武汉纺织大学毕业设计（论文）任务书课题名称：程控直流电流源的设计完成期限： 2016 年2月28日至 2016年5月20日院系名称：机械工程与自动化指导教师：薛勇专业班级：自动化11201 指导教师职称：副教授学生姓名：周星星院系毕业设计（论文）工作领导小组组长签字一、课题训练内容1．与开关电源、电力电子相关技术资料的收集、查询以及文献综述，完成开题报告；2.学习程控直流电流源的背景知识，了解其应用领域、发展趋势，并训练用电力电子技术以及控制理论解决实际控制系统的能力；3.训练程控直流电流源系统的技术方案的选择和比较的能力；4.训练程控直流电流源系统的理论分析能力；5.训练程控直流电流源系统的设计以及调试系统的能力；6.训练论文的撰写能力、电脑办公软件的应用能力、外文阅读以及翻译的能力。
二、设计（论文）任务和要求（包括说明书、论文、译文、计算程序、图纸、作品等数量和质量等具体要求）1.了解开关电源的结构、工作原理以及工作方式；2.设计BUCK同步整流主电路，运用单片机等相关技术对主电路实现程控恒流输出；3.运用Altium Designer设计绘制电路原理图，运用keil软件编写单片机程序；4. 按照学校统一要求，完成开题报告和毕业设计论文等要求。
三、毕业设计（论文）主要参数及主要参考资料1. 毕业设计主要参数恒流源输出功率：<100W系统做工作效率：>85%输出电流：小于1A，其大小且其持续时间可程序控制2. 毕业设计主要参考资料[1] 王兆安，刘进军.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2012.7[2] 罗维平，李德俊.单片机原理及其应用[M].武汉：华中科技大学出版社，2012.5[3] 侯振义.直流开关电源技术及应用[M].北京：电子工业出版社,2006.4[4] 张占松，蔡宣三著.开关电源的原理与设计 [M].北京：电子工业出版社，2005.10[5] 周志敏，周纪海，纪爱华著．现代开关电源控制电路设计及应用[M]．北京：人民邮电出版社，2005,5.[6] 薛易.一种精密程控恒流源设计[ J] .自动化仪表, 2009(4):63 -65.[7] 白泽生.基于AT89C52的数控电流源[ J] .仪表技术与传感器, 2007(9):76 -78.四、毕业设计（论文）进度表武汉纺织大学毕业设计（论文）进度表注：1.本任务书一式两份，一份院（系）留存，一份发给学生，任务完成后附在说明书内。
2.“实际完成情况”和“检查人签名”由教师用笔填写，其余各项均要求打印，打印字体和字号按照《武汉纺织大学毕业设计（论文）规范》执行。
武汉纺织大学毕业设计（论文）开题报告本程控直流电流源由BUCk主电路、驱动电路、单片机控制电路三大部分组成。
为了提高系统的输出效率，主电路采用同步整流技术，用开关管替代续流二极管以降低系统的内部损耗；PWM控制电路采用uc3842结合IR2111相结合作为主电路的驱动芯片，从而实现对主电路两个开关管的驱动；单片机控制电路以32位单片机stm32作为整个系统的控制器，通过蓝牙使单片机和手机进行无线通讯，可以在手机上输入预期值，从而实现主电路电流按设定输出，另外外接键盘可以实现对输出电流的步进调节，采用模数转换芯片实现对主电路输出电流的采样，并结合TFT液晶显示屏实现实时电流输出显示。
关键词：BUCK电路；同步整流； uc3842； stm32；程控；恒流ABSTRACTThe system of program-controlled DC current source is composed of BUCK main circuit, drive circuit and single chip microcomputer control circuit. In order to improve the efficiency of system,the main circuit takes the way of synchronous rectifier which replaced the free-wheeling diode with switch tube to reduce the loss of the system.The PWM drive circuit combines uc3842 with IR2110 as the driver of main circuit so as to drive the two switch tubes in the main circuit.The single-chip microcomputer control circuit is based on the stm32 as the control core of the whole system which can communicates with cellphone via blueteeth,and displays the real-time output current on TFT LCD which take samples by A/D conversion chip.Keywords:BUCK main circuit; synchronous rectifier; uc3842; stm32; program-controlled; current source1 绪论 (1)1.1 程控直流电流源所属领域的发展现状 (1)1.2 程控直流电流源研究的意义 (2)1.3 本课题研究的主要内容 (3)2 设计任务及设计方案 (3)2.1 任务要求 (3)2.2 设计思路分析 (3)2.3 方案论证 (4)2.4 系统方案设计 (5)3 硬件系统设计 (6)3.1 电源模块 (6)3.1.1 输入电源 (6)3.1.2 自制电源模块 (7)3.2 主电路的设计 (7)3.2.1 BUCK电路的工作原理 (8)3.2.2 同步整流原理 (9)3.2.3 器件选择及参数计算 (10)3.3 PWM电路的设计 (12)3.4 单片机系统的设计 (16)3.4.1 单片机的选择 (16)3.4.2 D/A、A/D转换 (18)3.4.3 蓝牙模块 (19)3.5 反馈网络的设计 (20)4 软件系统的设计 (22)4.1单片机内部资源 (22)4.2 软件设计 (23)4.2.1 程序框图设计 (23)4.2.2 蓝牙及按键操作 (24)4.2.3 A/D、D/A转换 (26)5 系统测试 (29)5.1 测试结果 (29)5.2 结果分析及误差分析 (30)6 结论 (30)参考文献 (32)附录 (33)致谢 (35)武汉纺织大学2012届毕业设计论文1 绪论1.1 程控直流电流源所属领域的发展现状20世纪70年代末期我国电源行业开始发展,到20世纪80年代中期,开关电源产品开始推广应用。
经过数十年的发展，目前,我国已成为开关电源最主要的生产国和消费国。
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。
电源作为当今人们生活中普遍存在的电子商品，从上世纪九十年代末起便迅速发展。
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中直流/直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展，在现有电源系统中加入嵌入式电源智能控制系统，是直流/直流电源行业正面临着问题。
现代生活的日益智能化,势必要求开关电源朝着高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化智能方向发展。
新型、节能、环保、智能化产品是开关电源发展的必然趋势。
实现高频化、智能化,质量轻、体积小、厚度薄是主要发展方向。
目前各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件。
SMT贴片技术的广泛应用使得开关电源取有了新的进展,电子元器件可以布置在电路板的上下两面,以确保开关电源更轻、更小、更薄。
开关电源的向高频发展的趋势对传统的PWM开关技术也提出新的挑战, 开关电源的主流技术是如何实现ZVS、ZCS的软开关技术,这些技术不仅会大幅提高开关电源的工作效率,也会大大增强产品的可靠性。
当然开关电源的高频化势必会增大噪声，引入高次谐波。
最近几年来，—些著名的芯片生产商又竞相研发了一大批单片开关电源的集成电路，为新型开关电源的推广与普及奠定了良好的基础。
此外，随着单片机技术的发展和控制理论的普及应用，开关电源的数字化控制也从比较简单的控制器加电源芯片的控制结构发展到利用高性能DSP及FPGA进行PWM、通信、监控的全数字化控制结构。
目前开关电源的发展方向主要朝着更高的智能化、变换效率更高、产品特性更好、环保性能更突出、可靠性更强等方面发展。
1.2 程控直流电流源研究的意义随着时代的进步和科技的发展，社会工业化、农业机械化已是大势所趋，电子设备早已融入我们生活中，给我们带来了极大的方便，而电源是每个电子设备1运行所必须的组成部分。
电源作为电路工作的动力源泉扮演着不可或缺的角色，电源的性能直接影响到电路的稳定性、安全性。
随着人们生活水平的日益提高，人们对电子设备的要求也越来越高，电源作为电子设备的一部分，也必须在精度、体积、稳定等各方面突破以满足设计需求。
在电子电路中，通常都需要稳定的直流电流源来供电。
而整个恒流过程是由电源变压器、整流、滤波、稳压等四部分组成。
传统的直流电流源一直普遍存在功能简单、不好控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高等一系列的问题。
普通的直流电流源品种有很多, 但均存在以下问题：输出电流是通过粗调及细调（电位器）来调节。
这样, 当需要精确输出电流, 或需要在一个小范围内改变时,就比较难以实现。
另外, 随着使用时间的增加, 会影响波段开关及电位器的机械性能，难免会有接触不良的问题出现, 从而对输出也会产生一定的影响。
直流电流源是电子技术中常用的仪器设备，是实验和科研不可缺少的仪器。
程控直流电流源属于开关电源领域，开关电源电路具有性能优良、故障率低、使用寿命长等优点，而且还具有具有效率高、稳压范围宽体积小重量轻安全可靠等传统开关电源难以达到的优势。
开关电源技术是一门实践性很强的工程技术，要求有电力电子技术、电路设计等理论与设计基础，而且也需要单片机技术、模拟电子技术等多学科知识的综合应用。
单片机技术的发展和AD、DA芯片的普及使得程控电源得以实现，使得电源的可操作性、数字化可视性、智能化得到突破性发展，无论在控制精度还是在发展前景上，与传统电源相比都有不可比拟的优势。
1.3 本课题研究的主要内容本次研究的课题所设计的系统包含整流滤波、主电路设计、驱动电路设计、单片机控制系统设计以及电流采样并LCD显示等五个大的模块，主要涉及到电力电子技术、单片机技术、控制理论等多学科知识的交叉应用，对理论知识和实际操作实验能力都有较高的要求。