直流稳压电源及漏电保护装置的设计与制作_毕业设计(编辑修改稿)

直流稳压电源及漏电保护装置的设计与制作_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

比 LCD1602 能显示更多行和列， 能完整的 把输出功率和电压值，以及漏电流完全显示在显示屏上。 如 图 35 图 35 LCD12864 液晶显示屏 系统功能综述 当直流电源 ～ 25V 的电压输入直流稳压电源中，通过供电模块、预稳压模块、稳压模块之后，使输出电压为 5V，误差《 1%。 通过一个康铜丝电阻把采集的电压信号通过 MSP430 自带的 A/D 转 换送入四川托普信息技术职业学院 9 单片机内， 再 利用一个 INA194 电流采样芯片，同样通过 A/D 转换送入 430 单片，再 通过程序计算 出功率 P 的大小， P=I*U，在把计算出来的值显示在 LCD12864的显示屏上面，而输出电压与漏电流的大小则直接显示在液晶屏上就可以了。 漏电流的检测是再利用一个 INA194 芯片采集漏电流的大小，同样通过 A/D转换送入单片机， 在单片机内部通过程序比较反馈回来的电流是否大于等于30MA，如果大于 30MA，则通过程序直接控制继电器工作，断开触头，自锁，而 液晶屏上 则 直接 把漏电流的大小 显示出来。 四川托普信息技术职业学院 10 第四章 软件设计 功率 /电压 /漏电流显示 把输入的电压直接接入 MSP430 单片机，因为在 MSP430 单片机内部自带了A/D 转化，然后在通过一个康铜丝的采样电阻，把电流信号转化为电压信号，也输入 MSP430 单片机，然后，通过程序实现功率的显示。 图 41 功率显示流程 AD/LCD 初始化 取样， AD 转换 计算电压电流功率 判断是否有漏电流》 30mA。 否 继电器的触头断开，自锁 是 开 始 四川托普信息技术职业学院 11 第五章 Proteus 仿真及调试 关于 Proteus Proteus 软件是由英国 Lab Center Electronics 公司开发的 EDA 工具软件。 Proteus 软件已有近 20 年的 历史，在全球已得到广泛使用。 它除了具有和其他EDA 工具一样的原理编辑、印制电路板（ PCB）自动或人工布线及电路仿真功能外，最大的特色是其电路仿真是交互的、可视化的。 通过 Proteus 软件的 VSM（虚拟仿真技术），用户可以对基于微控制器的系统连同所有的外围接口电子器件一起仿真。 针对微处理器的应用，可以直接在基于原理图的虚拟模型上进行编程，并实现软件源码级的实时调试；用户可以实时采用诸如引导 LCD、键盘，RS232 终端等动态外围设备模型来对设计进行交互可视化仿真，从而看到运行后输入输出的效果。 配合系统配置的虚拟 仪器如示波器、逻辑分析仪等可以测量方针的波形及记录仿真数据。 在不需要硬件设备投入的情况下， Proteus 软件可以建立完整的电子学习设计开发环境，缩短研发周期，并降低开发成本。 Proteus 软件集成了高级原理布图、混合模式 SPICE 电路仿真、 PCB 设计以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统。 此系统的成型得益于多年来的持续开发，世界著名的电子杂志《电子世界（ EWW）》在关于 PCB 设计系统的文章中将 Proteus 软件评为最好的产品 — “ The Route to PCB CAD”。 Proteus 产品系列也包含了我们革命性的 VSM 技术，用户可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真。 用户甚至可以实时采用诸如 LED/LCD、键盘、 RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿 真。 其功能模块 :— 个易用而又功能强大的 ISIS 原理布图工具； PROSPICE 混合模型 SPICE 仿真； ARES PCB 设计。 PROSPICE 仿真器的一个扩展 PROTEUS VSM，便于包括所有相关的器件的基于微处理器设计的协同仿真。 此外，还可以结合微控制器软件使用动态的键盘，开关，按钮， LEDs 甚至 LCD 显示 CPU模型。 》支持许多通用的微控制器，如 PIC， AVR， HC11 以及 8051。 》交互的装置模型包括： LED 和 LCD 显示， RS232 终端，通用键盘。 》强大的调试工具，包括寄存器和存储器 ,断点和单 步模式。 》 IAR CSPY 和 Keil uVision2 等开发工具的源层调试。 》应用特殊模型的 DLL 界面提供有关元件库的全部文件。 四川托普信息技术职业学院 12 Proteus 与其它单片机仿真软件不同的是，它不仅能仿真单片机 CPU 的工作情况，也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情况。 因此在仿真和程序调试时，关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储器内容的改变，而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。 对于这样的仿真实验，从某种意义上讲，是弥补了实验和工程应用间脱节的矛盾和现象。 相比较其他 EDA 软 件， Proteus 具有以下特点： ① 实现了单片机仿真和 SPICE 电路仿真相结合。 具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、 RS232 动态仿真、 I2C调试器、SPI调试器、键盘和 LCD 系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。 ② 支持主流单片机系统的仿真。 目前支持的单片机类型有： ARM7(LPC21xx)、 8051/52 系列、 AVR 系列、 PIC10/12/16/18 系列、 HC11 系列以及多种外围芯片。 ③ 提供软件调试功能。 在硬件仿真系统中具有全速、单步、设 置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如 Keil C5uVision MPLAB 等软件。 ④ 具有强大的原理图绘制功能。 总之，该软 件是一款集单片机和 SPICE 分析于一身的仿真软件，功能极其强大。 仿真 图设计 在这道题中，我们只需要设计一个显示装置就可以了，用一个 MSP430 单片机连接一个 LCP12864 液晶显示屏，设计一个控制显示电压、功率、漏电流大小的程序。 设计成品调试 本设计的调试分为 软件调试和硬件调试，对于软件调试主要应用单片机仿真软件（ Proteus Professional）和 Keil 软件；硬件调试则搭接实际电路加电进行调试 软件调试 在 Keil 软件中编写原程序代码，对代码进行格式语法调试，将其错误的进行纠正。 本设计应用高级语言编写程序代码，编写时参考 C语言语法格式编写。 应用单片机仿真软件仿真部分电路，此电路包括，显示屏 LCD12864 A/D 转化模块，采样模块。 四川托普信息技术职业学院 13 在单片机仿真软件中装载原程序代码，并运行， LCD12864 正常启动，通过反馈回来的电压和电流，成功的 显示了功率的大小，以及输入电压的大小，漏电流的大小。 硬件调试 （ 1）在不通电的情况下，按照设计电路接线图检查安装电路，把安装的电路按电路图一一对照检查连线； （ 2）连线检查完毕后，直观检查电源、地线、元器件接线端之间有无短路，连线间有无连接不良，二极管及电解电容的引线端有无错接、反接，芯片是否安装错误； （ 3）把经过准确测量的电源电压接入电路，用电灯代替风机，首先观察有无异常现象，如 冒烟 、异味、触摸器件有无过热，电源是否短路等，如有异常现象立即切断电源，排除故障后通电； （ 4）在硬件调试测试 中，最主要的是测量输出电压的大小，是否达到了题中所要求的精准度，当输入电压稳定在 7V时，在把电流从 1A 降到 是的电阻调整率是否能满足在《 1%。 当输入电压在 ～ 25V变化时，输入电压的调整率能否也满足《 1%。 调试结果 通过我和队员的认真调试，最后能正常的显示出功率的大小，输入电压的大小，漏电流的大小，利用 VICTOR4位半万用表 测试在输入电压在 ～ 25V变化时，输出电压在带载时间电压大小。 输出电压测试 测试条件： 利用 VICTOR4 位半万用表 按照基本要求第 （ 1）、（ 2）项， 对设计的电路进行检测，主要是检测直流稳压电源的输出端，负载为 RL=5Ω， 直流输入电压在 ～ 7V 及 7V ～ 25V变化 ， 输出电压的大小。 测得输出电压如表51 所示。 四川托普信息技术职业学院 14 表 51 输入 /输出电压 对比应表 输入电压 输出电压 6 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 结论：从表 51测试结果可以看出 ，当输入为 ，就已经能达到题中要求的～。 在 ～ 25V的变化 时，同时带上负载电阻 Rl=5欧 ， 输出电压为 5土 ， 输出电压的调整率 SU≤1% ，完全达到的此题中要求。 电压调整率 Su=（ ） /==% 结论 ：电压调整率 完全 满足 题中 第（ 1）项要求的 Su≤ 1% 负载调整率 按 题中 第（ 3）项要求测试， 1A、负载为 5欧 时 ，输出的电压 为 ， 当电流为 、负载为 500欧时 ，输出电压 为 5V。 Sl=*100%=%同时， 然后在不接负载的情况下， 可测得。 结论 ：负载调整率 也同样完全满足题中 第（ 3）项要求的 Sl≤ 1%。 四川托普信息技术职业学院 15 其他发挥部分 测试 漏电及保护测试 （ 1） 按要求连接电路， lcd12864 能 同步显示漏电流大小 、输出功率大小、输入电压的大小 ，当漏电到达 30MA 时， 继电器 启动保护并 进行 自锁， 此时电路中的 输出 电压 0V， 漏极电路已经停止工作了，同时，在电源的部分，没有了负载， 输 出电压实测均在 以上，达到了发挥部分 第（ 1）项要求的≥。 30MA电流误差 因为在设计电路中用的 INA194 芯片，电流的误差小于 1MA，所以在实际测量的 30MA 电流误差绝对值≤ 1MA， Si=%， 满足了发挥部分的 第（ 2）项要求的≤ 5% 保 护装置的接入功耗 本 系统 设计采用取样电阻测 电 流 ， 求 漏电流 差值的方式测量漏电流，取样电阻为 和 欧 的康铜丝电阻 ，并采用小于 10MA 的微型继电器动作，以保证 消耗很小的功耗，经 实际 测 量输出电压在 以上， 能反映出此 保护装置的接入功耗非常小。 其他测试 （ 1）、 从表 ，当输入 的电压 为 ，就已经能 达到题中所要求的电压 5V， 完全 超出了 题中 要求的。 所以我们是超额的完成了要求。 （ 2）、 由 单片机 MSP430控制的 lcd12864，除了显示题中所要求的输出功率大小的显示 ，还可以显示输入电压、及输出电流大小。 比题中所要求的只显示功率的大小，多出来了几项。 四川托普信息技术职业学院 16 第六章 结论 在这个直流稳压电源及漏电保护装置的 系统 中 使用了 MSP430 单片机，因为此 单片机自带了 A/D、 D/A、 PWM、 PID 等功能软件， 不需要在另外去设计一个 A/D转换的电路，减小了工作量。 然后利用了 P 沟道 IRF9640 的场效应管，因为 P沟道的场效应管能在低压差的情况下进行工作， 设计了一个预稳压电路和稳压电路，这两个电路构成了直流稳压电源模块，在精度方面完全满足要求，又利用一个继电器设计了一个漏电流检测装置， 正好满足了此题的要求。 根据前面所测得的数据可以得出，本设计是完全的满足此题的要求，在一些地方还比题中所要求的精度更加的高。 四川托普信息技术职业学院。