基于单片机的可调数控开关电源【字数：8900】
摘 要性能好的电子设备，首先离不开稳定的电源，高性能的数控开关电源的开发和应用存在巨大的发展空间，本文正是应社会发展的要求，设计出一种高性能的数控开关电源。本设计由硬件电路和软件程序组成。硬件电路包括核心单片机STM32F103CBT6，变压器，稳压和滤波电路，运算放大器，液晶显示屏；软件程序包含脉冲编码调制程序、按键设定程序、LCD显示程序。实现将220V市电转变为输出可通过按键加减0.1V调节的0-12V的直流电压，误差百分之一以内。
目录
1.引言 1
1.1课题研究的背景和意义 1
1.2可调数控开关电源的研究现状 1
1.3课题的设计指标 2
2.系统总体方案设计 3
2.1功能介绍 3
2.2结构框图 3
2.3单片机模块选择 3
2.4显示模块 4
3.硬件系统的设计 5
3.1 系统整体框图 5
3.2 STM32单片机模块 5
3.3整流滤波模块 7
3.4 稳压模块 8
3.5运算放大输出模块 9
3.6液晶显示输出模块 10
3.7晶振和复位模块 10
3.8总结 11
3.9总原理图详见附录一 11
4.系统软件设计 12
4.1 系统流程图 12
4.2 PWM脉冲编码输出 12
4.3按键设置 15
4.4 LCD液晶设置 16
4.5总结 17
5.调试与结论 18
5.1编写和烧录 18
5.2焊接和调试 18
6.系统总结与分析 21
致 谢 22
附录一 23
附录二 24
1.引言
1.1课题研究的背景和意义
开关电源克服了传统线性电源体积笨重、效率低，输出精度不高的缺点，因此在众多领域中得到广泛应用。然而，因输出精度较低，有开关纹波等因素，在仪用电源方面目前还不能完全代替线性电源。开关电源技术的应用解决了线性稳压电源效率低下的弊端 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
[2]，不会在状态切换时造成较大损耗 ,也解决了损耗因为频率的提高加大的问题。
电子技术的不断成熟，数字电路领域应用的不断拓展，人们开始对智能化，数字化的需求愈来愈高，产品的性能，价格，发展空间等因素备受关注，而电子设备的精密度和稳定性最为主要，然而，一款优秀的电子设备，一定有着良好的电源。因此，一款优秀的开关电源对人们至关重要。而一款好的开关电源则需要单片机来实现数控功能，不仅可以节省大量人力，还可以智能化调节电压电流等功能。在很多科学研究和学校教育的电子设备中，经常在电子电路中使用稳定的直流可调电源作为输入电压，然而，220V的市电是不可以不经过处理接入的，以往常用的就是用变压器和滤波器来对交流电整流，滤波，稳压，最后变成可用的直流电。不过测量的精度不高，在实际使用中不方便。
因此，为保证可调数控开关电源能满足不同场合所需要的的各种电压电流，提高稳定性，精确度，研究一款高性能的数控开关电源具有十分重要的意义。
1.2可调数控开关电源的研究现状
在通讯、电子，遥控等领域中，数控开关电源的重要性不言而喻，没有一个良好的稳压数控开关电源，设备性能会大打折扣。得益于集成技术的发展，开关电源的体积能够做的更小，也能更加方便的被使用。在70年代后期，电路设计的发展使电路从复杂变得简单，也使得开关电源的性价比不断提高。
由于如今的开关电源体积小，效率高而且性能稳定。在众多方面都是传统的普通开关电源不可媲美的，因此现代化的设备更多的是采用前者。在设计现代的开关电源中，PWM脉冲编码调制技术，移相全桥控制技术，并联均流控制等现代化科技不断应用到可调开关电源中去。
值得一提的是，集成化的不断发展，也使得数控开关的创新在集成电路方面的改进尤为巨大，在结合集成芯片技术，可以将驱动、控制、检测、保护等电路都封装在一个模块内。在如此小的封装之内各模块分工明确，算摒弃了传统电源开关的设计缺陷，而且在电源输出功率方面大大提升。在调节电压方面，模拟控制技术在以往的开关电源中经常被采用，通过调节器、比较器来人工控制输出电压，缺点就是很难再修改，不能实现输出电压自适应调整，而通过数字化来控制开关电源，这种问题就能迎刃而解，不仅高效方便而且稳定实惠。
一款数控开关电源的发展也离不开单片机技术，单片机作为嵌入式系统，数据处理的能力极其强大，而且控制能力和存储能力也很优秀。因为单片机的小体积，低能耗，高集成性，在开关电源方面也被广泛使用。一个优秀的单片机，可以减小数控开关电源的体积，增加其功能，提高其稳定性，进一步开拓电源市场。
整体而言，市场需求的的不断扩大必定会推动在数控开关电源技术方面的研究，新技术的出现又会使许多应用产品更新换代，还会开拓出更多、更新的应用领域。除此以外，其它许多以开关电源技术为核心的专用电源、工业电源正在等待着人们去开发。智能开关电源应用领域多，市场前景广阔。而节能高效，低廉，集成化，数字化必定是可调开关电源不断发展的方向。
1.3课题的设计指标
本课题在基于STM32单片机的数控可调开关电源功能特点和性能要求的研究设计基础上，实现了开关电源的输出电压能在线性范围内的精确调压。
同时需要完成以下几点任务：
(1)熟悉并掌握STM32单片机，PWM通信，运算放大器，稳压整流滤波等一些知识。
(2)将整体进行模块化处理，各个模块逐步设计并调试，降低整体难度。
(3)实现可调数控开关电源的软硬件设计，液晶屏的正常显示，按键正常调节。
目录
1.引言 1
1.1课题研究的背景和意义 1
1.2可调数控开关电源的研究现状 1
1.3课题的设计指标 2
2.系统总体方案设计 3
2.1功能介绍 3
2.2结构框图 3
2.3单片机模块选择 3
2.4显示模块 4
3.硬件系统的设计 5
3.1 系统整体框图 5
3.2 STM32单片机模块 5
3.3整流滤波模块 7
3.4 稳压模块 8
3.5运算放大输出模块 9
3.6液晶显示输出模块 10
3.7晶振和复位模块 10
3.8总结 11
3.9总原理图详见附录一 11
4.系统软件设计 12
4.1 系统流程图 12
4.2 PWM脉冲编码输出 12
4.3按键设置 15
4.4 LCD液晶设置 16
4.5总结 17
5.调试与结论 18
5.1编写和烧录 18
5.2焊接和调试 18
6.系统总结与分析 21
致 谢 22
附录一 23
附录二 24
1.引言
1.1课题研究的背景和意义
开关电源克服了传统线性电源体积笨重、效率低，输出精度不高的缺点，因此在众多领域中得到广泛应用。然而，因输出精度较低，有开关纹波等因素，在仪用电源方面目前还不能完全代替线性电源。开关电源技术的应用解决了线性稳压电源效率低下的弊端 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
[2]，不会在状态切换时造成较大损耗 ,也解决了损耗因为频率的提高加大的问题。
电子技术的不断成熟，数字电路领域应用的不断拓展，人们开始对智能化，数字化的需求愈来愈高，产品的性能，价格，发展空间等因素备受关注，而电子设备的精密度和稳定性最为主要，然而，一款优秀的电子设备，一定有着良好的电源。因此，一款优秀的开关电源对人们至关重要。而一款好的开关电源则需要单片机来实现数控功能，不仅可以节省大量人力，还可以智能化调节电压电流等功能。在很多科学研究和学校教育的电子设备中，经常在电子电路中使用稳定的直流可调电源作为输入电压，然而，220V的市电是不可以不经过处理接入的，以往常用的就是用变压器和滤波器来对交流电整流，滤波，稳压，最后变成可用的直流电。不过测量的精度不高，在实际使用中不方便。
因此，为保证可调数控开关电源能满足不同场合所需要的的各种电压电流，提高稳定性，精确度，研究一款高性能的数控开关电源具有十分重要的意义。
1.2可调数控开关电源的研究现状
在通讯、电子，遥控等领域中，数控开关电源的重要性不言而喻，没有一个良好的稳压数控开关电源，设备性能会大打折扣。得益于集成技术的发展，开关电源的体积能够做的更小，也能更加方便的被使用。在70年代后期，电路设计的发展使电路从复杂变得简单，也使得开关电源的性价比不断提高。
由于如今的开关电源体积小，效率高而且性能稳定。在众多方面都是传统的普通开关电源不可媲美的，因此现代化的设备更多的是采用前者。在设计现代的开关电源中，PWM脉冲编码调制技术，移相全桥控制技术，并联均流控制等现代化科技不断应用到可调开关电源中去。
值得一提的是，集成化的不断发展，也使得数控开关的创新在集成电路方面的改进尤为巨大，在结合集成芯片技术，可以将驱动、控制、检测、保护等电路都封装在一个模块内。在如此小的封装之内各模块分工明确，算摒弃了传统电源开关的设计缺陷，而且在电源输出功率方面大大提升。在调节电压方面，模拟控制技术在以往的开关电源中经常被采用，通过调节器、比较器来人工控制输出电压，缺点就是很难再修改，不能实现输出电压自适应调整，而通过数字化来控制开关电源，这种问题就能迎刃而解，不仅高效方便而且稳定实惠。
一款数控开关电源的发展也离不开单片机技术，单片机作为嵌入式系统，数据处理的能力极其强大，而且控制能力和存储能力也很优秀。因为单片机的小体积，低能耗，高集成性，在开关电源方面也被广泛使用。一个优秀的单片机，可以减小数控开关电源的体积，增加其功能，提高其稳定性，进一步开拓电源市场。
整体而言，市场需求的的不断扩大必定会推动在数控开关电源技术方面的研究，新技术的出现又会使许多应用产品更新换代，还会开拓出更多、更新的应用领域。除此以外，其它许多以开关电源技术为核心的专用电源、工业电源正在等待着人们去开发。智能开关电源应用领域多，市场前景广阔。而节能高效，低廉，集成化，数字化必定是可调开关电源不断发展的方向。
1.3课题的设计指标
本课题在基于STM32单片机的数控可调开关电源功能特点和性能要求的研究设计基础上，实现了开关电源的输出电压能在线性范围内的精确调压。
同时需要完成以下几点任务：
(1)熟悉并掌握STM32单片机，PWM通信，运算放大器，稳压整流滤波等一些知识。
(2)将整体进行模块化处理，各个模块逐步设计并调试，降低整体难度。
(3)实现可调数控开关电源的软硬件设计，液晶屏的正常显示，按键正常调节。
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