2015年全国大学生电子设计竞赛报告

PAGEII双向DC-DC变换器（A题）【03209组】2015年8月15日摘要:本设计是以51单片机为核心的双向DC-DC变换器，实现对锂离电池组的充放电功能。本设计基本电路包括显示电路、电源电路、双向DC-DC变换电路、直流稳压电路，其中显示电路用数码管显示，电源电路为采用LM7805的5V电源电路，双向DC-DC变换电路采用BOOST升压电路和BUCK降压电路。通过PWM对MOS开关管的脉宽调制，改变占空比进而控制电流，通过单片机显示，步进不大于0.1V电流范围在1A~2A之间，DC-DC变换效率达到90%以上。关键词：DC-DC，PWM，BOOST，BUCKAbstract：Thisdesignisbasedon51singlechipmicrocomputerasthecoreofthebidirectionalDC-DCconverter,implementationoflithiumbatterychargeanddischargefunction.Thebasiccircuitdesignincludesdisplaycircuit,powercircuit,bidirectionalDC-DCtransformcircuit,theDCvoltagecircuit,displaycircuitwithdigitaltubedisplay,powersupplycircuitfortheuseofLM78055Vpowersupplycircuit,bidirectionalDC-DCconversioncircuitadoptstheBOOSTandBUCKstep-downcircuitboostercircuit.ThroughthePWMpulsewidthmodulationofMOSswitchtube,changethedutyratio,inturn,controlcurrent,bysingle-chipmicrocomputer,accordingtothecurrentstepisnotgreaterthan0.1Vrangebetween1Aand2A,DC-DCconversionefficiencyof90%ormore.Keywords:DC-DCPWMBOOST,BUCK目录1电路方案 31.1方案一不隔离的双向DC—DC变换器 31.2方案二隔离的双向DC—DC变换器 31.3方案三移向控制的双向DC—DC变换器 31.4方案三组合式的的双向DC—DC变换器 32可能用到的基本电路 32.1降压斩波电路 32.2升压斩波电路 32.3升降压斩波电路 32.4Cuk斩波电路 42.5Zeta斩波电路 42.6Sepic斩波电路 43电路的设计 43.1总体框图 43.2电路原理图 53.3电路PCB图 53.4电源 53.2程序的设计 63.2.1程序功能描述与设计思路 63.2.2程序流程图 64测试方案与测试结果 64.1测试方案 64.2测试条件与仪器 64.3测试结果及分析 64.3.1测试结果(数据) 64.3.2测试分析与结论 6附录1源程序 7PAGE8双向DC-DC变换器（A题）【03209组】1电路方案1.1方案一不隔离的双向DC—DC变换器1.2方案二隔离的双向DC—DC变换器1.3方案三移向控制的双向DC—DC变换器1.4方案三组合式的的双向DC—DC变换器2可能用到的基本电路2.1降压斩波电路2.2升压斩波电路2.3升降压斩波电路2.4Cuk斩波电路2.5Zeta斩波电路2.6Sepic斩波电路3电路的设计3.1总体框图3.2电路原理图3.3电路PCB图3.4电源电源由变压部分、滤波部分、稳压部分组成。为整个系统提供5V或者15V电压，确保电路的正常稳定工作。这部分电路比较简单，都采用三端稳压管实现，故不作详述。3.2程序的设计3.2.1程序功能描述与设计思路1、程序功能描述根据题目要求软件部分主要实现键盘的设置和显示。1）键盘实现功能：设置电流值。2）显示部分：显示电流值、步进值。2、程序设计思路3.2.2程序流程图4测试方案与测试结果4.1测试方案1、硬件测试2、软件仿真测试3、硬件软件联调4.2测试条件与仪器测试条件：检查多次，仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。测试仪器：高精度的数字毫伏表，模拟示波器，数字示波器，数字万用表，指针式万用表。4.3测试结果及分析4.3.1测试结果(数据)2V档信号测试结果好下表所示：（单位/V）信号值0.20500.21000.20450.40261.0071.5421.6691.999显示0.20510.21000.20440.40261.0061.5421.6691.9994.3.2测试分析与结论本设计达不到设计要求。附录1源程序#include<STC12C5A60S2.H>#defineADC_FLAG0x10;unsignedintdisp_buffer[4];unsignedlongnumbel;unsignedintcurrent_key,last_key,counter,Sum,d,times,display_content,want_voltage1,ADC_value,result,numbel1,i,counter,real_voltage,last_ADC,current_ADC;unsignedchartable[10]={0xa0,0xbb,0x62,0x2a,0x39,0x2c,0x24,0xba,0x20,0x28};voiddelay_ms(unsignedintt){ unsignedintx,y; for(x=0;x<t;x++) for(y=0;y<500;y++);}voidADC_init() { P1ASF=0x01; ADC_RES=0; ADC_CONTR=0X88+0; EADC=1; EA=1; }voidPWM_init(){ CCON=0; //开启计数器 CL=CH=0; //清除高八位低八位 CMOD=0x02; //计数选择脉冲 CCAP1H=CCAP1L=d; //占空比// CCAP0H=CCAP0L=numbel; //占空比 CCAPM1=0x42; // 产生中断，允许脉冲输出// CCAPM0=0x42; // 产生中断，允许脉冲输出 CR=1; //关闭计数器}voidsplit( unsignedints){unsignedchargw,sw,bw,qw;unsignedinttemp; temp=s; gw=temp%10;temp=temp/10; sw=temp%10;temp=temp/10; bw=temp%10; qw=temp/10; disp_buffer[0]=table[gw]; disp_buffer[1]=table[sw]; disp_buffer[2]=table[bw]; disp_buffer[3]=table[qw]&0xdf;} voiddisp(){P2=0xff;P0=disp_buffer[0];P2=0x7f;delay_ms(1);P2=0xff; P0=disp_buffer[1];P2=0xbf; delay_ms(1);P2=0xff; P0=disp_buffer[2];P2=0xdf;delay_ms(1);P2=0xff; P0=disp_buffer[3];P2=0xef;delay_ms(1);}//voidtimer0_init()//{// TMOD=0x01;// TH0=0x3c;// TL0=0xb0;// ET0=1; //允许定时器中断// TR0=1; //启动定时器0// EA=1; //允许总中断//}voidkey(){current_key=P2&0x0f; //p2读键盘，屏蔽高四位if (current_key!=0x0f)if (last_key==0x0f) { switch(current_key){ case0x0e:if(i<1013)i+=10;elsei=0;break; case0x0d:if(i>10)i-=10;elsei=1023;break;//电压+1 case0x0b:if(i<1023)i=i+1;elsei=0;break; //电压-1 case0x07:if(i>0)i=i-1;elsei=1023;break; default:break; } } last_key=current_key;}voidmain() //主程序{//i=500;i=100;d=128;ADC_init();// timer0_init(); PWM_init(); while(1) //Unconditionalcycle {// if(result>i)// {// // if(d>0)// d--;// }// elseif(result<i)// {// if(d<255)// d++;// } key(); CCAP1H=CCAP1L=i; numbel=(unsignedlong)i*5000/1024; //Scanthekeyboard split(i);//Splittheresulttofourdigitals disp(); //display }}//voidtimer_interrupt()interrupt1//{// TH0=0x3c;// TL0=0xb0;// counter++;// if(counter>700)// {// counter=0;// display_content=real_voltage;// }//}voidADC_interrupts()interrupt5{ADC_CONTR&=!0x10; ADC_value