基于51单片机数控直流电源的设计
基于51的数控直流电源的设计,比较不错,尤其是数控电源在工业与民用上的应用越来越多,这方面的资料又比较欠缺,所以拿来与大家分享。虽然分比较高,但还是很值得的基于51单片机数控直流电源的设计目录1.前言1.1研究背景及意义…1.2国内外研究现状1.3课题的主要内容14论文的总体结构……2方案论证与设计基础知识2.1方案设计与论证…22主控单片机(MCU2.3液晶显示屏(1602)……2.4三端可调稳压器…82.5运算放大器OP072.6数模转换芯片……………1027模数转换芯片3.系统电路原理及硬件实现…………………………………123.1系统总体框图1232系统模块电路设计……………………………………………………………133.2.1单片机控制模块……惠州学院毕业论文3.2.2稳压控制模块…………………………………………………………………143.2.3电压与电流采样模块153.2.4显示模块……183.2.5电源模块193.2.6键盘模块…203.3系统整体原理图……………………………204.系统的软件设计214.1软件设计思路……………………214.2系统软件流程……214.2.1主程序模块……………………………………214.2.2闭环比较程序模块235.系统测试与误差分析……………………………………………………245.1系统测试245.1.1软件测试245.1.2硬件测试245.1.3系统整体测试………………………………………………………2552误差分析……………266.设计总结和展望…………………………………………………………27致谢…………29参考文献附录1系统整体原理图…附录2系统源程序…………………………32基于51单片机数控直流电源的设计1前言1.1研究背景及意义电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术,服务于各行各业。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。直流稳压电源是电子技术常用的仪器设备之一,广泛的应用于教学、科研等领域,是电子实验员、电子设计人员及电路开发部门进行实验操作和科学研究所不可缺少的电子仪器。在电子电路中,通常都需要电压稳定的直流电源来供电。而整个稳压过程是由电源变压器、整流、滤波、稳压等四部分组成。然而这种传统的直流稳压电源功能简单、不好控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通的直流稳压电源品种有很多,但均存在以下二个问题:输出电压是通过粗调(波段开关)及细调(电位器)来调节。这样,当输出电压需要精确输出,或需要在一个小范围内改变时,困难就较大。另外,随着使用时间的增加,波段开关及电位器难免接触不良,对输出会有影响。稳压方式均是采用串联型稳压电路,对过载进行限流或截流型保护,电路构成复杂,稳压精度也不高。在家用电器和其他各类电子设备中,通常都需要电压稳定的直流电源供电。但在实际生活中,都是由220ⅴ的交流电网供电。这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。滤波器用于滤去整流输出电压中的纹波,一般传统电路由滤波扼流圈和电容器组成,若由晶体管滤波器来替代,则可缩小直流电源的体积,减轻其重量,且晶体管滤波直流电源不需直流稳压器就能用作家用电器的电源,这既降低惠州学院毕业论文了家用电器的成本,又缩小了其体积,使家用电器小型化。传统的直流稳压电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节,并由电压表指示电压值的大小。因此,电压的调整精度不高,读薮欠直观,电位器也易磨损。而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。随着科学技术的不断发展,特别是计算机技术的突飞猛进,现代工业应用的工控产品均需要有低纹波、宽调整范围的高压电源,而在一些高能物理领域,更是急需电脑或单片机控制的低纹波、宽调整范围的电源。1.2国内外研究现状从十九世纪90年代末起,随着对系统更高效率和更低功耗的需求,电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业屮直流值流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。在上世纪80年代的第一代分布式供电系统开始转向到上世纪末更为先进的第四代分布式供电结构以及中间母线结构,直流/直流电源行业正面临着新的挑战,即如何在现有系统加入嵌入式电源智能系统和数字控制。随着科学技术的迅速发展,人们对物质需求也越来越来高,特别是一些高新技术产品。如今随着直流电源技术的飞跃发展,整流系统由以前的分立元件和集成电路控制发展为微机控制,从而使直流电源智能化,具有遥测、遥信、遥控的三遥功能,基本实现了直流电源的无人值守。并且,在当今科技快速发展过程中,模块化是直流电源的发展趋势,并联运行是电源产品大容量化的一个有效手段,可以通过设计N+1冗余电源系统,实现容量扩展,提高电源系统的可靠性可用性,缩短维修、维护时间,从而使企业产生更大的效益。如:扬州鼎华公司近些年基于51单片机数控直流电源的设计来结合美国 Sorensen amre等公司的先进技术,成功开发了单机最大功率120KW智能模块电源,可以并联32台(可扩展到64台),使最大输出功率可以达到7600kW以上。智能模块电源采用电流型控制模式,集中式散热技术,实吋多仼务监控,具有高效、高可靠、超低辐射,维护快捷等优点,机箱结构紧凑,防腐与散热也作了多方面的加强。它的应用将会克服大功率电源的制造、运输及维修等困难。而且和传统可控硅电源相比节电20%-30%节能优势,奠定了它将是未来大功率直流电源的首选1.3课题的主要内容如何实现对电源的输出控制系统设计的目的是要用微处理器来替代传统直流稳压电源中手动旋转电位器,实现输出电压在电源量程范围内步进冋调,精度要求高。实现的途径很多,可以用DAC的模拟输出控制电溟的基准电压或分压电阻,或者用其它更有效的方法,因此如何选择简单有效的方法是本课题需要解决的首要问题。2、数控直流电源功能的完备数控直流稳压电源要实现电压的键盘化输出控制,同时要具备输出、过压过流保护及数组存贮与预置等功能。另外,根据要求电源还应该可以通过按键选择一些特殊的功能。如何有效的实现这些功能也是课题所需研究解决的问题。3、性能指标输出最大电压:15V输出最大电流:1A惠州学院毕业论文电压步进01V电压分辨率:002V14论文的总体结构第一部分简要介绍课题的背景、意义、国内外研究现状,介绍本文的主要研究内容,包括实现的目标、功能的完备和性能指标。第二部分提出了数控直流电源的总的设计思路和几种实现方案论证,以及相关系统实现的功能,对这些方案的可行性进行比较分析,选择了一种基于51单片机系统的数控直流电源的方案,并对该方案运用的基础知识和使用的器件作出扼要的介绍。第三部分模块化详细阐述了基于51单片数控直流电源的系统整体结构和设计框图,包括薮据单片杋控制模块、稳压控制模块、电压僡流釆样模块、电源模块及键盘模块。第四部分主要阐述了数控直流电源的软件系统的设计思路和软件设计流程。第五部分对数控直流电源的性能参数进行测量与评估,以及对误差进行分析。第六部分对本薮控直流电源的给出了本课题的结论,并对其发展前景进行了展望。2方案与设计基础知识21方案设计与论证根据设计的要求:1、最高输岀电压15V,最大输出电流1A。2、电压步进01V。3、纹波系数尽可能小,输出稳定。4、有限按键操作方使,LCD显示界面基于51单片机数控直流电源的设计5、闭环控制理论的嵌入式软件实现特色及基本技术路线:低成本解决方案。2、直观的实验效果3、经典理论验证平台先硬件后软件,先局部后整体。我设计出以下三个方案:方案一:设计开关电源。在前期方案设计中采用PWM脉宽调制。它的功耗小,效率髙,稳压范围宽,电路形式灵活多样,功耗小,效率高。在制作过程中发现,PWM占空比的线性变化使相应的电流呈非线性变化,经分析发现滤波电容的存在对占空比很小的PWM波积分效果明显,导致电压的非线性变化更显著,特别是PWM占空比很小时(希望得到输出的电压很小),利用单片开关电源的PWM技术控制开关的占空比来调整输出电压的,以达到稳定输出的日的。但用数字量控制的作用更加明显。方案二:用DA和运算放大器做电流源,即采用DA输出调节晶体管的偏值电流电压)。采用此方案能有效的缩短调节吋间,并能提高输出精度。设计方案,包括了微控制器模块、稳压控制模玦、显示模块、键榅模玦、电源模块四部分构成,形成开环控制。方案原理示意图见图2-1:惠州学院毕业论文电压控制单掉电存贮元(LM317)单元(24C02)51单片机(8051)按键电路三位数码管显示单元电源电路图2-1方案二原理框图采用常用的51芯片作为控制器,PO口和DAC0832的数据口直接相连,DA的电压输出端接放大器OP07的输入端,设定放大器的放大倍数为5,输出到电压模块LM3317的电压分辨率0.1ⅴ。所以,当MCU输出数据增加1的时候,最终输出电压增加0.1V,当调节电压的时候,可以以每次0.1Ⅴ的梯度增加或者降低电压。数码管显示电路,该系统使用3个数码管,可以显示三位数,分别组成显示电路的十位、个位、小数点位。本主电路的原理是通过MCU控制DA的输出电压大小,通过放大器放大,给电压模块作为最终输出的参考电压,真正的电压,电流还是由电压模块LM317输出。方案三:用D∧A和运算放大器做电流源,即釆用DA输出调节晶体管的偏值电流
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产品经理必懂的技术那点事儿.pdf
《产品经理必懂的技术那点事儿》全新pdf版本,辅助产品经理更好胜任工作,你值得拥有!产品经理必懂的技术那点事儿唐韧著電子工業出版Publishing House of Electronics Industry北京 BEIJING内容简介本书以非技术背景产品经理了解技术为主题,将技术知识以简单并且易于理解的方式讲述出来,帮助非技术背景产品经理了解技术、学习技术,旨在帮助产品经理高效地与技术人员进行沟通与合作。本书主要内容围绕产品经理需要了解的互联网基础技术知识展开,涉及客户端服务器端、数据库及一些数据处理知识。同时,还就产品经理需具备的一些软实力,例如沟通能力和解决问题的能力进行了详细介绍。本书适合非技术背景的产品经理、运营、市场等互联网岗位的读者阅读,也适合想了解产品经理工作及准备从其他职能转型为产品经理的人阅读。未经许可,不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有,侵权必究。图书在版编目(CP)数据产品经理必懂的技术那点事儿/唐韧著.一北京:电子工业出版社,2017.1ISBN978-7-121-30268-8.①产…Ⅱ.①唐…Ⅲ.①企业管理一产品管理ⅣV.①F273.2中国版本图书馆CIP数据核字(2016)第265110号策划编辑:郑柳洁责任编辑:郑柳洁印刷:北京季蜂印刷有限公司装订:北京季蜂印刷有限公司出版发行:电子工业出版社北京市海淀区万寿路173信箱邮编:100036开本:720×10001/16印张:1.25字数:200千字版次:2017年1月第1版印次:2017年1月第1次印刷定价:59.00元凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题,请向购买书店调换。若书店售缺,请与本社发行部联系,联系及邮购电话:(010)88254888,8825888质量投诉请发邮件至zIts@phei.com.cn,盗版侵权举报请发邮件至dbqq@phei.com.cn本书咨询联系方式:010-51260888819faq@phei.com.cn推荐序2010年,我创办了人人都是产品经理(www.woshipm.com)社区,至今已经6年这6年来,我接触最多的就是产品经理。我很少在外抛头露面,通常只会在人人都是产品经理社区创建的上百个产品经理交流群里活跃,因此经常会被大家抓着问问题,其中被问最多的一个问题就是“产品经理需要懂技术吗?懂到什么程度其实这是一个比较有争议的问题,没有正确答案,你说需要懂,也对;说不需要懂,也没错。以我个人的从业经历而言,我倾向的答案是产品经理需要“懂”技术在大学里,没有产品经理这个专业,所以绝大部分产品经理都是半路出家;早期的互联网公司基本都是以技术为中心驱动产品,因此在很多公司,产品经理这个角色都是技术或者项目经理兼任,他们都有一定技术背景。随着互联网的迅猛发展,以技术为中心逐步走向以产品和用户为中心,尤其是在乔布斯发布 Phone3Gs以后,各大互联网公司CEO都说自己是产品经理,于是产品经理就火起来了,从此一发不可收拾。接下来出现的情况就是一大波从事技术、运营、设计、编辑、市场的人转型做了产品经理,非技术职位转型做产品经理占了绝大部分。因为没有技术门槛,越来越多的大学生也都选择了产品经理职位,从产品经理的演变来看,毫不夸张地说,绝大部产品经理必懂的技术那点事儿分产品经理是不“懂”技术的。注意,我特意把懂这个字加了引号。因为“懂”技术不等于要会写代码。这里有一个误区,很多产品经理听别人说产品经理需要懂技术,不懂技术就会……,而感到非常焦虑,非常着急,就去买了一大堆技术相关书籍( JavaScript、PHP、Java、 MySQL等各种从入门到精通的宝典),然而能坚持看完、看明白的人微乎其微,因为技术类书籍是有门槛的,还非常枯燥,不像产品和运营类书籍,贴近生活,通俗易懂,谁都可以看明白。因为我是站长出身,做了十来年站长,对各种开源系统非常熟悉,也做过几十个网站,大家都知道做站长的人通常都是一个人能搞定所有的事情(产品、设计、运营推广、技术、运维、内容等),于是很多人跟我说:“老曹,要不你写本产品经理能读懂的技术书籍吧,因为你懂技术通产品,这书你写再合适不过了。”每次遇到这样的提议,我都非常尴尬,这对我来说挑战太大,但我一直有一个梦想,组织几个懂产品的技术兄弟一起写一本产品经理的技术科普书。直到今天,我的梦想将被实现。帮我实现梦想的人不是我自己,而是本书作者唐韧同学。唐韧是人人都是产品经理社区的专栏作家,在平台发布了很多作品,其中篇《我是如何从程序员一步一步走向产品经理》的文章备受认可,他本人也是技术转型产品经理的优秀代表。希望本书能为从事产品经理的同学对技术的认知有更好的帮助,产品经理学习技术不是为了在技术人员面前证明你很牛,而是为了更好地与技术人员沟通需求、更好地合作,一起做好产品。人人都是产品经理创始人、起点学院院长@老曹前言我为什么写这本书我是从技术开发转型为产品经理的,在转型的过程中对于技术背景的思维方式和产品背景的思维方式有了一些个人的认识。在做技术开发的几年里,我从纯技术的角度去理解问题;转型做产品经理后,我带着技术背景去处理与产品相关的业务、运营和市场问题,用一种全新的角度去看待产品。在做产品的过程中更多地是与工程师打交道,面对一群专业性很强且逻辑思维很强的群体,产品经理的内功就显得尤为重要。在实际工作中,我也与非技术背景的产品经理合作,发现对非技术背景的产品经理来说,技术知识的缺乏是硬伤,由此会带来对产品实现的理解与工程师的理解偏差过大的问题。同时,也会造成一些沟通不畅的问题。如果你是一位非技术背景的产品经理,在工程中可能会遇到对产品技术实现方案不理解的情况。工程师跟你沟通时所用的技术语言你完全听不懂,自己精心设计的产品方案拿到评审会评审时,被工程师批判得体无完肤。这些问题的出现其实都归结于非技术背景的产品经理在技术知识上的信息不对称,持续处于这种状态会严重阻碍工产品经理必懂的技术那点事儿作能力的提高。对业务、运营、市场背景的产品经理来说,增加对基本技术知识的了解能在实际工作中起到很大的帮助作用。这些使我产生了写作本书的想法,本书力求通过通俗易懂的方式讲解基本技术原理,减小非技术背景产品经理与工程师之间的知识差距,使合作和沟通更顺利,同时也提高产品经理的产品内功。对非技术背景产品经理来说,在与工程师的合作过程中,掌握一些基础技术知识显得尤为重要,对于技术的理解可以不用深入到实现层面,但要对基本原理及产品背后的整体技术架构心中有数。产品经理属于信息上游,在拿自己的产品想法与工程师沟通和推动产品实施的过程中,对技术要有一定的了解,这就好比手上多了一把好武器,能让问题顺利解决让产品不断向前发展。本书的目的在于通过浅显易懂的方式,面向非技术型产品经理讲解基础技术知识,打开技术领域这一神秘的大门,使非技术背景产品经理在产品工作中更加游刃有余。产品经理的工作内容涉及面广,而且对个人综合能力的要求高,要做好产品经理就需要涉猎广泛,具备更多的横向知识体系,同时在产品这一纵向知识体系内做深做精。本书可作为产品经理平时学习技术的基础资料,也可作为工具手册,希望本书能助力非技术背景产品经理开展工作。书中内容不涉及很深很具体的技术内容,主要以基本技术概念和实现原理介绍为主,配合一些具体例子加深读者的理解,力求帮助非技术背景的产品经理对具体的技术知识有一个整体的认识,在设计产品或者与工程师沟通合作的过程中能更加顺畅。技术能力是产品经理的核心技能之一,但不是全部,产品经理的职责是通过产品创造用户价值和商业价值,了解用户、发掘需求并持续对产品进行优化才是产品经理的使命如何阅读本书读者在阅读本书时,可以通过理解技术的一些基本原理反观产品设计的细节。非技术背景的产品经理在阅读本书时可以结合自己在实际工作中遇到的技术问题或者是与工程师沟通产品方案时所遇到的技术挑战重现当时遇到问题的场景。读完本书前言后,重新审视当时遇到的问题在现在是否能很好地处理,以场景化的方式结合自身工作中的问题,然后从本书中寻找答案,总结并且复盘,这样能对自己在技术知识方面的欠缺有一个比较好的补充和提升作用。本书第1章介绍了产品思维与技术思维的具体表现和差别,有利于产品经理站在不同的角度审视产品。第2章是对互联网历史和基础技术知识的介绍,为非技术背景的产品经理科普互联网的简要发展历史及互联网技术和产品的几个阶段性特点第3章从理解原理的角度向非技术背景产品经理介绍编程语言的内容。本章的目的并不是让产品经理学会编程,而是希望产品经理通过了解编程语言的基本原理,了解技术产品的实现逻辑及工程师思考问题的基本逻辑。第4章介绍数据库的基本内容,数据库作为数据的存储和处理中心,在产品的大版图里不可或缺,产品经理了解数据库的一些基本知识能增加对产品的全盘了解(从界面到数据)。第5章以介绍主流移动平台的一些基本技术内容为主,目的在于让非技术背景的产品经理了解视觉界面下的实现细节,降低与工程师的沟通成本。第6章介绍了服务端的基本内容,服务端作为大后方,在产品技术体系内扮演着极其重要的角色,产品经理了解服务端的典型技术知识有助于从系统架构的层面理解产品设计,知道什么样的产品设计能降低技术实现难度和成本。第7章是从数据的角度观察产品,产品经理对数据的敏感度决定了产品的优化方向。从本章中产品经理可以了解到不同维度的数据标准和基于数据驱动的产品设计方法第8章是对产品需求文档的一个格式和内容介绍,力求为产品经理提供一个可参考的产品需求文档样式。第9章将内容重点放在沟通上,产品经理需要与各方沟通,其中的沟通技巧和沟通侧重点会在本章详细介绍。第10章介绍了产品经理的不同类型和成长进阶的一些经验。产品经理必懂的技术那点事儿第11章重点对解决问题这一话题进行了分析,以聚焦答案的解决问题方式探究问题的解决方案,本章能提供给产品经理一种新的解决冋题的方法,值得一读。在写作本书的过程中,我发现自己需要学习的东西还很多,非常感谢读者选择本书。作为产品经理,做任何事情都是一个持续优化和完善的过程,对于本书中存在的不足希望得到读者的指点和帮助,也希望同为产品经理或者即将成为产品经理的你,一起在奋斗的路上寻找更高的那一个里程碑!读者可以添加我的微信公众号 nantang007与我交流沟通,也欢迎读者多提宝贵意见。唐韧2016年10月3日于北京▲Vl
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