一种新型大功率半桥式输出可调开关电源设计手机上位机设计
【】本课题设计是一款基于STC15F2K60S2芯片控制的大功率半桥式输出可调开关电源的手机客户端软件。电源的硬件电路是一个由STC15F2K60S2芯片控制平台的大功率半桥式输出开关电源系统。在手机上位机软件使用AppInventor2编写，能够通过蓝牙串口通信，与手机STC15F2K60S2单片机进行交互，实现App调节并实时显示电源的电压、电流值。
目录
一、前 言 1
（一） 课题研究的背景 1
选题意义.2
二、 系统整体设计方案 3
三、单片机程序设计 4
（一）单片机主程序设计 4
（二）蓝牙串口通信子程序设计 4
1、电压电流调节程序设计 4
2、蓝牙接收与发送程序设计 5
四、手机APP程序设计 7
（一）AppInventor2编程软件简介 7
（二）APP设计过程 7
1、组件设计 7
2、后台代码设计 8
五、实物调试及功能演示 11
（一）单片机程控电源调试 11
1、开机启动 11
2、菜单操作 11
3、旋转编码器调节电压电流值 13
（二）蓝牙APP与单片机联调 15
1、匹配蓝牙 15
2、打开APP 16
3、连接成功 16
4、点击单次发送 17
5、点击实时发送 18
结论 19
致谢 20
参考文献 21
附录一 手机App组件设计程序 22
附录二 手机App逻辑设计程序 23
附录三 单片机原理图 24
附录四 单片机原理图 25
一、前 言
（一） 课题研究的背景
在实验和生活中电源是我们不可或缺的一件辅助设备，从日常生活中的手机充电，到航天航空的运用都离不开电源在这些行业中的保驾护航。而可调电源在工业方面，更是有广阔的发展前景。但是随着通信技术以及计算机技术的发展而来的第三次工业革命，给电力电子技术提供了辽阔的发展前景，同时 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
也给电源产品研发提出越来越高的要求。数字化控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中程控直流稳压电源就是一个典型的例子。随着程控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源输出电压不稳定，误差大等特点，严重影响整个系统的精确度。电源在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷提出了一系列的电源产品精度标准。随着经济全球化的发展，只有满足国际标准的电源产品才能在市场上畅通无阻。但早期程控电源存在分辨率不高、可靠性较差的缺点。因此其主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。近年来，中国电源行业利润总额呈现波动态势，经历了2013年下降之后，20142016年连续三年增长，2016年达到102.40亿元。近三年来，受新能源汽车和分布式电站的发展，行业盈利能力不断提升。
我国电源市场产品种类繁多，近年来产品的标准和质量管理较为分散，部分电源产品面临较大的成本压力，部分产品出现涨价现象。综合来看，赋予产品更多的附加值成为企业关注的重点。
长远来看，我国电源行业发展向好。根据电源行业历史数据，以及相关因素影响分析，前瞻产业研究院预计到2022年，我国电源行业需求规模将达到3145亿元。所以可调电源具有很高的发展空间，也是我们选题的方向。
（二）选题意义
在六七十年代，电力电子技术完全建立在模拟电路的基础上，多数控制电路采用模拟信号来设计，模拟化控制会带来很大的弊端，比如输出的电压不够精确，工作不稳定，产生纹波噪声较大等。如今，在可程控电压源中，用户通过上位机输入命令，就能输出一定的电压值。数字化程控的设计相对于模拟化控制有着诸多优点：减小噪声干扰，软件可调，反馈信号监控，可植入诊断、纠错等模块。
以上两种电压源相比较之下，基于微处理器控制的电压源具有很明显的优势。首先，电压源采用可程控的设计使其系统更为人性化，系统的整个测试过程都用微控制器来控制操作，能实现其测试过程的全自动化。由主控芯片输出可调电压数字量，再通过数模转换器转换后对其进行一定的放大，这样的设计思路可以根据精度的需求做灵活的设计变换，因此基于微处理器控制的高精密可程控电压源已成为电压源系统的主流设计。
二、 系统整体设计方案
本系统由大功率半桥式电源系统，STC15F2K60S2芯片控制平台以及手机客户端三部分组成。
大功率半桥式电源系统由±12V电源产生电路，大功率半桥式开关电源核心电路，输出调压限流电路，电压过高和温度过高保护电路组成。±12V电源产生电路主要提供正负12V的电源给电路各芯片以及通过7805芯片稳压成5V电源为STC15F2K60S2控制平台各单元提供电源。大功率半桥式开关电源核心电路是以TL494为主控，通过电路自带的反馈与调节使电路保持在电压和电路的稳定。输出调压限流电路，通过改变75NF75的导通与截止来改变TL494的输出。
STC15F2K60S2控制平台，单片机通过对电源反馈的电压量与电流量进行AD采样，得到电流电压量改变单片机PWM输出，并将数据在LCD2864液晶屏和手机APP上显示。
本论文的主要工作是实现手机APP通过手机内置蓝牙与STC15F2K60S2单片机上的蓝牙进行通信的。手机APP给单片机发送电压、电流的设置量。单片机将采集的电压量与电流量实时返回于手机APP。
图2.1 系统设计框图
三、单片机程序设计
（一）单片机主程序设计
程序的主流程图包括，系统各组件的初始化，包括定时器，LCD12864各组件的初始化，串口的初始化，AD转化初始化和PWM初始化，并将让程序运行界面1的程序。当程序进入while循环后，主要是判断按键是否按下，进入程序指定的界面内。每个界面里面显示的内容不同，实现的功能不同，界面1，显示电压和电流的实时量和设置量，支持蓝牙对电源进行控制，界面2，显示电压和电流的实时量和设置量，界面显示的位置与界面1略有不同，支持旋转编码器对电压进行调节，界面3，显示的与界面2大致相同，反白落在电流设置上，支持电流调节。界面4显示的与界面2大致相同，反白落在电流限值设置上，支持电流限制调节。主程序运行的是运行一个函数指针，通过附不同的函数在函数指针上，实现运行不同的界面的效果。
图3.1 主程序流程图
（二）蓝牙串口通信子程序设计
目录
一、前 言 1
（一） 课题研究的背景 1
选题意义.2
二、 系统整体设计方案 3
三、单片机程序设计 4
（一）单片机主程序设计 4
（二）蓝牙串口通信子程序设计 4
1、电压电流调节程序设计 4
2、蓝牙接收与发送程序设计 5
四、手机APP程序设计 7
（一）AppInventor2编程软件简介 7
（二）APP设计过程 7
1、组件设计 7
2、后台代码设计 8
五、实物调试及功能演示 11
（一）单片机程控电源调试 11
1、开机启动 11
2、菜单操作 11
3、旋转编码器调节电压电流值 13
（二）蓝牙APP与单片机联调 15
1、匹配蓝牙 15
2、打开APP 16
3、连接成功 16
4、点击单次发送 17
5、点击实时发送 18
结论 19
致谢 20
参考文献 21
附录一 手机App组件设计程序 22
附录二 手机App逻辑设计程序 23
附录三 单片机原理图 24
附录四 单片机原理图 25
一、前 言
（一） 课题研究的背景
在实验和生活中电源是我们不可或缺的一件辅助设备，从日常生活中的手机充电，到航天航空的运用都离不开电源在这些行业中的保驾护航。而可调电源在工业方面，更是有广阔的发展前景。但是随着通信技术以及计算机技术的发展而来的第三次工业革命，给电力电子技术提供了辽阔的发展前景，同时 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
也给电源产品研发提出越来越高的要求。数字化控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中程控直流稳压电源就是一个典型的例子。随着程控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源输出电压不稳定，误差大等特点，严重影响整个系统的精确度。电源在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷提出了一系列的电源产品精度标准。随着经济全球化的发展，只有满足国际标准的电源产品才能在市场上畅通无阻。但早期程控电源存在分辨率不高、可靠性较差的缺点。因此其主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。近年来，中国电源行业利润总额呈现波动态势，经历了2013年下降之后，20142016年连续三年增长，2016年达到102.40亿元。近三年来，受新能源汽车和分布式电站的发展，行业盈利能力不断提升。
我国电源市场产品种类繁多，近年来产品的标准和质量管理较为分散，部分电源产品面临较大的成本压力，部分产品出现涨价现象。综合来看，赋予产品更多的附加值成为企业关注的重点。
长远来看，我国电源行业发展向好。根据电源行业历史数据，以及相关因素影响分析，前瞻产业研究院预计到2022年，我国电源行业需求规模将达到3145亿元。所以可调电源具有很高的发展空间，也是我们选题的方向。
（二）选题意义
在六七十年代，电力电子技术完全建立在模拟电路的基础上，多数控制电路采用模拟信号来设计，模拟化控制会带来很大的弊端，比如输出的电压不够精确，工作不稳定，产生纹波噪声较大等。如今，在可程控电压源中，用户通过上位机输入命令，就能输出一定的电压值。数字化程控的设计相对于模拟化控制有着诸多优点：减小噪声干扰，软件可调，反馈信号监控，可植入诊断、纠错等模块。
以上两种电压源相比较之下，基于微处理器控制的电压源具有很明显的优势。首先，电压源采用可程控的设计使其系统更为人性化，系统的整个测试过程都用微控制器来控制操作，能实现其测试过程的全自动化。由主控芯片输出可调电压数字量，再通过数模转换器转换后对其进行一定的放大，这样的设计思路可以根据精度的需求做灵活的设计变换，因此基于微处理器控制的高精密可程控电压源已成为电压源系统的主流设计。
二、 系统整体设计方案
本系统由大功率半桥式电源系统，STC15F2K60S2芯片控制平台以及手机客户端三部分组成。
大功率半桥式电源系统由±12V电源产生电路，大功率半桥式开关电源核心电路，输出调压限流电路，电压过高和温度过高保护电路组成。±12V电源产生电路主要提供正负12V的电源给电路各芯片以及通过7805芯片稳压成5V电源为STC15F2K60S2控制平台各单元提供电源。大功率半桥式开关电源核心电路是以TL494为主控，通过电路自带的反馈与调节使电路保持在电压和电路的稳定。输出调压限流电路，通过改变75NF75的导通与截止来改变TL494的输出。
STC15F2K60S2控制平台，单片机通过对电源反馈的电压量与电流量进行AD采样，得到电流电压量改变单片机PWM输出，并将数据在LCD2864液晶屏和手机APP上显示。
本论文的主要工作是实现手机APP通过手机内置蓝牙与STC15F2K60S2单片机上的蓝牙进行通信的。手机APP给单片机发送电压、电流的设置量。单片机将采集的电压量与电流量实时返回于手机APP。
图2.1 系统设计框图
三、单片机程序设计
（一）单片机主程序设计
程序的主流程图包括，系统各组件的初始化，包括定时器，LCD12864各组件的初始化，串口的初始化，AD转化初始化和PWM初始化，并将让程序运行界面1的程序。当程序进入while循环后，主要是判断按键是否按下，进入程序指定的界面内。每个界面里面显示的内容不同，实现的功能不同，界面1，显示电压和电流的实时量和设置量，支持蓝牙对电源进行控制，界面2，显示电压和电流的实时量和设置量，界面显示的位置与界面1略有不同，支持旋转编码器对电压进行调节，界面3，显示的与界面2大致相同，反白落在电流设置上，支持电流调节。界面4显示的与界面2大致相同，反白落在电流限值设置上，支持电流限制调节。主程序运行的是运行一个函数指针，通过附不同的函数在函数指针上，实现运行不同的界面的效果。
图3.1 主程序流程图
（二）蓝牙串口通信子程序设计
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