基于STC12系列单片机的串联型开关电源设计与实现.docx

1、基于STC12系列单片机的串联型开关电源设计与实现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-单片机控制部分学 院 专 业 班 级 学 号 姓 名 实验目的：通过编程显示开关电源的输入输出电压。实验内容：程序功能主要包括如下几个部分：1、键盘输入数据部分；2、数码管数据显示部分；3、控制PWM输出部分；4、AD转换部分（完成万用表的功能，即测量开关电源输出电压）；5、难点：闭环控制算法。即通过AD采集数据控制PWM输出，PWM控制开关电源输出，以达到稳定。即让开关电源输出电压稳定在用户键盘设定的电压设计思路:程序主要包括：A/D转换部分，PWM部分,键

2、盘输入设置电压部分，数码管显示部分。(1) 主程序先进行数码管初始显示，然后通过比较获取电压与预设电压之间的误差，调节占空比，减小误差，得到更准确的数值。#include Include.hvoid Main_System_Init(void) /相关资源初始化 PWM_Drv_Init(); void main(void) unsigned int i = 0x00; extern unsigned int ADC_Result8; uchar c=128; /char xdata DigitBit8=0x31,0x38,.,0x35,0x35,0x00; /char xdata DispC

3、harBuf12 = 0x00; extern float setkey; extern float b; for(i = 0x00;i 3000;i+); /开机延时 Main_System_Init();/系统相关资源初始 while(1) PWM0_Drv_SetDuty(c);/设置初始占空比 keysetV();/调用键盘模块程序， if(bsetkey) for(;bsetkey) for(;bsetkey;c+) PWM0_Drv_SetDuty(c); ADC_Drv_Service(); b=ADC_ResultADC_channel*5.0/1024; ADC_Drv_De

4、mo(); keysetV(); else if(b=setkey) PWM0_Drv_SetDuty(c); ADC_Drv_Service(); b=ADC_ResultADC_channel*5.0/1024; ADC_Drv_Demo(); keysetV(); 头文件如下：#ifndef _INCLUDE_H_#define _INCLUDE_H_#define TRUE 1#define FALSE 0#include stc12c5a60s2.h#include math.h#include stdio.h#include intrins.h#include KeyBoard_D

5、rv.h#include PWM_Drv.h#include ADC_Drv.h#include SMG.h#include stdlib.h#define uchar unsigned char#endif（2）键盘设置输入电压部分预置初始输入电压为3V。K1按下之后电压减少0.1V;K2按下之后电压增加0.1V;程序当中引用了郭老师的按键消抖程序。电压最大为4.1V最小为1.1V。键盘部分程序如下：include Include.h/* 公有变量定义区 */sbit k1 = P24;sbit k2 = P25;sbit k3 = P26;sbit k4 = P27;float setke

6、y;/*函数名： key*函数功能：k1控制电压加0.1； k2控制电压减0.1*函数参数： 无 *返回类型： 无*/void keysetv() static float a=3.0; if(k1=0) delay(200); if(k1=0) a=a+0.1; while(!k1); delay(200); while(!k1); if(k2=0) delay(200); if(k2=0) a=a-0.1; while(!k2); delay(200); while(!k2); if(a4.1) a=1.1; if(a1.1) a=4.1; setkey=a; show1(a*10); 键

7、盘头文件如下：#ifndef _KEYBOARD_DRV_H_#define _KEYBOARD_DRV_H_extern void keysetv();#endif（3）数码管显示部分实验采用的是4个共阳级数码管。前两位显示获取的电压，后两位显示的是设置的电压。数码管部分给获取与预置的电压都预先放大了10倍，然后分别除以10进行取整取余运算，如何分别显示；由于小数点一直存在，所以我选择了小数点常亮语句。程序如下：#include include.hsbit SMG_q = P30; /定义数码管阳级控制脚（千位）sbit SMG_b = P31; /定义数码管阳级控制脚（百位）sbit SM

8、G_s = P32; /定义数码管阳级控制脚（十位）sbit SMG_g = P33; /定义数码管阳级控制脚（个位）unsigned char code Tab10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;unsigned int k;unsigned int j;unsigned int n;/*函数名：delay*函数功能：快速动态扫描*函数参数：无*返回类型：无*说明：*/ void delay(unsigned int n) unsigned int a,b; unsigned int m; for(m=0;m0;b-) /

9、 一毫秒 for(a=29;a0;a-); /*函数名：show1*函数功能： 后2位数的数码显示器显示设置电压*函数参数： k*返回类型：无*说明：*/void show1(unsigned int k) / 后两位数码管显示数字k 即设定的电压值 SMG_s=0; /P1.2引脚输出低电平,数码管十位接通 P0=Tabk/10; /显示k十位上的数 delay(5); SMG_s=1; SMG_g=0; /P1.3引脚输出低电平，数码管个位接通 P0=Tabk%10;/显示k个位上的数 delay(5); SMG_g=1; SMG_s=0; P0=0x7f; delay(5); SMG_s

10、=1; /*函数名：show2*函数功能： 前2位数的数码显示器显示获取电压 （只用于ADC_Drv_Demo函数）*函数参数： j*返回类型：无*说明：*/void show2(unsigned int j) / 前两位数码管显示数字j 即获取的电压值 SMG_q=0; /P1.0引脚输出低电平，数码管千位接通 P0=Tabj/10; /显示j十位上的数 delay(5); SMG_q=1; SMG_b=0; /P1.1引脚输出低电平，数码管百位接通 P0=Tabj%10;/显示j个位上的数 delay(5); SMG_b=1; /关闭所有显示器 SMG_q=0; P0=0x7f; dela

11、y(5); SMG_q=1;数码管头文件如下:#ifndef _SMG_H_#define _SMG_H_extern unsigned char i; extern unsigned int x;extern void delay(unsigned int n);extern void show1(unsigned int k);extern void show2(unsigned int j);#endif(4)A/D转换与A/D转换相关的寄存器* 1. P1ASF：P1口模拟功能控制寄存器(只能写，不能读;不可位寻址)* B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0* P17ASF P

12、16ASF P15ASF P14ASF P13ASF P12ASF P11ASF P10ASF* P1nASF: =1时，P1.n作为模拟功能A/D使用;=0时，P1.n作为普通I/O口* 2. ADC_CONTR：ADC控制寄存器(不可位寻址)* !建议使用MOV赋值语句，不要用与和或语句* B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0* ADC_POWER SPEED1 SPEED0 ADC_FLAG ADC_START CHS2 CHS1 CHS0* ADC_POWER：ADC电源控制位。0关闭;1开启* SPEED1，SPEED0：ADC转换速度控制位* SPEED1 SPEED0

13、A/D转换所需时间* 1 1 90个时钟转换一次，SYSClk = 21MHz,AD速度可达250KHz* 1 0 180个时钟转换一次* 0 1 360个时钟转换一次* 0 0 540个时钟转换一次* ADC_FLAG：ADC转换结束标志位。完成时置1，由软件清0！* ADC_START：ADC转换启动控制位，置1时开始转换，转换结束后为0* CHS2/CHS1/CHS0：模拟输入通道选择* CHS2 CHS1 CHS0 Analog Channel Select* 0 0 0 选择P1.0作为A/D输入来用* 0 0 1 选择P1.1作为A/D输入来用* 0 1 0 选择P1.2作为A/D

14、输入来用* 0 1 1 选择P1.3作为A/D输入来用* 1 0 0 选择P1.4作为A/D输入来用* 1 0 1 选择P1.5作为A/D输入来用* 1 1 0 选择P1.6作为A/D输入来用* 1 1 1 选择作为A/D输入来用* ！注意：由于是2套时钟，所以设置ADC_CONTR控制寄存器后，要加4个空操作* 作延时才可以正确读到ADC_CONTR寄存器的值！* 3. ADC_RES： A/D转换结果高位寄存器;ADC_RESL：A/D转换结果低位寄存器* 调整AUXR1寄存器(不可位寻址)中的第二位ADRJ控制数据存放格式。* ADRJ = 0时，(ADC_RES7:0,ADC_RESL

15、1:0)* 取10位：ADCResult = 1024 * Vin / Vcc* 取8位：ADCResult = 256 * Vin / Vcc* ADRJ = 1时，(ADC_RES1:0,ADC_RESL7:0)* 取10位：ADCResult = 1024 * Vin / Vcc* 取8位：ADCResult = 256 * Vin / Vcc * 4. 中断寄存器：IEEA,EADC(1允许ADC中断，0禁止)* * 5. 中断优先级寄存器IP、IP2和IPH、IP2H* IP、IP2中的中断优先控制位分别对应IE各中断允许位* IPH、IPH2中的中断优先控制位分别对应IE2各中断允

16、许位* IPH：中断优先级控制寄存器高(不可位寻址)* B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0* PPCAH PLVDH PADCH PSH PT1H PX1H PT0H PX0H* IP：中断优先级控制寄存器低(可位寻址)* B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0* PPCA PLVD PADC PS PT1 PX1 PT0 PX0* IP2H：中断优先级控制寄存器2高(不可位寻址)* B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0* - - - - - - PSPIH PS2H* IP2：中断优先级控制寄存器2低(不可位寻址)* B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B

17、0* - - - - - - PSPI PS2 * PADCH PADC 优先级* 0 0 最低优先级(优先级0)* 0 1 较低优先级(优先级1)* 1 0 较高优先级(优先级2)* 1 1 最高优先级(优先级3)A/D实验程序：#include Include.h/* 公有变量定义区 */unsigned char ADC_channel = 7; /选中哪一个通道的变量（范围 0 - 7）unsigned int ADC_Result8 = 0; /保存ADC转换结果bit ADC_Finish_Flag = FALSE; /ADC完成标志float b;/*函数名： ADC_Drv_S

18、tartCh*函数功能：*函数参数：ChNo,P1.N作为转换通道来用,范围为07*返回类型：void*说明：*/void ADC_Drv_StartCh(unsigned char ChNo) unsigned int Delay = 0x00; P1ASF = P1ASF | (0x01 ChNo); /初始化相应通道工作在AD模式下 ADC_RES = 0; /Clear previous result ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL | ADC_START | ChNo; / for(Delay = 0x00;Delay 500;Delay+);

19、 /ADC power-on and delay IE = 0xA0 | IE; EA = 1;/*函数名：ADC_Drv_Service*函数功能：ADC中断函数调用，处理ADC结果*函数参数：无*返回类型：void*说明：*/void ADC_Drv_Service(void) ADC_ResultADC_channel = ADC_RES; ADC_ResultADC_channel = (ADC_ResultADC_channel 2) | ADC_RESL; ADC_Finish_Flag = TRUE;/*函数名： ADC Drv_Demo*函数功能： 显示获取的电压值*函数参数：

20、无*返回类型：void*说明：*/void ADC_Drv_Demo(void) if(ADC_Finish_Flag = TRUE) ADC_Finish_Flag = FALSE; ADC_Drv_StartCh(ADC_channel); show2(ADC_ResultADC_channel*5.0/1024)*10); b=ADC_ResultADC_channel*5.0/1024; A/D头文件如下：#ifndef _ADC_DRV_H_#define _ADC_DRV_H_extern unsigned char ADC_channel; /选中哪一个通道的变量extern b

21、it ADC_Finish_Flag; /ADC完成标志extern void ADC_Drv_InitCh(unsigned char ChNo);extern void ADC_Drv_StartCh(unsigned char ChNo);extern void ADC_Drv_Service(void);extern void ADC_Drv_Demo(void);#endif(5)PWM部分* 1. PCA工作模式寄存器：CMOD* CMOD：(不可位寻址)* B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0* CIDL - - - CPS2 CPS1 CPS0 ECF* CIDL：空

22、闲模式下是否停止PCA计数的控制位。* 当CIDL = 1时，空闲模式下PCA计数器继续工作;* 当CIDL = 0时，空闲模式下PCA计数器停止工作。* CPS2、CPS1、CPS0：PCA计数脉冲源选择控制位。如下表：* CPS2 CPS1 CPS0 选择PCA/PWM时钟源输入* 0 0 0 0, SYSclk/12* 0 0 1 1, SYSclk/2* 0 1 0 2,定时器0的溢出脉冲。通过改变定时器0的溢出率，* 可以实现可调频率的PWM输出* 0 1 1 3,ECI/P1.2(P1.4)脚输入的外部时钟(Vmax=SYSclk/2)* 1 0 0 4, SYSclk* 1 0

23、1 5, SYSclk/4* 1 1 0 6, SYSclk/6* 1 1 1 7, SYSclk/8* ECF：PCA计数溢出中断使能位。* 当ECF = 0时，禁止寄存器CCON中CF位的中断;* 当ECF = 1时，允许寄存器CCON中CF位的中断.* 2. PCA控制寄存器：CCON* CCON：(可位寻址)* B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0* CF CR - - - - CCF1 CCF0* CF：PCA计数器阵列溢出标志位。当PCA计数器溢出时，CF由硬件置位。如果* CMOD寄存器的ECF位置位，测CF标志可用来产生中断。CF位可通过硬件或软件* 置位，但必须通过

24、软件清零。* CR：PCA计数器阵列运行控制位。该位通过软件置位，用来启动PCA计数器阵列* 计数。该位通过软件清零，用来关闭PCA计数器。* CCF1：PCA模块1中断标志位。当出现匹配或捕获的时该位由硬件置位。该位必* 须由软件清零。* CCF0：PCA模块0中断标志位。当出现匹配或捕获的时该位由硬件置位。该位必* 须由软件清零。* 3. PCA比较/捕获寄存器CCAPM0和CCAPM1* PCA模块0的比较/捕获寄存器的格式如下：* CCAPM0：PCA模块0的比较/捕获寄存器(不可位寻址)* B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0* - ECOM0 CAPP0 CAPN0 MAT0 TOG0 PWM0 ECCF0* ECOM0：允许比较器控制位。=1时允许比较;=0时禁止* CAPP0：正捕获控制位。=1时允许上升沿捕获;=0时禁止* CAPN0：负捕获控制位。=1时允许下降沿捕获;=0时禁止* MAT0：匹配控制位。* =1时，PCA计数值与模块的比较/捕获寄存器的值匹配将置位CCON寄存器的中* 断标志位CCF0;=0时无论匹配与否都不置位。* TOG0：翻转控制位。* =1时，工作在PCA高数输出模式，PCA计数器的值与模块的比较/捕获寄存器*