基于单片机的atx电源智能检测仪的设计(编辑修改稿)

基于单片机的atx电源智能检测仪的设计(编辑修改稿)内容摘要：

三极管，如 901 9013 等。 优点：易于控制。 缺点：浪费单片机的管脚资源，稳定性差。 方案 2：选择模拟开关芯片。 优点：易于控 制，节约单片机管脚资源，产品已经非常成熟，稳定性好，易于采购。 理想的多路开关其开路电阻为无穷大，其导通时的电阻为零此外，还希望它切换速度快，噪音小，寿命长，工作可靠。 在计算机控制系统中多采用集成电路多路开关，其种类、型号都比较多，有 8 通道、 16 通道、甚至 32 通道的。 常用的多路开关有 CD4051(八选 1)、菜单 4052（双四选 1 ）、 cd4067（十六八选 1）等。 本设计选择的是 CD4051 芯片。 下面是对 CD4051 芯片的详细介绍： 14 CD4051 引脚图 如下： 图 CD4051引角图 功能图 如下 ： 图 CD4051功能图 CD4051是 8通道多路开关，由逻辑电平转换、二进制译码器和 8个开关电路组成。 CD4051的引脚如图 ，图中 C、 B、 A是二进 15 制的控制输入端， INH是允许输入端。 当 INH为高电平时，不论从 A、B、 C端输入何值， 8个通道均不通；当 INH为低电平时，允许由 A、 B、C端输入 3位二进制数，在 8路通道中选择一路将输入和输出接通。 CD4051允许双向使用，改变图中 IN/OUT和 OUT/IN的接法，可以实现“多到一”或“一到多”的转换。 CD4051是计算机控制系统中广泛使用的 模拟开关，直流供电电源为 VDD =5～ 15V，输入电压 UIN =0～ VDD ，它所能传送的数字信号电位变化范围为 3～ 15V，模拟信号峰峰值为 15V，当 VEE 接负电源时，正、负模拟电压均可通过。 接通电阻小，一般小于 80Ω， 断开电阻高，在 VDD VEE =10V时，泄漏电流的典型值为177。 10nA。 CD4051 应用上有个非常值得注意的地方，那就是 VDD 的大小会影响到芯片对选通管脚的选择端口 A、 B、 C 电压高低的识别。 比如当 VDD10V 时，要给 A 赋高于 6V 的电压才认为是 A 至 1 了。 当VDD=8V 时，只要给 A 赋 5V ， A 就至 1。 （ 2） 开关管的选择 开关管的要求： 必须能承受大功率。 开路电阻为无穷大，其导通时的电阻为几乎为零。 希望它切换速度快，噪音小，寿命长，工作可靠。 对于这样苛刻的要求也只有场效应管方能胜任。 场效应管与晶体管不同 ,它是一种电压控制器件 (晶体管是电流控制器件 ),其特性更象电子管 ,它具有很高的输入阻抗 ,较大的功率增益 ,由于是电压控制器件所以噪声小。 场效应管是一种单极型晶体管 ,它只有一个 PN 结 ,在 16 零偏压的状态下 ,它是导通的 ,如果在其栅极 (G)和源极 (S)之间加上一个反向偏压 (称栅极偏压 )在反向电场作用下 PN 变厚 (称耗尽区 )沟道变窄 ,其漏极电流将变小 ,反向偏压达到一定时 ,耗尽区将完全沟道 夹断 ,此时 ,场效应管进入截止状态 ,此时的反向偏压我们称之为夹断电压 ,用 Vpo 表示 ,它与栅极电压 Vgs 和漏源电压 Vds 之间可近以表示为Vpo=Vps |Vgs|,这里 |Vgs|是 Vgs的绝对值。 当 Vgs=0时 Id(漏极电流 )=0,只有当 Vgs 增加到某一个值时才开始导通 ,有漏极电流产生。 并称开始出现漏极电流时的栅源电压 Vgs 为开启电压。 本设计是给 Vgs 提供足够大的电压，使场效应管工作在放大区， Ids 完全取值 于 Rds。 本设计选择了 IRF3205，下面是对 IRF3205 的详细介绍： IRF3205 是大功率场效应管 , 开路电阻为无穷大，其导通时的电阻为几乎为零 ,切换速度快 ,只要应用得当 ,能长时间工作。 以下通过图片来描述 IRF3205 场效应管 与 Id 的关系 , 与Id 的关系。 17 图 在室温 25摄氏度下典型的输出特性 图 10 在 175摄氏度下典型的输出特性 从以上 2图可以看出 与 Id的关系基本不受温度的影响 ,且只要大于 1V, Id 足可以超过 15A。 利用这点可以很好的解决当 为 时向 ATX 电源提供大 功率负载的问题。 图 典型的传输特性 从上图可看出 ,只要 6V, Id 能有可达到 100A。 足以满足产品设计要求。 18 图 开关时间波形 从上图可以看出 IRF3205 易于控制 ,且开关时间短。 显示模块 该模块的功能 :实现对采集到信号的及时显示 方案 1:用 LED 做时时动态显示。 优点 :控制简单 ,价格低廉 ,易于购买。 缺点 :浪费 CPU 资源。 方案 2:用 LCD 做静态显示。 优点 : 控制简单 ,价格低廉 ,易于购买 ,可以有效的节约 CPU 资源。 可以显示字符。 缺点 :浪费单片机断口。 本设计采用的是 LCD1602。 下面是 LCD1602 进行详细资料。 表 1602B引脚说明 编号 符号 引脚说明 编号号 符号 引脚说明 1 VSS 电源地 9 D2 双向数据口 2 VDD 电源正极 10 D3 双向数据口 3 VL 对比度调节 11 D4 双向数据口 4 RS 数据 /命令选择 12 D5 双向数据口 5 R/W 读 /写选择 13 D6 双向数据口 6 E 模块使能端 14 D7 双向数据口 7 D0 双向数据口 15 BLK 背光源地 8 D1 双向数据口 16 BLA 背光源正极 VDD：电源正极， － ，通常使用 5V 电压； VL： LCD 对比度调节端，电压调节范围为 0－ 5V。 接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，但对比度过高时会产生“鬼影”， 19 因此通常使用一个 10K 的电位器来调整对比度，或者直接串接一个电阻到地； RS： MCU 写入数据或者指令选择端。 MCU 要写入指令时，使RS 为低电平； MCU 要写入数据时，使 RS 为高电平； R/W：读写控制端。 R/W 为高电平时，读取数据； R/W 为低电平时，写入数据； E： LCD 模块使能信号控制端。 写数据时，需要下降沿触发模块。 D0－ D7： 8 位数据总线，三态双向。 如果 MCU 的 I/O 口资源紧张的话，该模块也可以只使用 4 位数据线 D4－ D7 接口传送数据。 本充电器就是采用 4 位数据传送方式； BLA： LED 背光正极。 需要背光时， BLA 串接一个限流电阻接VDD， BLK 接地，实测该模块的背光电流为 50mA 左右； BLK： LED 背光地端。 根据资料 ,只要对各端口进行准确的控制 ,可以很容易的实现读写。 20 3. 硬件电路 电源模块 电源模块采用的是最常用的 781 7805 稳压电路。 硬件电路图如下： 图 直流电源 市电经过 15V 的交流变压器后进行整流稳压可得到 +12V、 +5V电压。 21 单片机模块 单片机模块主要是起控制作用，具体电路图如下： 图 单片机控制模块 为了便于画图，本设计主要是用网络节点来绘图。 单片机要工作的基本条件都必须有，它包括晶振、电源等。 上图中 CON16是 LCD显示模块。 22 AD 模块 AD 模块主要实现对 ATX电源输出电压的采集，具体电路如下： 图 AD模块 本模块采用 IN1－ IN5 这 5 个 模拟量输入通道 ，对 ATX 电源各个端口输出电压进行采集，单片机给出 控制 地址输入 信号 A、 B、 C 和控制 信号 OE、 ST 控制其工作状况， 数据 通过 IN1－ IN7 传送给单片机。 与电脑电源的衔接模块 从废旧的主板上拆下与电源衔接的 20 针座子，因为该接口包括了电脑电源出来的所有需要检测的电压。 23 具体接口如下图所示： 图 电源接口 其中需注意的是 :必须将 4脚的针同时插上，保证连接。 电脑电源才会启动。 其他的端口有多输出端子，可以只接一个。 24 4. 软件设计 系统总的流程图 图 系统流程 图 CD4051 控制子程序 void cd4051() { 开启信号。 初始化各模块， K=1 AD 采集 ++K==5。 开始 结束 数据处理 显示 25 switch(ccd) { case(1):{A1=1。 B1=0。 C1=0。 } break。 case(2):{A1=0。 B1=1。 C1=0。 } break。 case(3):{A1=0。 B1=0。 C1=1。 } break。 case(4):{A1=0。 B1=1。 C1=1。 } break。 case(5):{A1=1。 B1=1。 C1=1。 } break。 case(6):{A1=0。 B1=0。 C1=0。 } break。 case(7):{A1=1。 B1=1。 C1=0。 } break。 case(8):{A1=1。 B1=0。 C1=1。 } break。 default:{INH=1。 } } INH=0。 } AD 转换子程序 void ad() { switch(cad) { case(1):{A=1。 F=1。 C=0。 } break。 case(2):{A=0。 F=0。 C=1。 } break。 case(3):{A=0。 F=1。 C=0。 } break。 case(4):{A=1。 F=0。 C=0。 } break。 case(5):{A=1。 F=0。 C=1。 } break。 26 default:{A=0。 F=0。 C=1。 } } OE=0。 //启动 ST=0。 ST=1。 ST=0。 OE=1。 delay1m(200)。 delay1m(200)。 //结束 P2=0xff。 p20=p37。 p21=p36。 p22=p35。 p23=p34。 //数据高低位互换 p24=p33。 p25=p32。 p26=p31。 p27=p30。 x1=P2。 } 显示子程序 void setxy(char x,char y) /*X=行 (1~2)， Y=列 (1~16)*/ { //uchar c。 if(y1||y16)。 else{ switch(x){ case 1:DATA=0x80+y1。 enable()。 break。 case 2:DATA=0xc0+y1。 enable()。 break。 27 default:break。 } } } void enable(void) { RS=0。 RW=0。 E=0。 delay15(5)。 E=1。 } void enable1(void) { RS=1。 RW=0。 E=0。 delay15(1)。 E=1。 } 28 5. 调试 AD 芯片与下载线的影响 调试 AD 过程中， OE 端口直接用 P1^7 来控制，因为 OE 端口会硬件拉低，使得下载线端口出现异常，怎么也烧不进程序，开始以为是因为断路、晶振等问题引起。 后来才在调试中发现是 OE 端口会硬件拉低引起的。 AD 的时序 ST 为转换启动信号。 当 ST 上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行 A/D 转换；在转换期间， ST 应保持低电平。 EOC为转换结束信号。 当 EOC 为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行 A/D 转换。 OE 为输出允许信号，用于 控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。 OE＝ 1，输出转换得到的数据； OE＝ 0，输出数据线呈高阻状态。 根据以上的资料。