高精度数控电源系统设计专业电气工程及其自动化_开题报告

（1）研究的目的和意义

现今飞速发展的社会，对于数字和模拟电路的要求越来越高，产品性能要求越来越好，在电子电力行业的研发和调试过程中，电源是必不可少的一种工具，一款高性能的电源使得研发和调试都事半功倍，如今数字化、智能化已成为科学技术发展的主要方向，而传统的直流电源已不能满足人们日益增长的需求。

传统的直流电源采用电位器调整输出电压，其精度低，线性度差且电位器容易疲劳老化，导致直流电源的寿命大大降低，输出不稳定极易导致负载损坏或性能降低，本设计采用数字输入输出方式，搭配3.5寸液晶显示屏，界面更加美观，操作更加简便，并借助高速32位ARM单片机进行监控，不仅延长了寿命，控制精度也大大提高，高集成度和低成本也是传统直流电源无法比拟的。

本设计具有精度高，响应快，寿命长，稳定性好，体积小等特点，且能够通过串口进行编程、烧录固件，通用性强，性能完全超越了传统的直流电源；该设计还提供温度监控，风扇控制，以及过流保护、过压保护、功率保护等功能，还提供标准USB_5V电源输出、电池充电曲线输出、日期时钟显示及自动关断功能。

（2）国内外研究现状

目前对于数字电源，国内外在相关方面的技术日进成熟，在20世纪80年代数字电源就已经开始慢慢流向市场，到目前为止，数控电源已占据不少市场份额，其功能强大也受到不少人们的青睐，在数字电源的研究方面国内外有不小的成果，比如之前有27%的设计者担心数字电源的制造成本问题，48%担心数字电源的瞬时响应速度问题，随着两大半导体巨头TI与Microchip相继推出低成本高性能DSC，使得这两者所占的百分比下降到了31%，可见数字电源受现今集成电路飞速发展的影响，数字电源的缺点和弊端正在逐渐淡化，而优势则逐渐显露。

有专家指出：在简单易用、参数变更要求不多的应用场合，模拟电源产品可能更具有优势，因为其应用的针对性可以通过硬件固化来实现；而在可控因素较多、实时反应速度更快、需要多个模拟系统电源管理的、复杂的高性能系统应用中，数字电源则具有更大的优势。但是，数字电源要得到大规模的推广应用还存在许多障碍，并且在可以预见的将来仍旧很难有大的突破。从模拟控制转到数字控制将面临很多挑战。比如响应速度或带宽，数字控制电路是一个采样系统，涉及CPU和ADC的延时等问题，而模拟控制的反应是瞬时的；又比如加工工艺，数字电源中大量的数字电路迫使利用小尺寸的标准CMOS工艺以降低成本，而模拟电路在这些工艺上通常难以获得高的性能。因此高性能的数字电源产品在设计和制造上都具有挑战性，电源系统的数字化、智能化也还需要一定的时间。

智能化数字电源系统要完成从模拟电源完全向数字电源的过渡虽然需要很长时间，但该技术的应用为电源设计的领域注射了生机与活力，它具备相对较完善的电源管理功能，高性价比和高集成度，功能更为强大，且界面设计面向用户体验而设计，更为美观，简单的外围电路等显而易见的优势，为智能化数字电源系统的发展开辟了广阔的道路，并为进一步优化设计打好了基础，创造了条件。

2、^范文提纲（暂定）

摘要

引言

⒈ 整体方案论证

1.1采用分立元件设计论证

1.2采用C51单片机设计论证

1.3采用STM32的ARM系统设计论证

2. 主要器件选型

2.1主控芯片是STM32F407

2.2低压双运放TC75W51FU

2.3串行II2C存储器24C01

2.4彩色3.5寸液晶屏

2.5降压型直流电源变换器XL4015E1

2.6温度检测芯片DS18B20

3. 硬件电路设计

3.1主控芯片及启动电路

3.2电源电路

3.3风扇PWM调速电路

3.4 3.5寸LCD液晶屏接口

3.5 DAC输出及AD/DA参考电源

3.6 USB及USART电路下载

3.7直流电压调整电路

3.8温度检测电路

3.9按键电路

4. 软件设计

4.1软件总体框架

4.2主控芯片及其外设的初始化

4.3 LCD的初始化

4.4 AD采样及增加稳定性的软件设计

4.5按键扫描及抖动消除

4.6风扇PWM控制及温度检测

5. 设计实物样品

5.1输出精度检验

5.2输出纹波检验

5.3各项功能检验

6. 总结

7. 致谢

三、参考文献 

[1]李华.《MCS-51系列单片机实用接口技术》.北京航空航天大学出版社2001.5

[2]曲学基.王增福,曲敬铠《稳定电源电路选编》[M].电子工业出版社.2003.104-106.

[3]刘公致.《新型数字直流开关电源设计》[J].杭州电子工业学院学报.2004（3）

[4]李丰.《模拟电子技术基础第四版》[J].中国矿业大学出版社.2007(8):8-12

[5]张星慧.齐明.《数字电子技术基础》[Z].中国电力出版社, 2010.2

[6]刘火良.杨森.《STM32库开发实战指南》.机械工业出版社. 2013.5

[7] (美)克尼汉.《C程序设计语言第三版》.机械工业出版社. 2004.1

[8] 杜春雷.《ARM体系结构与编程》.清华大学出版社. 2003.7

[9] 宋开军.杨国渝.《智能稳压电源设计》[J].北京电子工业出版社.2003.11

[10]李文元.《高精度工业用可调直流电源的设计和制造》[R].兰州理工大学,2000.5

[11]范立南.《单片微型计算机控制系统设计》[M].北京人民邮电出版社.2004.6

[12] 李宁.《基于MDK的STM32处理器开发应用》.北京航空航天大学出版社. 2008-10-1

[13]高锋,《单片微型计算机原理与接口技术第三版》.北京：科学出版社.2012.6

[14] 刘爱华.满宝元.《传感器原理及应用》.人民邮电出版社.2006.7