得到V15、V16， 若取R6=5.1KEY R9=150。则V15、V16的实际值为= 0.14V，限流值 电流为1.4A。3.3.3.4 开关三极管TIP42静态工作点的设置开关三极管Q1在b极为低电平时截止，高电平导通，R1 、R2为Q1提供适当的工作点。为了使纹波变小，可以使用让三极管工作在临界饱和区的方法1。这样可以减小导通时三级管产生的噪声，但是会降低电源的效率。实际取R1=300、R2=100。3.4 问题讨论：纹波和电源效率DC-DC开关电源的设计中，我们总是希望纹波小，而电源效率高。而实际中，这两者是矛盾的。如何优化这两者的关系，使电源处于一个折中的水平的是一个需要讨论的问题。3.4.1.1 纹波的来源纹波主要由如下几方面产生。控制开关三极管PWM的频率越小，纹波越大。因为充放电的时间长，导致电压上下起伏。在示波器上的波形为波形的上下起伏，其频率和PWM频率相同。开关三极管的工作状态。当三极管工作从深度饱和到深度导通时，会产生很大的噪音，即高频的抖动信号。在示波器中观察到的波形通常为一个含有丰富高频分量的尖峰脉冲。3.4.1.2 电源效率的损失效率主要是在开关三极管TIP42上损失的。开关的闭合越频繁（PWM频率越高）损失的功率就越多。同时，工作在浅饱和区相对于深度饱和也会增加总的功率损失。3.4.2 问题的解决方法1.降低频率在纹波允许的情况下，频率应当尽量调低。频率是影响纹波最直接的一个因素。当然为了达到一定的功率和稳定度，频率要求又不能太低。因而在保证纹波满足的条件下尽可能加大频率。2.增大负载两端的电容在频率不可调低的情况下，增大负载两端的电容也是有效的方法。但是一般大电容的价格较高，同时大电容会引起系统上电时较大的瞬间冲击电流。3.调节电感电感过大时，示波器上观测到的波形会有瞬间电压下降的现象，且下降是在三极管一阻断时就发生的。这是由于电感处在了磁饱和区。当电感放电时，由于磁饱和时，磁通对电流的导数很小，磁通减小很少的量，电流就瞬间变小很多。因此应该保证电感没有磁饱和，这样对电流才有稳定的作用，即对阻性负载有稳定作用。电感也不能过小，电感过小时，储存的能量不够，这样纹波势必很大。这种情况在示波器上的现实的波形的现象通常为：电压起先较为稳定，突然开始减小。这是由于电感磁场能释放尽所致。但是一般在实验中，这种情况不太发生。电感感值一般偏大使磁场饱和。4. 电压控制子系统的硬件设计4.1 主要功能本子系统主要是用来与单片机结合控制后一级输出电压。即开环控制电路。TL494的控制信号此时由单片机提供，然而单片机所能提供的信号为5V，并且不稳定，这就需要我们对输入信号进行整形，LPF滤波，信号变换和隔离。这就是电压控制子系统的主要功能。4.2 系统设计指标输入直流电压：30.0V0.1V，由单片机按键控制电压大小，从DC-DC开关电源子系统的负载电阻RL端输出单片机数码管所显示的电压值，误差0.05V。4.3 系统原理简要分析4.3.1 系统原理图电压控制子系统原理图如图4.1所示图4.1 电压控制子系统原理图14.3.2 系统功能简要说明（1）单片机输出占空比可调的PWM波，经过波形整形电路后输入给有源低通滤波器LPF进行滤波。（2）LPF的截止频率非常低,将PWM波滤波成直流电压信号输入给下一级信号变换和隔离电路。（3）信号变换和隔离电路是一个光电耦合器件4N25，它的主要作用是将本子系统与下一级DC-DC开关电源子系统进行电气隔离，同时利用LPF输出的直流电压信号控制下一级系统的输出电压。4.4 系统各模块设计分析4.4.1 PWM信号产生及其滤波原理PWM信号即占空比可调脉冲信号，可以由单片机小系统产生，并用单片机来调整其占空比。由此我们想到，利用PWM波的占空比参数来表示期望的输出电压是可行的。如何从不同的PWM波中解调出这个信息呢？用低通滤波器对它进行滤波就可以了。具体分析如下：由信号频谱分析原理可知，理论上周期方波经过低通滤波器（截止频率方波频率）后滤出的是它的直流分量*其中Vh为方波的高电压。但是实际单片机产生的方波是由有限的谐波叠加产生的，故滤波器的截止频率应该足够低，以使滤出的波形接近于直流。又因为我们需要用滤出的直流信号电压带动后级信号隔离及变换电路，故需要对这个信号进行放大，于是我们选取了有源低通滤波器。4.4.2 整形电路模块整形电路模块原理图如图4.2所示：图4.2 整形电路模块原理图14.4.2.1 加入整形电路的原因首先单片机输出的方波高电平Vh1等于工作电压Vcc，不加整型电路时Vh=Vh1=Vcc于是*但是Vcc取自实验室直流电源，不同的电源输出的Vcc会不一样，并不稳定，这样将会导致滤波器对相同占空比的PWM输入波在不同外接电源下滤出不同的直流分量，引起控制误差。所以要加入整形电路进入滤波器前的PWM波高电平恒定，如图4.2所示。4.4.2.2 整形电路的分析基于上述分析用非门逻辑电路就可达到这个目的，使非门电路的Vss接稳定的电源Vccw=4V ，那么经过非门的PWM波的高电平就将稳定在Vh2=Vccw。（1）TL431得到稳定电压我们采用TL431与电阻网络构成这部分电路以得到稳定的Vccw，如图4.3所示：图4.3 TL431分压电阻网络3TL431的Vref约为恒定的2.5V，根据以上公式我们取R1=3KEY、R2=5KEY，忽略Iref，限流电阻取300。则在VKEYa端得到一个恒定的约为4V左右的恒定电压作为Vccw。需要注意的是，在选择电阻时必须保证TL431工作的必要条件，即通过阴极的电流要大于1mA。我们选取限流电阻300，满足要求。实际得到的Vccw=3.71V。（2）加入反相电路反相电路模块核心器件为HCC4011B反相器，引脚图如图4.4所示：图4.4 HCC4011B引脚图4HCC4011B反相器由4个与非门组成，要完成反相功能，即将同一个输入信号接到与非门的两个输入端，输出信号即为反相。实验中，我们将单片机输出信号接入4011B的12，13两引脚，11脚作为反相输出。同时，4011B的Vss脚接前面得到的稳定的Vccw=4.00V。4.4.3 有源低通滤波模块4.4.3.1 原理图图4.5 有源低通滤波器原理图14.4.3.2 有源滤波器设计有源滤波器的工作原理就是根据在信号处理中所接触的到知识，利用泰勒展开成直流量和无穷项正弦函数的形式，再通过低通滤波器频率极低的正弦波分量可以忽略就可以得到直流分量。同时也可以根据周期函数的拉氏变换得到。通过跟谷晓晨老师的探讨，前者较为易于理解。有源低通滤波器种类很多，其中有源RC滤波器电路的使用较多，图4.5给出了我们所采用的低通滤波电路，它是由SallenRP.和KEYeyEL.于1955年提出的，图中三角符号表示电压放大器，可用运算放大器实现，电压放大倍数为：KEY=1+R2/R1使用此滤波器的目的是将脉冲信号的直流电压分量取出来，而尽量滤掉其他频率分量。对于低频的输入信号，C1、C2可以看作开路，此时信号直接输入集成运算放大器的正向输入端，而直接从输出端输出。对于高频的输入信号（信号频率远大于滤波器截止频率），C1、C2可以看作短路此时高频信号直接从C1流入接地线，而不在输出端出现。对于频率接近截止频率的输入信号，由C2引入的正反馈可以决定对信号的增益。截止频率f=1/2RC，为得到较好的滤波效果，我们选取C1=C2=1，R1=R2=18KEY,此时f=8.85Hz，观察结果，得到很好的支流分量，其他频率分量基本都被滤掉。使用二阶低通滤波器会得到更好的滤波效果，但我们所使用的LPF已经达到了很好的效果，便只采用此方法。关于滤波器设计的更多内容见附录E。4.4.4 信号变换和隔离模块4.4.4.1 模块分析这部分电路的主要器件是光电耦合元件4N25，电路的作用是：用滤波器滤出的直流信号控制下级DC-DC电源子系统，达到开环控制的目的。原理图如图4.6所示：图4.6 信号变换和隔离模块原理图1（1）低通滤波器输出的直流信号Vctl通过限流电阻加载到光耦的发光二极管两端控制发光二极管的发光强弱。（2）发光二极管的发光强弱控制光电三极管的基极输入电流大小从而控制C、E两端（见图4.7引脚图）的等效电阻的大小。（3）等效变阻器并联在后级系统R12的两端，从而可以改变后级系统输出电压信号分压比，达到改变输出电压的作用。4.4.4.2 核心器件4N25分析图4.7 4N25内部结构及引脚图5图4.8 三极管输出特性5图4.7为4N25管脚及内部结构图，通过控制发光二极管发光的强弱，来控制光电三极管基极电流的大小，从而控制集电极电流大小，此时三极管的C、E两端可以看成一个可变电阻。图4.8为三极管输出特性曲线。5. 电压测量子系统的硬件设计5.1 主要功能电压测量子系统实现电路闭环功能。系统通过对DC-DC电源的输出采样，并对采集到的电压进行A/D转换，并将转换后的8位编码输出到单片机子系统，从而使其可以依据反馈信息对输出电压进行调整。5.2 系统设计指标输入直流电压：30.0V0.1V，由单片机按键控制电压大小，从DC-DC开关电源子系统的负载电阻RL端输出单片机数码管所显示的电压值，误差0.05V。当调节DC-DC开关电源电路板上的R14后，输出电压会自动调节到原来电压，即完成了闭环控制功能。5.3 系统原理简要分析电压测量子系统原理图如图5.1所示：图5.1 电压测量子系统原理图1前面两级子系统级联后，可以开环控制DC-DC电压源输出电压。但是当系统在某种特殊原因下发生改变。比如温度引起的某一个电阻变化等，都将使系统的开环控制不准确。所以我们加入这级系统来检测当前输出的真实电压值，将此信号送回单片机，并让单片机作出判断和调整，如图5.1所示。（有关单片机详见报告软件部分）5.4 系统各模块设计分析5.4.1 基准电压产生模块此系统同样用到TL431来产生稳定的基准电压，原理同4.4.2.2，同样得到稳定输出的基准电压为3.71V。 图5.2 基准电压产生电路5.4.2 A/D转换“D”侧模块5.4.2.1 核心器件ADC0804分析A/D转换即将模拟信号转换成数字信号，通过此模块，将输入的电压信号，转换成单片机可读的8位编码信号，以便单片机对其进行操作。此模块核心器件为ADC0804芯片，其引脚图如图5.2所示：图5.2 ADC0804引脚图6被转换的电压信号从和输入，允许此信号是差动的或不共地的电压信号,模拟地和数字地分别设置引入端,使数字电路的地电流不影响模拟信号回路，以防止寄生耦合造成的干扰。参考电压可以由外部电路供给，从“”端直接送入。当电源准确、稳定时，也可作参考基准。此时，由ADC0804片内部设置的分压电路可自行提供参考电压（2.5V），“”端不必外接电源，浮空即可。ADC0804片内有时钟电路，只要在外部“CLKEYR”和“CLKEY”两端外接一对电阻电容即可产生转换所需要的时钟，其振荡频率为RC。其典型应用参数为：R=10KEY，C=150pF，640KEYHz，每秒钟可转换1万次。若采用外部时钟，则外部可从CLKEY端送入，此时不接R、C。是片选端，是控制芯片启动的输入端；是转换结束信号输出端，输出电平高跳到低表示本次转换已经完成，可作为中断或查询信号。如果和端与端相连，则ADC0804就处于自动循环转换状态。为转换结果读出控制端，当它与同时为低电平时，输出数据锁存器DB0DB7各端上出现8位并行二进制数码，以表示结果。5.4.2.2 ADC0804转换器的时序及接口电路图5.3 ADC0804基本应用电路6图5.4 ADC0804与单片机接口电路1单片机的、端分别与ADC0804的对应端口相联，数据线DB0DB7分别于单片机的AD0AD7相联。至于单片机对0804的具体控制详见报告软件部分。当与同时有效时便启动转换，转换结束时产生信号，可供输出查询或中断信号。在和共同控制下可以读取转换结果数据。在转换过程中，如果再次启动转换器，则终止正在进行的转换，进入新的转换，在新的转换过程中，数据寄存器中仍保持上一次的转换结果。5.4.3 ADC0804“A侧”及光电隔离电路模块(a)R5ADC0804Vref/2基准电压R6(b)注：（a）ADC0804“A”侧电路图 （b）电压跟随器做稳压电路图5.5 ADC0804“A”侧电路图5.4.3.1 电路参数确定图5.5中Vo为DC-DC电源的输出电压，经过光耦4N25以及电阻网络组成的电气隔离以及信号转换电路后变换为VA。这部分电路设计的关键是选择合适的R1、R2使Vo在4.8V-11V变化时VA的变化范围最大。经过实验我们取R2=820、R11.5KEY可使VA在1.145V-2.938V内变化。定义KEY=（VIN（+）VIN（-）)/Vref，测得Vref/2=0.89V。取R3=1100、R4470（R4初始为电位器，在调节阻值以达到要求后，换成同样阻值的固定电阻），则VIN（-）0，取R5=61KEY、R6=25.5KEY（R6为电位器），使（VAmaxVIN（-）/Vref1，即KEYmax=100)KEYey_state=3;KEYey_time=0;KEYey_return=KEY4_long;breaKEY;case 3:/ 等待按键释放状态P1 = 0x0f;/ 行线全部输出低电平P1 = 0x0f;/ 重复送一次if ( (KEYey_masKEY &P1) = KEYey_masKEY)KEYey_state=0;/ 列线全部为高电平返回状态0breaKEY;return KEYey_return;6.2.2 电压检测部分（闭环）设计思路： 闭环模式下，用户先通过短按K4进入闭环电压设置模式，然后通过K2 K3设定输入期望的电压值，此时软件根据K3 K2 的按下来进行闭环电压的粗调。设定好电压后，再短时间按下K4 ，即可开始精细调整。经过一定时间的 调整，输出电压可以稳定在用户输入的电压。粗调时，软件中采用改变单片机系统输出的PWM波占空比实现，即修改高电平 低电平计数器的时间。实现如下：case K3 :if(vol_setting=1) / vol_setting为电压设置的标志 在闭环模式下，短时间按下K4 / vol_setting将会变为1 此时可以进行输出电压的设置，当电压 /设定好后，再次短按K4 ，vol_setting等于0，此时不可进行电 /压设置，按下K2 K3 将没有作用。VOL+=10; /显示的电压增加0.1 Vhilv_time-=25; / hilv_time- lolv_time分别为高低电平的定时器计数时间lolv_time+=25;case K2 :if(vol_setting=1) VOL-=10;hilv_time+=25;lolv_time-=25; 细调时，每隔0.5 s对输出电压进行采样，软件实现如下：启动AD转换：timer0() interrupt 1 using 0 /该定时器为标准的5ms定时if(+ad_times=100) /100次5ms 即为0.5s 启动一次ad转换 并将/ad0804转换后产生的中断信号接到单片机的P3.3 ADDR_0804 = 0 ; /引脚 作为外部中断触发外部中断1， ad_times=0;经过ad转换得到的电压与设定电压比较，进行动态调整：void Int1() interrupt 2ad_date=ADDR_0804 ; /读取ad 转换的 编码ad_temp=ad_date;vol_float=1017.048-1.717*ad_temp-1.87152E-3*ad_temp*ad_temp; / 将ad编码转换位为电压/用浮点数表示，并转换成 /整形数，以提高精度vol_ad_convert=(unsigned int)vol