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基于STC12系列单片机的串联型开关电源设计与实现.docx

1、 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:

2、 程序主要包括:A/D转换部分,PWM部分,键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.h" void Main_System_Init(void) { 〃相关资源初始化 PWM_Drv_Init(); } void main(void) { unsigned int i = 0x; extern unsigned int ADC_Result[8]; uchar c=128; //char xdata Digi

3、tBit[8] = {0x31,0x38,'.',0x35,0x35,0x}; //char xdata DispCharBuf[12] = {0x}; extern float setkey; extern float b; for(i = 0x;i < 30;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(b

4、ty(c);//设置占空比 ADC_Drv_Service();//ADC中断函数调用,处理ADC结果 b=ADC_Result[ADC_channel]*5.0/1024; ADC_Drv_Demo();//显示获取的电压值 keysetV(); } } else if(b>setkey) { for(;b>setkey;c++) { PWM0_Drv_SetDuty(c); ADC_Drv_Service(); b=ADC_Result[ADC_channel]*5.0/1024; ADC_Drv_Demo(); keysetV(); } } else if(

5、b==setkey) { PWM0_Drv_SetDuty(c); ADC_Drv_Service(); b=ADC_Result[ADC_channel]*5.0/1024; ADC_Drv_Demo(); keysetV(); } } } 头文件如下: #ifndef __INCLUDE_H__ #define __INCLUDE_H__ #define TRUE1 #define FALSE0 #include "stc12c5a60s2.h" #include "math.h" #include "stdio.h" #include "intrins.

6、h" #include "KeyBoard_Drv.h" #include 叩 WM_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" /********************

7、 公有变量定义区 ****************************/ sbit k1 = P2人4; sbit k2 = P2A5; sbit k3 = P2A6; sbit k4 = P2A7; float setkey; *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(2); if(k1==0) a=a+0.1; while(!k1); delay(2); while

8、k1); } if(k2==0) { delay(2); if(k2==0) a=a-0.1; while(!k2); delay(2); while(!k2); } if(a>4.1) a=1.1; if(a<1.1) a=4.1; setkey=a; show1(a函数名:delay 10); } 键盘头文件如下: #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

9、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.h sbit SMG_q = P3A0;//定义数码管阳级控制脚(千位) sbit SMG_b = P3A1;//定义数码管阳级控制脚(百位) sbit SMG_s = P3A2;//定义数码管阳级控制脚(十位) sbit SMG_g = P3A3;//定义数码管阳级控制脚(个位) unsignedcharcode Tab[10] = {0

10、xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; unsigned int k; unsigned int j; unsigned int n; 快速动态扫描 无 无 *函数功能 *函数参数 *返回类型 *说明: void delay(unsigned int n) { unsigned int a,b; unsigned int m; for(m=0;m0;b--)// 一毫秒 for(a=29;a>0;a--); 后2位数的数码显示器显示设置电压 k 无

11、 *函数名:showl *函数功能 *函数参数 *返回类型 *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=Tab[k/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=Tab[k%10];//显示k个位上的数 delay(5); SMG_g=1; SMG_s=0; P0=0x7f; delay(5); SMG_s=1; } *函数名:show2

12、 *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=Tab[j/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=Tab[j%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

13、0x7f; delay(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 模拟功能控制寄存器(只能写,不

14、能读;不可位寻址) * B7B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 * P17ASFP16ASFP15ASFP14ASFP13ASFP12ASFP11ASFP10ASF * 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 * * 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_POW

15、ER: ADC电源控制位。0关闭;1开启 * SPEED1,SPEED0: ADC转换速度控制位 * SPEED1 SPEED0 A/D转换所需时间 * 1190个时钟转换一次,SYSClk = 21MHz,AD速度可达250KHz * 10180个时钟转换一次 * 01360个时钟转换一次 * 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 * CHS >2 CHS1 CHS0 Analo

16、g 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 业 1 1 选择作为A/D输入来用 * * !! 作 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 *

17、 * * * * * * * 取 8 位:ADC'Result = 256 * Vin / Vcc 4. 中断寄存器:IE——EA,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各中断允许位 IPH:中断优先级控制寄存器高(不可位寻址) * B7 B6 B5B4B3 B2 B1 B0 * PX0H * IP: * * PX0 PPCAH PLVDH PADCH PSHPT1H 中断优先级控制

18、寄存器低(可位寻址) B7B6B5B4B3 PPCAPLVDPADCPSPT1 PX1H B2B1 PX1 PT0H B0 PT0 * * * * * * * * * * * * IP2H:中断优先级控制寄存器2高(不可位寻址) B7B6B5B4B3 - IP2:中断优先级控制寄存器2低(不可位寻址) B7B6B5B4B3 - PADCH PADC优先级 最低优先级(优先级0) 01较低优先级(优先级1) 10较高优先级(优先级2) 11最高优先级(优先级3) B2 B2 B1 PSPIH B1 PSPI B0 PS2H

19、 B0 PS2 A/D实验程序: #include "Include.h" / unsigned char ADC_channel = 7; unsigned int ADC_Result[8] = 0; bit ADC_Finish_Flag = FALSE; float b; ************************ 公有变量定义区 ****************************/ //选中哪一个通道的变量(范围0 -- 7) //保存ADC转换结果 //ADC完成标志 *函数名:ADC_Drv_StartCh *函数功能: *函数参数:ChN

20、o,P1.N作为转换通道来用,范围为0~7 *返回类型:void *说明: void ADC_Drv_StartCh(unsigned char ChNo) { unsigned int Delay = 0x; 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 = 0x;Delay < 5;Delay++); //ADC

21、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_Result[ADC_channel] = ADC_RES; ADC_Result[ADC_channel] = (ADC_Result[ADC_channel] << 2) | ADC_RESL; ADC_Finish_Flag = TRUE; } *函数名:ADC Drv

22、Demo *函数功能:显示获取的电压值 *函数参数: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_Result[ADC_channel]*5.0/1024)*10); b=ADC_Result[ADC_channel]*5.0/1024; } } A/D头文件如下: #ifndef __ADC_DRV_H__ #define __

23、ADC_DRV_H__ extern unsigned char ADC_channel; //选中哪一个通道的变量 extern bit 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

24、器:CMOD * CMOD:(不可位寻址) * B7B6B5B4 B3 B2 B1B0 * CIDL-- ECF - CPS2 CPS1 CPS0 * CIDL:空闲模式下是否停止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, SYSclk/12 * 1 1, SYSclk/2 * 0

25、10 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 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. * *

26、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 *须

27、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

28、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 * 的值匹配将使 CCP0 脚翻转;(CCP0/PCA0/PWM0/P1.3 或 CCP0/PCA0/PWM0/P4.2) * =0时,不动作。 * PWM0:脉宽调节模式。=1时,允许CEX0脚用作脉宽调节输出。=0时,不动作 * (CCP0/PCA0/PWM0

29、/P1.3 或 CCP0/PCA0/PWM0/P4.2) * ECCF0:使能CCF0中断。 * =1时,使能寄存器CCON的比较/波或标志CCF0,用来产生中断;=0时,禁能 * * CCAPM1: PCA模块1的比较/捕获寄存器(不可位寻址) * B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 * - ECOM1 CAPP1 CAPN1 MAT1 TOG1 PWM1 ECCF1 * ECOM1:允许比较器控制位。=1时允许比较;=0时禁止 * CAPP1 :正捕获控制位。=1时允许上升沿捕获;=0时禁止 * CAPN1 :负捕获控制位。=1时允许下降沿捕获;=0时禁止

30、 MAT1: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CCF1;= 0时无论匹配与否都不置位。 * TOG1: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 * 的值匹配将使 CCP1 脚翻转;(CCP1/PCA1/PWM1/P1.4 或 CCP1/PCA1/PWM1/P4.3) * =0时,不动作。 * PWM1:脉宽调节模式。=1时,允许CEX1脚用作脉宽调节输出。=0时,不动作 * (CCP1/PCA1/PWM1/P1.4 或 CCP1/PCA1/PWM1/P

31、4.3) * ECCF1 :使能CCF1中断。 * =1时,使能寄存器CCON的比较/波或标志CCF1,用来产生中断;=0时,禁能 * PCA模块工作模式设定(CCAPMn寄存器,n = 0,1) * ECOMn CAPPn CAPNn MATn TOGn PWMn ECCFn模块功能 * 0 0 0 0 0 0 0 无 * 1 0 0 0 0 1 0 8位PWM,无中断 * 1 1 0 0 0 1 1 8位PWM,由低变高可产生中断 * 1 0 1 0 0 1 1 8位PWM,由高变低可产生中断

32、 1 1 1 0 0 1 1 8位PWM,高->低/低-> 高均中断 * X 1 0 0 0 0 X 16位捕获,由CCPn/PCAn上升沿触发 * X 0 1 0 0 0 X 16位捕获,由CCPn/PCAn下升沿触发 * X 1 1 0 0 0 X 16位捕获,由CCPn/PCAn跳变触发 * 1 0 0 1 0 0 X 16位软件定时器 * 1 0 0 1 1 0 X 16位高速输出 * 4. PCA的16位计数器:CL和CH * CL和CH复位值均为H,用于保存PCA的装载值

33、 * * 5.PCA捕获/比较寄存器:CCAPnL(低位字节)和CCAPnH(高位字节) *当PCA模块用于捕获或比较时,它们用于保存各个模块的16位捕捉计数值; *当PCA模块用于PWM模块时,它们用来控制输出的占空比。其中n为0或1 * * 6.PCA 模块 PWM 寄存器 PCA_PWM0 和 PCA_PWM1 * PCA_PWM0: PCA模块0的PWM寄存器 * B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 * - EPC0H EPC0L * EPC0H:在PWM模式下,与CCAP0H组成9位数 * EPC0L:在PWM模式下,与CCAP0L组成9位数 *

34、 * PCA_PWM1: PCA模块0的PWM寄存器 * B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 * - EPC1H EPC1L * EPC1H:在PWM模式下,与CCAP1H组成9位数 * EPC1L:在PWM模式下,与CCAP1L组成9位数 * * 7.将单片机的PCA/PWM功能从P1 是设置到P4 的寄存器AUXR1 * AUXR1寄存器: * B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 * - PCA_P4 SPI_P4 S2_P4 GF2 ADRJ - DPS * PCA_P4; 0,缺省 PCA 在 P1 ;(DIDP40 的封装无此 ) * 1

35、PCA/PWM 从 P1 切换到 P4 : * ECI 从 P1.2->P4.1; * PCA0/PWM0 从 P1.3->P4.2; * PCA1/PWM1 从 P1.4->P4.3; * * SPI_P4: 0,缺省 SPI 在 P1 ; * 1,SPI 从 P1 切换到 P4 : * SPICLK 从 P1.7->P4.3; * MISO 从 P1.6->P4.2; * MOSI 从 P1.5->P4.1; * SS 从 P1.4->P4.0; * * S2_P4: 0,缺省 UART2 在 P1 * 1,UART2 从 P1 切换到 P4 : *

36、TxD2 从 P1.3->P4.3; * RxD2 从 P1.2->P4.2; * * GF2 :通用标志位 * * ADRJ: 0,10位A/D转换结果的高8位放在ADC_RES寄存器,低2放在ADC_RESL 的 *低2位 * 1,10位A/D转换结果的最高2位放在ADC_RES寄存器的低2位,低8位 放在 * ADC_RESL寄存器 * * DPS: 0,使用缺省数据指针DPTR0 * 1,使用另一个数据指针DPTR1 PWM实验程序: #include "Include.h" sbit PWM0 = P1A3; 〃定义 PWM0 的输出端 sbit PWM1

37、 = P1A4; 〃定义 PWM1 的输出端 /*Define */ *函数名:PWM_Drv_Init *函数功能:P1.3输出PWM0 *函数参数: *返回类型: *说明: void PWM_Drv_Init(void) { CCON = 0; //初始化PCA控制寄存器 CL = 0;〃初始化PCA计数器 CH = 0; //注:为预留定时器T0,此PWM只使用系统时钟作为时钟源。 //以下根据输出频率,选择相应设置 CMOD = 0x08; //SYSclk 作为PWM频率时钟源,则PWM输出频率为 / 256 = 864 HZ SYSclk/256

38、 (FOSC 221184L) PWM输出频率为 PWM输出频率为 PWM输出频率为 PWM输出频率为 //CMOD = 0x02; //SYSclk/2 作为 PWM 频率时钟源,则 SYSclk/2/256 = (FOSC 221184L)/2 / 256 = 432 HZ //CMOD = 0x0A; //SYSclk/4 作为 PWM 频率时钟源,则 SYSclk/4/256 = (FOSC 221184L)/4 / 256 = 216 HZ //CMOD = 0x0C; //SYSclk/6 作为 PWM 频率时钟源,则 SYSclk/6/256 = (FOSC 2211

39、84L)/6 / 256 = 144 HZ //CMOD = 0x0E; //SYSclk/8 作为 PWM 频率时钟源,则 SYSclk/8/256 = (FOSC 221184L)/8 / 256 = 108 HZ //CMOD = 0x; //SYSclk/12作为PWM频率时钟源,则PWM输出频率为 SYSclk/12/256= (FOSC 221184L)/12/ 256 = 72 HZ CR = 1; } *函数名:PWM0_Drv_SetDuty *函数功能:P1. 3输出PWM0 *函数参数:DutyValue *返回类型: *说明: void PWM0_Dr

40、v_SetDuty(unsigned char DutyValue) { CCAP0H = CCAP0L = DutyValue// 设置看空比 CCAPM0 = 0x42; CR = 1; } *函数名:PWM1_Drv_SetDuty *函数功能:P1. 4输出PWM1 *函数参数: *返回类型: *说明: void PWM1_Drv_SetDuty(unsigned char DutyValue) { CCAP1H= CCAP1L = DutyValue; //设置看空比 CCAPM1= 0x42; CR = 1; } PWM头文件如下: #ifnde

41、f __PWM_DRV_H__ #define __PWM_DRV_H__ sbit PWM0 = P1A3; 〃定义 PWM0 的输出端 sbit PWM1 = P1A4; 〃定义 PWM1 的输出端 extern void PWM_Drv_Init(void); extern void PWM0_Drv_SetDuty(unsigned char DutyValue); extern void PWM1_Drv_SetDuty(unsigned char DutyValue); #endif 心得体会:本次实验虽然最后能完成实验目的,但是在编写程序中还是发现了自 己存在的一些

42、问题,单片机的A/D和PWM模块的具体使用方法掌握的不好,在经 过重新学习之后,终于能够使用他们编写程序。自己对函数命名法不熟悉,有些 还是采用了和其他组一样的命名。在检测的时候,老师提出的问题还不是很清楚, 但是回去后通过网上查询以及跟队友同学讨论,最后明白了为什么,按键按下去 之后熄灭,是因为我运用的是延时函数而不是定时器函数,运用定时器函数就可 以避免这种问题。经过本次实验,进一步加深了自己对单片机的了解,以及巩固 了自己的c语言,以后一定会有计划的学习单片机和c语言。....忽略此处 *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_RES[7:0],ADC_RESL[1:0]) * 取 10 位:ADC'Result = 1024 * Vin / Vcc * 取 8 位:ADC'Result = 256 * Vin / Vcc * * ADRJ = 1 时,(ADC_RES[1:0],ADC_RESL[7:0]) * 取 10 位:ADC'Result = 1024 * Vin / Vcc

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