单片机控制备用电源设计(3)

根据设计任务，选择合适的单片机和外围器件。明确了设计的任务之后，就根据需要开发的单片机系统功能的强弱，确定单片机的型号和片数，再根据设计任务，看需要哪些外围模块，这些外围模块的主要器件是：时钟电路、复位电路、电压形成回路和低通滤波电路、AD转换器、多路转换开关等。不过，在这里不需要知道外围器件的型号，型号在硬件设计第三章里已经确定。 2.2.3总体方案设计

根据功能要求、技术指标和选择的器件，设计出符合条件的软、硬件方案，也就是确定硬件实现什么功能，软件完成那些任务，然后画出系统结构框图。硬件结构图如图3所示，注意这里只是一个示意图，在设计时，应标明CPU模块使用的是那种单片机，模拟量输入模块需要什么器件等等。

此文档是关于单片机控制备用电源的设计,很有用,只要单片机相关的肯定适用,包含毕业设计,课程设计。

图3硬件结构示意图

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单片机控制备用电源设计

第三章 硬件系统设计

3.1 单片机硬件电路的设计

主要完成时钟电路、复位电路、供电电路的设计。时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号。复位电路是单片机正常工作的保证。供电电路为单片机提供可靠的电源。

3.1.1时钟电路

时钟电路用于生产单片机工作所需要的时钟信号，控制着单片机的有序运行节奏，单片机就如同一个复杂的同步时序电路，严格的按照规定的时序进行工作。

单片机的时钟电路主要分为内部时钟方式和外部时钟方式。内部时钟电路，如图3 a所示，此时在芯片XTAL1和XTAL2两端跨接晶体，C取30PF；若跨接陶瓷谐振器，C取47pF；晶振频率可在1.2~12MHZ之间选择。外部时钟方式，如下图b所示，此方式是利用外部振荡脉冲接入XTAL1或XTAL2。HMOS和CHMOS单片机外时钟信号接入方式不同。

XTAL

1

XTAL

2

外

部振荡器

外部振荡器

NC

(a) 内部振荡器方式(b) 8051外时钟源接法

(c) 80C51外时钟

图4 单片机的时钟电路

本设计采用的内部时钟电路，如图5，为了使其机器周期为1μs因此选晶振频率为12MHz，电容为30pF。采用内部时钟电路外围电路简单，但不精确，另外内部方式一般可自由控制频率, 这在功耗要求的场合用得着. 上电后,外部时钟方式的话, 一般也是先有内部时钟先工作, 再程序转到外部时钟的。

3.1.2复位电路

复位信号由单片机的RST引脚输入，高电平有效。复位操作有上电自动复位、按键脉冲复位和

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按键电平复位三种方式，如图6所示。目前有些单片机内部带有看门狗电路，当程序进行出错或进入了无休止循环时，看门狗电路将利用软件强行使系统复位，看门狗电路的用法可查看相关单片的资料。

C 22μ

R 1k(a) 上电复位

(b) 按键脉冲复位

(c) 按键电平复位

图6单片机复位电路图

本设计采用了上电复位电路，原理图如图7所示，只要在RST复位输入引脚上接一电容至Vcc端，下接一个电阻到地即可。在单片机及其应用电路每次上电的过程中，由于电源回路中通常存在一些容量大小不等的滤波电容，使得单片机芯片在其电源引脚VCC和VSS之间所感受到的电源电压值VDD，是从低到高逐渐上升的。该过程所持续的时间一般为1～100 ms（记作taddrise）。上电延时的定义是电源电压从10% VDD上升到90% VDD所需的时间。

上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电 容加给RST端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着Vcc对电容的充电过程而逐渐回落，即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。为了保证系统能够可靠地复位，RST端的高电平信号必须维持足够长的时间。上电时，Vcc的上升时间约为10ms，而振荡器的起振时间取决于振荡频率，如晶振频率为10MHz，起振时间为1ms；晶振频率为1MHz，起振时间则为10ms。在图7的复位电路中，当Vcc掉电时，必然会使RST端电压迅速下降到0V以下，但是，由于内部电路的限制作用，这个负电压将不会对器件产生损害。

另外，在复位期间，端口引脚处于随机状态，复位后，系统将端口置为全“l”态。如果系统在上电时得不到有效的复位，则程序计数器PC将得不到一个合适的初值，因此，CPU可能会从一个未被定义的位置开始执行程序。

3.2 模块电路设计

主要完成扩展电路和输入/输出通道设计。这里是指模拟量输入模块、开关模块以及数字量输出模块。要确定各个模块所使用的具体器件，如A/D的型号、继电器的型号、电阻的大小、电容的大

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单片机控制备用电源设计

小等。并画出各模块的电路图。 3.2.1 模拟量输入模块的组成

根据模数变换原理的不同，自动化装置中模拟量输入电路有两种方式：一是基于逐次逼近型A/D转换方式（ADC），是直接将模拟量转变为数字量的变换方式；二是利用电压/频率变换（VFC）原理进行模数变换方式，它是将模拟量电压先转换为频率脉冲量，通过脉冲计数变换为数字量的一种变换形式。无论是那种方式，在A/D 转换器与互感器之间一般接变换器、电压形成回路和滤波电路。ADC式模拟量输入电路结构图如图8所示。

图8ADC式模拟量输入电路结构图

从暗备用接线AAT的一次接线方案中可以看出，备用电源自动投入装置要引入两段母线的三相电压，要四只电压变换器，每两只二次侧按V形接线测量各段母线的三相电压，还需要测两个工作电源的电流，以防止TV二次侧三相断线后造成装置误动作，因此要配置两只电流变换器，分别测量各工作电源的一相电流。 3.2.2电压形成回路和低通滤波电路

滤波器是由电感器和电容器构成的网路，可使混合的交直流电流分开。电源整流器中，即借助此网路滤净脉动直流中的涟波，而获得比较纯净的直流输出。最基本的滤波器，是由一个电容器和一个电感器构成，称为

L型滤波。所有各型的滤波器，都是集合L型单节滤波器而成。基本单节式滤波器由一个串联臂及一个并联臂所组成，串联臂为电感器，并联臂为电容器

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滤波器的阶数是指在滤波器的传递函数中有几个极点.阶数同时也决定了转折区的下降速度，一般每增加一阶(一个极点)，就会增加一20dBDec(一20dB每十倍频程)。

滤波器特性可以用其频率响应来描述，按其特性的不同，可以分为低通滤波器，高通滤

波器，带通滤波器和带阻滤波器等。简单的RC滤波电路如图9所示，截止频率为

自动装置采样时需要滤掉fs/2以上的频率。即截止频率为f0= fs/2。fs为采样频率。而本设计采用了两阶RC滤波，12点采样方法进行采样的，所以fs=50×12=600Hz，f0=300Hz，得出RC=1884利用公式合理分配则其中R= 20Ω,,C1=C2= 27μF。

图9 RC滤波电路

由于常用的模拟低通滤波电路是RC电路，所以电压形成回路和低通滤波电路的典型接线如图10所示。图b电阻R的作用是将测量的电流，进行Ⅰ/Ⅴ变换，形成电压信号，从电流互感器二次侧流 …… 此处隐藏：2710字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……