单片机的电路设计范文

导语：如何才能写好一篇单片机的电路设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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文文介绍了单片机控制的电动机Y-启动电路设计，该设计是一个以弱电控制强电的设计，有多方面的功能，为智能控制和精确控制电动机的启动提供了合理有效的解决方案。本文对系统的各个环节进行了详细的阐述，并论述了各环节中的硬件电路设计，针对软件设计与硬件的综合调试进行了全面的分析，以实现弱点控制强电为目的，并通过独立式键盘对电动机的启动进行调控，该设计经过调试和检测，实现了设计任务的各种指标。

【关键词】单片机 电动机启动 电路设计

在我们生活中的各个领域随处可见单机片的踪迹：计算机网络通信与数据传输、各种智能IC卡、轿车的安全系统、摄影机、飞机上的各种控制仪表，甚至电子宠物和程控玩具，都离不开单片机的应用。在工业中，电动机的星三角启动的应用十分广泛，随着技术自动化的普及，工业中也出现了很多自动机器，人们将原本需要人来控制的电动机启动的工作交给了单片机，不仅防止了很多意外的发生，同时也提高了电动机的生产效率。

1 单片机控制的电动机Y-Δ启动电路的总体设计任务和选择

首先要设计一个单片机控制的电动机Y-Δ启动，设置3秒钟的启动时间，并通过按键设置电动机Y-Δ进行操作运行和终止。该设计的基本要求和主要内容有：控制器要采用STC89C52RC单机片；电动机的选择要用三相异步电动机；正5V电源需要选用LM7805三端不可调节的稳压集成器来实现；在弱电控制强电模块中选用DC5V继电器；在电动机运行模块中要采用220V的交流接触器；显示模块要用两位级联共阴数码管；设置模块需要通过独立式键盘来进行设置和调控；指示模块需选用不同颜色的发光二极管进行指示操控。

根据上述任务设计的要求，经分析探讨，基于单片机定时器系统的设计中包括的内容有：电源模块、定时模块、控制器模块、显示模块、设置模块以及指示模块。

2 单片机控制的电动机Y-Δ启动电路中系统各环节的硬件电路设计

2.1 电源模块电路

该设计通过+5V直流电压来供电，一般来说，直流稳压电源的组成部分有电源变压器、整流滤波电路和稳压电路。电源变压器是把交流电网中220V的电压转换成为比所需要的值，交流电压经过整流电路变为脉动的直流电压，因为脉动的直流电压中含有大幅度的纹波，当电网电压波动、温度和负载发生变化时稳压电路能够继续保持直流电压的稳定，选用输出电压为+5V的三端集成稳压器LM7805，变压器会将电网220V的电压转为+9V，通过发光二极管桥式整流之后，送入LM7805的输入端。

2.2 复位和晶振电路

单片机在平时复位端电平是0，单片机复位主要通过按键高电平复位，该设计中的复位电路既能用于操作复位，也能实现上电复位。通电时，电极两端可看做短路，RESET端电压逐渐下降，也就是低电平，此时单片机开始工作。LED发光二极管在复位电路中主要用来指示电路电源是否安全接通，晶振电路采用的是外部无源晶振，晶振值选用12MHz，两个谐振电容取值为30PF。

2.3 弱电控制强电电路

电气触头可通过电流，可以把强电接触器的线圈直接接在弱电继电器触头上，如果弱电继电器触头可通过电流，可在其上加一个中间继电器以控制强电。

2.4 电动机运行模块电路

电动机的电源通断可以通过单片机控制的接触器主触头加以控制，同时电机的星型启动三角运行的效果可由单片机的定时来转换。

2.5 电路设置

设置电路的过程中，电路可通过独立式键盘的设置和调控加以控制，采用P2口作为独立式键盘的行线，在这里不必加上拉电阻。

2.6 电路指示

此设计主要采用发光二极管作为指示灯，将发光二极管接在接口处，当两端的电压差超出自身导通压降时就会开始工作，此时的电流要满足电流和电压的要求，并与发光二极管的电流相适应，二极管才可以正常发光。在发光二极管的连接处接入一个电阻，此电阻能够通过对二极管图电流的限制以减小耗损。该设计在+5V的电压作用下采用510欧对电阻进行限流，二极管会在不超出单片机的最大限流的前提下正常工作。

3 单片机控制的电动机Y-Δ启动电路中的软件设计

3.1 系统主程序流程

系统设计的整个过程在系统主程序流程中的具体表现如下：

首先，可以对系统进行初始化，包括地址的常量定义、初始化单片机各端口、资源分配、初始化电动机的启动时间和定时器、设置推栈指针等。其次，能够调用启动时间处理程序，电动机的启动时间为十六进制数，存储在数据缓冲区中，如果要显示出数码管，就要进行十进制进行区分，并且每一位都存在不同的单元。最后，可以调用启动时间以显示程序，在显示程序当中，要对显示的数值进行灭0处理，当启动的时间十位是0的话，将不显示该位，以降低阅读差错。先控制数码管的位码，选中要点亮的数码管，此时将显示出段码。

3.2 程序设计和软件调试

程序流程图设计好之后就可以根据流程图编写程序了，该设计采用汇编语言编写，经调试，能够实现设计任务的要求。软件的调试通过应用KEIL软件和ISIS软件仿真电路进行操作和控制，应用KEIL软件调试后会生成HEX文件，先对设计中的各个环节进行调试，再对主程序进行调试，最后将各部分程序连接起来进行整体调试。

4 结论

综上所述，本设计开发了一种适用于人们的生产生活的，在单片机的基础上控制电动机星三角启动的定时装置。同时，对系统的各个环节进行了详细的阐述和分析，论述了各环节中的硬件电路设计，针对软件设计与硬件的综合调试进行了全面的分析，以实现弱点控制强电为目的，并通过独立式键盘对电动机的启动进行调控，该设计经过调试和检测，实现了设计任务的各种指标。

参考文献

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关键词：数控直流电源；稳压电源；电压源；电流源

中图分类号：TM461文献标识码：A文章编号：10053824（2013）04006707

0引言

数控直流稳压电源应用非常广泛，是学习电子信息工程、通信工程、机电一体化、电气自动化等电类专业学生必然涉及到的一个电工电子课程设计项目。全国大学生电子设计竞赛曾于第一届A题、第二届A题和第七届F题（电流源），全国首届高职院校技能竞赛样题以及省级院校竞赛都有涉及，用来检验学生的电子设计能力，可见其普遍性。

虽然较多论文都涉及，但电路设计的多样性以及制作经验篇幅鲜少，不足以使读者完成作品并举一反三。笔者参阅数十篇关于数控直流电源系统的设计，发现许多很难读懂的问题。例如，给出参数设计输出达20 V电压，但运放直接驱动达林顿管明显无法输出达22 V以上。又如，通篇无关紧要的内容，唯独缺少比较放大环节设计及关键电路的完整连接，也就是说DAC输出到调整管之间内容匮乏，这也是本文解决问题的初衷。

直流稳压电源按照功率管工作状态，分为线性稳压电源、开关稳压电源2种。鉴于电类专业课程设计的需要，本文重点解析线性稳压电源之关键设计，如与OP放大器设计联系密切的部分，希望对读者制作该项目或写论文有所帮助。

1设计要求的性能指标与测试方法

1）输出电流IL（即额定负载电流），它的最大值决定调整管（三端稳压器）的最大允许功耗PCM和最大允许电流ICM，要求：IL （Vimax-Vomin）

2）根据输出电压范围和最大输出电流的指标，U/I可计算出等效负载阻值。例如，输出电压要求达30 V，最大输出电流1 A，因此模拟负载应满足从几Ω到30 Ω之间，调整管耗散功率应满足30 W以上，考虑加散热片。

1.2质量指标

纹波电压：是指叠加在输出电压Uo上的交流分量。在额定输出电压和负载电流下，用示波器观测其峰一峰值，Uo（p-p）一般为毫伏量级，也可以用交流电压表测量其有效值。纹波系数是纹波电压与输出电压的百分比。设计中主要涉及滤波电路RLC充放电时间常数的计算。一般在全波式桥式整流情况下，根据下式选择滤波电容C的容量：RL・C=（3-5）T/2，式中T为输入交流信号周期，因而T=1/f=1/50=20 ms；RL为整流滤波电路的等效负载电阻。

稳压系数Su和电压调整率Ku均说明输入电压变化对输出电压的影响[2]，因此只需测试其中之一即可。电源输出电阻ro和电流调整率Ki均说明负载电流变化对输出电压的影响[2]，因此也只需测试其中之一即可，具体操作参照指标的定义来实施。

2.2DAC接口电路的设计

2.3调整管控制电路、电压采样与电流采样电路的

2.4ADC接口电路的设计、同时具备电压源与电流源功能的设计

2.6具备电压预置记忆存储部分的设计

2.7保护电路的设计

2.8.2滤波电路的设计

3结语

曾经查阅数十篇类似稳压电源电路图，深感模拟电路设计的重要性。本文将电压源与电流源的设计方案同时罗列，便于读者理解设计要领。重点解析DAC输出后的电路设计，图中电压、电流数据全部基于proteus交互式仿真完成。电路设计的连贯性、采样电路取值、运放电路与驱动电路设计等，是同类论文较少论述的环节，可以有效解决目前存在的诸多问题，有助于读者提高电路解析能力。仅此抛砖引玉，希望本文的设计能对读者在实际工作中有所帮助，不当之处请多指教。

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关键词：AT89C51单片机；阀岛控制系统；电路设计

德国FEST0公司发明并推广的“阀岛技术”得到了广泛运用，从德国传入中国以后开始应用于许多行业。阀岛是一类功能强大的系统控制单元，它含有控制器、气动电磁阀以及电输入输出等部件，连接电源以后能进行各式各样的整合，使用者可以自由调节气动和电气功能，连接起气动结构和电磁阀输出口，通过操作计算机页面来完成自动化控制活动，而这个过程只需要执行简单的编程即可完成。AT89C95单片机具有强大的数据处理功能，运用于阀岛控制系统中来实现8位气动阀岛，通过8个电控换向阀来实现集中接线目标，而嵌入单片机部件使控制系统电路更加安全可靠，实现对系统的有效控制。

1、阀岛控制系统中的按键输入电路以及检测电路

按键电路是阀岛应急控制系统中的重要部分，负责通信中断的应急处理，按键可直接解决控制单片机系统中断或阀岛上位机故障的问题。左右三排的小按键构成按键结构，为了有效的控制阀岛内部不同通道的通断情况，设置了Pl输入的方式，整个阀岛的通断与否都受到P1输入的控制。按键输入电路内涵8个二极管、8个阀，阀和二极管是平行对应的关系。当启动1号阀时相对应的1号二极管会马上发亮，如果启动1、2、3号阀，那1、2、3号二极管也会相继亮起，关闭阀则代表着二极管关闭，不会发出亮光，出现单片机输出低电平的情况下二极管会立即亮起。系统设置了第九个按键，它肩负着检测电路的责任，开启九号按键其余八个二极管亮起则代表阀岛电路运行正常，出现未亮的情况则代表阀岛电路出错。

2、阀岛控制系统中的输出电路

运行正常的阀岛输入一般都是P1.0，—旦出现串行的情况则会马上转换到方式0空间内，使得其使用窜出的输出端口，74LSl64同步移位寄存器会负责并行输出工作，并且执行外接的8位串行输入活动。为了快速、有效的判断阀岛内部不同通道的运行情况，设立相对应的发光二极管来作为判断标准十分有效，发亮则达标通道正常，发暗则代表出现故障，电路信号不断放大到规定区域，达到标准程度后阀岛通道会进行通断处理，使得低电平能顺畅输出，未达到标准则不能启动通道通断处理功能，如图1所示为阀岛输出电路。

3、阀岛控制系统中的RS232接口电路

RS232接口电路构建起了单片机和Pc之间的桥梁，实现了串行通信的目标。一般情况TPC、终端之间都会采取传统的并行通讯方式，或者使用方便快速的串行通讯模式。数据传送依靠串行通讯模式可以进一步降低传输成本，不会产生许多复杂无序的线路，在面对远程数据传输问题时也解决了线路特性迥异的问题，完成线路和特性之间的有效对接。异步串行是RS232数据传递过程中常用的方式，它允许数据传递装置信号发生一定的相位差，对系统不会产生任何影响，而MAX232是RS232的核心电平转换芯片，它能快速的转换在RS232和TTL之间，利用驱动器、接收器和电压发生器来完成以上一系列活动。

4、阀岛控制系统中的复位电路

可编程电路X5045嵌入阀岛控制系统中具有诸多优势，它充分挖掘了系统本身的电压监控功能，且能嵌入自身串行EEPROM功能，随时监控系统运行情况，降低了使用电路板的数量，减少了系统负担。阀岛控制系统依靠X5045得以获得稳固的屏障，监控时间段的设置和改变权利附着于X5045上，可根据实际情况进行调整。当总线设置不存在任何操作时，X5045会发出相应信息，控制RESET输出高电平信号，此时C2、R3微分电路会自动输入正脉冲，帮助CPU操作复位行动。CPU通过Watchdo昏人工、上电三类复位信号来完成有效控制，RESET端会自动处理该信号，同时能将低电压因素排除在外，保证系统的正常运行。出现正常值大于电源电压的情况时系统会维持该值，进一步完成复位工作。

5、阀岛控制系统中的硬件干扰措施

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关键词：交流感应电机； 瑞萨单片机； EMC； 单电阻采样

中图分类号：TN91134 文献标识码：A 文章编号：1004373X(2012)10014204

引 言

随着电力电子技术和微控制器技术的飞速发展，现代交流变频调速系统技术在电机控制系统中的应用也越来越广，采用全控型器件IGBT 的全数字控制的变频调速器已经实现了通用化，具有调速范围宽、调速精度高、动态响应快、运行效率高、操作方便等优点。变频调速器的普及应用提高了现代工业的自动化水平，提高了产品质量和劳动效率，最大限度地节约了能源，因此符合国家发展建设和谐、节约型社会的方针。

本文选用瑞萨公司推出的性价比较高的微控制器R5F21246 series，嵌入R8C/Tiny系列CPU内核，R8C/Tiny系列中的所有MCU都集成了片上闪存，具有高性能和很好的易用性，1 MB地址空间，2 KB片上数据存储FLASH，非常适合于空调、洗衣机、冰箱等家电应用以及交流伺服马达等工业控制应用等。

1 交流感应电机系统的基本构架

交流感应电机控制系统的原理构成如图1所示，它包括主电路、控制单元、功率驱动单元、保护单元以及信号反馈采集单元等。

图1 交流感应电机控制系工作原理框图交流感应电机控制单元包括速度控制器、转矩和电流控制器等。Renesas单片机R5F21246以其价格低、功耗小、性能高、处理速度快等优点成为交流感应电机控制系统控制核心的一种趋势。功率驱动单元采用以驱动芯片IRS2136S，其内部不但集成了驱动电路，同时具有过电压、过电流、过热、欠电压等故障检测保护电路，当系统出现问题时能及时进行自我保护，提高了系统的可靠性。各采集信号经过反馈传输到R5F21246内部，进行精确、快速的处理后输出，以实现各个部件的实时控制。在主回路中还加入了软启动电路，以减小启动过程对驱动器的冲击。

2 交流感应电机系统的驱动电路设计

功率驱动模块作为交流感应电机控制系统的强电部分包括两个单元：电源单元为整个系统的数字和模拟电路提供电源；功率驱动单元IRS2136S用于电机的驱动（见图2）。

功率板的设计中包括4个硬件保护功能，分别是过流(正反向电流)保护、母线过压保护、母线欠压保护和IGBT过热保护，每种保护都有LED报警显示。为了增强可靠性，保护动作发生后都会分别给MCU发送关断信号，保护功率器件IRS2136S，防止元件的损坏。这些信号必须由单独的复位信号才能取消，否则保护电路会一直有效，以防止误操作损坏设备和影响人身安全。

图2 功率驱动放大电路2.1 电源电路

电源主电路如图3所示。输入电压范围：交流187~264 V，频率范围：48~53 Hz。直流母线电压输出稳定在正常值310 V左右，肖特基二极管D110并联在母线电压两端，防止母线过压，滤波电容C110滤除干扰信号，电阻R104～R109分别C107与C106并联，用来稳定电容两端电压。直流母线电压输出采用预充电回路，通电后的瞬间由限流电阻R102给整流桥D101和滤波电容C107，C108提供电流，减小了对整流桥的冲击，滤波电容充电接近完成后通过继电器K101旁路限流电阻。直流母线电压通过VIPER12(U101)与LM78L05(U102)芯片产生16 V与5 V稳定的直流电压，分别给驱动电路和其他电路供电，如图4所示。

2.2 温度检测电路

图5为IGBT的温度检测电路。电路中R379为负温度系数热敏电阻NTC，当温度过高时R379阻值就变小。通过检测电路的电压输出故障信号反馈给单片机，经单片机分析处理后采取的措施对系统进行保护，如令驱动芯片停止工作，当温度恢复正常时再解除保护。

2.3 电流检测电路

为了降低系统成本，该电路采用了单电阻采样技术。一般而言，矢量控制算法需要采集电机至少两相电流，但单电阻采样只需要采集负母线的电流即可。

图3 电源主电路

图4 16 V与5 V电源

图5 IGBT温度检测电路如图2所示，单电阻R236采样，采样电流ishunt，对于下桥臂Q202，Q204,Q206的每一个开关状态，其流过的电流状态如表1所示。

在表1中，“0”表示开关管关断，而“1”表示导通。由于电流在一个PWM周期内几乎不变，因此只需要在一个PWM周期内采样两次即可得到该时刻电机每一相电流的状态，因为三相电流之和为零。

单电阻采样会遇到一些挑战，空间矢量脉宽调制器（SVPWM）在空间矢量的扇区边界和低速调制区域的时候，会存在占空比两长一短和两短一长以及三个几乎一样长的时刻。这样，如果有效矢量持续的时间少于电流采样时间，则会出错。本方案采取的办法是在相邻边界的时候插入固定时间的有效矢量，而在低速调制区域的时候，采用轮流插入有效矢量的方法。插入有效矢量会给电流波形带来失真，这种情况下需要通过软件来进行补偿。

表1 单电阻采样状态表

V Q202 Q204 Q206 ishunt

V0 0 0 0 0

V1 0 1 1 iA

V2 0 0 1 －iC

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在当前通信市场的带动下，通信技术飞速向前发展，手持无线通信终端成为其中的热门应用之一。因此，单片集成的射频收发系统正受到越来越广泛的关注。典型的射频收发系统包括低噪声放大器(LNA)、混频器(Mixer)、滤波器、可变增益放大器，以及提供本振所需的频率综合器等单元模块，对于工作在射频环境的电路系统，如2.4G或5G的WLAN应用，系统中要包含射频前端的小信号噪声敏感电路、对基带低频大信号有高线性度要求的模块、发射端大电流的PA模块、锁相环频率综合器中的数字块，以及非线性特性的VCO等各具特点的电路。众多的电路单元及其丰富的特点必然要求在这种系统的设计过程中有一个功能丰富且强大的设计平台。在综合比较后，本文选定了cadenceVirtuoso全定制IC设计工具。

Virtuoso是Cadence公司推出的用于模拟，数字混合电路仿真和射频电路仿真的专业软件。基于此平台，Cadence公司还开发了面向射频设计的新技术，包括射频提取技术、针对无线芯片设计的两个新设计流程。不仅如此，目前的Virtuoso已经整合了来自合作伙伴安捷伦、Coware、Helic和Mathworks等公司的技术，射频设计能力大为增强。使用该项新技术，可以减少设计反复，并缩短产品上市时间。其AMS工具可以实现自顶向下、数／模混合的电路设计；Composer工具可以方便地进行电路设计的输入和管理；spectre/SpectreRF仿真器精度高，适合不同特点的电路设计；Layout工具包含了布局、交叉参考、布线、版图验证、参数提取等功能；此外，Virtuoso能进行可靠的后仿真和成品率控制。

基于Virtuoso的行为仿真和系统规划

射频收发系统的设计最终能否成功，以及模块指标分配是否合理可行，都有赖于具体电路设计之前对系统的行为建模和计算，即所谓的行为仿真。这也是自顶向下设计模式的关键一步。Cadence内置的Verilog-A和VHDL仿真器，以及混合输入模式的仿真方法提供了这种可能性。而且，Cadence软件免费提供了大量的行为模型供选择使用，对于射频系统设计，所要做的就是调用并设定各个模块预期的指标要求，通过仿真很快就能得到系统的行为特征。根据要求可以方便地修改各个模块的指标重新仿真，直到系统的行为满足要求为止。以接收机为例，接收系统。每个模块的指标设定非常具体，如输入输出阻抗、增益、隔离度、噪声系数NF、线性度IP3、直流偏移IP2等。仿真完成后，每个模块的指标分配任务也同时完成。

每个模块用具体电路实现后可以逐一取代相应的设计模块，进行系统仿真，可以看出每个模块是否满足系统的需要，进而评估每个实际模块对系统性能的影响。

基于Virtuoso Spectre/SpectreRF的电路模块仿真设计

基于上述的行为仿真结果和指标分配结果，可以划分系统模块设计任务，对每个单元块分别进行设计仿真。

LNA

LNA是射频接收机最前端的一个有源部件，它决定了系统的噪声性能。对它的要求主要是具有尽量低的NF和足够的功率增益、好的输入匹配，其次是高线性度和隔离度。其电路如图3所示。利用Spectre的SP分析或SpectreRF的PSS+Pnoise分析都可以进行NF分析。还可以利用NFmin的结果来挑选晶体管的尺寸，以使最优源阻抗满足最小的噪声要求。

Mixer

混频器是收发机的核心，由于完成的是变频工作，其主要仿真方法需采用SpectreRF仿真器。混频器的益、NF等与输入输出有关，但输入和输出工作在不同的频段上，往往要在PSS分析的基础上进行其它分析才能得到正确结果，如PSP、Pnoise、PAC等。混频器的结构是典型双平衡吉尔伯特。

VGA

基带VGA由于频率低、增益大，因此对噪声要求不高，主要是对线性度、增益等指标有较高的要求，SpectreRF的PSS扫描可以方便地对模块的输入进行扫描并自动对扫描曲线作延长，直接标示出线性度PldB和IIP3的交点位置及数值大小，非常方便直观。这种方法与传统的two tone测试相比更加灵活高效。VGA在不同增益状态下的IIP3指标的仿真只需把控制写成变量，在ADE环境中进行扫描变量的值即可完成。所得的结果可以方便地进行比较分析。通过调整可以获得理想的VGA电路。甚至可以把ADE下的各种设置保存成ocean的脚本文件，利用脚本的自动运行，只要事先安排好各种仿真任务，Cadence就能自动完成各项仿真并保存数据结果。对数据进行比较分析后能获悉电路的性能，以此为指导逐步改进，便可获得一个满足系统需要的电路模块。

PLL模块

PLL各模块的仿真是一个比较有挑战性的任务，PLL本身是一个数字／模拟混合的模块，但是一般都用模拟的方式设计各个模块。PLL的仿真包含了上百项指标的测试工作，这些仿真要用到几乎所有Spectre和SpectreRF的仿真工具。以其中VCO和CP的仿真为例，VCO非线性的工作特点决定了它的噪声计算不能以小信号的方式进行，采用PSS+Pnoise的方式则可以准确地仿真VCO的相位噪声性能。通过扫描可以得到VCO的频率调谐增益Kvcvcd。

电荷泵输出电流特性是衡量CP性能的常用曲线，CP决定了PLL环路的增益和带内噪声性能。通过扫描也可以容易地得到CP在不同状态下电流源的恒流和匹配特性。

以上所述是射频接收机几个典型单元模块的电路设计仿真过程。系统各个单元块的仿真是可以同时展开的，完成的模块可以随时代人行为系统来验证设计结果。经过若干次反复修改与验证，最终可以得到符合要求的接收系统。

温度分析

要保证最终系统设计的可靠性和成品率，很关键的一步是在各个单元块的设计中进行温度、极端情况等分析。这些功能可以在CadenceVirtuoso中通过设置不同的仿真温度、通过仿真模型的Corner设置，以及直接使用其提供的MonteCarlo仿真工具来进行。

射频收发系统的整体电路仿真

各个模块电路分别设计验证完成以后，就可以把所有模块连成系统，并加上PAD、ESD等构成一个完整的芯片系统，对这个系统加上激励进行仿真测试，可以对整个系统电路进行仿真。如果仿真计算所用的硬件资 源足够大，可以直接对系统进行tran、SP、PSS，以及PSP、Pnoise、PAC等分析，获得整个芯片的性能。如果资源不足，则可以考虑对系统按功能进行分组、分块仿真。由于分出的块之间相对独立，因此整体系统的特性与分块仿真差别不大。

版图设计与后仿真

在各模块的设计指标满足自身及系统要求的基础上可以开始各个模块的版图设计，首先利用Layout-XL的元件调入功能可以直接由原理图调入版图元件，进行各个模块的粗略布局，主要是安排与其它模块的连接端口以及一些重要元件的预布局。然后从系统上将所有模块的预布局调入进行整体布局考虑。利用Virtuoso Layout工具所具有的层次化管理和操作的特性，可以对每个模块的安放及其与其它模块的衔接进行系统考虑。

系统布局以后，将边界条件分配给每个模块。在模块单独的布局过程中要遵守其边界约定。版图进行到一定阶段后，即可以调入到系统版图中来检查，随时作必要的调整以满足每个模块的具体情况。

具体版图绘制过程中可以充分利用Virtuoso版图工具的强大功能，比如充分发挥快捷键功能可以使版图设计流畅高效；利用Layout-XL的交叉参考可以随时发现错误的连线或因疏忽造成的短路；利用DRD的实时规则检查可以避免绝大多数违反设计规则的布图。

版图的规则检查可以采用Virtuoso的Diva工具，DRC、LVS、Exlract等工作都可以在其友好的界面下完成。对于射频电路版图元件数规模不大的特点，利用Diva完成绝大部分工作是很合适的。如果想进一步提高版图提取和后仿真的精确度，可以考虑采用Assure工具来进行。

结语

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【关键词】AT89S52;红外解码;LCD12864;Proteus

本设计将制作一款基于AT89S52的简易风扇的控制系统，其电路设计简单、性能稳定、节能。采用单片机AT89S52作为主控制器，实现实时温度显示，并能够根据环境温度调节风扇的转速，可以设定调节范围。系统能够进行遥控和手动控制。

1.系统总体构成及工作原理

本设计从硬软件两个方面说明风扇控制系统的设计，主要是硬件部分。系统硬件由主控制电路、温度采集电路、LCD显示电路、直流电机及驱动电路、按键控制以及红外遥控电路、电源及报警电路等组成。

本设计中采用Atmel公司的单片机AT89S52作为主控制器，温度采集电路中采用Dallas半导体公司的数字化温度传感器DS18B20，选用带中文显示的12864液晶模块进行LCD显示电路设计，使其能够显示最高温度、最低温度、实时温度、电风扇的工作模式（睡眠风、图1所示系统总体框图自然风和强风3个档位）以及电机实时的转速等参数。本设计中传感器部分采用霍尔传感器，负责将电机的转速转化为脉冲信号，用SS443A霍尔传感器作为测量直流电机转速的敏感元件，经过单片机数据处理，能够实时显示电机的转速。通过按键手动设定或红外遥控设定电风扇的档位。基本功能设为3个档位，包括睡眠风、自然风和强风，档位随时可以通过LED灯指示出来。

图1 系统总体框图

图2 单片机主控电路

2.系统硬件电路设计

2.1 主控制器电路设计

目前市场上单片机种类繁多，性能价格各异;根据设计需要，我们选择Atmel公司的AT89S52单片机，AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器。AT89S52具有以下标准功能：8K字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。本设计晶振采用12MHz，硬件电路原理图如图2所示。

系统共有4个按键，采用软件进行控制。判断键是否按下，可采用中断的方法，当某个键按下时，低电平有效。4个按键的功能在具体程序中进行定义。单片机的P14：设置最高、最低温度;P15：睡眠档/加;P16：自然档/减;P17：强风档。单片机的P10、P11、P12、P13分别通过限流电阻接LED灯，档位随时可以通过LED灯指示出来。

2.2 温度采集电路设计

本设计采用数字化温度传感器DS18B20，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。温度测量范围从-55℃到+125℃，可在ls（典型值）内把温度变换成数字。DS18B20用9位存贮温度值，最高位为符号位。用户设定的报警温度存储在E2PROM中，掉电后依然保存。本设计中DS18B20的1脚接地，3脚接电源，2脚接单片机的P1.0管脚，作为数据输入输出，将采集到的温度数据以数字的形式传送给单片机，单片机根据收到的数字控制电机的转速，在LCD12864上显示内容。图3所示为温度采集电路。

图3 温度采集电路图

图4 电机驱动硬件电路图

2.3 直流电机和红外遥控设计

SS443A霍尔传感器作为测量直流电机转速的敏感元件，经过数据处理，能够实时显示电机的转速。最终采用的直流电机连接方式如图4所示，通过三极管Q2（S8550）放大电流，二极管起保护作用。根据本系统的控制要求，控制输入部分主要设置了转速控制，即通过按键S3、S4、S5对电机的转速进行控制，按键S3、S4、S5对应睡眠风、自然风、强风。

本设计中采用的1838红外接收头，具有：（1）工作电压2.5V-5.5V，工作电流0.25mA;（2）灵敏度高;（3）一致性好;（4）抗干扰性强，超低功耗。红外接收电路通常被厂家集成在一个元件中，成为一体化红外接收头。内部电路包括红外监测二极管、放大器、限幅器、带通滤波器、积分电路和比较器等。红外监测二极管监测到红外信号，然后把信号送到放大器和限幅器，交流信号进入带通滤波器，带通滤波器通过30kHz到60kHz的负载波，通过解调电路和积分电路进入比较器，比较器输出高低电平，还原出发射端的信号波形。

图5 1838红外接收头和红外接收电路设计

2.4 LCD显示电路设计

本设计最终采用LCD12864液晶显示，在设计初期，先采用LCD1602进行相关软件仿真操作，成功后采用带中文显示的12864液晶模块进行硬件电路设计。设计中采用单片机对12864液晶模块进行控制，使其能够显示最高温度、最低温度、实时温度、电风扇的工作模式（睡眠风、自然风和强风3个档位）以及电机实时的转速等参数。图6所示是本设计中12864液晶模块的硬件电路连接图。

图6 12864硬件连接电路图

图7 主流程图

3.系统软件设计

在软件设计方面，使用了集成开发环境Keil ?Vision2和模拟软件Proteus。?Vision2是Keil公司提供的用于开发MCS-51系列芯片的汇编语言与C程序的集成开发环境。?Vision2 IDE环境包括菜单、工具条、编辑及显示多种窗口，支持C编译器、宏汇编器、连接定位器、目标代码到hex的转换器。Proteus软件能模拟51单片机、AVR单片机、PIC单片机以及部分ARM芯片。支持的器件也很多包括A/D、LCD、LED、温度、时钟等芯片。在设计初期，此工具能够进行硬件电路原理图和程序的验证，避免直接焊板子出现的种种问题。Proteus里加载可执行文件，左键双击AT89S52原理图，点击加载“*.hex”可执行文件。

本设计的软件由主程序、温度采集模块、12864液晶模块、电机驱动模块、红外解码模块五个主要部分组成。采用了自顶向下的模块化结构方式，将各个功能分成独立模块，由系统的程序统一管理执行。主程序主要完成初始化功能，包括LCD显示的初始化，显示缓存的初始化，定时器的初始化，外部中断的初始化，寄存器、标志位的初始化等。

图8 系统显示图

4.结语

本设计通过LCD12864、DS18B20、直流电机、红外遥控等模块软硬件的设计，遵循实用、简单、可靠和低成本的原则，设计了一种实现温度显示、控制直流电机转速并有报警功能的电风扇控制系统。通过硬件电路和软件程序设计，最终实现满足需求的控制系统。测试表明本系统达到了设计要求的各项功能，各部分工作正常。性能稳定，控制准确。在系统的设计中，硬件和软件的设计均采用模块化的思想，合理运用开发和仿真软件。实物调试，每个子模块都调试成功后，再利用主程序实现其综合功能。经过软硬件综合调试后，打开电源开关，风扇开始运转，可以进行红外遥控和手动方式设置。

参考文献

[1]王冬星.风扇智能控制系统设计[J].电脑学习，2008（6）： 12-13.

篇7

【关键词】gsm远程控制；单片机；gps定位；跟踪仪；车辆防盗

1.引言

gsm网络的不断发展使我们生活交往拉近了距离。gps定位系统使我们知道了我们的精确地立足点。于是两者的结合形成了一套系统让我们实现了传说中的“千里眼、顺风耳”概念。为了进一步了解该系统，本课题基于gsm、gps技术结合单片机总控管理来实现远程跟踪的目的。

2.系统总体结构设计

该系统主要有电源部分、mcu单片机控制部分、gps定位数据实时采集部分、gsm数据传输部分、外部信号检测部分、振铃提示以及对外控制部分组成。

图1 系统总体结构

3.电路模块设计

3.1 系统电源电路设计

该设备采用12v供电，经lm7805降压，将电压稳到5v从而供单片机、定位模块的部分供电；5v电压再经过二极管1n4007，由于二极管导通会有0.7v的压降，于是可以得到4.3v的电压，由于gsm模块的电压使用范围是3.4-4.5v，所以4.3v可以是gsm模块稳定工作。

3.2 mcu单片机总控电路设计

该设备需要实时采集gps信号、gsm短信指令，需要处理的数据比较多，一般51单片机很难处理。再者单片机与各模块靠串口连接而普通单片机只有一个串口。所以控制起来更是不易。于是综合考虑选择ram比较大的并且有两个以上串口的单片机stc11f32xe。

3.3 gsm模块电路设计

sim300d是小体积即插即用模组中完善的三频/四频，gsm/gprs解决方案。使用工业标准界面，使得具备gsm/gprs 900/1800/1900mhz功能的sim300c以小尺寸和低功耗实现语音、sms、数据和传真信息的高速传输。三频/四频gsm/gprs模块，外形尺寸40x33x2.85mm支持用户定制的mmi和键盘/lcd内嵌强大的tcp/ip协议栈。

3.4 gps模块电路设计

该系统采用台湾产royaltek鼎天rgm-3600高性能srif 3 gps模块。该模块采用当今最新的srif3技术具有20通道可以同时追踪20颗卫星，定位速度快、精度高、功耗小等优点。该模块的rx、tx分别与单片机的tx2、rx2相连单片机通过串口来向模块传送指令。该模块通信协议为nmea-0183标准格式协议。

3.5 外部输入输出电路设计

该部分主要包括振铃提示电路，继电器控制电路，以及一路模拟传感器的按键电路组成。振铃电路和继电器控制电路都是利用单片机io口来控制三极管导通截止来实现蜂鸣器和继电器动作。该电路中按键只是模拟传感器信号，用来表示机动车紧急情况时相应传感器采集到信息传给该设备，经过处理将信息发送给远程终端。

4.软件设计

该系统主要程序包括：gsm驱动、gsm数据处理、gps数据接收处理、外部按键检测、数据储存以及振铃和继电器驱动程序等。

gsm驱动主要是通过单片机串口1向gsm模块发送at指令来控制该模块以及查询短信情况。同时stc11f32xe具有双串口，串口2可以很好的与gps模块连接实时检测定位信息。这给程序编写以及硬件设计带来了很大方便。

该设备是一远程监控设备所以有许多数据例如，密码、手机号码等需要永久储存（掉电不丢失）并且需要方便修改，由于本设备采用的单片机内置epprom所以该部分程序与外部硬件无关。程序编写比以往外置储存器方便。

5.结语

经过一段时间的研究学习本设计已经可以实现实时检测设备的定位信息，并且可以利用远程手机控制该设备查询当前的定位信息。该系统可以将此信息以短信的方式返到远程控制手机上。并且该系统设有远程监听功能，用户可以随时通过手机向系统发送相应指令进行监听。

参考文献

[1]童诗白，华成英.模拟电子技术基础（第三版）[m].北京：高等教育出版社，2000.

[2]阎石.数字电子技术基础（第四版）[m].北京：高等教育出版社，1997.

[3]王增福，李昶，魏永明.新编常用稳压电源电路[m].北京：电子工业出版社，20

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[4]龚华生.元器件自学通[m].北京：电子工业出版社， 2005.2.

[5]魏立峰，王宝兴.单片机原理与应用技术[m].北京：北京大学出版社，2006.

[6]王昊，李欣，郑凤翼.通用电子元器件的选用与检测[m].北京：电子工业出版社，2005.

[7]陈永甫.常用半导体器件及模拟电路[m].北京：人民邮电出版社，2005.

[8]谭浩强.c程序设计（第三版）[m].北京：清华大学出版社，2005.

[9]求是科技.单片机通信技术与工程实践[m].北京：人民邮电出版社，2004.

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关键词：直流电动机；调速系统；单片机控制；硬件设计

1 直流电动机调速系统的单片机控制系统设计

1.1硬件设计

采用89C51单片机输出数据，由PWM信号发生电路发送PWM信号到直流电机，然后通过测速电路、滤波电路和A/D转换电路将数据重新发回89C51单片机，从而进行PI运算以实现对电动机速度和转向的调控。该89C51单片机由CPU和8个元件构成，它们都以片内的单一总线进行连接，构成的基本结构仍然是通用CPU配置芯片的构成模式，在功能单元控制方面则采用特殊功能寄存器集中控制方法。

（1）PWM信号发生电路设计

（2）PWM信号发生电路设计

PWM信号波可以用单片机的PWM端口输出，通过编程来产生，也可以通过使用PWM芯片实现。如果PWM波的频率太高，驱动直流电机控制要求的功率太高，而PWM波的频率太低，电磁噪声的产生是比较大的。在实践应用中，如果频率在18KHz的PWM波，应用效果是最好的。在该系统中，应用两片4位数值比较器4585和一片12位的串行计数器4040构成的PWM信号发生电路。PWM信号发生电路由三片通用数字电路构成，它可以使软件设计构成大大简化，但同样也适用于单片机系统。

（3）功率放大驱动电路设计

功率放大驱动采用美国IR公司生产的IR2110驱动器。该芯片采用CMOS工艺制作，逻辑电源电压范围为5 V～20 V ，适应TTL 或CMOS 逻辑信号输入，具有独立的高端和低端2 个输出通道，具有较理想的抗噪效果和快速和完整的保护功能，可大大提高控制系统的可靠性。

（4）保护电路设计

在该电路中，为了防止功率管和负载因过电流损坏，需对电流值进行严格控制。利用IR2110 的SD 端可实现过电流保护控制功能，其过电流保护的工作原理如图 3 所示。稳压二极管D1 提供一标准电压，电阻R2 对电流进行采集，将其转换成电压信号，再与标准电压相比较，当电流达到规定值时，比较器输出高电平，提供给IR2110 SD 端，IR2110 控制切断功率管，从而防止过电流的产生。电流值的大小可以根据稳压二极管稳压值及电流检测电阻计算出来。当IR2110 用于驱动大功率IGBT 管时，SD 端的过电流保护功能应慎重使用，因为大电流关断下d i/ d t 很大，控制及驱动电路屏蔽不好情况下会串入很大的干扰信号，很容易引起SD 端保护误动作。

图3 过电流保护原理

1.2软件设计

1）主程序设计

主程序是一个循环程序，其主要思路是，先设定好速度初始值，这个初始值与测速电路送来的值相比较得到一个误差值，然后用PI算法输出控制系数给PWM发生电路改变波形的占空比，进而控制电机的转速。主程序软件由1个主程序、1个中断子程序和1个PI控制算法子程序组成。主程序主程序是一个循环程序，其主要思路是由单片机P1口生数据送到PWM信号发生电路，然后用PI算法输出控制系数给PWM发生电路改变波形的占空比进而控制电机的转速。

2）软件调试

在软件设计编程中，经常会出现问题，包括键盘扫描、PWM信号产生电路的控制和单片机控制直流电机转动方向等问题。总结软件调试过程，可以认识到软件调试过程需注意的几个关键点：

（1）仔细检查源代码，看看是否有编程语言语法的错误；

（2）子程序设计找出错误和重点调查；

（3）使用各种方法来仔细检查程序，一步步操作，直到系统调试成功为止。

3）系统仿真

选择proteus仿真软件，利用proteus绘制系统电路图。如果程序在keil C调试通过，将生成以HEX为扩展名的文件，这是为了使系统能在Proteus文件成功模拟的重要文件。一些文件被加载到单片机系统的仿真，验证是否能完成直流电机调速。如果不成功，回到软件调试步骤继续进行调试，识别和修正错误并重新运行系统。硬件电路仿真设计是根据设计方案完成的，在模拟过程中也遇到了许多问题，如元件选择、电路设计和选择元素等。因此，要熟悉和掌握系统组件的使用方法和原则。

2 结束语

综上所述，本文论述直流电动机调速系统的单片机控制是以以89C51单片机作为设计核心，以C语言编制程序实现对直流电动机的平滑调速。实际上，通过单片机实现直流电动机调速还有很多种途径，相较于其他硬件设计或者是软硬件结合设计而言，采用PWM软件设计方法在实现调动及调速控制则具有更为明显的灵活性和成本优势，同时也能够充分发挥单片机的调控作用。因此，本文论述的用意既是为加深直流电动机调速系统的单片机控制理论探究，也为广大业务人员提供交流沟通的平台，共同进学习。

参考文献

[1] 李维军，韩小刚，李 晋；基于单片机用软件实现直流电机PWM调速系统[J]；维普资讯；2007，（09）.

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【论文关键词】船载载物台；实时自动调平；单片机

0 引言

自动调平系统作为一种安放在运动物体上的设备，具有将其上的设备与运动物体扰动隔离的功能。自动调平系统无论在军用还是在民用方面都有比较广泛的用途，例如航拍、舰载导弹发射台、船舶制造、船载卫星接收天线等。为此，本文介绍了一种船载实时自动调平载物台控制系统，此载物台将其上的设备与船舶的摇摆运动隔离，使固定于该载物台上的设备始终处于水平状态平台。

自动调平载物台整个系统主要由机械设计、硬件电路设计和软件设计三个部分组成。

1 机械设计

机械部分是承载物品使之稳定的载体，由底座、万向轴、舵机、连杆、台面、支柱等组成。示意图如图1所示。

2 控制系统硬件电路设计

控制系统硬件电路设计部分主要由陀螺仪、电源、单片机最小系统组成。

2.1 陀螺仪

陀螺仪可以测量震动或运动的三轴全方向的加速度值和角速度值。本系统中采用MPU6050模块（三轴陀螺仪+三轴加速度）。此款芯片内置16bit AD转换器，16位数据输出，角速度的范围小于等于±2000°/sec，加速度范围为±2±4±8±16g，供电电压为单电压 3.3 V供电。另外，其低廉的价格可大大降低开发成本。

2.2 电源部分

电源部分选用了常用的7805稳压芯片，可输出稳定的+5V电压，毕业论文电路原理图如图3所示。

2.3 单片机最小系统

单片机最小系统作为自动调平载物台的大脑，是整个系统的核心部分。本系统中单片机采用了STC15系列增强型8051单片机STC15F2K60S2，内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换（25万次/秒），非常适合电机控制，强干扰场合。陀螺仪和舵机与单片机的接口电路如图4所示。

3 软件设计

载物台稳定是通过陀螺仪测量载物台台面倾斜角度，经过 A/ D 转换后将数据送到单片机，再通过单片机来控制舵机来实现实时控制的，以控制载物台保持水平，程序流程图如图5所示。

主程序主要包括初始化和主循环。主循环部分主要负责接收中断传过来的陀螺仪检测的数据，并用1602字符型液晶显示角度，然后完成对舵机的驱动，实现载物台的自动调平。对陀螺仪数据的处理是软件设计中的一个重要部分，单片片首先对传过来的三轴加速度和角速度进行处理，主要计算函数程序如下：

Display10BitData（GetData（ACCEL_XOUT_H），2，0）； //显示X轴加速度

4 结语

本文设计了一种能够自动调平的船载载物台，可以对载物台台面角度的改变随时跟踪，并进行修正。该载物台控制精度高，反应速度快，误差小，能够为普通用户服务。

【参考文献】

[1]张毅刚.单片机原理及接口技术（C51编程）[M].北京：人民邮电出版社，2011：168-172.

[2]郭天祥.单片机C语言教程 [M].北京：电子工业出版社，2011：38-50.

[3]彭军.传感器与检测技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2013：10-15.

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关键字： MC34063稳压电路； 89C51单片机； HT7750； 单片机休眠模式

中图分类号： TN710?34； TM92 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）07?0160?03

Design and implementation of direct current charger based on single chip

XIA Shu?li

（Xuzhou College of Industrial Technology， Xuzhou 221140， China）

Abstract： A direct current charger is designed， which can transfer the energy of direct current power source to rechargeable battery above 3.6V. According to entering voltage， the system adopts MC34063 and HT7750 to structure the electricity supplying circuit to charge battery. The AD0832 controlled by 89C51 single chip is used to check the output voltage of power source， so as to judge whether to charge up the battery or not. The detecting time can be set according to demands of users， and displayed by the nixie tube. To improve the work efficiency of the single chip， its two modes of work and sleep are detected spasmodically.

Keywords： MC34063 voltage regulator circuit； 89C51 single chip； HT7750； single chip sleep mode

0 引 言

近年来，能源短缺问题日益突出，人们在担忧能源枯竭的同时，对能源的浪费却大得惊人。例如各种废弃的电池，尤其是遥控玩具车使用的电池，甚至没用到其能量的一半就被废弃掉了，这不仅造成能源的浪费，更造成了环境的污染。因而研制一种收集各种废旧电池能量的装置已迫在眉睫。

本文设计一种以直流电源变换器为核心的电能收集装置，该装置可用于人们在旅途为手机随时充电，也可用于矿工照明等。

1 系统设计框图

电能收集充电器的核心为直流电源变换器，从直流电源中吸收的电能转移到可充电电池中。电能收集充电器是将输入的功率尽可能大的输送到所需充电的设备中，使得充电器的充电效率尽可能提高。该充电器对输入电压要求低，并且可以最大可能的吸收直流电源中的能量，比一般的充电器节能。系统框图如图1所示。

图1 系统框图

根据电压[Ui]取值的大小采用两种直流电源变换器，当电压为1.1 V

2 硬件电路设计

2.1 升压电路设计

升压电路主要由HT7750组成，HT7750转换器具有高效率和低纹波。该系列具有超低启动电压、高输出电压精度[1]。只需要3个外部元件即电感、稳压管、电解电容，以提供固定输出5 V电压。电路如图2所示。

图2 升压电路

2.2 供电电路设计

供电电路是由MC34063芯片构成的稳压电路，此芯片是一款可降压也可升压型的采用PWM 调节方式的开关稳压电源芯片，MC34063的工作电压范围[2]为3～40 V。此电路是把输入进来的电压进行稳压处理达到所需电压值，同时此电压还可以作为单片机和ADC0832的工作电压。电路构成如图3所示。

2.3 控制电路设计

采用8051单片机，它拥有编程灵活、功能强大、而且廉价的好处，与INTEL公司的8096系列16位单片机相比，8051更具有明显的价格优势[3]。同时能够满足需要，成为首选。它可以自身休眠来减小功耗，提高效率，它由基准电源电路输出稳定的5 V电压供电，主要起到检控电压的作用。89C51单片机控制AD0832来检测电源输出电压的大小，从而判断是否对电池进行充电，并且检测时间的长短可以根据用户的需要进行设定，通过数码管显示出来。这里用的ADC是ADC0832芯片，它是一个串行的ADC，它具有速度和精度都足以满足此电路，在ADC0832的VCC脚与基准电路供电的输出脚间接一个大电容从而使输入给ADC0832的电压更稳定。电路构成如图4所示。

图3 供电电路

2.4 充电电路设计

该电路是通过单片机对充电电路的控制从而实现对电池的充电，起到开关作用。并且电路中加入了LED灯，从而显示充电器是否工作。电路如图5所示。

3 软件部分的设计

本系统的软件采用C 语言来编写，所有代码在UV2下编译调试。软件程序设计主要检测电源输出电压的大小，从而对判断是否对电池进行充电，同时单片机通过自身休眠来减小功耗，提高效率。程序主流程图如图6所示，休眠时间控制流程图如图7所示。

4 测试方法与结果

（1） 当输入电压[Ui]为10～20 V时，取电源内阻[Rs]为100 Ω，可充电池的内阻[Rc]为0.1 Ω，由理论计算得：

[Ic>（Es-Ec）（Rs+Rc）]

即：

[Ic>（20-3.6）（100+0.1）=163.8 mA]

图5 充电电路

图6 主流程图

图7 休眠时间控制流程图

实际测量时[Ic=]164.6 mA>163.8 mA，满足了设计的要求。测试数据见表1。

本设计的工作效率由输出电压[U*out]与输出电流[Iout]的乘积比上输入的电压[Uin]与电流[Iin]的乘积。即：

[η=（Uout*Iout）（Uin*Iin）]

（2） 当[Ui]从0逐渐升高时，能启动充电功能的[Ui]为0.28 V；当[Ui]为0时，系统最大反向充电电流仅为0.09 mA。

表1 高压参数表

[[Es] /V＼&[Uin] /V＼&[Iin] /mA＼&[Uout] /V＼&[Iout] /mA＼&[η]/%＼&5.8＼&5.07＼&7.89＼&3.54＼&0.203＼&1.80＼&6＼&5.13＼&8.85＼&3.55＼&1.545＼&12.08＼&7＼&5.51＼&15.39＼&3.64＼&9.01＼&38.68＼&8＼&5.71＼&23.6＼&3.75＼&19＼&52.87＼&9＼&5.49＼&46.2＼&3.57＼&34＼&47.86＼&10＼&5.49＼&46.2＼&3.57＼&46.21＼&65.04＼&11＼&5.55＼&55.9＼&3.57＼&57.3＼&65.94＼&12＼&5.54＼&65.6＼&3.58＼&68.5＼&67.48＼&13＼&5.56＼&75.5＼&3.56＼&80.1＼&67.93＼&14＼&5.59＼&85.8＼&3.6＼&92.1＼&69.13＼&15＼&5.61＼&96.6＼&3.6＼&104.6＼&69.49＼&16＼&5.64＼&106.2＼&3.61＼&115.8＼&69.79＼&17＼&5.66＼&116.5＼&3.62＼&127.8＼&70.16＼&18＼&5.69＼&127.7＼&3.63＼&140.8＼&70.34＼&19＼&5.71＼&137.2＼&3.64＼&151.9＼&70.58＼&20＼&5.74＼&147.3＼&3.64＼&164.6＼&70.43＼&]

5 结 语

本文设计并实现了一种基于单片机的直流电能收集充电器，该充电器在输入电压低至1 V的情况下仍能将能量传递至3.6 V以上的可充电池中。同时制作了实验样机并对实验样机进行了测试。实验结果表明该充电器具有工作电压范围宽，效率高，适应性强、可靠性好等优点。从一定程度上解决了废弃电池能源的浪费及对环境的污染。

参考文献

[1] 柳雪峰.一种新型实用的Boost升压电路[J].电子世界，2009（7）：46?47.

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