目录 数控电压源在实际生产中应用和研究设计… 甘棣元：黄麟舒；谭浩1 远程控制智能电源的研制. 。。。。。。。。。t。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。e。。 王楠：楚士颖：乔东浩9 以太阳能为第二能源的快速智能充电器研究… …减子漪：吴丽梅：姜春峰15 智能防盗车锁跟踪系统… 庞铄付群健；黎淼兰21 基于Raspberry Pi的智能家居系统 …刘纪伟；刘孟臣；高冉冉27 分布式工厂机器温度无线监测系统… 曹展鹏：周博母廷廷33 于DS技术的半导体激光器驱动电路设计 …江延辉：孙超凡：陈文星39 基于CC1101的生命搜救系统设计 高加飞：邓文：孙丽媛45 基于红外报警器的智能导盲杖设计… …谢观同；崔玉琪；邓淇天51 基于蓝牙无线通信技术的运动监测系统. 蔡靖；田入运；周瑞；刘磊55 可自动调谐的瞬变电磁接收线圈前置放大器 .吴燕琪：孙詰：邹学良61 高效率便携式光伏大阳能手机充电器. 宋树超：张雪：杨深振69 基于LD3320的语音翻页笔话筒的设计与实现....。 .万云霞；梁毅刚：黄继炜：刘世斌77 清洁能源发电锂电池储能的优化控制.… …岳千惠；张欣：张辰旭81 用于电磁法野外布线的便携式定位仪 。任伟：王浩字：张彩红87 基于PVDF的微小质量称重系统的设计与实现 …彭聪：刘博：闫佳奇93 基于单片机的车库蓝牙门禁系统设计.…
I 目录 数控电压源在实际生产中应用和研究设计 ........................................... ....................................................... 甘棣元；黄麟舒；谭浩 1 远程控制智能电源的研制 ......................................................... ....................................................... 王楠；楚士颖；乔东浩 9 以太阳能为第二能源的快速智能充电器研究 ......................................... ................................................... 臧子漪； 吴丽梅； 姜春峰 15 智能防盗车锁跟踪系统 ........................................................... ....................................................... 庞铄；付群健；黎淼兰 21 基于 Raspberry Pi 的智能家居系统 ................................................ ..................................................... 刘纪伟；刘孟臣；高冉冉 27 分布式工厂机器温度无线监测系统 ................................................. ....................................................... 曹展鹏；周博；母廷廷 33 基于 DDS 技术的半导体激光器驱动电路设计 ......................................... ..................................................... 江延辉；孙超凡；陈文星 39 基于 CC1101 的生命搜救系统设计 .................................................. ....................................................... 高加飞；邓文；孙丽媛 45 基于红外报警器的智能导盲杖设计 ................................................. ..................................................... 谢砚同；崔玉琪；邓淇天 51 基于蓝牙无线通信技术的运动监测系统 ............................................. ................................................... 蔡靖；田入运；周瑞；刘磊 55 可自动调谐的瞬变电磁接收线圈前置放大器 ......................................... ....................................................... 吴燕琪；孙喆；邹学良 61 高效率便携式光伏太阳能手机充电器 ............................................... ....................................................... 宋树超；张雪；杨深振 69 基于 LD3320 的语音翻页笔话筒的设计与实现 ........................................ ............................................. 万云霞；梁毅刚；黄继炜；刘世斌 77 清洁能源发电锂电池储能的优化控制 ............................................... ....................................................... 岳千惠；张欣；张晨旭 81 用于电磁法野外布线的便携式定位仪 ............................................... ....................................................... 任伟；王浩宇；张彩红 87 基于 PVDF 的微小质量称重系统的设计与实现 ........................................ ......................................................... 彭聪；刘博；闫佳奇 93 基于单片机的车库蓝牙门禁系统设计
…王奇扬超；包义广97 基于超声波测距的盲人导航耳机设计. …崔晓形：王绪磊：张光丰103 基于超声波测距的可追踪托运行李机器人设计。 .宁红扬：王体阔：赵艺107
II ......................................................... 王奇；杨超；包义广 97 基于超声波测距的盲人导航耳机设计 ............................................... ..................................................... 崔晓彤；王绪磊；张兆丰 103 基于超声波测距的可追踪托运行李机器人设计 ....................................... ....................................................... 宁红扬；王体阔；赵艺 107
甘椽元等：数控电压源在实际生产中应用和研究设计 数控电压源在实际生产中应用和研究设计* 甘棣元；黄麟舒；谭浩 (吉林大学仪器科学与电气工程学院，长春130012 摘要：随着科学技术的日新月异的发屁，电源技术已经日益成为了一门实践性、综合性很强的工程学技术，广泛 的应用在各行各业当中，其中数控电源技术显得尤为重要。微秒级、脉冲型数控电压源就是通过数字来控制输出 电压的大小，且能使输出的脉冲电压的幅值、脉宽、颜率均可调。本文研究了数控电压源的发展现状，介绍了微秒 级、脉冲型数控电压源的设计与实现，将单片机的数字控制技术，合理有效地融入到了电压源的设计当中，使得 对电源的控制更加简单，实现了对电源的数控 关键词：数控ATmegal6单片机D/A转换A/D转换 Application and research design of numerical control voltage source in practical production Gan Diyuan;Huang Linshu;Tan Hao (Instrument science and electrical engineering college of University Changchun 130012) Abstract:With the increasing development of Science and Technology, technologyhas bcome a practical, engineering technology.widely used in various industries,among which the NC power technology is more importa t.Microsecond pulse type numercal control voltage source is controlled by the size of the digital output voltage.The output pulse voltage amplitude pulse width.frequency can be adjusted.This paper studies the current situation of the development of the numerical control voltage ource and introduces the design and implementation of microsecond level.pulse voltage source CNC.The digital control technolog of singl-hip reasonably the desins of power supply i Keywords:Numerical control ATmegal6 micro-controller D/A converter A/D converter 调节电压源，由电压表指示电压值的大小，这样就 0引言 导致其读数结度不高，日申位器易磨损。跟传统的 电压源相比， 基于单片机控制的数控电压源具有易 伴随着科学与技术发展而来的现代信息技术改 控制、可靠性高、精度高等特点，很好地解决了传 革，给电力电子技术的发展提供了一个更为广阔的 统电压源的不足。 发展平台，与此同时也给电源技术提出了更为严格 从上世纪80年代起的第一代分布式供电系线 的标准和要求。电源是电子设备当中的非常重要的 开始一直到21世纪初更为先进的第四代分布式供 部分，传统的普通申酒在丁作时产生的误差，会 申结构为止，电行业正面临若新一轮的操战，即 对整个系统的精确度的造成相当大的 这就为 如何将在现在已经存在的系统中 入 入式电源数 数控电压源提出了更为严格的要求。数控电压源， 字控制和智能系统。数控电压源是从上世纪80年代 现如今电子技术当中经常用到的设备之一，广泛的 才真正的开始发展起来的。在此期间，整个系统的 应用于各行各业当中。 电力电子理论也开始逐渐地建立并不断地完善，在 传统的申压源一毅是采用波段开关和电位器来 之后的很长一段时间里。数控电压源技术省了长元 ”折导教能：陈想 项日类型：大学生创新项口
甘棣元等：数控电压源在实际生产中应用和研究设计 1 数控电压源在实际生产中应用和研究设计* 甘棣元；黄麟舒；谭浩 （吉林大学 仪器科学与电气工程学院，长春 130012） 摘要：随着科学技术的日新月异的发展，电源技术已经日益成为了一门实践性、综合性很强的工程学技术，广泛 的应用在各行各业当中，其中数控电源技术显得尤为重要。微秒级、脉冲型数控电压源就是通过数字来控制输出 电压的大小，且能使输出的脉冲电压的幅值、脉宽、频率均可调。本文研究了数控电压源的发展现状,介绍了微秒 级、脉冲型数控电压源的设计与实现，将单片机的数字控制技术，合理有效地融入到了电压源的设计当中，使得 对电源的控制更加简单，实现了对电源的数控。 关键词：数控 ATmega16 单片机 D/A 转换 A/D 转换 Application and research design of numerical control voltage source in practical production Gan Diyuan;Huang Linshu;Tan Hao (Instrument science and electrical engineering college of University Changchun 130012 ) Abstract: With the increasing development of Science and Technology,power technology has become a practical, comprehensive engineering technology, widely used in various industries, among which the NC power technology is more important.Microsecond, pulse type numerical control voltage source is controlled by the size of the digital output voltage. The output pulse voltage amplitude, pulse width, frequency can be adjusted.This paper studies the current situation of the development of the numerical control voltage source and introduces the design and implementation of microsecond level,pulse voltage source CNC.The digital control technology of single-chip reasonably and effectively integrated into the designs of the voltage source .It makes the control of the power supply is more simple and implementation of the power supply of CNC. Keywords: Numerical control ATmega16 micro-controller D / A converter A/D converter * 指导教师：陈晨 项目类型：大学生创新项目 0 引言 伴随着科学与技术发展而来的现代信息技术改 革，给电力电子技术的发展提供了一个更为广阔的 发展平台，与此同时也给电源技术提出了更为严格 的标准和要求。电源是电子设备当中的非常重要的 一部分，传统的普通电源在工作时产生的误差，会 对整个系统的精确度的造成相当大的影响，这就对 数控电压源提出了更为严格的要求。数控电压源是 现如今电子技术当中经常用到的设备之一，广泛的 应用于各行各业当中。 传统的电压源一般是采用波段开关和电位器来 调节电压源，由电压表指示电压值的大小，这样就 导致其读数精度不高，且电位器易磨损。跟传统的 电压源相比，基于单片机控制的数控电压源具有易 控制、可靠性高、精度高等特点，很好地解决了传 统电压源的不足。 从上世纪 80 年代起的第一代分布式供电系统 开始一直到 21 世纪初更为先进的第四代分布式供 电结构为止，电源行业正面临着新一轮的挑战，即 如何将在现在已经存在的系统中加入嵌入式电源数 字控制和智能系统。数控电压源是从上世纪 80 年代 才真正的开始发展起来的。在此期间，整个系统的 电力电子理论也开始逐渐地建立并不断地完善，在 之后的很长一段时间里，数控电压源技术有了长远
吉林大学仪器科学与电气工程学院2015年下半年中文论文集 的发展：到了90年代中期 半导体生产商开发出了 由于在电路工作过程中 为了保证电路的正常 数控电压源管理技术，然而在当时，这种技术的性 工作，需要为其部分电路提供+2.5V点电压经过查 价比与当时使用广泛的模拟控制方案相比较，其处 找，现在有两种方案可供选择 于劣势地位，所以这种技术任然无法被广泛使用： 方案一：选用AD公司生产的高精度参考电压 到了九十年代末期着对系统效率和功耗的 源AD780来为其提供+2.5V电压。只要给AD7802 步的需求， 电信数据通讯设备技术的更新推 -个5V的电压，就可以通过编程使其6脚 源行业中电源转换器向高灵活性、智能化等方向发 输出一个2.5V或者3.0V的电压，其精度为2.5V士 展。 1mV或者3.0士1mV。其具体电路如下图所示。 国内关于数控电压源这方面的研究起步较晚 上世纪九十年代末期，在国家自然科学基金等项日 资助下，浙江大学、华北电力大学等高等院校才居 开了这方面的跟 踪性基础 里论研究 数控电源技术从20世纪80年代至今已经有相 当长远发展，但其产品仍然存在这这样或那样的缺 点和不足，比如其分排率不高、可靠性较差等等。 从中可以看出，数控电源以后的发展方向，主要是 针对上述缺点不断的加以完善。 同时，在此基础」 还要不断的创新改革。 图2AD7B0的接线方式 1数控电压源总体方案选择 Picture2 Connection mode of Ad780 方案二：选用linear((凌力尔特)公司生产的 1.1微秒级、脉冲型数控电压源的总体设计方索 1460bin8-2.5芯片米产生+2.5V电压 输入100 240V的交流电压经 个开关 11460bin8-2.5是一种结合了低功耗、高精度利 压电源输出5V直流电压给AVR单片机供电，让单 小封装尺寸的微功耗带隙基准，非常的适合精密稳 片机输出信号来服动DA转换部分，同时利用AVR 压应用。而且t1460bin8-2.5不需要输出补偿电容， 单片机内部品振为其提供一个时钟信号，此时输出 且其仍然是稳定的容性负载。其具体的接线图如图 的信号为模拟信是 之后再给放大由路电 让输 所示。 出的模拟信号经放大电路放大成为所需的电 Lt1460bin8-25 时再将放大后的电压经过稳压电路，就可以得到程 定的输出电压，接上假负载之后就可以使其正常工 作，但此时只是一个开环结构.这就需要单片机再 输出一个PWM信号输出到一个MOS管，通过调制 脉冲宽度来控制开关管的导通时间从而控制输出 压，MOS管只需要再与假负载相连接就可以完成 个闭环系统。最后在通过软件编程，通过合理设 几个软开关，使得该申压源输出脉冲电压的幅值 频率跟脉冲宽度均可条，达到最终的要求。总体的 图3：1t1460bin8-25的接线方式 结构框图如图11所示。 ftl460hn8-2.5 方案比较：上述两种方案均可以输出2.5V电压 方案一当中是给AD780输入5V电压，而且其8脚 年片算 悬空，就可以输出一个比较稳定的+2.5V电压。方 案二当中只要给1t1460bin8-2.5提供一个3.4V~20V 的输入电压，并在其二脚跟四脚之间接一个0.1uF 图1总体结构框图 的电容，就可以 一个稳定的+2.5V的电压。 Picturel: Overall structu e block diagran 方案一相比较，其电路要简单得多，只需要一个电 1.2产生+2.5V电压的方案选择 容即可，而且其输出电压也比方案一中的稳定，误
吉林大学仪器科学与电气工程学院 2015 年下半年中文论文集 2 的发展；到了 90 年代中期，半导体生产商开发出了 数控电压源管理技术，然而在当时，这种技术的性 价比与当时使用广泛的模拟控制方案相比较，其处 于劣势地位，所以这种技术任然无法被广泛使用； 等到了九十年代末期，随着对系统效率和功耗的进 一步的需求，电信数据通讯设备技术的更新推动电 源行业中电源转换器向高灵活性、智能化等方向发 展。 国内关于数控电压源这方面的研究起步较晚， 上世纪九十年代末期，在国家自然科学基金等项目 资助下，浙江大学、华北电力大学等高等院校才展 开了这方面的跟踪性基础理论研究。 数控电源技术从 20 世纪 80 年代至今已经有相 当长远发展，但其产品仍然存在这这样或那样的缺 点和不足，比如其分辨率不高、可靠性较差等等。 从中可以看出，数控电源以后的发展方向，主要是 针对上述缺点不断的加以完善，同时，在此基础上 还要不断的创新改革。 1 数控电压源总体方案选择 1.1 微秒级、脉冲型数控电压源的总体设计方案 输入 100V——240V 的交流电压经一个开关稳 压电源输出 5V 直流电压给 AVR 单片机供电，让单 片机输出信号来驱动 D/A 转换部分，同时利用 AVR 单片机内部晶振为其提供一个时钟信号，此时输出 的信号为模拟信号；之后再给放大电路供电，让输 出的模拟信号经放大电路放大成为所需的电压；此 时再将放大后的电压经过稳压电路，就可以得到稳 定的输出电压，接上假负载之后就可以使其正常工 作，但此时只是一个开环结构，这就需要单片机再 输出一个 PWM 信号输出到一个 MOS 管，通过调制 脉冲宽度来控制开关管的导通时间从而控制输出电 压，MOS 管只需要再与假负载相连接就可以完成一 个闭环系统。最后在通过软件编程，通过合理设置 几个软开关，使得该电压源输出脉冲电压的幅值、 频率跟脉冲宽度均可条，达到最终的要求。总体的 结构框图如图 1.1 所示。 图 1 总体结构框图 Picture1： Overall structure block diagram 1.2 产生+2.5V 电压的方案选择 由于在电路工作过程中，为了保证电路的正常 工作，需要为其部分电路提供+2.5V 点电压经过查 找，现在有两种方案可供选择 方案一：选用 AD 公司生产的高精度参考电压 源 AD780 来为其提供+2.5V 电压。只要给 AD7802 脚输入一个 5V 的电压，就可以通过编程使其 6 脚 输出一个 2.5V 或者 3.0V 的电压，其精度为 2.5V± 1mV 或者 3.0±1mV。其具体电路如下图所示。 图 2 AD780 的接线方式 Picture2: Connection mode of AD780 方案二：选用 linear(凌力尔特)公司生产的 lt1460bin8-2.5 芯片来产生+2.5V 电压。 lt1460bin8-2.5 是一种结合了低功耗、高精度和 小封装尺寸的微功耗带隙基准，非常的适合精密稳 压应用。而且 lt1460bin8-2.5 不需要输出补偿电容， 且其仍然是稳定的容性负载。其具体的接线图如图 所示： 图 3: lt1460bin8-2.5 的接线方式 Picture3:Connection mode of lt1460bin8-2.5 方案比较：上述两种方案均可以输出 2.5V 电压。 方案一当中是给 AD780 输入 5V 电压，而且其 8 脚 悬空，就可以输出一个比较稳定的+2.5V 电压。方 案二当中只要给 lt1460bin8-2.5 提供一个 3.4V~20V 的输入电压，并在其二脚跟四脚之间接一个 0.1uF 的电容，就可以输出一个稳定的+2.5V 的电压。跟 方案一相比较，其电路要简单得多，只需要一个电 容即可，而且其输出电压也比方案一中的稳定，误
甘橡元等：数控电压源在实际生产中应用和研究设计 差也较小。综上所述，通过比较方案二更加符合本 来驱动MOS管。下面将要介绍ATmegal6的一些资 题目设计要求，所以选择方案二。 1.3稳压电路核心芯片的选择 ATmega16是AVR系列单片机中的一款非常典 方家一采用1M317调式三端稳压器申源 型的芯片，其主要特点如下所示： LM317是可调式三洲稳压器电源，它能够连 采用先进RISC结构和Harvard结构的AVR内 不间断地输出可调的1.2V~37V的直流电压，但是 核，使其具备了1MPS/Mz的高速运 执行能力 美中不足的 “点就是它只能输出连续调可调的正电 具有独立的程序总线和数据总线，大多数指令的 压，无法输出负电压。LM317稳压器的内部含有过 行周期是单个指令周期：片内含有大量较大容量的 流保护电路和过热保护电路：其电压输出调节电路 非易失性的程序和数据存储器：片内含有两个复位 是由一个电阻和一个滑动变阻器来组成的。 电路，分别是上电复位电路和可编程的掉电检测复 方案二：采用CW78XX系列三端稳压器电源 位电路片内含有有32个通用的工作寄存器，且其 二端稳压电源，它是由 全部为静态 作为输出 时上 PIC的 出脚(o) 输入脚(M)和接地脚(GND)这 可单一的输出40mA电流：作为输入时可设置为 个管脚组成，输入端接一个电容可以更好地滤波 态高阻抗输入或带上拉电阻输入，具备10mA-20mA 以便达到更好的波形：输出端接电容则可以改善负 灌申流的能力。 载的瞬间影响，也可以很好地保持波形。而且用 上述的是有关ATmega16的一些特点，从中可 78XX系列搭建的电路稳定性也比较好，使用起来 以看出来，它与其他的8一Bit MCU相比较，器还 可靠 方便 而且价格便宜 ,78XX系列稳压模 是具有相当突出的优势的，ATmegal6的8一BitM 的输入电压及限制为36V,最低输入电压得比输出 具有超精简的指令集和高速的运算处理能力，且其 电压高3V4V。 外围电路更加简单。下面将简单的介绍ATmegal6 方案比较：上述两种方案均可以作为搭建稳压 的几个主要的引脚以及其引脚的功能， 电路的核心芯片。LM317是三端可调的稳压芯片 ATmegal6的引脚图如下图2.1所示，其主要的 其输出电压可调，调节范围为1.2y 37V 可提供 引脚功能分析如下： 最大电流为1.5A。CW78XX系列是三瑞固定的稳日 芯片，用它搭建而成的稳压电路所需要的外围元器 件非常少，而且电路内部还拥有过流保护电路、过 执保护电路以及调整管的保护申路。使用非常起来 可靠、方便，而且跟LMB17相比，其可以输出负电 压。但是CW78XX系列的输出电压是 一个固定值 是不可调的。综上所述，跟本文中的设计要求相结 32 合，需要一个三段可调的稳压芯片，所以方案一更 加符合设计的要求，所以最终选择方案一。 2各个单元电路的工作原理 2.1控制部分 本设计的数控部分是以单片机ATmega16为核 26 心来完成的。ATmegal6引脚图如下图2.1所示。 ATmegal6是AMEL公司生 0P06d20 21b070c2 设计的基于增强的 AVR RISC结构的高速度、低功耗8位CMOS微挡 图4 ATmega16的引脚图 制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执 Picture4:Pin diagram of ATmegal6 行时间，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间 ATmagel6在电路中的主控作用：在本篇文章 的矛盾。 的设计当中，ATmegal6所起到的作用是非常关键 在本设计中，首先用ATme a16来为后边的名 的。首先要利用A nega16来为DA转换部分提供 部分电路提供一个驱动信号，保证各个部分的电路 个时钟信号 个输入信号，来保证DA部分能 能够正常的驱动：其次还要输出一路PWM信号， 够正常的工作：其次它要产生一路PWM波，用来 3
甘棣元等：数控电压源在实际生产中应用和研究设计 3 差也较小。综上所述，通过比较方案二更加符合本 题目设计要求，所以选择方案二。 1.3 稳压电路核心芯片的选择 方案一:采用 LM317 可调式三端稳压器电源 LM317 是可调式三端稳压器电源，它能够连续 不间断地输出可调的 1.2V~37V 的直流电压，但是 美中不足的一点就是它只能输出连续调可调的正电 压，无法输出负电压。LM317 稳压器的内部含有过 流保护电路和过热保护电路；其电压输出调节电路 是由一个电阻和一个滑动变阻器来组成的。 方案二: 采用 CW78XX 系列三端稳压器电源 78XX 系列是固定式三端稳压电源，它是由输 出脚（Vo），输入脚（Vi）和接地脚（GND）这三 个管脚组成，输入端接一个电容可以更好地滤波， 以便达到更好的波形；输出端接电容则可以改善负 载的瞬间影响，也可以很好地保持波形。而且用 78XX 系列搭建的电路稳定性也比较好，使用起来 可靠 、方便，而且价格便宜。78XX 系列稳压模块 的输入电压及限制为 36V，最低输入电压得比输出 电压高 3V~4V。 方案比较：上述两种方案均可以作为搭建稳压 电路的核心芯片。LM317 是三端可调的稳压芯片， 其输出电压可调，调节范围为 1.2V~37V；可提供的 最大电流为 1.5A。CW78XX 系列是三端固定的稳压 芯片，用它搭建而成的稳压电路所需要的外围元器 件非常少，而且电路内部还拥有过流保护电路、过 热保护电路以及调整管的保护电路，使用非常起来 可靠、方便，而且跟 LM317 相比，其可以输出负电 压。但是 CW78XX 系列的输出电压是一个固定值， 是不可调的。综上所述，跟本文中的设计要求相结 合，需要一个三段可调的稳压芯片，所以方案一更 加符合设计的要求，所以最终选择方案一。 2 各个单元电路的工作原理 2.1 控制部分 本设计的数控部分是以单片机 ATmega16 为核 心来完成的。ATmega16 引脚图如下图 2.1 所示。 ATmega16 是 ATMEL 公司生产设计的基于增强的 AVR RISC 结构的高速度、低功耗 8 位 CMOS 微控 制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执 行时间，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间 的矛盾。 在本设计中，首先用 ATmega16 来为后边的各 部分电路提供一个驱动信号，保证各个部分的电路 能够正常的驱动；其次还要输出一路 PWM 信号， 来驱动 MOS 管。下面将要介绍 ATmega16 的一些资 料。 ATmega16 是 AVR 系列单片机中的一款非常典 型的芯片，其主要特点如下所示： 采用先进RISC 结构和Harvard 结构的AVR内 核，使其具备了 1MIPS / MHz 的高速运算执行能力， 具有独立的程序总线和数据总线，大多数指令的执 行周期是单个指令周期；片内含有大量较大容量的 非易失性的程序和数据存储器；片内含有两个复位 电路，分别是上电复位电路和可编程的掉电检测复 位电路；片内含有有 32 个通用的工作寄存器，且其 全部为静态工作；作为输出时与 PIC 的 LOW 相同， 可单一的输出 40mA 电流；作为输入时可设置为三 态高阻抗输入或带上拉电阻输入，具备 10mA-20mA 灌电流的能力。 上述的是有关 ATmega16 的一些特点，从中可 以看出来，它与其他的 8—Bit MCU 相比较，器还 是具有相当突出的优势的，ATmega16 的 8—Bit MC 具有超精简的指令集和高速的运算处理能力，且其 外围电路更加简单。下面将简单的介绍 ATmega16 的几个主要的引脚以及其引脚的功能。 ATmega16 的引脚图如下图 2.1 所示，其主要的 引脚功能分析如下： 图 4 ATmega16 的引脚图 Picture4: Pin diagram of ATmega16 ATmage16 在电路中的主控作用：在本篇文章 的设计当中，ATmega16 所起到的作用是非常关键 的。首先要利用 ATmega16 来为 D/A 转换部分提供 一个时钟信号跟一个输入信号，来保证 D/A 部分能 够正常的工作；其次它要产生一路 PWM 波，用来
古林大学仪器科学与电气工程学院2015年下半年中文论文集 控制一个MOSFET的导通与关断：最后要用其端 之外，还需要涉及到数字/模拟（也就是DA)转 D来完成 一个键盘电路的部分，从而控制输出脉 禱要将单片机输出来的数字信号转换为模拟信号 电压的幅值、频率及其脉冲宽度，保证他们的数值 按照其输出形式的不同，一般可以将其分为电压给 均可调。 出型和电流输出型等等。根据本文当中的设计要求， 2.2复位电路 需要将由单片机输出的模拟信号转换成为电压信号 复位电 ,即就是利用它将电路恢复到最开始 然后输出到下 级电路。 本文中是以LTC165为 的状态。在整个电路工作过程中，单片机在启动 DA部分的核心芯片，再通过其外搭电路来实现 需要复位，而且在很多其它时候都需要用到复位操 D/A转换功能。LT℃1655的基本资料如下： 作，这就需要一个复位电路来完成。复位操作有两 LTC1655是一款轨到轨的电压输出器件（轨到 种形式，一种是上申复位，即就是在电压从无到有 轨，即指器件的输入输出电压范围可以达到电源电 的过程当中，在RESET处会先处于高电平一段时间 它拥有16位的数字-模拟转换器(DAC) 然后由于该点通过 一个下拉电阻接地，那么该点的 个输出缓冲器跟一个参考，它的供电电压 电平会逐渐的由高电平变为低电平，从而使得单片 单片机的供电电压一样，均是+5V电压，是一个非 机复位口电平从1变到到0，完成了给单片机复位 常典型的功耗为3MW的单一5V电源。而且使用 的操作。另一种方式就是按键复位。本篇文章当中 LTC1655搭建面成的电路所需要的元器件非常少 所采用的是按键复位的方式来完成复位操作的，其 伸用起来非常简单可靠 具体的电路图如下图所示 下图是本文中DA部分的具体电路 】区D NC 图5复位电路 Pictures rese 2.3下载电路 在本次设计当中，为了驱动单片机使其能够正 常工作，我们需要往单片机里边烧录程序。为了便 于往单片机里边下载程序，本文当中还涉及到了下 图7D/A转换电路 载电路 Picture7 D/Aswitching 2.5放大电 在本次设计当中，为了实现最终的输出电压0 一24V可调，需要用到一个放大电路将经D/A转换 出来的模拟由压信号放大，以达到最终的设计爆求 本篇文章中设计的放大电路是以运算放大器集成电 路OPO7为核心搭建的。OPO7拥有非常低的失调电 压，所以在应用 当中 在绝大多数情况下不需 要额外的调零措施。其芯片的引脚图如下图所示。 图6下载电路 Download circui 2.4D/A转换部分 在本次的设计当中，除了要用到单片机的控制
4 控制一个 M D 来完成一 电压的幅值 均可调。 2.2 复位电 复位电 的状态。在 需要复位， 作，这就需 种形式，一 的过程当中 然后由于该 电平会逐渐 机复位口电 的操作。另 所采用的是 具体的电路 2.3 下载电 在本次 常工作，我 于往单片机 载电路. 2.4 D/A 转换 在本次 MOSFET 的导 个键盘电路 、频率及其脉 路 路，即就是利 整个电路工作 而且在很多其 要一个复位 种是上电复位 ，在 RESET 点通过一个下 的由高电平变 平从 1 变到到 一种方式就是 按键复位的方 图如下图所示 图5 Picture5 路 设计当中，为 我们需要往单片 里边下载程序 图 6 Picture6: D 换部分 的设计当中 吉林大学 导通与关断；最 的部分，从而 脉冲宽度，保 利用它将电路 作过程中，单 其它时候都需 电路来完成。 位，即就是在 处会先处于高 下拉电阻接地 变为低电平， 到 0，完成了 是按键复位。 方式来完成复 示。 复位电路 : Reset circuit 为了驱动单片 片机里边烧录 序，本文当中 下载电路 Download circu ，除了要用到 仪器科学与电 最后要用其端 而控制输出脉 保证他们的数 路恢复到最开 单片机在启动 需要用到复位 。复位操作有 在电压从无到 高电平一段时 地，那么该点 ，从而使得单 了给单片机复 。本篇文章当 复位操作的， 片机使其能够 录程序。为了 中还涉及到了 it 到单片机的控 气工程学院 20 端口 脉冲 数值 开始 动时 位操 有两 到有 时间， 点的 单片 复位 当中 其 够正 了便 了下 控制 之外 需要 按照 出型 需要 然后 D/A D/A 轨， 压） 括了 单片 常典 LTC 使用 2.5 —2 出来 本篇 路 O 压， 要额 015 年下半年中 外，还需要涉 要将单片机输 照其输出形式 型和电流输出 要将由单片机 后输出到下一 A 部分的核心 A 转换功能。 LTC1655 是 即指器件的 ），它拥有 16 了一个输出缓 片机的供电电 典型的功耗为 C1655 搭建而 用起来非常简 下图是本文 Pic 5 放大电路 在本次设计 24V 可调，需 来的模拟电压 篇文章中设计 OP07 为核心 所以在应用 额外的调零措 中文论文集 涉及到数字/模 输出来的数字 式的不同，一 出型等等。根据 机输出的模拟 一级电路。本 心芯片，再通 LTC1655 的 是一款轨到轨 的输入输出电 6 位的数字-模 缓冲器跟一个 电压一样，均 为 3MW 的单 而成的电路所 简单可靠。 文中 D/A 部分 图 7 D/A 转 cture7：D/A sw 计当中，为了 需要用到一个 压信号放大， 计的放大电路 心搭建的。OP 用过程当中， 措施。其芯片 模拟（也就是 字信号转换为 一般可以将其 据本文当中 拟信号转换成 本文中是以 L 通过其外搭电 的基本资料如 轨的电压输出 电压范围可以 模拟转换器 个参考，它的 均是+5V 电压 单一 5V 电源 所需要的元器 分的具体电路 转换电路 witching circuit 实现最终的输 个放大电路将 以达到最终 路是以运算放 P07 拥有非常 在绝大多数 片的引脚图如 D/A）转换， 为模拟信号。 其分为电压输 的设计要求， 成为电压信号 LTC1655 为 电路来实现 如下： 出器件（轨到 以达到电源电 （DAC），包 的供电电压跟 压，是一个非 。而且使用 器件非常少， 路。 输出电压 0V 将经 D/A 转换 的设计要求。 放大器集成电 常低的失调电 数情况下不需 如下图所示。 输 ， 号， 到 电 包 跟 非 V 换 。 电 电 需
甘橡元等：数控电压源在实际生产中应用和研究设计 W区0P07D 7V+ C NC=NO CONNECT 图8OPO7引脚图 图10稳压电路 Picture &Pin diagram ofoP07 Picture 10:Regulator circuit 从图中可以看出，OPO7的二脚为反向输入端 要想保证电路能正常稳定的工作，首先必须要 在它通过 个电阻接地 脚是同向输 本 使得LM317的输 端的电压必须高于其输出端的 设计当中将它直接接经过D/A转换出来的模拟电 电压，结合题目的设计要求，由于其输出电压是 信号。OP07的四脚接地，七脚接+25V电压，以组 0V~24V可调，所以其输入瑞的电压必须大于24V 持其正常的工作。剩余管脚均悬空。具体电路如下 才能保证其能正常的工作。由于之前己经用到过 图2.6所示： +25V电压，为了方便起见，我们用+25V电压来作 +30 为LMB17的输入电压。 通过查资料可以知道， LM317它的ad端（可调节端）跟其输出端之间电 压相差1.25V,由此可以得出LM317其输出电压的 计算公式，如式(2-2)所示。 UoM=1.25*0+R2 式(2-2) R9 式中：Uout为LM317输出的电压： R1为adj端到输出端的电阻，即图中的R1: R2为adi瑞到地的电阻，即图中的R2。 2.7键盘模块 由于本文中最终的设计要求是要让输出脉冲电 图9放大电路 压波形的幅值、频率和脉冲宽度均可调，所以为 Picture Amplifying circuit 便于控制又加了按键开关，通过软件编程，在软件 该放大电路的放大倍数计算公式如式(21)所 中设置软开关来实现其数值可调，键盘的具体电路 如下图所示。 P= R1+R2 式(2-1) 式中：P为该电路的放大倍数： R1=R8=10K R3=R9=50K 从上式中可以得出 该电路的放大倍数为6倍。 2.6稳压电路 在本文的前边，已经或多或少的提到了有关移 的 压电路的相关内容。通过方案对比，确定了合适的 稳压芯片为LM317,其其体电路如下图所示， 图11键盘电路 如上图所示，由于单片机ATmegal6其PC厂 有内置的可编程上拉电阻，可以通过软件编程来控 5
从图中 在它通过一 设计当中将 信号。OP07 持其正常的 图 2.6 所示： 该放大 示： 式中：P 为该 R1=R R3=R 从上式中可 2.6 稳压电 在本文 压电路的相 稳压芯片为 图8 O Picture 8: Pin 可以看出，O 个电阻接地 它直接接经过 7 的四脚接地 工作。剩余管 ： 图9 Picture 9: A 电路的放大倍 该电路的放大 R8=10K; R9=50K; 以得出，该 路 的前边，已经 关内容。通过 LM317，其 P = 甘棣元 OP07引脚图 n diagram of OP OP07 的二脚 ，三脚是同向 过 D/A 转换出 地，七脚接+2 管脚均悬空。 放大电路 Amplifying circu 倍数计算公式 大倍数； 电路的放大倍 经或多或少的 过方案对比， 其具体电路如 1 2 1 R R R + = 元等：数控电压 P07 脚为反向输入 向输入端，本 出来的模拟电 25V 电压，以 。具体电路如 uit 式如式（2-1 式（2- 倍数为 6 倍。 的提到了有关 ，确定了合适 下图所示。 压源在实际生产 入端， 本次 电压 以维 如下 ）所 -1） 。 关稳 适的 使得 电压 0V~ 才能 +25 为 L LM 压相 计算 式中 2.7 压波 便于 中设 如下 有内 产中应用和研究 Pi 要想保证电 得 LM317 的 压，结合题目 ~24V 可调，所 能保证其能正 5V 电压，为 LM317 的输 M317 它的 adj 相差 1.25V， 算公式，如式 中：Uout 为 R1 为 ad R2 为 ad 7 键盘模块 由于本文中 波形的幅值、 于控制又加了 设置软开关来 下图所示。 P 如上图所示 内置的可编程 究设计 LM317 IN OUT adj R2 图10 稳压 cture 10 ：Reg 电路能正常稳 输入端的电压 目的设计要求 所以其输入端 正常的工作。 了方便起见 入电压。通过 j 端（可调节 由此可以得 式（2-2）所示 LM317 输出 dj 端到输出端 dj 端到地的电 中最终的设计 频率和脉冲 了按键开关， 来实现其数值 图11 键盘 Picture 11: Keyb 示，由于单片 程上拉电阻， Uout =1.2 R1 C1 C2 压电路 gulator circuit 稳定的工作， 压必须高于其 求，由于其输 端的电压必须 由于之前已 ，我们用+25 过查资料可以 节端）跟其输 出 LM317 其 示。 出的电压； 端的电阻，即 电阻，即图中 计要求是要让 冲宽度均可调 通过软件编 值可调，键盘 盘电路 board circuit 片机 ATmega 可以通过软 ) 1 2 25*(1 R R + 5 首先必须要 其输出端的 输出电压是 须大于 24V， 已经用到过 5V 电压来作 以知道， 输出端之间电 其输出电压的 式（2-2） 即图中的 R1； 中的 R2。 让输出脉冲电 调，所以为了 编程，在软件 盘的具体电路 16 其 PC 口 软件编程来控 ) 5 要 作 电 的 ； 电 了 件 路 控
吉林大学仅器科学与电气工程学院2015年下半年中文论文柴 制上拉电阻有效或者是上拉电阻无效，所以在上图 有以下两方面的问题。 首先就是要考虑各个端口 中没有接上拉电阻，而是直接把按键开关跟单片机 初始化以及变量的定义，确保单片机出来的驱动信 ATmegal6的PC口连接起米了，只要通过软件编程 号能够正常的驱动每一级的器件，确保每个元器件 将PC口上拉电阻设置为上拉有效即可。六个按键 都能正常良好的工作，这是程序设计的最主要的依 开关分别控制输出脉冲电压的幅值、频率、脉冲宽 据。其次就是要达到输出脉冲电压的幅值、频率以 度的增大或者是减小通过合理的编程，即可实现 及脉冲宽度均可调的要 求 要想实现这 点，首先 述功能。 要用一个i「语句来判断其是否有键按下 要是没有 键按下则跳出循环，要是有键按下则进行下一步的 3系统的软件设计 判断：要是有键按下，则要进行去抖动，之后再 次判是否有按下，要是有键按下的话，则要 3.1程序设计 算键 通过 来判断按下的是 由于是数控电压源， 所以本次设计当中， 除 个键 之后再嵌套 if语句 通过合理的设置该 需要硬件电路之外，还需要软件配合来完成本次设 值得上限跟下限，就可以达到本文的设计要求。 计任务，以便达到最终的指标要求。本次设计任务 中，微秒级、脉冲型数控电压源的程序设计主要包 4结果分析 括以下几个方面：首先要驱动单片机，在单片机能 够正常工作的基础上， 它输出 路 PWM驱动信 4.1实验中所用到的仪器设备 号其次要驱动数字模拟(DA)转换电路，将单 1.焊接设备：电烙铁，吸锡器，剪刀，剥线钳， 片机输出的数字信号转变为模拟信号，再输出给下 实验板，导线若干： 一级电路，最后就是要设置软开关，跟硬件电路结 2.测量设备：直流稳压电源0-30V,数字存储 合以达到输出脉冲电压的幅值、缬率以及脉冲宽度 示波器，数字万用表： 3.所需软件：DXP,ICCAVR 4.2测试方法 程序的流程图如下图所示。 本文的设计要求之中，最终输出的是一个幅值 频率和脉冲宽度均可调的脉冲申压，它是屈于交流 电压，为了确保测试结果的准确性，所以选择用示 。在测试的时候，只需要 将示波器的找 头的探 和接地夹分别接在两根排针上边，就可以测得其输 a品 出波形。 测试选用的直流稳压电源是台湾固纬Gwinstek 公司生产的，型号为GPD-3303C 选用的示波 品是 器是同样是台湾周 公司生 型 为GDS-2202A。测试时选用了示波器的峰峰值测星 功形。 4.3输出波形的检测与分桥 通过反复的测试，证明了本文中所用的的设计 方案是正确的，是切实可行 的 下图41 合出了单 片机输出的 PWM聚动信号（图a)跟最 输 的一个电压脉冲波形（图b)。通过图像可以看出，输 钻○ 出波形的上升/下降沿陡峭，上升/下降沿时间达到了 几个微秒的级别，而且频率较大，纹波较小，各项 图12程序流程图 指标均达到了设计要求。 Picture Program fow chart 3.3程序运行的原理 在本次的程序设计任务当中，需要考虑的主要
吉林大学仪器科学与电气工程学院 2015 年下半年中文论文集 6 制上拉电阻有效或者是上拉电阻无效，所以在上图 中没有接上拉电阻，而是直接把按键开关跟单片机 ATmega16 的 PC 口连接起来了，只要通过软件编程 将 PC 口上拉电阻设置为上拉有效即可。六个按键 开关分别控制输出脉冲电压的幅值、频率、脉冲宽 度的增大或者是减小通过合理的编程，即可实现上 述功能。 3 系统的软件设计 3.1 程序设计 由于是数控电压源，所以本次设计当中，除了 需要硬件电路之外，还需要软件配合来完成本次设 计任务，以便达到最终的指标要求。本次设计任务 中，微秒级、脉冲型数控电压源的程序设计主要包 括以下几个方面：首先要驱动单片机，在单片机能 够正常工作的基础上，让它输出一路 PWM 驱动信 号；其次要驱动数字-模拟（D/A）转换电路，将单 片机输出的数字信号转变为模拟信号，再输出给下 一级电路，最后就是要设置软开关，跟硬件电路结 合以达到输出脉冲电压的幅值、频率以及脉冲宽度 均可调的要求。 3.2 程序框图 程序的流程图如下图所示。 图12 程序流程图 Picture 12: Program flow chart 3.3 程序运行的原理 在本次的程序设计任务当中，需要考虑的主要 有以下两方面的问题。首先就是要考虑各个端口的 初始化以及变量的定义，确保单片机出来的驱动信 号能够正常的驱动每一级的器件，确保每个元器件 都能正常良好的工作，这是程序设计的最主要的依 据。其次就是要达到输出脉冲电压的幅值、频率以 及脉冲宽度均可调的要求。要想实现这一点，首先 要用一个 if 语句来判断其是否有键按下，要是没有 键按下则跳出循环，要是有键按下则进行下一步的 判断；要是有键按下，则要进行去抖动，之后再一 次判断是否有键按下，要是有键按下的话，则要计 算键值，通过一个 switch 语句来判断按下的是哪一 个键，之后再嵌套一个 if 语句，通过合理的设置该 值得上限跟下限，就可以达到本文的设计要求。 4 结果分析 4.1 实验中所用到的仪器设备 1. 焊接设备：电烙铁，吸锡器，剪刀，剥线钳， 实验板，导线若干； 2. 测量设备：直流稳压电源 0~30V，数字存储 示波器，数字万用表； 3. 所需软件：DXP，ICC AVR。 4.2 测试方法 本文的设计要求之中，最终输出的是一个幅值、 频率和脉冲宽度均可调的脉冲电压，它是属于交流 电压，为了确保测试结果的准确性，所以选择用示 波器来测试其输出的波形。在测试的时候，只需要 从负载两端引出两根排针，将示波器的探头的探针 和接地夹分别接在两根排针上边，就可以测得其输 出波形。 测试选用的直流稳压电源是台湾固纬 Gwinstek 公司生产的，型号为 GPD-3303C ，选用的示波 器是同样是台湾固纬 Gwinstek 公司生产的，型号 为 GDS-2202A。测试时选用了示波器的峰峰值测量 功能。 4.3 输出波形的检测与分析 通过反复的测试，证明了本文中所用的的设计 方案是正确的，是切实可行的。下图 4.1 给出了单 片机输出的一路 PWM 驱动信号(图 a）跟最终输出 的一个电压脉冲波形(图 b)。通过图像可以看出，输 出波形的上升/下降沿陡峭，上升/下降沿时间达到了 几个微秒的级别，而且频率较大 ，纹波较小，各项 指标均达到了设计要求
甘橡元等：数控电压源在实际生产中应用利研究设计 术，2005,05：13-16. 4. 左现刚基于AVR单片机的数控直流稳压电源的设 门微型机与应用，2012， 5.李硕远程无线监控系统的设计与研究)南开大 学，206 图。单片机输出的PWM波 图b峰蜂值为20V的脉冲电压 图13输出波形检测 Picture 13 Output waveform detectior 5总结 通过对该电源的多次数据测量调试的经历，我 们可以得出：由按键控制电压输出，测量M317 输出端的电压变化趋势，大致符合线性变化规律 和按键的变化保持一致：再由按键按位设置电压值 测量其输出电压，误差保持在1%以内，达到了立 项书上的标准：按键按位设置电压值时，测量反馈 回来的电压，可以可以把电压值稳定在标准值附近 很小的一个范围内，不致于电压无限度地增大或减 小。该电源基本上可以在精度要求很高的实验室中 使用，为了美观和便于携带起见，我们对其外型增 加了设计，把它放进一个小箱子里，必要的时候可 以拿出来使用，哪一部分不好使了，也便于修理。 参考文献 1 李逾晖交直流开关电源数控系统设计及关健问题研为 1浙江大学，2004 2. 周功明基于AT89S1单片机的数控电源设计)，绵阳 师范学院学报2012,5. 3.赵军.开关电源技术的发展).船电技
Pic 5 总结 通过对 们可以得出 输出端的电 和按键的变 测量其输出 项书上的标 回来的电压 很小的一个 小。该电源 使用，为了 加了设计， 以拿出来使 参考文献 1. 李逾晖.交 [J].浙江大 2. 周功明.基 师范学院 3. 赵军. 开 图 a 单片机 图 b 峰峰值为 图 13 输 cture 13 Outp 该电源的多次 ：由按键控制 压变化趋势 化保持一致 电压，误差保 准；按键按位 ，可以可以把 范围内，不致 基本上可以在 美观和便于携 把它放进一个 用，哪一部分 交直流开关电源 大学，2004. 基于 AT89S51 院学报.2012,5. 开关电源技术的 甘棣元 机输出的 PWM 波 为 20V 的脉冲电 输出波形检测 put waveform d 次数据测量调 制电压输出， ，大致符合线 ；再由按键按 保持在 1%以 位设置电压值 把电压值稳定 致于电压无限 在精度要求很 携带起见，我 个小箱子里， 分不好使了， 源数控系统设计 单片机的数控 的发展[J]. 船电 元等：数控电压 波 电压 etection 调试的经历， ，测量 LM3 线性变化规律 按位设置电压 以内，达到了 值时，测量反 定在标准值附 限度地增大或 很高的实验室 我们对其外型 ，必要的时候 ，也便于修理 计及关键问题研 控电源设计[J].绵 电技 压源在实际生产 我 17 律， 压值， 了立 反馈 附近 或减 室中 型增 候可 理。 研究 绵阳 4. 5. 产中应用和研究 术,2005,05:1 左现刚.基于 [J].微型机与 李硕.远程无 学,2006. 究设计 3-16. AVR 单片机的 应用,2012， 线监控系统的 的数控直流稳压 的设计与研究[J] 7 压电源的设计 .南开大 7
王梅等：远程控制智能电源的研制 远程控制智能电源的研制 王楠：楚士颖：乔东浩 (吉林大学仪器科学与电气工程学院，长春130026 摘要：本设计是基于MSP430单片机的远程控制智能电源，系统的硬件设计包括蓄电池充放电过程的电压转换、 保护、报警监控模拟电路，实现0-20V连续可调，步进伯0.1V。在软件的设计中，主要需要解决的问愿是单片机 对每个模块的控制以及数据传输。计算机上需要编写一个程序，用来接收单片机传输过来的信息。 关键词：远程智能蓄电池人机对话 中图分类号：TG156 文献标识码：A Research of remote control of intelligent power supply Wang Nan;Chu Shiying:Qiao Donghao (College of Instrumentation and electrical Engineering.Jilin University Changchun 130026.China) omputer intell power hardware design f the system includes battery charge/discharge process of analog circuit voltage conversion,protection,alarm monitoring,implem entation 0 to 20 V adiustable.s-tep into the value of 0.1 V.In the design of software.the main problem is single chip microcompu-te r control and data transmission of each module.Need to write a program on a computer,used to receive the SCM information tran Key words:long distance inellect storge battery man-machine 巨大的市场机会和挑战，同时对电源提出了 0前言 些新的需求。由于电源设备成为人们日常用电必 不可少的设备，成者也许是因为电源的使用太为 当今社会人们极大的享受着电子设备带来的 普遍化，所以使得大多人往往忽略每台电源使用 便利，但是任何电子设备都有 个共同的电路 率和安全性的问题 ,我们们设 入智能电源， 电源电路。随着科技的发展，电气、电子设备已 以为手机、电脑以及一些小型用电设备进行充电， 经广泛的应用于日常、科研、学习等各个方面。 并且可通过旋钮在020v范围内调节电压，解决 电源己经成为电气和电子设备中必不可少的能题 了多个电子设备需要不通电源的问题，并带有监 供应部件，对申源的研究和开发已经成为新转术 测功能，节约空间，使用方便、安全、稳定性高。 新设备开发的重要环节，在推动科技发展 重要作用。越来越多的人已经不仅拥有一种个 2实施方案 电子设备，各种设备需要的电源不同，这样就带 来了居家旅行需要携带多种电源的问题，电源的 2.1研究思路和方法 寿命和安全性得不到保障。 蓄电池连接着充电和放电模块，用220V电 压为电池东申，并日由池且有防止过东功能 1研究意义 电池放电时，输出电压24V,经过电压转换模块】 将输出电压转换成0-20V。同时电池上还要有液 信息事业的迅猛发展，给电源市场带来了 晶显示屏，用来显示电池的电量、输出电压。电 指导教师：学春生 项日类型：大学生创新现日
王 楠等：远程控制智能电源的研制 9 远程控制智能电源的研制* 王楠；楚士颖；乔东浩 (吉林大学 仪器科学与电气工程学院， 长春 130026） 摘要：本设计是基于 MSP430 单片机的远程控制智能电源，系统的硬件设计包括蓄电池充/放电过程的电压转换、 保护、报警监控模拟电路，实现 0-20V 连续可调，步进值 0.1V。在软件的设计中，主要需要解决的问题是单片机 对每个模块的控制以及数据传输。计算机上需要编写一个程序，用来接收单片机传输过来的信息。 关键词：远程 智能 蓄电池 人机对话 中图分类号：TG156 文献标识码：A Research of remote control of intelligent power supply Wang Nan;Chu Shiying;Qiao Donghao (College of Instrumentation and Electrical Engineering, Jilin University,Changchun 130026,China) Abstract: This design is based on MSP430 single chip microcomputer intelligent power remote mo-nitoring, the hardware design o f the system includes battery charge/discharge process of analog circuit voltage conversion,protection,alarm monitoring, implem entation 0 to 20 V adjustable, s-tep into the value of 0.1 V. In the design of software, the main problem is single chip microcompu-te r control and data transmission of each module. Need to write a program on a computer, used to receive the SCM information tran smission to come over. Key words：long distance intellect storage battery man-machine interaction * 指导教师：李春生 项目类型：大学生创新项目 0 前言 当今社会人们极大的享受着电子设备带来的 便利，但是任何电子设备都有一个共同的电路-- 电源电路。随着科技的发展，电气、电子设备已 经广泛的应用于日常、科研、学习等各个方面。 电源已经成为电气和电子设备中必不可少的能源 供应部件，对电源的研究和开发已经成为新技术、 新设备开发的重要环节，在推动科技发展中起着 重要作用。越来越多的人已经不仅拥有一种个人 电子设备，各种设备需要的电源不同，这样就带 来了居家旅行需要携带多种电源的问题，电源的 寿命和安全性得不到保障。 1 研究意义 信息事业的迅猛发展，给电源市场带来了 巨大的市场机会和挑战，同时对电源提出了一 些新的需求。由于电源设备成为人们日常用电必 不可少的设备，或者也许是因为电源的使用太为 普遍化，所以使得大多人往往忽略每台电源使用 率和安全性的问题。我们设计一个智能电源，可 以为手机、电脑以及一些小型用电设备进行充电， 并且可通过旋钮在 0-20v 范围内调节电压，解决 了多个电子设备需要不通电源的问题，并带有监 测功能，节约空间，使用方便、安全、稳定性高。 2 实施方案 2.1 研究思路和方法 蓄电池连接着充电和放电模块，用 220V 电 压为蓄电池充电，并且电池具有防止过充功能。 电池放电时，输出电压 24V，经过电压转换模块， 将输出电压转换成 0-20V。同时电池上还要有液 晶显示屏，用来显示电池的电量、输出电压。电