数控开关电源_本科毕业设计(编辑修改稿)

数控开关电源_本科毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

和一些简单的字符，没有较好的人机界面。 方案二： 1602 液晶是工业字符型液晶，能够同时显示 16*2 即 32 个字符。 1602 液晶模块内部的字符发生存储器已经存储了 160 个不同的点阵字符图形，这些字 这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符 都有一个固定的代码。 使用时直接编写软件程序按一定的时序驱动即可。 它的特点是显示字迹清楚，价格相对便宜。 但是 1602 显示过于简单，不能显示文字。 方案三： 12864 液晶也是一种工业字符型液晶，它不仅能够显示 1602 液晶所可以显示的字符，数字等信息，而且还可以显示 8*4 个中文汉字和一些简单的图片，显示信息也非常的清楚。 使用时也直接编写软件程序按一定的时序驱动即可。 方案论证：从题目要求以及以上方案来看，我们选择方案 三 比较 理想。 键盘输入模块 方案一：采用传统的独立式按键。 这种方式占用系统的资源较多，而且效率低， 程序的编写量大而复杂。 方案二：为了提高单片机的资源利用率，按键部分使用 4*4 矩阵式键盘。 这种方法在开关数量多的情况下可以节省很多的接口，并且提高系统接口的利用率。 方案论证：确定选择采用方案二。 系统各模块的最终方案 经过仔细的分析与论证，决定系统各模块的最终方案如下： 控制模块：采用 STC98C52 控制； 显示模块：采用 LCD12864 显示； 键盘输入模块：采用 4*4 矩阵式键盘输入 电压值 ； 开关电源控制核心 模块： 做两级的非隔离型的 DC/DC 变换 ， 先升压后降压 ； 桂林航天工业学院毕业设计（论文） 第 7 页 共 43 页 第三章 总体设计及模块简介 本 开关稳压电源的 设计基于 LM258 LM2576 升降压模块 ， 采用 Boost 升压降压电路来实现预定的功能。 由 单片机 STC89C52 作为控制器。 STC89C52 单片机通过控制 LM2576 产生 不同的电压 ，经 滤波 后输出，并通过 LCD12864 液晶模块和键盘 按键进行人机交互。 系统的总体框图如图 31 所示。 图 31 系统的总体框图 用户从 控制 面板上按键输入命令，数据将显示在 LCD12864 上，并将命令传输到单片机，再由单片机控制 LM2576 芯片输出 电压 ，并通过后级 控制电路调整电压误差 ，最后输出所需的 电压。 因为 是可调控制，调节 按键 可以输出不同 的电压以及按照不同的步进增加或降低电压。 STC89C52 的介绍 STC89C52RC 单片机是宏晶科技推出的新一代高速 /低功耗 /超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统 8051 单片机， 12 时钟 /机器周期和 6时钟 /机器周期可以任意选择。 主要特性如下： 1. 增强型 8051单片机， 6时钟 /机器周期和 12时钟 /机器周期可以任意选择，指令 代码完全兼容传统 8051. 2. 工作电压： ～ （ 5V单片机） /～ （ 3V 单片机） 第 8 页 共 43 页 桂林航天工业学院毕业设计（论文） 3. 工作频率范围： 0～ 40MHz，相当于普 通 8051 的 0～ 80MHz，实际工作频率可达 48MHz 4. 用户应用程序空间为 8K 字节 5. 片上集成 512字节 RAM 6. 通用 I/O 口（ 32 个），复位后为： P1/P2/P3/P4 是准双向口 /弱上拉， P0口是漏极开路输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为 I/O 口用时，需加上拉电阻。 7. ISP（在系统可编程） /IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口（ RxD/,TxD/）直接下载用户程序，数秒即可完成一片 8. 具有 EEPROM 功能 9. 具有看门狗功能 10. 共 3 个 16 位定时器 /计数 器。 即定时器 T0、 T T2 11. 外部中断 4路，下降沿中断或低电平触发电路， Power Down 模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒 12. 通用异步串行口（ UART），还可用定时器软件实现多个 UART 13. 工作温度范围： 40～ +85℃（工业级） /0～ 75℃（商业级） 14. PDIP 封装 图 32 STC89C52RC 引脚图 桂林航天工业学院毕业设计（论文） 第 9 页 共 43 页 LM2576 简介 LM2576 系列的稳压器是 单 集成电路，能提供降压开关稳压器（ Buck 型）的各种功能，能驱动 3A 的负载，有优异的线性和负载调整能力。 这些器件的固定输出电压有 ,5V,12V,15V 以及还有可调节输出的型号，可调节输出型号输出电压范围在线性和负载条件下 可调（ HV 型号的 57V）最大正负 4%，低功耗。 这些稳压器件内部含有频率补偿和一个固定频率振荡器， 将 外部器件大大减少器件，使电路简单。 LM2576 系列开关稳压集成电路的主要特性如下： ● 最大输出电流： 3A。 ● 最高输入电压： LM2576 为 40V， LM2576HV 为 60V。 ● 输出电压： 、 5V、 12V、 15V和 ADJ(可调 )等可选。 ● 振东频率： 52kHz。 ● 转换效率： 75%～ 88%(不同电压输出时的效率不同 )。 ● 控制方式： PWM。 ● 工作温度范围： 40℃ ～ +125℃ ● 工作模式：低功耗 /正常两种模式可外部控制。 ● 工作模式控制： TTL 电平兼容。 ● 所需外部元件：仅四个 (不可调 )或六个 (可调 )。 ● 器件保护：热关断及电流限制。 ● 封装形式： TO220 或 TO263。 LM2576的内部框图如图 33所示，该框图的引脚定义对应于五脚 TO220封装形式。 图 33 LM2576 的内部框图 第 10 页 共 43 页 桂林航天工业学院毕业设计（论文） LM2576 内部包含 52kHz 振荡器、 基准稳压电路、热关断电路、电流限制电路、放大器、比较器及内部稳压电路等。 为了产生不同的输出电压， 通常将比较器的负端接基准电压 ()，正端接分压电阻网络，这样可根据输出电压的不同选定不同的阻值，其中 R1=1kΩ (可调 ADJ 时开路 )， R2 分别为 kΩ ()、 kΩ (5V)、 kΩ (12V)、 kΩ (15V)和 0(ADJ)，上述电阻依据型号不同已在芯片内部做了精确调整，因而无需使用者考虑。 将输出电压分压电阻网络的输出同内部基准稳压值 进行比较，若电压有偏差，则可用放大器控制内部振荡器的输出占空比，从而使输出电压保持稳定。 由图及LM2576 系列开关稳压集成电路的特性可以看出，以 LM2576 为核心的开关稳压电源完全可以取代三端稳压器件构成的 MCU 稳压电源。 LM2587 简介 LM2587 系列稳压器是专为回扫、步升 (升压 )和正激转换器应用而设计的单片集成电路。 此器件有 4个不同的输出电压型号： 、 、 12V和电压可调。 这些稳压器所需外围元件最少，性价比高，而且简单易用。 数据表中包含了升压型稳压器和回扫式稳压器的典型电路。 同时还给出了元件的选型指南，包括二极管、电容器、一系列标准电感器以及与这些开关稳压器配合工作的回扫式变压器。 电源开关是一个可承受 65V电压的 NPN器件。 为电源开关提供保护的包括限流和限热电路以及一个欠压锁定电路。 此集成电路包含一个 100 kHz固定频率内部振荡器，允许使用小型磁性元件。 其他特性包括软启动模式和电流模式控制，其中软启动可以降低启动过程中的浪涌电流，电流模式控制可以提供改善的输入电压拒绝、输出负载瞬态和逐周期限流。 在规定输入电压和输出负载的情况下，供电系统可保证177。 4%的输出电压容差。 LM2587 开 关稳压集成电路的主要特性如下： ● 仅需极少量外围元件 ● 一系列标准电感器和变压器 ● 、 65V的 NPN输出开关 ● 宽广的输入电压范围： 4V至 40V ● 电流工作模式可改善瞬态响应、线路调节和限流性能 ● 100 kHz开关频率 桂林航天工业学院毕业设计（论文） 第 11 页 共 43 页 ● 内部软启动功能降低了启动中的浪涌电流 ● 限流、欠压锁定和热关断可保护输出晶体管 ● 对于线路和负载可保证最大177。 4%的系统输出电压容差 典型应用电路： 图 34 LM2587典型应用电路 LCD12864 的简介 带中文字库的 128X64 是一种具有 4位 /8位并行、 2 线或 3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为 12864, 内置 8192 个 16*16 点汉字，和 128 个 16*8 点 ASCII 字符集 .利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。 可以显示 84 行 1616 点阵的汉字。 也可完成图形显示。 低电压低功耗是其又一显著特点。 由该模块构成的液晶显示方案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且该模块的价格也略低于相同点 阵的图形液晶模块。 LCD12864 基本特性 如下 : ● 低电源电压（ VDD:++） ● 显示分辨率 :12864 点 ● 内置汉字字库，提供 8192 个 1616 点阵汉字 (简繁体可选 ) ● 内置 128个 168 点阵字符 ● 2MHZ 时钟频率 ● 显示方式： STN、半透、正显 ● 驱动方式： 1/32DUTY， 1/5BIAS ● 视角方向： 6点 第 12 页 共 43 页 桂林航天工业学院毕业设计（论文） ● 背光方式：侧部高亮白色 LED，功耗仅为普通 LED 的 1/5— 1/10 ● 通讯方式：串行、并口可选 ● 内置 DCDC 转换电路，无需外加负压 ● 无需片选信号，简化软件设计 ● 工作温度 : 0℃ +55℃ , 存储温度 : 20℃ +60℃ 模块接口说明： 表 31 管脚号 管脚名称 电平 管脚功能描述 1 VSS 0V 电源地 2 VCC +5V 电源正 3 V0 对比度（亮度）调整 4 RS(CS） H/L RS=“H”, 表示 DB7—— DB0 为显示数据 RS=“L”, 表示 DB7—— DB0 为显示指令数据 5 R/W(SID) H/L R/W=“H”,E=“H”, 数据被读到 DB7—— DB0 R/W=“L”,E=“H→L”, DB7 —— DB0 的数据被写到 IR 或 DR 6 E(SCLK) H/L 使能信号 7 DB0 H/L 三态数据线 8 DB1 H/L 三态数据线 9 DB2 H/L 三态数据线 10 DB3 H/L 三态数据线 11 DB4 H/L 三态数据线 12 DB5 H/L 三态数据线 13 DB6 H/L 三态数据线 14 DB7 H/L 三态数据线 15 PSB H/L H： 8位或 4位并口方式， L：串口方式 16 NC 空脚 17 /RESET H/L 复位端，低电平有效 18 VOUT LCD 驱动电压输出端 19 A VDD 背光源正端（ +5V） 20 K VSS 背光源负端 桂林航天工业学院毕业设计（论文） 第 13 页 共 43 页 TLV5638 的简介 本次设计数模转换芯片采用 TLV5638， TLV5638是 TI公司的 12位 D/A转换器，具有两个输出通道，数据传输接口为 3线的串行接口，该接口能够与常用的微控制器或者微处理器直接相连。 每次传输数据由 16位的数据组成一帧，其中 4位控制命令字， 12位输出数据。 TLV5638输出经过两个缓冲器， DAC的可编程建立时间使得设计人员能够优化速度 与功耗分配的关系。 同时内置片上电压参考源，该参考源最大能达到 1mA的电流，因此也可以将其作为整个系统的参考源，减少了系统设计的复杂性。 TLV5638的基本特性参数如下： ● 12位分辨率； ● 双输出通道； ● 可编程内部参考源； ● 可变成速度（建立时间）：快速模式 1μ s；慢速模式 s； ● 兼容 SPI串行接口； ● 差分非线性度 ； ● 供电电源： ～ DC。 TLV5638的引脚配置如图 35所示。 图 35 TLV5638的引脚配置 TLV5638的引脚功能 说明： ● DIN：串行数据输入 ● SCLK：串行接口时钟输入。