直流稳压电源及漏电保护(1)教材

③LCD显示电路在整个系统中，为了能够更好的显示出测得的结果，使显示界面更突出人性化，所以我们选择的是LCD12864作为显示屏。LCD12864的显示功能相对来说比较齐全，它不仅能够显示字母和汉字，而且可以显示图片、图形。在这个系统中要求随着电位器阻值随旋转角度的变化在显示装置中显示电位器阻值随旋转角度变化的曲线，而12864的功能完全能够满足题目的要求，所以在选择显示器时我们首先选择的就是LCD12864。如图所示，是LCD12864在电路中的连接图。图L3-5LCD12864在电路中的连接图在电路设计中，由于单片机的I/O有限制，所以在液晶显示时，我们采用的是串口显示，图中PSB端口是单片机串口的输出端。3.2程序设计（1）稳压电源程序流程图稳压电源部分主要的编程任务就是实时测量并显示电环的输出功率，即要实时测量稳压电源的输出电压和电流。程序流程如图L3-6所示。（2）漏电保护装置程序流程图漏电保护装置主要是实时监测线路是否存在有不小于30mA的漏电电流。主要的检测原理是分别实时监测电源正极线路上的电流和电源负极线路上的电流，再比较两个电流的差值，如果差值大于30mA，则控制继电器吸合，切断电源电压，同时程序进入循环等待，直到有复位按键按下为止。程序流程图如图L3-7所示。（3）测试数据软件修正流程在调试过程中，由于A/D转换、信号放大电路等各个硬件环节自身的零点误差以及线性度不理想，为了达到在0~1A负载条件下漏电电流30mA±5%的检测要求，因此测量到的数据只有通过软件修正才能达到比较高的准确度，实现所要求的指标。软件修正流程图如图L3-8所示。图L3-6图L3-7图L3-8四、测试方案与测试结果4.1测试方法与仪器本设计主要测试指标为电压调整率vhe电流调整率以及漏电保护装置的动作电流的精度。电流调整率的测量是由于负载的变化而引起稳压电源输出电压变化比率的测量。电压调整率的测量是由于输入直流电压的变化而引起稳压电源输出电压变化比率的测量。测量时的仪器连接图如图L4-1所示。图L4-1稳压电源测量时仪器连接图4.2测试数据完整性当直流输入电压在7~25V变化时，测量的结果如表L4-1~L4-3所示。表L4-1输入电压/V789101112稳压值/V5.005.005.005.005.005.00表L4-2输入电压/V131415161718稳压值/V5.005.005.005.005.005.01表L4-3输入电压/V192122232425稳压值/V5.015.015.015.025.025.03当直流输入电压在5.5~7V变化时，测量的结果如表L4-4~L4-6所示。表L4-4输入电压/V5.55.65.75.85.96.0稳压值/V4.984.984.984.984.984.98表L4-5输入电压/V6.16.26.36.46.56.6稳压值/V4.984.984.984.994.994.99表L4-6输入电压/V6.76.86.97稳压值/V4.995.005.005.00连接方式不变，将输入电压固定在7V，当直流稳压电源输出电流由1A减小到0.01A时，测量的结果如表L4-7~L4-9所示。表L4-7输入电压/V10.950.900.850.800.75稳压值/V5.005.005.005.005.005.00表L4-8输入电压/V0.650.600.500.450.400.30稳压值/V5.005.005.005.005.005.01表L4-9输入电压/V0.250.150.100.050.020.01稳压值/V5.015.015.025.025.025.02如图L4-1所示，按题目要求，当开关S接2端，将RL阻值固定为20Ω，R和电流表A组成模拟漏电支路。调节R，漏电电流从0往大慢慢变化。测量动作的漏电电流值稳定在30mA±1mA。改变负载从空载到1A负载，本装置都能够在漏电流达到30mA±1mA时准确跳闸，指标完全满足赛题要求。4.3.测量结果分析从表L4-1~L4-3数据分析，当电压在7~25V之间变化时，电压基本稳定在5V左右，且满足5±0.05V。电压调整率Su=（5.02-5.00）/5*100%=0.4%，满足题目不大于1%的要求。从表L4-4~L4-6数据分析，当电压在5.5~7V之间变化时，电压基本稳定在4.99V左右，输出满足50.05V的要求。从表L4-7~L4-9数据分析，当把输入电压固定在7V时，改变负载，测量电压数值。当负载从5变化到500时，电压基本上稳定在5.01V左右。此时的负载调整率：SL=（5.02-5.00）/5100%=0.4%，满足题目不大于1%的要求。从漏电测试结果观察分析，当漏电动作电流小于28mA时，漏电保护装置不动作，且此时RL两端电压稳定在4.9V，满足题目输出电压不小于4.6V的要求。当漏电动作电流达到30mA1mA时，漏电保护装置动作，继电器吸合，且此时RL两端电压降到0V，满足题目要求。总结本设计主要特色在于方案经典，简单、可靠，易于实现。之所以能够在性能指标等各方面都能满足赛题要求，一方面是利用印制电路板制作，工艺美观，可靠性高；另一方面是在程序设计的逻辑性及软件修正测量值、数字滤波等方面做了很多的优化，得到了较好的效果。و参考资料[1]田良，王尧，黄正瑾，等.综合电子设计与实践.南京：东南大学出版社.[2]陈永真，陈之勃，等.全国大学生电子设计竞赛硬件电路设计精解.电子工业出版社.[3]施保华，赵娟，田裕康，等.MSP430单片机入门与提高：全国大学生电子设计竞赛实训教程.华中科技大学出版社.[4]童诗白，华成英，等.模拟电子技术基础.北京：高等教育出版社.[5]胡仁杰，堵国樑，等.全国大学生电子设计竞赛优秀作品设计报告选编(2013年江苏赛区）.东南大学出版社.附录一电路原理图附录二系统部分主要源程序#include"config.h"#include"i2c.h"#include"lcd12864.h"#include"pcf8591.h"#include"key.h"bitflag300ms=1;unsignedcharT0RH=0;unsignedcharT0RL=0;voidConfigTimer0(unsignedintms);voidEcToString(unsignedchar*str,unsignedintval,unsignedchardir);voidmain(){ unsignedintval; unsignedintecbuf; unsignedintW; unsignedintlouec; floatec; unsignedcharstr[10]; unsignedcharkey1; EA=1; OUTPUT=1; ConfigTimer0(1); InitLcd12864(); LcdShowString(0,0,"电压："); LcdShowString(0,16,"电流："); LcdShowString(0,32,"功率："); LcdShowString(0,48,"漏电流："); while(1) { key1=KeyDriver(); if(flag300ms) { flag300ms=0; val=GetADCValue(0); val=ValueToString(str,val); LcdShowString(48,0,str); ec=val/5; ecbuf=(unsignedint)ec; EcToString(str,ecbuf,1); LcdShowString(48,16,str); W=val*ecbuf; W/=100; EcToString(str,W,0); LcdShowString(48,32,str); louec=GetADCValue(1); louec=ValueToString(str,louec); if(louec>=300) { OUTPUT=0;//切断 } elseif((louec<300)&&(key1==0)) { OUTPUT=1;//导通 } louec/=100; str[0]=(louec/100)+'0'; str[1]='.'; str[2]=(louec/10)+'0'; str[3]=(louec/1)+'0'; str[4]='A'; str[5]='\0'; LcdShowString(70,48,str); } }}voidEcToString(unsignedchar*str,unsignedintval,unsignedchardir){ str[0]=(val/100)+'0';str[1]='.';str[2]=(val/10%10)+'0'; str[3]=(val%10)+'0'; if(dir)str[4]='A'; elsestr[4]='W';str[5]='\0';}voidConfigTimer0(unsignedintms){ unsignedlongtemp; temp=11059200/12; temp=(ms*temp)/1000; temp=65536-temp; T0RH=(unsignedchar)(temp>>8); T0RL=(unsignedchar)(