基于单片机的DC-DC变换器的研究(毕业论文)

1、本科毕业论文 设计题目：基于单片机控制的dc-dc变换器研究 学生姓名： 学 号： 专 业：电气工程及其自动化 指导教师： 学 院：电气工程学院基于单片机控制的dc-dc变换器设计专业：电气工程及其自动化 姓名： 指导老师：摘 要 本毕业设计通过网上和图书馆获取资料，在查询了dc-dc变换器的特点和发展状况后，了解了它在实际生产应用方面的不足。第一，能量传输由高频变压器来完成是dc-dc变换器会有的一些不足，开关电源一般工作在几百khz以上，因此会产生电磁干扰，故可能会影响其自身或其它系统的正常工作；除此以外，开关电源也存在输出电压纹波较大的问题。设计一种基于单片机控制的dc-dc变换器可以弥

2、补它在应用方面的不足。于系统的实现上，单片机因具有计算机的基本组成部分与功能，又具备体积小，电路精简、故障概率低、可靠性高及成本低等优点，因而被应用于dc-dc变换器pid控制系统的实现。本系统通过输出pwm信号由单片机控制三极管的通断，达到控制电压的输出，模数转换器则转换输出信号并反馈给单片机分析和处理，使系统变为闭环。本设计分模块详细地阐述了升降压型dc-dc开关电源以及其控制、反馈电路的设计，分为单片机控制输出电压、dc-dc变换、单片机闭环参和控制dc-dc的输出，三个阶段说明此变换器的实现原理。本设计应用软硬件相结合组成的实际控制系统。设计过程主要分成以下几个部分：算法确定，程序编写

3、，结构模型建立，电路设计，总结。关键词 开关电源，单片机，pwm，闭环控制，adc abstractthe graduation project by querying the data, the development and application of dc-dc converter, know the lack of production applications. dc-dc converter has its own shortcomings, one of which is the application of high-frequency transformer for ene

4、rgy transmission device. switching power supplies typically operate at more than a few hundred khz, produce electromagnetic interference, it may affect their own or other system to work properly; addition, the switching power supply output voltage ripple larger issues. designed for the deficiencies

5、in the application of a new microcontroller-based control dc-dc converter. in the implementation of the system, the microcontroller basic components and functions of a computer, but also with small, streamlined circuit, low failure probability, high reliability and low cost, which is applied to the

6、dc-dc converter pid control system is achieved. the system adopted by the microcontroller output pwm signal to control switching transistor off, thus achieving the purpose of controlling the output voltage, the adc is to convert the output signal and the feedback to the microcontroller analysis and

7、processing, to form a closed-loop system. the sub-module of the design detailed description of the design of the buck-boost dc-dc switching power supply and control, the feedback circuit, divided into single-chip control the output voltage, dc-dc conversion, single-chip closed-loop parameters and co

8、ntrol the output of the dc-dc the stages of this converter realization of the principle. design and application of the actual control system consisting of a combination of hardware and software. the design process is divided into the following sections: algorithm to determine the procedures for the

9、preparation, structure modeling, circuit design, summed up.keywords: switching power supply; microcontroller; pwm; closed-loop control; adc目录1.1 设计背景11.2 电源技术的发展与方向21.2.1 开关电源和线性电源21.2.2 电源技术的发展方向31.3 课题研究内容、目的及意义3第2章 系统的总体设计及算法确定42.1 dc-dc变换器基本介绍42.1.1 dc-dc变换器基本工作原理52.2 总体方案设计论证62.2.1 系统功能与组成简介72.

10、2.2 主要方法和技术分析82.3 pid算法控制8第3章 系统硬件电路设计103.1 总体分析控制系统的硬件电路103.2 设计单片机最小系统113.2.1 at89c51管脚功能及特点介绍113.2.2 设计最小的系统电路133.3 组成系统的硬件电路153.3.1 设计控制电路系统153.3.2 设计dc-dc变换电路163.3.3 设计数据采集电路163.3.4 设计人机界面电路的18第4章 设计系统软件部分194.1 设计系统软件部分194.1.1 软件系统的逻辑控制194.1.2 软件系统的结构194.2 系统主控程序设计204.3 设计各部分子程序204.3.2 数码显示子程序2

11、24.3.3 数据采集子程序224.3.4 定时中断处理子程序设计24结 论25致 谢26参 考 文 献26第1章 绪论1.1 设计背景电源是自人类使用电以来都不可或缺的科学技术。从日常应用到高新科技，从电气机械到电子产品，所有工具的使用都与电源技术不可分割。电源技术也正是在这种历史背景中一天天发展过来的。dc-dc变换器是多种学科混合技术，包括功率的变换技术，常用的电子技术，自动控制技术等。dc-dc变换器的发展经历了多次革新，因而从本质上讲是变换器的革新，即功率转换的革新。发电机组就是功率转换技术革新的开端，半导体功率器件应用于生产则是其变革的开始，不间断/间断工作模式就是其发展到现在的革

12、新成果，以上就是dc-dc变换器的发展经历。开关电源即运行于开关状态的功率变换器件。当前，dc-dc变换器是指开关在高速变换下运行的电子器件所组成的dc电源。我国电子业兴起和经济进步的同时，日常使用的电子商品的快速普及，电源控制半导体商品行业表现出快速增长的趋势，隐隐有赶超半导体存储器和数字信号处理器(dsp)等产品的势头。dc-dc变换器的增长主要来源于电池供电的便携式电子设备，如影音播放器、平板电脑、手机、机械测量工具和手持医疗仪器等。这些设备大多是由管理芯片对dc-dc变换器的主导来实现对设备的提供电力的。所以，正是由于这些电子产品的大量涌现，对开关电源的发展产生了很大的正面作用。当然开

13、关电源也存在缺点：其一，就是使用高频变压器作为传输能量的电子器件，开关电源一般工作在几百khz以上，必然会产生电磁干扰，所以会影响产品自身或另外部分的正常运行，其二，开关电源也存在输出电压纹波的问题。不过由于电子产业的进步，以上不足已经得到很好的改善，进而使dc-dc变换器在使用中体现出了其优越的性能。随着微电子技术的快速发展，生产技术的成熟以及ic行业的发展，单片机开关电源集成电路具有物有所值、很好的集合到模块上等优点，一经出现就显示出很好的适应力。1.2 电源技术的发展与方向1.2.1 开关电源和线性电源线性稳定电源的特点是:它的电子设备运行在线性区，由控制电子设备间的电压变化来稳定输出。

14、线性电源也有它一定的缺点，主要包括：输出精度低、效率不高、降温方面不足和不易工作在常见电压的输入大小内，但更严重的不足仍然是份量和体型过大。由输入控制器能够使输出的准确性提高，不过这更增加了能源的损耗，并使效率更低。dc-dc变换器很难达到49%的实际有效使用，其浪费掉的功率同时产生降温问题。若可以让线性电源运行于常见的输入电压范围，将可能出现很差的线性电源效率。开关型直流稳压电源就是dc-dc变换器。开关电源和线性电源的根本区别是它的变压器不运行在工频上，而是运行在几十千赫兹到几兆赫兹频率上。电力电子设备运行于截止区饱和区，因此叫做开关电源。由于技术上的不足，dc-dc变换器的电路因一种pw

15、m开关电源控制器在集成化上的研究没有取得令人满意的进展。不过近来，大型号和超大型号集成电路技术的很快进步，产生了很多新型的全控型电力电子元件。首先是功率mos管的出现，中小功率电源从而向高频化发展，接着绝缘门极双极晶体管的问世，又推动大中型功率电源向高频发展。所以当前为了再次增加开关电源的可靠性和功能可通过集成复杂的功能电路。根据上面的分析可以得出，开关电源的效率很高，而且性能完美。此外，开关电源还有一个优势是在于它可以极大地缩小变压器的重量和体积，原因是开关电源中的变压器是在50khz1mhz这样的高频状态下工作，这一点跟线性电源不同，线性电源的变压器是在50hz的低频状态下工作的，如此一来

16、就很好的优化了变压器的重量和体积，整个系统也就同时得到优化。所以，以后的发展势头将是开关电源代替线性电源。1.2.2 电源技术的发展方向（1）智能化（2）高效（3）低功耗（4）高集成（5）多功能1.3 课题研究内容、目的及意义本次设计通过单片机对开关电源进行指挥调节的方式，以及所使用的外部电路，设计基于at89c51的控制电路。本次课程设计要设计出一种高效实用的dc-dc变换器开关电源系统。根据这些功能，以单片机为唯一控制器，加上一些必要的硬件电路，采用脉宽调制控制技术，集合成一个完整的控制系统，能够获得一定的实际应用和理论价值。本次设计用到了我在学校里获得的科目知识：系统方面需要用到控制原理

17、和单片机接口等方面的内容，dc-dc电路则需要与电力电子的相关知识，外围电路还需用到模电和数电的一些内容（诸如晶闸管，二极管）。通过这次的毕业设计让我对所学的知识有了进一步的认识，而且加深了我对书本知识的认识并应用于实践中，这对我来说是很有意义的。将抽象的知识应用到现实，优化自己的想象能力和设计的能力。第2章 系统总体设计2.1 变换器基本介绍按键at89c51采样电路dc-dc电路显示器图2-1 系统原理框图2.1.1 dc-dc变换器基本工作原理图2-2直流斩波电路直流斩波电路就是dc-dc变换电路，如上图是直流斩波电路（负载为纯电阻r）。2.1.2 升降压斩波升压式开关电路的输出电压高于

18、输入电压ui，并且极性是一致的。当开关管导通时，电感开始储能；当开关管关断时，电感中蓄积的电能通过续流二极管供给负载，并对电容c充电。当负载电压降低时，电容开始放电，这时可得到高于输入的稳定电压。由于负载和开关管是并联的，所以它也叫做并联开关电源。降压式开关电源是直流供电，经过开关电路和滤波后获得不同于输入电压的稳定直流。它们的输入电压比输出电压高。当开关管饱和导通时，电能流向负载，同时也储存在电感中。当开关管截止时，由于电流不能在电感上跳变，电感中储存的能量继续供给负载，此时，由于续流二极管正向导通，因此构成闭合回路。电容的作用是使电流平滑输出。电路中负载电阻和开关管是串联的，所以它也叫做串

19、联开关电源. ev+-mrlvdioemuoig图2-3 降压斩波电路图2-4 升压斩波电路2.2 总体方案设计论证由于开关电源较快的发展，因此出现了不同的设计思路。开关电源的一般结构框图如下图所示，本次设计由对不同的方案的对比得出了最优方案的设计。图2-5 开关电源的一般框图根据设计目标，调压采用pid控制器，由此需要设计一个闭环控制系统。该系统由控制单片机端口模拟输出pwm调解的电压，来使电压等于设定值，并且显示实时电压值。2.2.1 系统功能与组成简介整个系统以单片机作为控制主导，包括与外界进行信息传输的通信模块，为检测数据而添加的数据采集模块，对为进行分析测量结果而增加的人机界面模块等

20、。通过查询相关资料，对这次设计的主控芯片进行比对分析后，选择采用atmel公司生产的at89c51单片机作为主控核心。该芯片技术比较成熟，程序资源丰富，价格低廉。由设计需求可知，at89c51可以完成控制任务。在数模转换器的数据采集方面的选型上，通过查阅相关资料，在大量比对后因adc0809被广泛采用利用于各种设计且精度非常高，有很强的实用性，因此模数转换器使用其做这次设计。在人机控制方面，本设计使用七段数码晶闸管作为显示部分，优点是显示内容的扩展，及美观大方；按钮方面使用两个按键，进行设置。键盘在单片机应用系统中，可实现传送指令和输入数据的功能，所以为了人对系统更好的控制，采用键盘显示的方案

21、。2.2.2 主要方法和技术分析当前的dc-dc变换器控制方式主要为pfm、pwm控制和调频调宽混合控制三种。pfm控制的特点为：控制电路以及斩波回路一定会变得容易辨识，仅仅频率是改变的。pwm控制就是定频调宽控制，该控制方法是只改变斩波器的导通时间ton，保持斩波周期t不变。2.3 pid算法控制pid调节就是根据输入的偏差值，按一系列的函数关系，经过推理证明，最后将基本pid算式通过变换，离散最终可得到增量型pid 的控制算法。pid是工业控制过程中普遍使用的一种方法，它具有稳定功能好，便于做出实体，可应用的行业广等优点。pid控制只要调整控制器参数，被控对象的数学模型并不是很重要，就能得

22、到期望的结果。其缺点是对被控参数的改变过于灵敏。不过若实现pid控制由软件编程来完成，参数可以方便地改变。虽然很多先进的控制算法在近年纷纷出现，但pid控制仍然工业控制过程中占很大一部分，且控制效果仍然令人十分满足。比例积分微分控制器就是连续pid控制器，其系统框图如2-5图所示。图2-5 pid原理框图设计原理：闭环系统以单片机作为控制器，它是过程变量v由89c51单片机系统通过a/d电路采集，并控制变量u以相关的算法，通过输出pwm控制脉冲到执行单元，使稳定在设定值上的过程变量更稳定。pid调节的规律可以由数字pid增量控制算式：其中：pid参数为，本次采样值为y0，上次采样值为y1，上两

23、次采样值为y2，设定值为r，控制量的增量为u。ad转换采样的电压转换为0到255之间的数字量，对应的数字量要由设定的值转换得出，开关电源在312伏可调，那么需要把012v电压转换为0255的数字量，转换以后就可以对过程电压相互比较。开关调整电路89c51单片机a/d转换器图2-6闭环控制系统框图第3章 系统硬件电路设计3.1 总体分析系统的外围电路单片机控制算法宽度脉冲发生器驱动器电子开关电动机图3-1 控制系统原理框图 本设计的任务是实现对dc-dc开关电源的闭环控制。基准值是由按键输入确定的电压值，并显示在数码管上；dc-dc电路通过采样电路把其电压值传给单片机并显示，并与基准值进行比较，

24、经单片机使用pid算法运算处理后，输出pwm控制dc-dc开关电路，最终达到基准电压和采样电路输出电压相等（误差范围内），从而实现对dc-dc开关电源的闭环控制。3.2 设计单片机最小系统3.2.1 at89c51管脚功能及特点介绍atmel公司推出的at89c51，完美地将80c51的内核与闪存技术合起来，指令系统和总体结构依然是和c51一样，flash的特点使得我们能多次重复使用单片机。所以， 51单片机系列是一个实用性好，兼容功能强，并且发展前景很乐观的单片机系列。at89c51是核心的单片机，其特点如下：(1) 有很强的按位处理能力（布尔处理能力）。(2) 32条可按位寻址的双向i/o

25、线；(3) 128kb的片内数据存储器；(4) 64千字节数据存储器的可寻址的地址空间；(5) 一个8位的 cpu中央处理器；(6) 2个优先级嵌套，五个中断源的中断结构；(7) 一个时钟电路和一个片内的振荡器；(8) 4kb的应用程序存储器，8051为掩膜型rom；(9) 64kb程序存储器可寻址的地址空间；(10) 两个16位可编程的定时器/计数器；(11) 一个可编程的全双工通用异步接收/发送器；各引脚的功能：如图所示at89c51芯片引脚图vcc：供电电压。gnd：接地。p0口：p0口为一个8位漏级开路双向i/o口，每脚可吸收8ttl门电流。p1口：p1口是一个8位双向输入输出口，每脚

26、可以接收或者输出4ttl门电流。c51单片机的引脚图如下图所示图3-1 at89c51引脚图p2口：p2口为一个8位双向输入输出口，每脚可以接收或者输出4ttl门电流。p3口：p3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向输入输出口，可接收或者输出4ttl门电流。p3口也可当做at89c51的若干特殊功能口，功能为下列所示：p3.0 rxd（串行输入口）p3.1 txd（串行输出口）p3.2 /int0（外部中断0）p3.3 /int1（外部中断1）p3.4 t0（记时器0外部输入）p3.5 t1（记时器1外部输入）p3.6 /wrp3.7 /rdrst：复位输入。/psen：外部程序存储器的选通信号。

27、xtal1：反向振荡放大器及内部时钟工作电路的输入。xtal2：是由反向振荡器输出的/ea/vpp：当/ea保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000h-ffffh），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/ea将内部锁定为reset；当/ea端保持高电平时，此间内部程序存储器。在flash编程期间，此引脚也用于施加12v编程电源（vpp）。3.2.2 设计最小的系统电路因为单片机的引脚数足够进行信号的输入输出，所以不用添加扩展模块。单片机应该具备必要的元件才能进行工作，一般分为复位和时钟电路，本设计使用的是单片机at89c51作为主控芯片，它内部自带的是四千字节的闪烁程序存储器。

28、通常，这4k的存储空间足够设计的使用，所以将高电平固定接at89c51芯片的第31脚，只使用其内部的4k程序存储器。单片机所使用的时钟电路是由2个三十pf的电容和一个十二兆的晶振组成，它们使得单片机工作时的时间精度达到1us。复位电路是由1k的电阻和22uf的电容及in4148二极管组共同构成，以前课本上常推荐用10k电阻和10uf电容组成复位电路，本次设计选用1k的电阻和22uf的电容，其好处是在降低了复位引脚的对地阻抗的同时满足单片机的可靠复位，而且明显提高了单片机复位电路抗干扰的能力。添加二极管的主要目的是为了快速释放电容里面所存储的电量，目的是在短时间内可以完成多次复位。一般来说，51

29、单片机的最小系统应该包括:晶振电路、单片机、复位电路。人们可以由这个最小系统，来完成对一些外部设备的指挥。晶振电路以及复位电路如下两图所示。图3-2晶振电路图3-3复位电路3.3 组成系统的硬件电路3.3.1 设计控制电路系统控制电路和主电路是系统硬件电路主要的两个部分构成，主电路通常是由滤波和整流构成，本设计的硬件主要是针对控制回路的设计，而本设计的dc-dc变换器由单片机控制的控制回路主要由cpu模块，电源模块，dc-dc变换模块，数据采集模块，人机界面模块构成。硬件电路的设计是通过protel99se的绘图软件来操作设计的，由于计算机技术的飞速发展，集成电路开始广泛应用于各行各业，集成度

30、越来越高，电路越来越复杂，而且新型元件不断出现，使得很多工作已经很难用手工来制作，所以电路板设计制作的必然趋势就是以计算机辅助电路板的设计。protel99se在具有多种的设计电路功能。本设计的绘图要求是硬件电路的设计，包括子图的原理图设计，层次方块图的绘制以及网络表引出的pcb布线生成。图3-4 cpu控制模块原理图3.3.2 设计dc-dc变换电路应用达林顿管作为功率开关管，因为它具有放大倍数，可得到大的电流输出，有提高电源的输出功率的作用。达林顿管选择为npn型，选用肖特基二极管作为续流二极管可以确保电感电流保持连续，这种二极管导通截止恢复时间较快，在开关电源由导通变为截止时，使电感电流

31、连续，可以快速的由截止变为导通。应该用串联的等效低电阻的优质电容作为输出端的滤波电容。若输出滤波电容选择为670uf，则可以并联两个大于该数值一半多的电容量的电容来得到，例如，可以取两个350uf的电容来并联。图3-5 dc-dc变换电路图3.3.3 设计数据采集电路本次设计的数据采集电路的a/d转换芯片选用adc0809 a/d转换器。adc0809模数转换器在平时学习时有过一定了解，它是8位逐次逼近型a/d转换器。多路开关可以选择八个模拟通道，可以共用模数转换器进行转换，让八路模拟量按时间分开输入。三态输出锁器是为了锁存模数转换完的数字量，当oe端为高电平时，就可以取走转换完的数据。通过采

32、样电路把dc-dc电路的电压值传给单片机并显示，同时与基准值比较，经单片机使用pid算法运算处理，输出pwm（脉宽调制脉冲）控制dc-dc电路，从而使基准电压和采样电路输出电压相等（误差范围内），从而实现闭环控制。图3-6 数据采集电路3.3.4 设计人机界面电路的lcd方便实用、体积小、功耗低、可显示图形、寿命长，缺点是成本较高且接口较复杂；led接口简单，价格低廉，而且配置灵活，但不能显示图形，显示内容有限。单片机中显示器用的是八个发光二极管，即8段led按“日”字排列成的数码管，共阴极的一般接法就是七段led的阴极联接。本设计为了能方便实时显示按键输入确定的电压值，故选择led数码管，并

33、且采用静态显示的方法。由于在数电的课程中学习过相关的知识，故选用74ls138译码器，74ls373地址锁存器芯片及相应的七段数码管组成显示电路。74ls138 为3 线8 线译码器。本设计利用74ls373芯片扩展8位led显示静态串行的接口外围电路。电路如下图所示。图3-7人机界面模块第4章 设计系统软件部分4.1 设计系统软件部分软件设计的流程说明：当开关电源运行时，寄存器会清零，单片机会复位。然后开关电源的显示和输出应该是与上次关机前的电压大小一致的，这时单片机先把eeprom中保存的v编号选择出来，再由v编号读出相应的v大小，然后把该数据传送给单片机，最后转换成bcd码然后由线路输送

34、到人机界面显示。此时循环检测的部分可以感应出旋钮的旋转，若高位旋钮出现旋转，那么电压大小会发生步进变化，电压数据加（减）1，相对应输出电压以1v或者0.1v为单位来改变电压大小，若低位旋钮出现旋转，当前电压数据加1，相对应输出电压以0.001v或者0.01v为单位来使v大小改变，保存所设置的具体电压数据。然后保存该v号码，选择相应的电压，并将电压值送到单片机用led显示。4.1.1 软件系统的逻辑控制本次设计的软件系统的逻辑控制方式可以由硬件原理图中分析出来，软件的设计就是对编码器、adc、pwm、显示这几个模块的控制。4.1.2 软件系统的结构软件系统的总体结构可以根据它的逻辑控制方式分析出

35、来，在主模块的控制下，用户交互模块、数据采集处理模块和内部处理模块共同完成了系统的设计目标。4.2 系统主控程序设计c语言的实时性较差，编程会占用较大的存储空间，但是c语言编程比较简单。本设计的主程序是c语言程序，同时还包括了pwm子程序，编码器中断子程序，数码管led显示子程序，串口中断子程序，ad转换子程序等一系列子程序。开始设定电压值采样显示采样值与设定值是否相等pid调解图4-1软件系统结构4.3 设计各部分子程序当系统收到键盘的输入时，系统应该马上做出相应的响应，根据外部设备上的输入与采集的电压间的差值，改变脉冲宽度，输出用户所期望的电压，随后系统继续扫描键盘，当没有输入后，系统自行

36、调用pid控制算法，控制输出电压稳定。12v为电源额定电压，12.00v为初始化设定值，系统扫描键盘时，若键盘输入与该电压相等，在系统每次调用pid控制算法前，如果有键盘输入，键盘输入应该被系统优先响应，更新脉冲宽度。软件子程序包括：（1）adc0809转换子程序，（2）定时器中断修进行pid控制、数码显示子程序、改占空比，（3）定时器0中断产生方波子程序，（4）pwm信号的单片机控制子程序，（5）pid控制子程序。4.3.1 pwm信号的单片机控制子程序定时器0中断将pwm输出端置高电平“1”装入50ms初值设定时器1中断优先级最高中断返回定时器1中断设定时器0中断优先级最高将pwm输出端清

37、零装入pwm信号初值init中断返回 图4-2 pwm信号单片机控制子程序流程图本系统采用一个51单片机来实现pid算法的原因，是因为从一开始，这个系统的设计思路就要求尽可能地提高系统的控制精度。因为要提高整个系统的控制精度，所以仅仅在计算过程中取定点小数或者是整数肯定是不够的，而采用三字节浮点数运算对于这个设计来说是一个不错的选择。在一开始的参数赋值程序中，参数是以十进制bcd码浮点数存储的，参数赋值完成后，紧接着就是对参数进行二进制浮点数的归一化处理，以及复合参数q2,q1,q0等的计算。以上工作在系统运行后很快就结束了，然后pid控制器的作用就是对pid核心控制算法进行运算。4.3.2

38、数码显示子程序要使精度达到0.01，故需应用4位数码管，可以精确到小数点后两位，通过键盘，每次增加的步长为0.01，实现较为精确的控制效果。软件设定4个显示缓冲区，存储小数点后2位，小数点后1位，十位，个位。常用字符段码即编码表如下：显示字符共阴段码共阳段码显示字符共阴段码共阳段码03fhc0ha77h88h106hf9hb7ch83h25bha4hc39hc6h34fhb0hd5eha1h466h99he79h86h56dh92hf71h8eh67dh82h40hbfh707hf8h。80h7fh87fh80h熄灭00hffh96fh90h 表4-4 常用字符显示编码表4.3.3 数据采集子

39、程序下图为a/d转换流程。当接收到锁存器传至地址总线的信号后，adc0809从选定的in口接收传感器信号。当接收到从单片机传至start口的信号后，开始a/d转换。由于单片机的时钟周期与adc0809的转换周期有偏差，可设置延时指令以配合单片机的时钟周期。当转换结束后，将数据传输至cpu。启动a/d转换只需要一条movx指令。在此之前，要将p2.0清零并将最低三位与所选择的通道好像对应的口地址送入数据指针dptr中。a/d转换后所获得的资料需要马上输出给单片机进行分析。然后先确保a/d转换是否结束，如果完成则进行传送，因此需要用查询方式确认。a/d转换器实现转换结束的状态信号，得到转换完成与否

40、的信息，然后进行数据的传输。转换程序入口片选cs=0，选择通道采样数据下降沿到来读取数据返回采满8位？图4-4 数据采集子程序流程图4.3.4 定时中断处理子程序设计at89c51单片机内部有2个十六位的可编程定时器t1和t0，分别由th1，tl2和th0，yl0两个八位计数器组成。t0和t1是通过对单片机内部计数脉冲的计数来实现定时功能的。由于每个机器周期都可以产生一个计数信号，因此定时器的计数频率可以根据单片机的晶振频率计算出。所以定时时间就能确根据计数值计算出来，而计数器的预置值也可通过定时时间计算出来。定时器工作方式控制寄存器和控制寄存器分别控制定时控制定时器的工作和运行方式。为提高处

41、理的速度，采用24mhz的晶振，0.5us为一个机器周期。设计数初值为x，则有： ts= 0.5us (65536x) 现代开关电源的工作频率很高，可以达到300khz，本设计的开关电源工作频率为25khz，那么控制脉冲的频率就是25khz，40us为周期，周期为定时时间的2倍，即20us，则计数初值为65536-20x2。#define tim0 65536-40 tim0( ) th0=tim08;tl0=tim0;pwm=pwm 结 论根据本次课题的要求，设计了一种dc-dc变换器开关电源控制系统。以数字pid为控制算法，采用pwm控制技术，以at89c51单片机为核心控制器，再加上必要的硬件电路，组成一个闭环控制系统，不但具有理论价值，而且具有很大的使用价值。本课题的控制系统是采用软、硬件组合而成的。此次课题主要由以下几个段落组成：算法模型建立，程序编写，电路设计。然后采用adc0809模数转化器和at89c51单片机，数据分析处理，输出量的控制，完成数据采集，完成硬件电路图的设计和电路原理图的制作，最后完成其硬件功能的调试及软件的详细编程。本课题用到了我在平时学到的相关的理论知识：如控制系统方面需要用到自动控制原理和单片机接口技术，单片机的使用能方便的对系统进行功能改进和扩展，使