基于STC12系列单片机的串联型开关电源设计与实现.doc
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2022-07-16
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单片机及模数综合系统设计
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
一、实验目的：本模拟电路课程设计要求制作开关电源的模拟电路部分,在掌握
原理的基础上将其与单片机相结合，完成开关电源的设计。本报告旨在详述开
关电源的原理分析、计算、仿真波形、相关控制方法以及程序展示。
二、总体设计思路
本设计由开关电源的主电路和控制电路两部分组成，主电路主要处理电能，
控制电路主要处理电信号，采用负反馈构成一个自动控制系统。开关电源采用 PWM
控制方式，通过给定量与反馈量的比较得到偏差，通过调节器控制 PWM 输出,从而
控制开关电源的输出。当键盘输入预置电压后,单片机通过 PWM 输出一个固定频率
的脉冲信号，作用于串联开关电源的二极管和三极管，使三极管以一定的频率导
通与断开,然后输出进行 AD 转化，转化后的结果再给单片机进行输出,进行数码管
显示。
系统的基本框图及控制部分如下：
控制过程原理分析:单片机所采用的芯片为 STC12C5A60S2，该芯片在拥有 8051 内核
的基础上加入了 10 为 AD 和 PWM 发生器。通过程序，即可控制单片机产生一定占空比的 PWM
脉冲，将此脉冲输入到模拟电路部分，在模拟电路的输出端即可产生一定的输出电压，可比
较容易的通过程序来实现对输出电压的控制。但上述的开环控制是无法达到精确的调节电压，
因此需要采用闭环控制来精确调制.即，对输出电压进行 AD 采样，将其输入回单片机中进行
数据处理.单片机根据处理的结果来对输出电压做出修正，经过这样的逐步调节即可达到闭环
的精密输出。由此原理，可以将整个过程分成一下模块：PWM 波形输出模块，模拟电路模块，
AD 转换模块，数码管显示模块，键盘输入模块。
控制过程基本思路为:首先从键盘输入一个电压值，并把该电压值在数码管上面显示
出来，再由 A/D 转换模块对串联开关电源电路的输出端进行电压采集,将采集到的电压值与键
盘输入的电压值进行比较，通过闭环算法，控制 PWM 的脉宽输出，由此控制串联开关电压电
源电路，改变输出的电压值，使得输出值与设定的电压值相等。
三、系统各单元模块电路设计
1、键盘输入数据部分
分别接到单片机的 P2。4，P2.5，P2。6，P2.7。每路通过电阻进行上拉,可以编程实现控制
单片机运行不同程序。为了判断键盘上面的按键是否有按下的，可以事先对 P2。4，P2。5，
P2.6,P2.7 端口赋值，便可以知道具体是哪个按键被按下了.例如：P2.4=0，便可知道 P2.4
对应的按键已经按下了。
键盘输入模块程序如下：
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