您现在的位置:网站首页答辩论文工学论文电子论文

数控直流电源软件设计

  • 简介:数控直流电源软件设计 (毕业论文46页、16946字) 摘要:随着时代的发展,数字电子技术已经普及到我们生活、工作、科研及各个领域。本文将介绍一种基于反馈控制思想,以微控制器为核心的数字式直流电流控制系统的软件设计过程。系统由单片机、A/D转换器、...
    • 请与管理员联系购买资料 QQ:5739126
  • 论文简介
  • 相关论文
  • 论文下载

数控直流电源软件设计 (毕业论文46页、16946字)

摘要:随着时代的发展,数字电子技术已经普及到我们生活、工作、科研及各个领域。本文将介绍一种基于反馈控制思想,以微控制器为核心的数字式直流电流控制系统的软件设计过程。系统由单片机、A/D转换器、D/A转换器和功率放大器组成。该系统原理是以ATmega8单片机为控制单元,以数模转换芯片DAC0832输出参考电压控制电压转换模块LM350输出电压大小,同时输出稳压、恒流采用单片机闭环控制。同时对数控直流电源的主要性能参数进行了测定,证明该系统已达到设计要求,并对其发展前景进行了展望。
关键词:单片机;数/模转换;模/数转换;闭环控制
 
 
The Software Design
of Digital Control DC Power

Abstract:Along with the development of the ages, the numerical electronics technique has already make widely available to our life, work, research, each realm,A digital DC current control software system is designed based on the Feedback Control Method with the MCU as the core. The system is composed of MCU, A/D converter, D/A converter and power amplifier. The system principle is based on the ATmega8 microcontroller for the control unites, and a digital-to-analog converter chip DAC0832 output reference voltage to control the outputing voltage size of voltage conversion module LM350. At one time outputing Regulators and constant current are using microcontroller closed-loop control.In the end, the digital DC current of the main performance parameters were measured .And it confirmed that the system has reached the anticipating objective and forecasts the prospect.
Key words: MCU, Software Design, D/A, A/D, closed loop control

 

目  录
第1章  绪  论 1
1.1  课题背景 1
1.2   国内外研究现状 2
1.3  生产需求状况 3
1.4  课题内容和本人的主要工作 3
第2章  方案论证 5
2.1  设计目标 5
2.2  系统整体方案论证 5
2.1.1  处理器选择 6
2.1.2  显示电路模块 6
2.1.3  键盘接口电路模块 6
2.2  软件方案的选择及论证 7
2.2.1  人机交互模块简单描述 7
2.2.2  系统其他模块简单描述 8
第3章  硬件设计 8
3.1  单片机控制模块 9
3.2  键盘输入驱动模块 10
3.3  显示输出模块 11
3.3  数/模转换模块 12
3.4  模/数转换器模块 13
第4章  系统的软件设计 15
4.1  软件开发平台介绍: 15
4.1.1  Proteus 6 Professional 介绍 15
4.1.2  ImageCraft ICC AVR 介绍 15
4.2  主程序及其流程图 15
4.2.1  数控直流电源软件系统需求分析 15
4.2.2  数控直流电源软件系统主程序介绍 17
4.2  键盘模块软件设计 18
4.2.1  键盘设计思路 18
4.2.2  键盘模块设计流程图 18
4.2.3  键盘消抖模块 19
4.3  显示器模块程序设计 20
4.3.1  LCD驱动模块设计思路 20
4.3.2  LCD 初始化模块设计 21
4.3.3  LCD 清屏模块设计 22
4.3.4  LCD 单个字的显示设计 22
4.3.5  LCD 数据显示函数设计 23
4.4  数模转换的控制设计 24
4.4.1  数模转换的控制设计思路 24
4.4.2  数模转换的控制设计流程 25
4.5  闭环调整子程序 25
4.5.1  PID控制的原理和特点 25
4.5.2  闭环控制算法设计思路 26
4.5.2  闭环控制算法设计流程图 27
第5章  系统调试及误差分析 28
5.1  测试软件平台及仪器 28
5.2  测试方法 28
5.3  测试结果及分析 29
5.3.1  测试结果 29
5.3.2  输出精度 29
5.3.2  误差分析 29
5.3.2  系统改进思路 29
结  论 31
致  谢 32
参考文献 33
附  录  数控直流电源软件设计程序 34
 
 
 
 


第1章  绪  论

1.1  课题背景
电源设备用以实现电能变换和功率传递,是一种技术含量高、知识面宽、更新换代快的产品。现今已广泛应用到工业、能源、交通、运输、信息、航空、航天、航运、国防、教育、文化等领域。在信息时代,上述各行各业都在迅猛地发展,发展的同时又对电源产业提出了更多更高的要求。如节能、节电、节材、缩体、减重、防止污染,改善环境、可靠、安全等。这就迫使电源工作者在电源研发过程中不断探索,并利用各种相关技术,做出合格电源产品,以满足各行各业的需求。显然,电源技术的发展将带动相关技术的发展,而相关技术的发展反过来又推动了电源产业的发展。当前在电源产业,占主导地位的产品有各种线性稳压电源、通讯用的AC/DC开关电源、DC/DC开关电源、交流变频调速电源、电解电镀电源、高频逆变式整流焊接电源、中频感应加热电源、电力操作电源、正弦波逆变电源、大功率高频高压直流稳压电源、绿色照明电源、化学电源、UPS、可靠高效低污染的光伏逆变电源、风光互补型电源等。
在电子电路中,通常都需要电压稳定的直流电源来供电。而整个稳压过程是由电源变压器、整流、滤波、稳压等四部分组成。然而这种传统的直流稳压电源功能简单、不好控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通的直流稳压电源品种有很多, 但均存在以下二个问题:
 1、输出电压是通过粗调(波段开关) 及细调(电位器)来调节。这样, 当输出电压需要精确输出, 或需要在一个小范围内改变时,困难就较大。另外, 随着使用时间的增加, 波段开关及电位器难免接触不良, 对输出会有影响。
2、稳压方式均是采用串联型稳压电路, 对过载进行限流或截流型保护, 电路构成复杂,稳压精度也不高。
而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足,并且数控直流电源与传统稳压电源相比具有操作方便、电压稳定度高的特点。它纹波电压低,电压调节精确,输出电压大小采用数字显示,直观易读。电路大部分使用集成电路,从而使调试简单、性能优良、故障率低、使用寿命长。
1.2  国内外研究现状
1、高频、高效、低压大电流化、标准化是开关电源的发展趋势 在封装结构上正朝着薄型和超薄型方向发展
以前标准模快的高度是12.7mm(0.5英寸),最近已下降到9.53mm(0.375英寸),一般客户要求薄型封装尺寸为7.5mm(0.295英寸),8.5mm(0.335英寸),10mm(0.394英寸)。外形尺寸趋于国际标准化尺寸,多为1/8、1/4、1/2、3/4和全砖式结构,输出端子相互兼容的设计日趋明显。模块内部控制电路倾向于采用数字控制方式,非隔离式DC/DC变换器比隔离式增长速度快,分布式电源比集中式电源发展快。
2、低电压大电流化
随着半导体工艺等级未来十年将从0.18μm向50nm迈进,芯片所需最低电压最终将变为0.6V,但输出电流将朝着大电流方向发展。
3、高效化
应用各种软开关技术,包括无源无损软开关技术、有源软开关技术(如ZVS/ZCS谐振、准谐振)、恒频零开关技术、零电压、零电流转换技术及目前同步整流用MOSFET代替整流二极管都能大大地提高模块在低输出电压时的效率,而效率的提高使得敞开式无散热器的电源模块有了实现的可能。这类模块是当今世界模块发展的潮流,必将得到广泛应用。随着器件性能的改变,电源效率即将达到92%(5V)、90%(3.3V)、87.5%(2V)
4、大电流和高密度化
1991年高功率密度定义为每立方英寸输出功率25W,以后逐年增加,1994年为每立方英寸36W,1999年为每立方英寸52W,到2001年为每立方英寸96W,现在每立方英寸达数百W。在全球范围内高功率密度直流转换模块市场以每年16.8%的增长速度向前发展。输出电流将增长到半砖80A、1/4砖50A。目前,日本TDK公司推出新一代分布式隔离型DC/DC转换器,其参数为1/4砖输入电压42V~58V、输出电压12V、输出电流27A、效率为95%,功率密度已达每立方英寸236W;1/8砖输入电压42V~58V、输出电压12V、输出电流13.5A、效率为95%,功率密度已达每立方英寸214W。
5、高频化
为了缩小开关电源的体积,提高电源的功率密度并改善动态响应,小功率DC/DC变换器的开关频率已由现在的200kHz~500kHz提高到1MHz以上,但高频化又会产生新的问题,如开关损耗以及无源元件的损耗增大,高频寄生参数的影响以及高频电磁干扰增大等。
1.3 生产需求状况
传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通直流稳压电源品种很多, 但均存在以下几个问题:
1、输出电压是通过粗调(波段开关) 及细调(电位器)来调节。这样, 当输出电压需要精确输出, 或需要在一个小范围内改变时(如1. 05~1. 07V ) ,困难就较大。另外, 随着使用时间的增加, 波段开关及电位器难免接触不良, 对输出会有影响。
2、稳压方式大多是采用串联型稳压电路, 对过载进行限流或截流型保护, 电路构成复杂,稳压精度也不高。不能满足特定电压的要求。
3、输出不够稳定,纹波电流过大。
4、普遍采用电压调节或者稳压电路调节,输出电压稳定,电源供电不稳定。
5、传统的直流稳压电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节,并由电压表指示电压值的大小. 因此,电压的调整精度不高,读数欠直观,电位器也易磨损.而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足,得到低纹波、宽调整范围的电源。
1.4  课题内容和本人的主要工作
本文共分六章。从课题的来源,背景进行介绍,在方案论证后简单介绍了相关硬件设计,然后分模块详细介绍软件编写过程,然后介绍了系统的相应调试,最后做出设计的总结和展望。
本文共分六章。从课题的来源,背景进行介绍,在方案论证后简单介绍了相关硬件设计,然后分模块详细介绍软件编写过程,然后介绍了系统的相应调试,最后做出设计的总结和展望。
第一章为绪论,介绍数控直流电源的国内外现状以及本课题的来源和内容;
第二章为方案论证与设计,主要是对设计方案的论证,总体方案的比对选择。阐述了数控直流稳压电源的系统整体结构和设计框图,总体方案涉及的各个模块的方案比对及确定包括硬件的选择,相对应的软件设计的方案选择;
第三章为系统硬件设计,主要是分简单的介绍了数控直流电源的硬件设计的各个模块;
第四章为系统软件设计,根据我所选设计的设计方案,模块化详细阐述了数控直流稳压电源的系统软件设计框图,包括数据主程序的软件设计、键盘扫描模块的软件设计、显示模块的设计和闭环调节的软件设计;  
第五章为系统的调试及误差分析,主要是对设计的数控直流电源进行调试,并对调试结果进行分析;
第六章为总结,把上面介绍的设计内容和解决方案加以总结,并就本课题所研究的内容进行展望。

查看评论 已有0位网友发表了看法
  • 验证码: