DC-DC电源效率测试报告.doc

电子设计大赛训练 【本科组】 DC-DC电源效率测量仪 设计报告 参赛题目 DC-DC电源效率测量仪 参赛人员 指导老师 2013年8月10日星期六 DC-DC电源效率测量仪 摘要本作品是以MCS-51系列单片机AT89C52做数据处理和128*64液晶显示为核心,使用简单的采样电路而设计的电源效率测量仪,此测量仪的电压测量范围在0-15V、电流测量范围在0-2A、功率测量精度高达1%，并使用128*64液晶屏显示：输入电压、输入电流、输入功率、输出电压、输出电流、输出功率、效率等。整个系统的电路结构简单、可靠性高、实验测试结果满足要求。 关键词: AT89C52、采样电路、128*64液晶屏 Abstract Key?words: AT89C52、 、128*64LCD目录一、方案论证与比较 3 1. 1 电压采样方案比较 3 1.2 电流采样方案比较 4 1.3 显示模块方案比较 5 1.4 方案选择 6 二、 系统的具体设计与实现 6 2.1 系统总框图（图 2-1） 6 2.2 硬件原理设计 6 2.2.1 电压采样设计 6 2.2.2 电流采样设计 7 2.3 硬件系统原理图见附件一 7 2.4 PCB图见附录二 8 2.5 软件设计框图（图2-2） 8 2.6 测试结果与分析 8 2.6.1 测试仪器 8 2.6.2 测试方法 8 2.6.3 测试数据 9 （1） 输入电压测试范围（表1） 9 （2） 输入电流范围测试（表2） 9 （3） 输出电压范围测试（表3） 10 （4） 输出电流范围测试（表4） 10 2.6.4 实物图 11 2.6.5 结果分析 11 三、 总结 12 四、 参考文献 12 附录一 硬件系统原理图 13 附录二 PCB图 14 附录三 程序代码 14 一、方案论证与比较 通过对题目的任务、要求进行分析，我们将整个设计划分成两个部分：电流、电压采样部分和液晶屏显示部分。 1. 1 电压采样方案比较 方案一：采用电压传感器LV100采样 直流电压传感器采用LEM公司的电压传感器LV100。LV100为霍尔效应的闭环电压传感器，所以有非常良好的原副边隔离作用，可测的电压范围为100V～2500V。图1-1为直流电压采样电路图。电压传感器LV100有如下优点：精度高；线性度好；频带宽；抗干扰能力强。 图1-1 直流电压采样传感器 此方案的缺点是：经过传感器采样后还需经过直流电压调整电路调理后才能送入DSP的A/D采样端。硬件制作较繁琐。图1-2为直流电压信号调理电路 图1-2 直流电压信号调整电路 方案二：直接采用电阻串联分压采样 电阻串联分压采样是利用采样电阻的不同比值将输入、输出电压值转换成单片机所需的电压值，再送。该方法的优点是：电路结构简单，取样准确，成本低。 1.2 方案比较 方案一:采用LM358双运放将采样电流两端的微小电压放大到容易检测的电压值，此方法具有较大的放大能力，是输出更稳定等有点。缺点是：外围电路复杂。图1-4是LM385双运放电流采样原理图。 图1-4 LM385双运放电流采样原理图 方案二：采用MAX4372T高端电流检测芯片采样 MAX4372Ｔ高端电流检测芯片具有供电范围宽，取样电阻的正端输入电压宽达０～２８Ｖ，内部结构如图1-4，该芯片可以把采样电阻两端的电压放大20倍在输出，根据采样电阻及放大倍数，就可以计算出电流。此方案的优点是;电路结构简单，测量准确 图1-4 MAX4372T内部结构图 1.3 显示模块方案一：采用8 位LED 配以MAX7219 显示。控制简单，调试方便, 且串行显示占用I/O 口少；但只能显示ASCII 码，鉴于本系统实际情况已经足够。 方案二：采用点阵型（128 × 64）液晶显示（LCD）。可以显示汉字及简单图形，可设计出清晰的菜单，提供全面的信息，功能强大，功耗低，界面友好，控制灵活使系统智能化、人性化，但控制复杂，占用端口较多。 1.4 方案选择 经过比较后电压采样选择方案二，电流采样选择方案二，显示模块选择方案二。 二、 系统的具体设计与实现 2.1 系统总框图（图 2-1） 图2-1 系统总框图 2.2 硬件原理（：采样电压；：输入电压），采用同样的方法，可以将输出端的电压采样计算出来，图2-2是电压采样原理图。 图2-2 电压采样原理图 2.2.2 电流采样设计 电流采样是选用MAX4372T高端电流采样芯片进行采样，MAX4372Ｔ高端电