單片機(jī)基礎(chǔ)下的智能穩(wěn)壓電源

常趙軍　楊克香　王瑾

摘要：我國(guó)的電源產(chǎn)業(yè)在科學(xué)技術(shù)的帶動(dòng)下發(fā)展迅速，涌現(xiàn)出了一大批具有代表性的產(chǎn)品和研究成果。但是我國(guó)的電源產(chǎn)品與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，在質(zhì)量和可靠性方面還存在較多的問(wèn)題，對(duì)電源網(wǎng)絡(luò)化和智能化方面的研究較少。本文主要是針對(duì)我國(guó)智能穩(wěn)壓電源在實(shí)際應(yīng)用中存在的不足點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了一種單片機(jī)結(jié)合數(shù)字反饋控制技術(shù)的智能穩(wěn)定電壓，并將PID加入到智能穩(wěn)壓電源中，促進(jìn)了穩(wěn)壓電源功能的完善，解決了傳統(tǒng)電源中存在的不足。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；智能穩(wěn)壓電源；系統(tǒng)原理；電源設(shè)計(jì)

1前言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了通訊事業(yè)的發(fā)展，電氣設(shè)備和電子設(shè)備的穩(wěn)壓電源性能逐漸提高，使穩(wěn)壓電源逐漸向低成本、小型化和高效率方面發(fā)展，確保了穩(wěn)壓電源的可靠性，不會(huì)受到低電磁的干擾，使穩(wěn)壓電源逐漸向精度低和功能簡(jiǎn)單化轉(zhuǎn)變。以單片機(jī)為系統(tǒng)的穩(wěn)壓電源彌補(bǔ)了傳統(tǒng)電源中存在的不足，降低了制作成本，結(jié)構(gòu)更加緊湊，符合當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展要求。

2智能穩(wěn)壓電源系統(tǒng)原理

在對(duì)智能穩(wěn)壓電源進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要以開(kāi)關(guān)電源為基礎(chǔ)，將高性能的單片機(jī)作為控制核心，在組成數(shù)據(jù)中進(jìn)行電路處理，充分利用監(jiān)測(cè)與控制軟件功能，對(duì)開(kāi)關(guān)電源輸出的電壓和電流進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，將采樣數(shù)據(jù)與給定數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，以此來(lái)達(dá)到對(duì)開(kāi)關(guān)電源工作狀況進(jìn)行控制和調(diào)整的目的。同時(shí)還需要加大對(duì)開(kāi)關(guān)電路輸出電流大小和工作溫度的控制。送入到開(kāi)關(guān)中的調(diào)整電流主要是經(jīng)整流、濾波變成直流電所形成的電流，需要通過(guò)調(diào)整電路的形式，對(duì)輸入的方波信號(hào)進(jìn)行控制，確保能夠輸出穩(wěn)定的直流電。用戶可以對(duì)輸出的電壓值和輸出的電流值通過(guò)鍵盤給定穩(wěn)壓電源進(jìn)行控制，通過(guò)對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)中的用戶給定數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析的形式，結(jié)合設(shè)置的調(diào)整算法對(duì)電路開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制和調(diào)整，確保輸出的電壓值符合給定值，需要對(duì)輸出電壓中的電路進(jìn)行檢測(cè)，如果輸出的電流和工作的溫度超出給定值，需要重新進(jìn)行保護(hù)電路的啟動(dòng)。

3單片機(jī)基礎(chǔ)下的智能穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

3.1系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要是利用AT89C52單片機(jī)進(jìn)行一路1V-9V連續(xù)可調(diào)電壓輸出，主要是通過(guò)外接鍵盤和串口通信連接的形式來(lái)輸出上位機(jī)的電壓值，電壓值為0.01V，電壓具有步近增減功能，可以運(yùn)用數(shù)字來(lái)顯示輸出電壓值。為了確保系統(tǒng)的正常工作，需要配備一套備用電源，備用電源主要由電壓調(diào)整模塊、系統(tǒng)供電模塊、顯示模塊和人機(jī)交互模塊共同組成。

3.2硬件設(shè)計(jì)

3.2.1AT89C52程控模塊

在對(duì)硬件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要將AT89C52程控模塊作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，需要明確51系列單片機(jī)型號(hào)，微處理器主要是運(yùn)用8K字節(jié)閃存的高性能和低電壓處理器，將Flash存儲(chǔ)器與微處理器有機(jī)結(jié)合起來(lái)，需要對(duì)Flash存儲(chǔ)器進(jìn)行反復(fù)擦寫(xiě)，以此來(lái)降低系統(tǒng)開(kāi)發(fā)成本。

3.2.2電壓調(diào)整模塊

電壓調(diào)整模塊主要是指變壓器次級(jí)輸出的交流電，交流電會(huì)通過(guò)電容濾波和全波整流后送到調(diào)整管NMIS管中。電阻R3和R4會(huì)形成不同形式的取樣電路。需要對(duì)輸出端的輸出電壓DC0進(jìn)行取樣采集，運(yùn)用A/D轉(zhuǎn)換器的形式對(duì)輸出端的實(shí)際電壓值送入到單片機(jī)中，通過(guò)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行計(jì)算的形式，求出電壓設(shè)定值和實(shí)際輸出值兩者之間的差額。運(yùn)用調(diào)用PID做好單片機(jī)控制信號(hào)的輸出。與DAC和ADC構(gòu)成閉環(huán)控制回路，做好信號(hào)的輸出控制工作，將信號(hào)控制到D/A轉(zhuǎn)換器中，將其轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)DA0。并將模擬信號(hào)與輸出的電壓值進(jìn)行比較，來(lái)達(dá)到控制電壓和調(diào)整電路的目的，確保輸出端的電壓能夠維持在預(yù)先設(shè)定的額定范圍內(nèi)，達(dá)到穩(wěn)壓的目的。

3.2.3備用電源模塊

備用電源以兩節(jié)可充電鋰離子電池為主，在使用過(guò)程中主要是出于體積、電源總重量和經(jīng)濟(jì)因素考慮。鋰離子自身具有優(yōu)良的性能，在實(shí)際的使用過(guò)程中主要是運(yùn)用單片機(jī)來(lái)發(fā)送信號(hào)，放電過(guò)程主要是利用芯片的反向，對(duì)MOS管的通斷情況進(jìn)行控制。要做好鋰電池充電工作，運(yùn)用LC濾波后使用MOS管導(dǎo)電的形式進(jìn)行充電。

3.3軟件設(shè)計(jì)

智能電源系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)由電壓輸出、電壓測(cè)量和電壓調(diào)節(jié)等閉環(huán)結(jié)構(gòu)共同組成。在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時(shí)，需要運(yùn)用模塊化思想進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括鍵盤、使單片機(jī)和LCD等工作內(nèi)容。在智能電源初始化過(guò)程中，需要做好8031各個(gè)口復(fù)位工作，需要從EEPROM過(guò)程中對(duì)上次關(guān)機(jī)前存入的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，對(duì)開(kāi)關(guān)電路進(jìn)行控制。在初始化工作完成后，需要做好開(kāi)中斷工作，中斷工作不會(huì)突然停止，會(huì)出現(xiàn)請(qǐng)求提示，可以利用數(shù)據(jù)采樣的形式進(jìn)行給定值讀取，需要通過(guò)數(shù)據(jù)處理，調(diào)用報(bào)警保護(hù)子程序的形式來(lái)了解短路或過(guò)流情況。如果沒(méi)有出現(xiàn)短路或過(guò)流情況，需要對(duì)電壓控制算法進(jìn)行重新設(shè)置，做好鍵盤和保護(hù)程序設(shè)定，將子程序作為保護(hù)報(bào)警程序中的重要組成部分。

4結(jié)語(yǔ)

本文主要是介紹AT89C52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)程控直流穩(wěn)定電源的設(shè)計(jì)方法，該電源在實(shí)際的使用過(guò)程中充分利用線性電源與開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)勢(shì)，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行控制，該種控制方法具有顯示直觀、穩(wěn)定性高、電路簡(jiǎn)單和智能化等特點(diǎn)，將其應(yīng)用到實(shí)際生活中，能夠滿足人們生產(chǎn)和生活的需要，必將擁有良好的應(yīng)用前景。