PIC單片機的可編程電源的設計

　　3.2 單片機控制電路

　　PIC16F874是美國微芯科技公司（Microchip Technology）的一款8位單片機，內置4K×14位的Flash、128字節的RAM和64字節的EEPROM。另外,它具有豐富的外設資源，其內置1個UART模塊可供串口通信用，2個CCP模塊可以產生2路獨立、10位分辨率的PWM信號，8路10位的A/D轉換通道。另外，PIC系列單片機的每個I/O能提供25mA的驅動電流，對于LED的接口電路可以省掉外加晶體管的驅動電路。

　　單片機控制模塊結構框圖如圖5所示。

圖5 單片機控制模塊結構框圖

　　單片機控制系統的主要接口電路：

　　① 按鍵接口電路。采用暫觸式開關輸入，使用電阻電容去抖。

　　② 數碼管及LED顯示電路。數碼管顯示電壓、電流、時間等信息。LED指示當前顯示的參數種類。PIC單片機的I/O能夠直接驅動數碼管和LED。按鍵輸入和顯示接口電路如圖6所示。

圖6 按鍵輸入和顯示接口電路

　　③ A/D采樣和PWM輸出電路。A/D負責采樣輸出電壓電流并送到數碼管顯示。當前電流電壓設定值通過由單片機內部的CCP模塊產生的兩路PWM信號來給電源模塊提供一個參考值。單片機內部的CCP模塊可以設置成PWM輸出模式,通過寫周期寄存器和脈寬寄存器的值就可由硬件產生不同頻率和占空比的PWM波形。

　　④串口通信接口電路。串口通信接口電路采用MAX232芯片作為RS232收發器。

　　4 軟件設計

　　4.1 軟件流程

　　軟件用C語言編寫，使用HighTech公司為PIC系列單片機提供的PICC編譯器。系統上電時，單片機讀出非易失性存儲器（EEPROM）中上次設置參數，進行電流電壓輸出。在軟件設計中，采用多個任務的概念，可以模擬一個簡單的操作系統進行任務的調度。由定時器產生一個5ms的中斷，在中斷程序中激活各個任務的標志。如顯示任務主要負責A/D采樣、數碼管與LED的刷新，可每5ms執行一次。鍵盤處理任務負責按鍵的掃描、軟件去抖、鍵盤命令的解釋和掃行，可每10ms執行一次。PWM輸出任務負責按照設定的值進行PWM的輸出，可以每50ms執行一次。如果有PC機或其他電源通過串口編程，單片機將在UART中斷中接收編程數據，接收完改寫EEPROM中設置并強行復位。如果接收到通過按鍵的編程，則在按鍵處理中修改EEPROM的設置并復位。程序主流程則掃描各個任務是否到時間執行。是，則執行該任務；否則，跳過該任務。主程序流程如圖7所示。

圖7 主程序流程

　　4.2 串口編程軟件

　　在PC機上設計了軟件來實現PC機與單片機的通信。通過該軟件可以方便地實現對電源電流電壓輸出、定時等參數的設定。只要將電源上的RS232口與PC機串口相連，就可實現通信。

　　利用Visual Basic中的Mscomm控件進行串口通信軟件的設計（這里僅作簡要的介紹）。PC端數據接收通過Oncomm事件來實現，當接收緩沖區的數據達到rthreshold屬性設定值時，就會觸發Oncomm事件，在中斷程序中讀出接收緩沖區中的數據，將收到的字符型數據轉換成字符串后便送到各個文本框顯示。數據發送時，首先讀出文本框內字符串，再將其轉換成字符型數據，最后通過單擊“發送”按鈕，將數據送到發送緩沖區中，從而將數據從串口發送出去。

　　結語

　　采用單片機控制，克服了開關電源單一輸出的缺點，能夠提供靈活的電壓輸出。通過功率聯合擴展的功能，可以滿足不同功率場合的要求。電源也可以被當成鉛酸電池充電器來使用，能自動調整充電電流和電壓，應用場合非常廣泛。

　　參考文獻

　　[1] 竇振中，汪立森. PIC單片機應用設計與實例[M]. 北京： 北京航空航天大學出版社，1999.

　　[2] 張占松，蔡宣三. 開關電源的原理與設計[M]. 北京： 電子工業出版社，2002.

　　[3] 李榮正. PIC單片機原理及應用[M]. 北京： 北京航空航天大學出版社，2005.

　　[4] 范逸之. Visual Basic與RS232串行通訊控制[M]. 北京： 中國青年出版社，2000.