基于STC12系列单片机的串联型开关电源设计与实现-单片机课程设计报告.docx

广西大学
单片机及通信接口设计
课题名称:基于STC12系列单片机的串联型开关电源设计与实现
--单片机控制部分
学院计算机与电子信息学院
专业通信工程
班级通信142班
学号 1407200134
姓名韦杰
摘要: 随着电子工业的发展,高频率、高耐压、大功率开关管问世,开关型稳
压电源以其自身功耗小、体积小、重量轻,得到越来越广泛的作用。本系统的设计采用STC12C5A60S2单片机作为控制核心,构成一个闭环控制的串联型开关稳压电源。该开关电源为脉冲宽度调制型(PWM),其中,STC12C5A60S2单片机以及其外围器件实现输出电压实时测量、人机交互、按键等功能。
关键词:单片机、稳压、开关电源、AD
系统方案
原理分析:本次模电课程设计的目的是实现一个串联型开关稳压电源,开关稳压电源电路的换能电路将输入的直流电压转换成脉冲电压,再将脉冲电压经LC滤波转换成直流电压。 
首先,我们看到原理图中有六个元件,分别是两个电阻,一个电解电容,一个二极管,一个电感,还有一个NPN型的三极管,原理图中虽然只有那么六个简单的元件,却蕴藏着丰富的电路知识。电阻R2的作用主要是用来限流,因为PWM信号是要经过R1流入三极管,,通过R2电阻限流后,可以对电路起到保护的作用,因此需要一个1K的限流电阻;电阻R1的作用是负载电阻,也就是开关电源的输出部分,我们要在这里进行输出电压的采集,然后构成一个闭环的控制系统;二极管为1N4007,是普通的硅整流二极管,它的作用是在三极管截止后,使得整个电流继续构成一个完整的回路,因为三极管截止后,电源就与LC回路以及负载断开了,这时通过一个反接的二极管可以继续保持整个电路构成一个回路,所以该二极管也就是续流的作用。电感与电容构成一个LC滤波电路,以及构成换能电路,在换能电路中,如果电感L数值太小,在导通期间储能不足,那么在截止还未结束时,能量已放尽,将导致输出电压为零,出现台阶,这是绝对不允许的,同时为了使输出电压的交流分量足够小,C的取值应足够大。换言之,只有在L和C足够大时,输出电压UO和负载电阻IO才是连续的,L和C愈大,UO的波形愈平滑。由于输出电流IO是UI通过开关调整管和LC滤波电路轮流提供,通常脉动成分比线性稳压电源要大一些,这是开关型稳压电路的缺点之一;开关管为NPN型三极管,型号为2SC8550,从该三极管的资料上,我们可以知道,当三极管的基极开路时,集电极与发射极有一个反向击穿电压(在资料书上可看到,该最大承受电压为25V),如果超过了最大值,就会把三极管烧掉,该系统的设计的电源电压为5V,整个电路中不会有超过5V电压的部分,因此,选择该三极管作为开关管是合适的。
系统框图如下:
从上图可以看出,该系统采用闭环控制,通过STC单片机内部输出PWM对开关电源电路进行控制,从而得到一个输出电压,将该输出电压与设定的输入电压进行比较,输出电压大于输入电压就PWM--,输出电压小于输入电压就PWM++,也就是来加减脉宽。
2、系统的硬件设计 
   因为电路比较简单,所以开关电源系统硬件设计没有进行仿真,直接用dxp画图,然后就制作pcb板了。 
3、系统的软件设计 
 
开关电源系统的软件设计主要依靠Keil软件进行程序的设计。
该系统采用增强型的STC12C5A60S2单片机进行控制,该单片机具有丰富的片上资源,内部集成2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S,即25万次/秒),适合对该开关电源系统进行控制,经过实际的验证,证明采用该单片机控制可以得到一个比较好的结果,该系统的软件设计可以采用不同的算法,但最后的目标都是一样的,实现开关稳压电源的功能。
初始化ADC,设置按键和数码管,
u16 PWM=0 ,Ts=0; //¸³³õÖµ
uchar code table[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82, // ¹²Ñô¼«
0xf8,0x80,0x90};
int int_count,c=0,num1=0,num2=0, mode=1,
countH,count1,count2,count3,dis;
uchar dat=0,flag=0;
bit a=0,b=0;
延时函数,
// ADC结果读取
void ADC_read()
{
ADC_CONTR=ADC_POWER|ADC_SPEED|ADC_START|ADCroad;
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();

while(!(ADC_CONTR&0x10)) ;
ADC_CONTR&=~ADC_FLAG