电动自行车太阳能充电器设计

电动自行车太阳能充电器设计 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 电动自行车太阳能充电器设计 The Design of Solar Charger for Electric Bicycle 2013届 电气工程 系 专 业 电气工程及其自动化 学 号 20096597 学生姓名 指导老师 完成日期 年5月27日 毕业设计成绩单 学生姓名 学号 班级 专业 电气工程及其自动化 毕业设计 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目 电动自行车太阳能充电器设计 指导教师姓名 指导教师职称 副教授 评 定 成 绩 指导教师 得分 评阅人 得分 答辩小组 得分 组长 成绩: 院长(主任) 签字: 年 月 日 毕业设计任务书 题 目 电动自行车太阳能充电器设计 学生姓名 学号 班级 专业 电气工程及其自动化 导师 导师 承担指导任务单位 电气工程系 副教授 姓名 职称 一、 功能要求 设计一个利用太阳能蓄电池给电动自行车充电的装置，要求具备三段式充电功能。 所谓三段式充电，就是恒流、恒压、浮充，具体细节请查相关资料。 通过数码管显测量对象的有效值。 二、 技术指标 输入电压:24-30V。 蓄电池容量:12V/10AH。 实时显示充电电压及充电状态(三段充电的哪个阶段)。 三、 元器件要求 单片机建议选用STC12C520XAD系列SKDIP28封装。 功率器件建议使用MOS管或DC-DC转换芯片。 数码管选用4位共阳0.56吋数码管，参考型号MT05641BR。 运放可以选用LM358或LM324。 四、 电路及编程提示 1. 功率部分是一个降压电路。 2. 控制部分可以用运放等构成反馈回路，配合单片机来实现。 3. 电压采集及状态指示用单片机实现最方便。 五、 进度 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 第1周—第2周: 资料收集， 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计 第3周—第4周: 开题报告 第5周—第7周: 系统设计 第8周: 中期检查 第9周—第12周: 系统调试和论文撰写 第13周—第14周:论文审核 第15周—第16周:答辩 教研室主任签字 时 间 毕业设计开题报告 题 目 电动自行车太阳能充电器设计 学生姓名 学号 2 班级 专业 电气工程及其自动化 一、研究背景 目前，在世界能源结构中，人类主要利用的是煤炭、石油、天然气等化石能源。这些常规能源，曾极大地推动、并继续支撑着人类社会的发展。但化石能源的大规模开采和使用，使得资源日益枯竭、人类生存环境也不断恶化，还诱发了许多国家和地区之间的经济、政治纠纷，甚至引起了冲突和战争。早在六、七十年代，西方经济发达国家为了保护环境就已经开始研制各种各样的绿色能源来代替汽油和柴油，但是，受到蓄电池、电控等关键部件的性能、寿命以及高性能充电设备等的制约，一直未得到长足的发展。到了八、九十年代，由于大容量、长寿命蓄电池的大批量生产及大功率晶体管的研制成功和计算机应用技术的广泛应用，使绿色能源永远得到长足发展，近期，戴姆勒-克莱斯勒和壳牌公司声明他们将在冰岛首先实现绿色能源计划，其中就包含大量电动车。 随着国际、国内环保要求越来越高，对内燃车辆的排放要求也越来越高，这样，对绿色能源的要求也越来越迫切，势必会使蓄电池电动车辆的使用量大幅度增加。在美国加州，电动车辆占有百分之八十的市场份额，而且这种比例将越来越大。 二、国内外研究现状 对铅酸蓄电池来讲，传统的充电方法主要有恒流充电、恒压充电和恒压限流充电。这些传统的充电方法，一方面控制电路简单，实现起来比较容易;另一方面充电时间比较长，充电方法过于单一，会对蓄电池本身造成损害，以至影响电池本身的使用寿命。随着蓄电池电动车的迅猛发展，对充电器的要求越来越高，从开始的单纯充足，到目前的延长蓄电池寿命，减少能源消耗，充电器的功能已经发生了质的飞跃。目前国内外陆续提出新型的充电方法，如定化学反应状态法、脉冲式充电法、变电流间歇/定电压充电法、分级定流充电法、变电压间歇充电法等。其中的分级定流充电法已经得到了广泛应用。这些充电方法的原理绝大多数都是在传统方法的基础上加以改进，以便使其充电电流能更好的逼近蓄电池的可接受充电电流曲线。 开关电源在我国的研究发展比较晚，因其体积小、动态响应速度快、输出纹波小、效率高等特点，近年来得到国内外的广泛研究与关注，特别在通信、电力等领域中，已经得到了普遍的研究与使用。而国外市场大部分充电器均采用Wa, WaWo, U&U等充电 曲线方式，充电方式更科学、合理，从而大大提高了蓄电池的使用寿命，大大降低了使用和维护成本，简化了充电过程，解放了操作人员的劳动强度，市场前景非常广阔。现在国外已经研制成功只要一小时就能充满蓄电池的大功率充电器，在体积上也越来越小，现在最小的大功率充电器只有一只书包大小。 近年来，国内外人士正致力于充电器的智能化研究，智能化程度较高的充电器解决了动态跟踪电池可接受充电电流曲线的技术关键，使充电电流始终与可接受充电电流保持良好的匹配关系，使充电过程始终在最佳状态小进行，比常规充电模式可节约30%~50%左右，提高了充电质量和效率，充电工人只担任辅助性工作，为充电技术和充电设备的智能化发展闯出一条新路。 三、所要进行的主要工作和所采用的方法、手段 1. 主要工作 ?学习与STC812C520XAD单片机相关的硬件资源以及软件编程。 ?学习buck电路、MT05641BR数码管、LM358运放的工作原理及其功能。 ?学习232模块部分的工作原理。 ?绘制系统电路原理图，绘制PCB，并焊接实物，调试硬件电路。 ?编写相关的单片机程序，可实现电压采集及三状态的数码管显示。 2. 采用的方法、手段: 查看国内外相关资料，根据课题中对单片机STC12C520AD进行较为详细的学习，弄清其引脚的作用。在本设计中可分四部分，太阳能电池组及降压电路部分、单片机部分、12V蓄电池部分、232模块部分。总体设计如下: ?硬件电路设计 ?设计太阳能电池板电源，运用DC/DC降压电路，控制恒流、恒压、浮充充电。 ?设计单片机工作电路，利用上电显示电路确保单片机正常工作。 ?232模块部分接口的设计，实现电平转换，通过这部分完成计算机与单片机的通信。 ?单片机部分为MT05641BR数码管与STC12C520AD组合，用LM358运放模块构成反馈回路，配合单片机实现采集电压、电流。 ?软件设计 程序的设计为了实现包括PWM控制三段式充电，电压、电流的采集，数据的处理，以及当前的充电状态及电压的显示等功能。 四、预期达到的结果 设计一款基于STC12C5204AD单片机控制的太阳能供电系统控制器。系统在单片机控制下，将太阳能电池组转换得到的直流电，通过UC3843发出的PWM控制3段式充电(恒流充电、恒压充电、浮充电)，储存在12V铅酸蓄电池中。并且通过反馈回路，单片机可以采集电压、电流并显示当前充电状态及充电电压。 指导教师签字 时 间 年 月 日 摘 要 随着石化能源消耗的不断增长，世界性的能源危机和环境问题已经日益突出。在绿色可再生能源中，太阳能凭借其存储量无限、清洁安全以及易于获取等独特优点而受到了世界各国科研领域的普遍关注。太阳能充电器是太阳能应用产品的重要代表，充电器是太阳能电动自行车的核心部件，其控制性能影响电动车工作的可靠性。 本文主要设计了以单片机(STC12C5204AD)为核心的太阳能充电器，该充电器通过对BUCK降压主电路的电压、电流等参数的检测判断，由单片机发出控制信号，输入给UC3843芯片，通过UC3843外围电路对电流、电压的比较后，输出相应占空比PWM，来控制MOS管的开通与关断的时间，最终实现蓄电池的三段式充电。 本设计包括系统的硬件和软件两部分，并应用PROTEL 99绘制了原理图和印制板。做出实物后，编写程序并且烧录，能实现对蓄电池的恒流、恒压、浮充三段式充电。 关键词:充电器 STC单片机 UC3843 三段式充电 Abstract With the constant growth of the consumption of fossil energy,global energy crisis and environmental problems have become more and more acute. Among various green renewable energy resources, solar energy has drawn the attention from the scientific domain of various countries due to its unique advantages such as unlimited storage, cleaness and safety, and easiness to obtain. Solar is an important representation of solar energy produces. Controller is the core component of solar charger for electric bicycle. The control performance can influence the working reliability of the electric bicycle. This paper mainly designed the solar charger for electric bicycle based on the single ()chipSTC12C5204AD. Detecting and judging the charger through the main circuit parameters such as voltage, current BUCK step-down, The MCU sends out control signal, input to the UC3843 chip. By comparison between the new voltage and old voltage, output the corresponding duty ratio PWM to control the MOS tube turn-on and turn-off time,to achieve three section type for battery charging. The design include the system hardware part and software part, and application of PROTEL 99 mapped the principle diagram and PCB figure.After making the object,write a program and download the program,the battery charger can realize constant current, constant voltage, charging three stage charging. Key words: Solar charger MCU UC3843 Three section type 目 录 第1章 绪论 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 1 1.1 课题研究的目的意义??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 1 1.2 国内外研究现状 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 2 1.3 论文的内容及创新点??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 3 1.3.1 论文研究的内容???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 3 1.3.2 论文的创新点 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 3 第2章 系统方案设计???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 4 2.1 方案设计要求 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 4 2.1.1 系统设计的技术要求???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 4 系统设计的技术指标???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 4 2.1.2 2.2 系统方案设计思路??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 4 2.3 系统的结构组成及结构框图 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 5 2.3.1 系统的结构组成???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 5 2.3.2 系统的结构框图???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 5 第3章 系统的硬件设计???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 7 3.1 铅酸蓄电池简介 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 7 3.1.1 铅酸蓄电池的基本原理???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 7 3.1.2 三段式充电器充电过程及相关参数 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 7 3.2 BUCK降压电路 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 8 3.2.1 工作原理分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 9 3.2.1.1 BUCK降压电路的工作原理介绍 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 9 3.2.1.2 BUCK降压电路的输入输出关系 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 12 3.2.2 降压电路设计 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 12 3.2.3 器件的选择 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 12 3.3 三段式充电控制电路????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 15 3.3.1 工作原理分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 15 3.3.2 调节电路设计 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 16 3.3.3 主要元件介绍 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 16 3.4 单片机最小系统 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 23 3.4.1 工作原理分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 23 3.4.2 设计的注意事项?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 23 3.5 数码管显示电路 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 27 3.6 供电电源电路 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 27 3.6.1 工作原理分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 28 I 3.6.2 供电电路设计 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 28 3.6.3 主要考虑的问题?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 28 第4章 系统软件设计?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 30 4.1 软件设计思路 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 30 4.2 流程图设计 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 30 第5章 系统的原理图及印制电路板的设计 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 33 5.1 Protel 99 SE的介绍 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 33 5.2 系统的原理图的设计????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 33 5.3 印制电路板的设计????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 33 第6章 结论 圆锥曲线的二级结论椭圆中二级结论圆锥曲线的二级结论圆锥曲线的二级结论探究欧姆定律实验步骤 与展望 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 35 参考文献 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 36 致谢 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 37 附录 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 38 附录A 外文资料?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 38 附录B 总原理图 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 47 附录C PCB图设计 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 错误～未定义书签。48 附录D 实物演示现象 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 49 附录E 主要器件清单 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 50 附录F 程序代码 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 51 II 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 第1章 绪 论 1.1 课题研究的目的意义 目前，在世界能源结构中，人类主要利用的是煤炭、石油、天然气等化石能源。这些常规能源，曾极大地推动、并继续支撑着人类社会的发展。但化石能源的大规模开采和使用，使得资源日益枯竭、人类生存环境也不断恶化，还诱发了许多国家和地区之间的经济、政治纠纷，甚至引起了冲突和战争。我国的煤炭储量比较丰富，是世界上最大的煤炭消费国，消耗量占我国总能耗的67%。这是导致我国环境污染和生态恶化的重要原因之一。因此，人类必须未雨绸缪，大力开拓新能源与可再生能源的应用领域。早在六、七十年代，西方经济发达国家为了保护环境就已经开始研制各种各样的绿色能源来代替汽油和柴油，但是，受到蓄电池、电控等关键部件的性能、寿命以及高性能充电设备等的制约，一直未得到长足的发展。到了八、九十年代，由于大容量、长寿命蓄电池的大批量生产及大功率晶体管的研制成功和计算机应用技术的广泛应用，使绿色能永远得到长足发展，近期，戴姆勒-克莱斯勒和壳牌公司声明他们将在冰岛首先实现绿色能源计划，其中就包含大量电动车。 大多数电动车使用的电源都是铅酸蓄电池组。铅酸蓄电池因其可循环在充电的特性，以及成本低廉、使用安全、无污染等优点，在目前的工业生产中需求正日益增大。相应的，蓄电池的充电技术也引起了普遍关注。一方面，传统的充电方法正常充电时，以10h或者20h率电流进行充电。这时需要时间一般为10-20小时充电时间长，而且使用不便。另一方面，充电技术不能适应铅酸蓄电池的特殊要求，会严重影响蓄电池的寿命。国内外多年来的实践证明，铅酸蓄电池浮充电压偏差5%，电池的浮充寿命将减少一半。智能充电是使实际充电电流能够动态的跟踪电池可接受的充电电流。充电系统根据电池的状态确定充电工艺系数，使充电电流自始至终处于电池的可接受充电电流曲线附近，使电池几乎在无气体析出的条件下充电，做到既节约用电又对电池无损害。如今，我国工农业运输设备对蓄电池用量极大，但是其充电设备很落后，充电方法也不科学，急需设计出一种新型智能充电系统以满足工农业生产的需要。 随着国际、国内环保要求越来越高，对内燃车辆的排放要求也越来越高，这样，对绿色能源的要求也越来越迫切，势必会使蓄电池电动车辆的使用量大幅度增加。在美国加州，电动车辆占有百分之八十的市场份额，而且这种比例将越来越大。 1 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 1.2 国内外研究现状 对铅酸蓄电池来讲，传统的充电方法主要有恒流充电、恒压充电和恒压限流充电。这些传统的充电方法，一方面控制电路简单，实现起来比较容易;另一方面充电时间比较长，充电方法过于单一，会对蓄电池本身造成损害，以至影响电池本身的使用寿命。随着蓄电池电动车的迅猛发展，对充电器的要求越来越高，从开始的单纯充足，到目前的延长蓄电池寿命，减少能源消耗，充电器的功能已经发生了质的飞跃。目前国内外陆续提出新型的充电方法，如定化学反应状态法、脉冲式充电法、变电流间歇/定电压充电法、分级定流充电法、变电压间歇充电法等。其中的分级定流充电法已经得到了广泛应用。这些充电方法的原理绝大多数都是在传统方法的基础上加以改进，以便使其充电电流能更好的逼近蓄电池的可接受充电电流曲线。 开关电源在我国的研究发展比较晚，目前国内DC/DC模块电源市场主要被国外品牌所占据，它们覆盖了大功率模块电源的大部分以及中小功率模块电源一半的市场。但是，因其体积小、动态响应速度快、输出纹波小、效率高等特点，近年来得到国内外的广泛研究与关注，特别在通信、电力等领域中，已经得到了普遍的研究与使用。随着国内技术的进步和生产规模的扩大，进口中小功率模块电源正在快速被国产DC/DC产品所代替。尤其是大功率高压场效应管等新型高频开关器件的出现，使得开关的速率大大提高。关断时间加快，使存储时间大大缩短，从而大大提高了开关频率。提高功率变换器的开关频率，可以提高其性能，同时还可以减小功率变换器中的变压器体积和重量，以及电感、电容等无源器件的容量，进而可减小它们的体积和重量。并且当开关频率高于18kHz时，可消除噪声对人耳的影响。但相对于相控电源来说，它的价格比较高，而且功率器件的发热量也较高，所以，在电力系统中的大功率场合，相控式的充电器仍占有比较大的比重。而国外市场大部分充电器均采用Wa, WaWo, U&U等充电 曲线方式，充电方式更科学、合理，从而大大提高了蓄电池的使用寿命，大大降低了使用和维护成本，简化了充电过程，解放了操作人员的劳动强度，市场前景非常广阔。现在国外已经研制成功只要一小时就能充满蓄电池的大功率充电器，在体积上也越来越小，现在最小的大功率充电器只有一只书包大小。 近年来，国内外人士正致力于充电器的智能化研究，智能化程度较高的充电器解决了动态跟踪电池可接受充电电流曲线的技术关键，使充电电流始终与可接受充电电流保持良好的匹配关系，使充电过程始终在最佳状态小进行，比常规充电模式可节约30%~50%左右，提高了充电质量和效率，充电工人只担任辅助性工作，为充电技术和充电设备的智能化发展闯出一条新路。 2 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 1.3 论文的内容及创新点 1.3.1 论文研究的内容 充电器是电动自行车太阳能充电器的核心部分，性能良好的控制器可以保证电动车三段式充电的可靠使用，本次设计的题目是电动自行车太阳能充电器设计。设计之前，查询了电动自行车三段式充电的相关资料。首先，研究了电池充电的特性，了解了铅酸蓄电池三段式充电时，电压、电流的变化情况;其次，学习了STC12C5204AD单片机的AD功能和PWM功能;其次，研究了UC3843芯片内部结构，并学习了UC3843的恒流、恒压的用法后，设计了三段式充电控制电路;最后，学习了KEILC编程软件，用C语言编写控制程序。 1.3.2 论文的创新点 传统的一些充电器，是用单片机控制光耦的开断来实现铅酸蓄电池的三段式充电,由于单片机的响应速度慢，因而当外界电压突变时，很可能因回路中的电流过大而烧坏负载，甚至充电器本身。本设计中利用UC3843芯片实现三段式充电， UC3843是一种电流型脉宽调制电源芯片，通过接受到的信号，发出相应的占空比PWM，来得到不能的充电电压、电流;并且设计了PID调节器，反馈实现精确控制恒流、恒压充电的功能。以便使其充电电流能更好的逼近蓄电池的可接受充电电流曲线。 3 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 第2章 系统方案设计 2.1 方案设计要求 2.1.1 系统设计的技术要求 设计一个利用太阳能蓄电池给电动自行车充电的装置，要求具备三段式充电功能。所谓三段式充电，就是恒流、恒压、浮充。在恒流阶段，电流恒定，电压不断升高;恒压阶段，电压恒定，电流不断减少;当电流小于一定值得时候，进入浮充阶段。在充电过程中，用STC12C5204AD单片机检测电压、电流，并通过控制数码管，显示测量对象的有效值。 2.1.2 系统设计的技术指标 太阳能电池板的输出电压为24~30V，通过设计的充电器降压后，给容量是12V/10AH的蓄电池充电，在充电过程中，由单片机设置电流、电压值并发出信号给UC3843，并由UC3843外围电路中运放芯片LM358等分析比较后，发出PWM控制MOS管开通、关断的时间。充电过程中，实时显示充电电压及阶段。 2.2 系统方案设计思路 按照设计任务书的技术指标的要求进行充电器的设计，从硬件和软件两个方面分别进行了设计。下面介绍系统硬件设计思路。 (1)BUCK降压主电路设计 系统设计指标要求采用降压电路给电动自行车蓄电池充电，故设计采用了BUCK降压电路的拓扑结构，考虑到BUCK降压结构外接开关管选择余地很大，选择合适的控制芯片，便可设计出相应输出的DC/DC降压电路。采用UC3843的电流型控制的降压DC/DC电路外接元器件少，控制灵活，成本低，具有其他专用芯片难以实现的功能。故电路采用UC3843生成PWM控制开关MOS管的开通关断来实现BUCK降压电路控制。 (2)三段式充电控制电路设计 设计要求为三段式控制，而且给蓄电池充电时输出电压值应有上限。所以设计采用由集成运放LM358组成的恒流限压控制电路，由主回路检测到的电压、电流信号作 4 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 为运放的输入信号。恒流控制部分采用单片机产生的电压信号与电流检测信号比较进行恒流控制，限压控制部分采用电压检测信号和基准电压比较进行限压控制。经选择所得的输出控制信号送UC3843，经过UC3843的内部运算发出控制开关电源的PWM信号，从而实现恒流、限压控制。当电压达到上限时，电流持续减小，进入第二阶段——恒压充电。当电流减小到300mA后，进入第三阶段——浮充充电。 (3)单片机及其外围设备设计 单片机为本控制器的核心，本次设计中单片机采用了性价比高的STC12C 5204AD，外围电路主要由单片机的晶振、复位电路、数码管显示电路、控制电压生成电路等几部分组成。设计要求为用一个单片机输出信号，来控制UC3843调节PWM来实现向电动自行车蓄电池的三段式充电。充电电压范围:12V,15V。 (4)供电电源电路设计 单片机、UC3843、LM358对电源质量要求都比较高，供电电源电路直接由24V 8和7805后给控制系统供电，使系统正常运行。设计时要求电源的电源供电，经781 电路可以提供系统工作的电压，单片机的工作电压为5V，UC3843和运放LM358的工作电压均为18V，设计要求的输入电压为DC24V(24,30V)，可以得，设计时应采用可以产生5V，18V的稳压电源提供系统工作的供电电源。 2.3 系统的结构组成及结构框图 2.3.1 系统的结构组成 系统硬件结构组成包括:BUCK降压电路、三段式充电控制电路、单片机最小系统电路、数码管显示电路、供电电源电路。系统总原理图见附录B。 2.3.2 系统的结构框图 系统的结构框图见图2-1系统结构框图: 太阳能电池板 电动自行车BUCK降压电路电源蓄电池 电流、电压UC3843调节电路 采样 STC12C5204AD数码管显示单片机 图2-1 系统结构框图 5 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 总体设计思路为:太阳能电池板输入24V直流电后，由BUCK降压电路降压，同时，单片机上电，检测蓄电池充电电压并判断充电阶段。采集到当下输出电压、电流值，一方面给单片机经AD转换后进行实时显示，另一方面给UC3843调节电路做为反馈量。然后单片机根据检测到的电压情况，重新设置电流、电压信号输出给UC3843调节电路做为基准值，UC3843把反馈量与基准值进行比较，产生的偏差经PID运算后实现不同占空比的PWM输出，最终实现三段式充电控制。 6 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 第3章 系统的硬件设计 3.1 铅酸蓄电池简介 3.1.1铅酸蓄电池的基本原理 铅酸电池的基本原理:铅酸蓄电池是一种利用化学反应(把化学能转变为低压直流电的电化学电源设备 它具有能释放能量又有能储存能量的特点(它能把其他电能转换成化学能储存起来。蓄电池充放电过程的化学反应如下式所示: PbSO4 + 2H2O + PbSO4 ---> PbO2 + 2H2SO4 + Pb (充电反应) 充电的物理过程:由于放电时在阳极板，阴极板上所产生的硫酸铅会在充电时被分解还原成硫酸,铅及过氧化铅,因此电池内电解液的浓度逐渐增加, 亦即电解液比重上升，并逐渐回复到放电前的浓度，这种变化显示出蓄电池中的活性 物质已还原到可以再度供电的状态，当两极的硫酸铅被还原成原来的活性物质时，即等于充电结束，而阴极板就产生氢，阳极板则产生氧，充电到最后阶段时，电流几乎都用在水的电解，因而电解液会减少，此时应以纯水补充之。 3.1.2 三段式充电器充电过程及相关参数 普通三段式铅酸蓄电池充电器，充电过程如下: 图3-1 蓄电池充电电压、电流曲线 ?恒流充电阶段，充电器充电电流保持恒定，充入电量快速增加，电池电压上升; ?恒压充电阶段，充电器充电电压保持恒定，充入电量继续增加，电池电压缓慢 7 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 上升，充电电流下降; ?蓄电池充满，充电电流下降到低于浮充转换电流，充电器充电电压降低到浮充电压; ?浮充充电阶段，充电器充电电压保持为浮充电压; 第一个重要参数是涓流阶段的低恒压值，第二个重要参数是第二阶段的高恒压值，第三个重要参数是转换电流。这三个重要参数与电池数目、电池的容量Ah 、温度、电池种类有关。下面以最常见的电动自行车(12V/10Ah电池)所用的三段式充电器作简单介绍: 首先讨论涓流阶段的低恒压值，参考电压为14.8V左右。测量方法:一般可以使用一只精度高的数字万用表测量充电器的开路电压(一般充电器都有防止倒流二极管，所以测量到的电压值要减去1伏)，此值高将使电池失水，容易使电池发热变形;此值低不利于电池充足电。 其次讨论第二阶段的高恒压值，参考电压为14.8V左右。此值高有利于快速充足电，但是容易使电池失水，充电后期电流下不来，结果使电池发热变形;此值低不利于电池快速充足电，但有利于向涓流阶段转换。这个值虽然没有第一个值那样严格，但是也不要过高。 最后讨论转换电流，参考电流为300~400毫安左右。此值高有利于电池寿命，不容易发热变形;此值低充入电量略多一点，有利于充足电，但是由于较长时间高电压充电，容易使电池失水，使电池发热变形。个别电池出现问题时，充电电流降不到转折电流以下时，会连累好电池也被充坏。 3.2 BUCK降压电路 降压电路原理图如图3-2系统的降压主电路原理图: X32X30X33X31VD5JX3JX1L1R25F1Battery_I+Battery_I-+24VDCBattery_U115.110A100.9uHIN+OUT+Q5MOSFET-N1 R23C51R24C31R40C3215k1K15kC50104220n10410uFR2251R X29G1JX2JX4 11 IN-OUT- 图3-2 系统的降压主电路原理图 8 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 3.2.1 工作原理分析 [,]3.2.1.1 BUCK降压电路的工作原理介绍 BUCK型变换器是一种单开关非隔离变换器，其电路组成如图3-3所示，它由一个电子开关S，二极管D，电感L，电容C和一个基本负载R构成。如果让开关S周期性导通、关断，对输入电压进行斩波，在二极管的两端可以得到一连串方波电压V，。A经过串联电感滤波电路的滤波，在输出端就可以得到平稳的输出电压V了。控制开关OS开通和断开的比例，就可以控制输出电压V的高低了。 O 图 3-3 BUCK变换器主电路 图3-4 BUCK变换器两种开关状态下等效电路 占空比定义: 为了叙述和分析问题方便，设开关的闭合导通时间为T，断开的时间为T，开onoff关的周期为T，我们用占空比D来描述开关S接通的时间和工作周期的比例关系，占s 空比D定义为: Ton D, (3-1) Ts 其中Ts是开关的动作周期，T,T，T。 Sonoff 电感电流连续时的情况下: (1)电感电流连续下的电压增益M 开关闭合式电感电流增加，得到开关闭合时的原始微分方程: di V,L，V (3-2) IOdt 9 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 考虑初始条件，可以解出电感电流的表达式: i,0Lo V,Vio (3-3) i(t),t，iLLoL 当时电感电流有最大增量: ,i,i(T),it,TLpLonLoon V,Vio (3-4) ,i,T,,iLponLL 当开关断开时，电感电流将下降。开关断开时的原始微分方程式: diL (3-5) L，V,0odt 由此不难得出开关断开期间电感电流的的(负)增量: ,iLm Vo (3-6) ,i,,T,,,ILmoffLL 由电感电流的连续性可知稳态工作时一个周期内电感电流的净波动量应为零(否 则就不是稳态)。所以由式(3-4)(3-6)必有Δi+Δi=0,。即有如下等式: LpLp V,VVioo (3-7) T,TonoffLL 消去L，并注意到T,T,T,(1,D)T和，可以得到输入电压Vi、输T,DToffsonsons 出电压Vo和占空比D三者的关系式如下: (3-8) V,VDoi 按照通常习惯用Vo/Vi表示电路关于输入电压到输出电压的变换增益。因此电流 连续时BUCK变换器的电压增益为: Vo,M(D),D (3-9) Vi 由于总有D?1，所以总有Vo?Vi，因此BUCK变换器又叫做降压变换器。 (2)滤波电感L 根据上面的分析可知电感电流i呈周期性脉动，是一个锯齿波。电感电流的平均L 值等于输出的负载电流I(I=I)，其脉动成分就是滤波电容的充、放电电流i。因此有coLo 如下关系: (3-10) I,0.5(i，i),IoL1L2L 10 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 式中:是电感电流的最大值，是电感电流的最小值。 iiL1L2 (3-11) I,i,ICLo 另外由临界电感的定义，当时电路处于临界状态。由此可得BUCK变,I2,ILO 换器的临界电感值满足: VV,IOOL (3-12) ,T,,loffo22LR R(1,D)即: L, (3-13) C2fS 式中，L是临界电感，fs是开关工作频率，R是负载电阻。 c 我们用δ来描述电感电流的相对波动情况: (3-14) ,,I2ILL δ在0~1的范围内取值。δ=1对应电感电流的临界点。δ越小说明电感电流的波动 越小，输出的纹波电压也自然越小。这样利用式(3-14)可以得出具有指定的电感电流 脉动程度下的输入电感的计算公式: R(1,D) L, (3-15) 2f,S (3)滤波电容C 由于电感电流的波动值就是滤波电容的充、放电电流值，其波动分量将造成电容 电压的波动最终形成输出纹波。电容电压的波动量计算如下: ~ 2T,I111,L,,SL (3-16) ,V,idt,，，,T,,OcS,12228CCC,, 式中ΔI-电感电流脉动量。将(3-15)代入(3-16)并注意到,可得: f,1TLsS ~(1,D)VO (3-17) ,V,O28LCfs 将(3-15)的关系代入(3-17)并采用纹波的修正定义，得到电路参数与纹波系数的关 系: ~ V,,O (3-18) ,,,V4RCfOs 11 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 可以看出为了获得较小的纹波系数除了选择适当的滤波器参数之外，提高工作频率也是降低纹波的有效途径。对于同样的纹波系数，当采用较高的动作频率时，滤波器的参数也可以取较小的数值，不但有利于降低开关电源的体积也能够提高系统的响应速度。 3.2.1.2 BUCK降压电路的输入输出关系 BUCK型DC-DC降压，降压公式为: (3-19) V,V，DOi [2]公式中D为充电占空比，既MOSFET导通时间，0 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 I/O口 PORT1[0] ADC0:ADC 输入通道-0 P1.1/ADC1: P1.1:标准I/O口 PORT1[1] ADC1:ADC 输入通道-1 P1.2/ADC2/EX_LVD/RST2:P1.2:标准I/O口 PORT1[2] ADC2:ADC 输入通道-2 EX_LVD:外部低压检测中断/比较器 RST2:第二复位功能脚 P1.3/ADC3: P1.3:标准I/O口 PORT1[3] ADC3:ADC 输入通道-3 P1.4/ADC4: P1.4:标准I/O口 PORT1[4] ADC4:ADC 输入通道-4 P1.5/ADC5: P1.5:标准I/O口 PORT1[5] ADC5:ADC 输入通道-5 P1.6/ADC6: P1.6:标准I/O口 PORT1[6] ADC6:ADC 输入通道-6 P1.7/ADC7: P1.7:标准I/O口 PORT1[7] ADC7:ADC 输入通道-7 P2口:Port2:P2口内部有上拉电阻，既可作为输入/输出口，也可作为高8位地址总线使用(A8-A15)。当P2口作为输入/输出口时，P2是一个8位准双向口。 P3.0/RxD: P3.0:标准I/O口 PORT3[0] RxD:串口数据接收端 24 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 P3.1/TxD: P3.1:标准I/O口 PORT3[1] TxD:串口数据接收端 INT0INT0P3.2/:P3.2:标准I/O口 PORT3[2] :外部中断0，下降沿中断或低电平中断 INT1INT1P3.3/:P3.3:标准I/O口 PORT3[3] :外部中断1，下降沿中断或低电平中断 P3.4/T0/ECI/CLKOUT0:P3.4:标准I/O口 PORT3[4] T0:定时器/计数器0的外部输入 ECI:PCA计数器的外部脉冲输入脚 CLKOUT0:定时器/计数器0的时钟输出，可通过设置WAKE_CLKO[0]位/T0CLKO将该管脚配置为CLKOUT0 P3.5/T1/CCP1/CLKOUT1:P3.5:标准I/O口 PORT3[5] T1:定时器/计数器1的外部输入 CCP1:外部信号捕获(频率测量或当外部中断使用)、高速脉冲输出及脉宽调制输出 CLKOUT1:定时器/计数器1的时钟输出，可通过设置WAKE_CLKO[1]位/T1CLKO将该管脚配置为CLKOUT1 P3.7/CCP0: P3.7:标准I/O口 PORT3[7] CCP0:外部信号捕获(频率测量或当外部中断使用)、高速脉冲输出及脉宽调制输出 RST:复位脚 XTAL1:内部时钟电路反相放大器输入端，接外部晶振的一个引脚。当直接使用外部时钟源时，此引脚是外部时钟源的输入端。 XTAL2:内部时钟电路反相放大器输出端，接外部晶振的另一端。当直接使用外部时钟源时，此引脚可悬空，此时XTAL2实际将XTAL1输入的时钟进行输出、 VCC:电源正极 GND:电源负极，接地 (1)关于复位电路:时钟频率低于12MHz时，可以不用C1，R1接1K电阻到地时钟频率高于12MHz时，建议使用第二复位功能脚 (2)关于晶振电路:如果使用内部R/C振荡器时钟，XTAL1和XTAL2脚悬浮。如果外部时钟频率在27MHz以上时，使用标称频率就是基本频率的晶体，或直接使用外部有源晶振，时钟从XTAL1脚输入，XTAL2脚必须浮空。 (3)A/D转换模块的参考电压源: STC12C5201AD单片机的参考电压源是输入工作电压VCC，所以一般不用外接参 [15]考电压源。 25 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 STC12C5204AD芯片的主要功能特性介绍: (1)增强型 8051 CPU，1T，单时钟/ 机器周期，指令代码完全兼容传统8051 (2)工作电压:5.5V - 3.3V(5V 单片机) (3)工作频率范围:0 - 35MHz，相当于普通8051的 0,420MHz (4)用户应用程序空间4K字节 (5)片上集成 256 字节 RAM (6)通用I/O口(27/23/15/13/11个)，复位后为:准双向口/弱上拉(普通8051 传统I/O口) (7)ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程)，无需专用编程器，无需专用仿真器，可通过串口(P3.0/P3.1)直接下载用户程序，数秒即可完成一片 (8)有EEPROM 功能 (9)看门狗 (10)内部集成MAX810 专用复位电路(外部晶体20M 以下时，复位脚可直接1K 电阻到地) (11)内置一个掉电检测电路，在P1.2口有一个低压门槛比较器 (12)时钟源:外部高精度晶体/ 时钟，内部R/C 振荡器(温漂为+/-5%到+/-10%以内) (13)共4个16位定时器 (14)2个时钟输出口，可由T0的溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1的溢出在P3.5/T1输出时钟 (15)外部中断I/O口6路，传统的下降沿中断或低电平触发中断，并新增支持上升沿中断的PCA模块 (16)PWM(2 路)/PCA(可编程计数器阵列，2 路) (17)A/D转换， 8位精度ADC，共8 路，转换速度可达300K/S(每秒钟30 万次) (18)通用全双工异步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定时器或PCA软件实现多串口 (19)工作温度范围: -40 ~+85?(工业级)/ 0 ~ 75?(商业级) (20)封装:LQFP-32，SOP-32/28/20/16， SKDIP-28，PDIP-20/18/16，LSSOP-20(超小封状6.4mm×6.4mm) b)控制电压的生成 R本系统用一个小电阻(5.1欧姆)来检测电流，通过把小电阻的两端的电压放25 大12倍，把电压输入数模转换器的通道，测得一个电压。因此将检测电压除以运算放 AR大器放大的倍数=12得到实际的电压U， 根据欧姆定律(U=I*)可以计算出电uf25 26 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 流I的大小。根据控制器控制的电流要求，发出电流控制信号，按照STC单片机编程成要求编写相应程序生成PWM波进而产生控制电压。 Vrei 单片机电路中采用六反相施密特触发器74HC14产生相应的控制电压，实现数Vrei模转换。此设计中使用74HC14的一路输入输出，使用时注意芯片的引脚连接。74HC14的引脚图见图3-20 74HC14的引脚图: 图3-20 74HC14的引脚图 3.5 数码管显示电路 设计中单片机采用STC12C5204AD，P2口和P1口的一部分作为输出口，接显示数码管用以显示当前电压值及充电阶段。因为设计中采用的是共阳极数码管管，当单片机的引脚为低电平时数码管导通。电路原理图如图3-21数码管显示电路原理图: VCCVCCVCCVCCR28R29R30R31Q1 1k1k1k1kQ2Q3Q48550855085508550 P1.7 D1 G1G2G3G4LEDP2.7 P2.6 P1.6P2.5abfcgdedp12 P2.4711P2.34 P2.2R32R33R34R35R36R37R38R39100R100R100R100R100R100R100R100RP2.1 9P1.5P2.02 110X41X40X34X35X36X37X38X398 5 36P1.4图3-21 数码管显示电路原理图 3.6 供电电源电路 电路原理图如图3-22 供电电源电路原理图: 27 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 图3-22 供电电源电路原理图 3.6.1 工作原理分析 电源给供电电源电路供电，通过三端稳压集成电路IC芯片元器件7818和7805将输出稳定在18V和5V，用以给控制回路的LM358和UC3843及STC单片机提供供电电压。 3.6.2 供电电路设计 输入电源经保护电阻(正温度系数的自恢复热敏电阻)和保护二极管D1后接线性降压型 DC/DC 转换器芯片7818(封装形式为TO-220)经滤波(用以滤除输出端的高频信号，改善电路的暂态响应。)后得，后接芯片7805再进行滤波得VCC。，18V 二极管D2作用为抬高输出电压，使输出电压恒定在稳定值。，当电路发热严重热敏电阻保险RF101会熔断进而起到保护作用。 3.6.3 主要考虑的问题 (1)7818、7805的特点及使用注意事项 78系列的稳压集成块的极限输入电压是36V，最低输入电压比输出电压高3-4V以上，以保证集成稳压器工作在线性区。适用于各种电源稳压电路，输出稳定性好、使用方便、输出过流、过热自动保护。 7818 、7805是指三段稳压集成电路IC芯片元器件，7818的输出直流电压,U018V，输出电流 I=0.1A，I=0.5A，电压调整率 10mV/V，输出电阻,0.15Ω，输RLM0入电压UI的范围15,17V 。7805的输出直流电压,5V。引脚外形图见图3-23三U0 端稳压器78XX引脚图及外形图所示。 使用时应注意: ?入输出压差不能太大(一般为3V-5V)，太大则转换效率急速降低，而且容易击穿损坏; ?输出电流不能太大，1.5A 是其极限值。大电流的输出，散热片的尺寸要足够大， 28 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 否则会导致高温保护或热击穿; ?输入输出压差也不能太小(1V)，太小效率很差。 (2)滤波电容的选择 电路中输出极的电容作用为滤波，改善负载瞬态响应，由经验值取得 ==0.1uF、= =100uF。 CCCC13151422 图3-23 三端稳压器78XX引脚图及外形图 29 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 第4章 系统软件设计 4.1 软件设计思路 以单片机为核心的控制软件工具具有灵活性、通用性及可靠性的特点，现在将控制器的软件设计思路介绍如下: (1)首先主程序要完成系统的初始化，保证系统起始值的准确性。 (2)A/D采样电压、电流，并且判断进入第几阶段充电。 (3)开始工作时单片机发送默认设定的PWM信号，根据要求设定恒流值对电路进行调节。 (4)恒流源输出设定，控制第一阶段充电。此时，单片机给数码管相应的显示信号，当电压达到限制后，控制单片机输出不同的PWM波，进而产生控制电压，进入恒Vrei压充电阶段。 (5)进入恒压充电阶段后，电压恒定，电流不断减小，当电流降低到200mA~300mA时，进入浮充阶段。 控制器的设计完全按照结构化程序设计的方法来完成，将整个程序细分为若干子程序便于调试与检查。利用C语言是整个软件开发变得简单，快速，易于调试。 4.2 流程图设计 本设计的编程算法为:程序开始执行时，单片机先初始化，然后对蓄电池电压进行采样，判断电压处于哪个区间。若在10.8V-14.8V内，就通过PWM调节占空比，使蓄电池进入恒流快速充电状态;若电压等于14.8V，则通过PWM调节占空比使蓄电池进入14.8V降流充电状态;若蓄电池电压不在这两种情况中则表示蓄电池之前处于不正常状态。若14.8V恒压降流充电过程完毕时，在通过PWM调节占空比进入浮充电状态。主程序流程图、初始化子程序流程图、数码管显示子程序流程图如下所示。 30 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 开始 AD、PWM 初始化子程序 数码管显示 子程序 A/D采样 Y PWM恒流调节10.8V //52头文件 #include #define uchar unsigned char //宏定义 #define uint unsigned int //宏定义 /*声明ADC的特殊功能寄存器*/ sfr ADC_CONTR=0XBC;//ADC控制寄存器 sfr ADC_RES =0XBD;//ADC转换结果寄存器 sfr P1ASF =0X9D;//P1模拟功能控制寄存器 /*声明ADC_CONTR寄存器动作指令*/ #define ADC_POWER 0x80 //ADC电源控制位 #define ADC_FLAG 0x10 //ADC转换结束标志位 #define ADC_START 0x08 //ADC开始模数转换标志位 #define ADC_SPEEDLL 0x00 //420个时钟周期转换一次 #define ADC_SPEEDL 0x20 //280个时钟周期转换一次 #define ADC_SPEELH 0x40 //140个时钟周期转换一次 #define ADC_SPEEDHH 0x60 //70个时钟周期转换一次 /*声明PWM的特殊功能寄存器*/ sfr CCON = 0xD8; //PCA控制寄存器 sfr CMOD = 0xD9; //PCA模式寄存器 sfr CCAPM0 = 0xDA; //PCA模块0模式寄存器 //模块0对应P3.7/CEX0/PCA0/PWM0 sfr CCAPM1 = 0xDB; //PCA模块1模式寄存器 //模块1对应P3.5/CEX1/PCA1/PWM1 sfr CL = 0xE9; //PCA 定时寄存器 低位 sfr CH = 0xF9; //PCA 定时寄存器 高位 sfr CCAP0L = 0xEA; //PCA模块0的 捕获寄存器 低位 sfr CCAP0H = 0xFA; //PCA模块0的 捕获寄存器 高位 sfr CCAP1L = 0xEB; //PCA模块1的 捕获寄存器 低位 sfr CCAP1H = 0xFB; //PCA模块1的 捕获寄存器 高位 sfr PCA_PWM0 = 0xF2; //PCA PWM 模式辅助寄存器0 sfr PCA_PWM1 = 0xF3; //PCA PWM 模式辅助寄存器1sbit CF = 0xDF; //PCA计数溢出标志位 sbit CR = 0xDE; //PCA计数器 运行控制位 sbit CCF1 = 0xD9; //PCA模块1中断标志 sbit CCF0 = 0xD8; //PCA模块0中断标志 /*共阳极*/ uchar code ledofnum[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8, 0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e}; uint temp,num; uchar m,n,b,q; //定义变量 /*延时子程序*/ void delay(uint i) //ms延时，i=1ms 51 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 { uint m; for(i;i>0;i--) { for(m=0;m<1000;m++); } } /*ADC寄存器初始化*/ void init_ADC() { P1ASF=0x03;//开第1路和第2路AD转换。第1路接收电压，第2路接收电流。 ADC_RES=0; //清除以前的结果 } uchar show_result(uchar ch) { ADC_CONTR&=!ADC_FLAG;// 清除ADC结束标志位 ADC_CONTR=ADC_POWER|ADC_SPEEDLL|ADC_START|ch; //开始进行AD转换，转 //换的数据自动放入ADC_RES delay(30);//延时，必须有 //send_data(ch); //显示通道编号 //send_data(ADC_RES); //获得ADC 8位转换结果并输出到AURT寄存器 return ADC_RES; } /* 初始化PWM输出 */ void init_pwm() { CCON=0; //初始化PCA控制寄存器，PCA计数器关闭，清零CF标志位，清零所有 //模块中断标志位 CL=0; //复位PCA计数器 CH=0; //复位PCA计数器 CMOD=0X02;//设置PCA计数器时源为系统时钟/2 ，禁止PCA计数器溢出中断 CCAP0H=CCAP0L=0xff-num;//占空比设置 CCAPM0=0X42; //PCA模块0工作在8位PWM模式并且没有PCA中断，允许P13 //作为PWM输出 CR=1;//启动PCA计数器 } /* 初始化PWM输出 */ void TPWM() { num-=4; //占空比调节 if(CCAP0L=CCAP0H=0x60) { CCAP0L=CCAP0H=0x80; 52 石家庄铁道大学四方学院毕业设计 } } void myDelay30s() reentrant { unsigned int i,k; for(i=0;i<400;i++) for(k=0;k<800;k++); } /*数码管显示*/ void ledscan(void) { uchar k; for(k=0;k<10;k++) { P2=ledofnum[q];P1=0xe0;delay(1);P2=0x00; P2=ledofnum[b];P1=0xd0;delay(1);P2=0x00; if(q<=4) { P2=ledofnum[1];P1=0x70;delay(1);P2=0x00; } P2=ledofnum[2];P1=0x70;delay(1);P2=0x00; } } void main() { uchar j; CCAP0H=CCAP0L=0x80; //初始时，占空比设置为50% while(1) { init_ADC(); j=show_result(0); temp=j*1.0/255*24*100; //检测0~24V电压，由于显示精度，要放大100倍 b=temp/100%10; //第二个数码管的值 q=temp/1000; //第一个数码管的值 ledscan(); //数码管显示电压 if(q==5) { while(1); } TPWM(); //调节占空比 myDelay30s(); } } 53