e甲1314简易数控充电电源vf

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1、.参赛题目：简易数控充电电源（E题）编号：E甲1314参赛学校：参赛队员：指导教师：...简易数控充电电源（E题）摘要：本系统使用MSP430做主控芯片，利用V/F转换器进行电流采样，由系统输出频率信号，采用F/V转换成电压值，控制充电器。当负载电压小于10V时为恒流充电状态，当负载电压为10V时为恒压充电状态。使用键盘控制输入值，并通过液晶显示。通过对测试点的检测可以判断系统的工作状态，并具有上、下位机通讯及联网功能。本系统还附带有环境温度的检测的功能。本文论述了系统设计原理，进行了理论分析和电路分析，详细阐述了硬件和软件设计，并进行了系统

2、测试和结果分析。关键词：MSP430；V/F转换器；稳流电路系统设计要求设计并制作简易数控充电电源。输入交流200～240V，50Hz；输出：当负载电压小于10V时为恒流充电状态，当负载电压为10V时为恒压充电状态。其原理示意图如下所示。显示电压、电流等检测负载充电电源控制器键盘图1-1：原理示意图基本要求（1）输出恒流时：电流100mA（慢充）和200mA（快充）可设置；改变负载电阻，要求输出电流变化的绝对值≤5mA；纹波电流≤2mA。（2）输出恒压时，改变负载电阻，输出电压波动小于0.5V；输出纹波电压小于2０ｍＶ。（3）具有输出电压、电

3、流的测量和数字显示功能。发挥部分（1）输出恒流时：改变负载电阻，要求输出电流变化的绝对值≤3mA；纹波电流≤1mA。（2）输出恒压时：改变负载电阻，输出电压波动小于0.2V；输出纹波电压小于1０ｍＶ。（3）具有过热（≥60°）保护功能，降温后自动恢复工作。（4）其它。1、方案论证1.1主控芯片选择方案一、MC-51单片机，通讯口线多，特别对外扩展内存非常方便，但内存集成外设少，驱动能力差，体积较大，耗能多。方案二、MSP430是16位机，运算速度快，与之配套的编程调试环境方便。内部集成了很多外设，可以根据不同的需要选择不同的组合，这样就降低了

4、系统的复杂度，而且它使用电池作电源，体积小，耗能少，驱动能力也比较强。比较符合当今绿色节能的设计理念。通过比较，本系统采用此方案二，选择MSP430作主控芯片。...1.2、模数转换方案方案一、使用标准高频时钟脉冲来测定反向积分所花费的时间来得到输出电压的数字量，依次来实现A/D转换。它的精度高，干扰少，但运算速度比较慢。方案二、利用逐次逼近的方法来实现A/D转换。其用D/A转换器的输出电压来驱动运算放大器的反向端，再用一个逐次逼近寄存器存放转换好的数字量，转换结束时将数字量送入缓冲寄存器，从而输出数字量。它抗干扰能力强，但速度慢。方案三、使

5、用V/F变换器来实现A/D转换。它采用外接时钟脉冲决定满量程频率，并允许电压获得电流的输入，单电源双电源均可，可与TTL和CMOS电平兼容。由于其采用外部时钟驱动和电荷平衡转换技术，该芯片分辨率高，稳定性高，转换时间最短。根据分析比较，我们选择了方案三，采用V/F变换器来实现A/D转换。1.3、显示方案方案一、采用LED数码管，其体积小，寿命长，响应时间快，亮度高，能简单的显示数字，效果比较好，但是显示单一，只可以显示一个数值，多用于定点检测。方案二、采用LCD点阵形式，相应时间较LED慢，可是它可以同时显示多个数值，汉字工作电压低，耗能少。

6、通过分析比较，我们选择LCD作为显示器件。1.4、稳流电路方案方案一、并联式稳流电路，它是把稳定的电压加在电阻上以得到稳定电流。此种方法要先获得稳定电压如下图示采用LM317来获得稳定基准电压，在Rl上获得稳定电流。图1-2：并联式稳流电路原理图方案二、使用双运放来实现稳流电路，前一运放为电压跟随器，后一运放组成反馈电路来进一步稳定路。此种方法电路简单，稳定性效果比前两个方案好。通过分析比较，选择方案二，采用双运放来实现稳流电路。2、总体设计本系统使用键盘控制输入，使用LCD液晶显示，MSP430为主控制芯片。稳流电路使用双运放，数模转换使用

7、V/F转换器，系统框图如图1-3所示。...A/DMSP430F1222基本系统PC机LCD显示器键盘通信接口复位恒压源恒流源负载+5V–5V3.3V电源图1-3：系统结构框图3、硬件电路设计与理论计算3.1、V/F变换器及其模数转换原理本系统使用电荷平衡式V/F转换器来实现A/D转换，V/F转换器电路结构图如图4所示。图3-1：V/F转换电路原理图图中U1A和RC组成一个积分器，U2A是零电压比较器。恒流源和模拟开关S构成积分器反充电回路。当单稳定时器产生一个tos的脉冲时，反充电回路对CAP反充电，冲入电荷为QC=R*tos。原理如下：当

8、模拟开关S处于在左边时即与U1A输出端接通时，积分器处于充电过程，积分器的输出电压不断下降，当下降到零时，U2A跳变触发单稳定时器，使其产生一个脉宽为tos的脉冲，