2015年全国大学生电子设计竞赛LED灯闪光灯电源

2015年全国大学生电子设计竞赛LED灯闪光灯电源【高职高专组】2015年8月15日I摘要本系统采用ArduinoUNOR3单片机为核心控制器，它是一款具有14路数字IO口(其中6路可作为PWM输出)，另外6路模拟输入，它比之前的51单片机、16单片机更加的简单，可以对电源的脉冲输出模式进行控制；通过红外遥控来设定电源的工作模式，电流峰值，脉冲周期以及脉冲数量。在恒流电源控制电路中，采用BP1360提供恒流电源所需要电流，负载可变，输出电压在10.5V以内变化，若高于10.5V则蜂鸣器报警。D/A输出电压控制输出电流在100mA到600mA之间调节，并保持稳定。同时LCD可显示电源的工作状态。本系统具有过压保护和报警功能。关键字：arduinounor3LCD恒流脉冲Abstract:ThissystemUSEStheArduinomicrocontrollerasthecorecontroller,itisahas14digitalinput/output(includingsixroadcanbeusedasaPWMoutput),6roadanaloginput,itthantheprevious51singlechipmicrocomputer,16monolithicintegratedcircuitismoresimple,andtheoutputofthepulsecontrol,anddutyratioforathird,USEStheinfraredremotecontroltosetthemode,peakcurrent,pulsecycleandpulsenumber.Inconstantcurrentpowersupplycontrolcircuit,usingBP1360neededtoprovideconstantcurrentpowersupplycurrent,load,variableoutputvoltagechangewithin10.5V,ifhigherthan10.5Vbuzzeralarm.D/Aoutputvoltagetocontroltheoutputcurrentregulationbetween100mAand600mA,andremainedstable.English,LCDcandisplayvalueatthesametime.Thissystemhastheoverpressureprotectionandalarmfunction.Weonlyusebatterypowerforpowersupplysystem.Keywords:arduinounor3LCDSteadyflowpulseII目录一系统设计...........................................................................................................11.1设计要求.....................................................................................................11.1.1基本要求.............................................................................................11.1.2发挥部分.............................................................................................11.2设计方案.....................................................................................................11.2.1系统方案.............................................................................................11.2.2方案的论证选择.................................................................................2二硬件电路设计...................................................................................................32.1中心控制模块............................................................................................32.2控制模块....................................................................................................42.3电源模块....................................................................................................42.4显示模块....................................................................................................4三理论分析与计算...............................................................................................5四软件设计...........................................................................................................6五系统测试...........................................................................................................65.1测试条件....................................................................................................65.2测试方法....................................................................................................65.3测试结果....................................................................................................65.4结果分析....................................................................................................7六总结...................................................................................................................7参考文献.................................................................................................................81一系统设计1.1设计要求1.1.1基本要求（1）输入电压3.0V～3.6V。（2）连续输出模式输出电流可设定为100、150、200mA三档，最高输出电压不低于10V，最低输出电压为0V(输出短路)。（3）在规定的输入电压和输出电压范围内，输出电流相对误差小于2%。（4）等效直流负载电阻过大时，输出电压限幅值不高于10.5V并报警。（5）输出电流200mA，输出电压10V时，效率不低于80%。（6）自制一个LED闪光灯，用于演示。1.1.2发挥部分（1）具备脉动输出模式，输出占空比为1∕3，相对误差小于2%。（2）输出电流峰值可设定为300、450、600mA三档，相对误差小于5%，间歇期电流小于1mA。（3）脉冲周期可设定为10、30、100ms三档，相对误差小于2%，上升时间、下降时间均不大于100μs，电流过冲不大于10%。（4）输出脉冲个数可设定为1到5个和连续的脉冲串(以便测试)，每按一次启动键输出一次脉冲串。（5）其他。1.2设计方案1.2.1系统方案首先3~3.6V直流电经过升压电路将电压提升到12V稳定电压，然后经过恒流电路输出恒定的电流，采集电阻把电流值转换为电压信号传送给单片机控制中心，单片机把电流采样值与设定值进行比较，再通过PWM波来控制恒流电路输出电流的稳定性。恒流电路升压电路负载单片机系统ArduinoUNOR3红外遥控液晶显示报警与限压电流采集PWM驱动3-3.6V直流电源2图1-1设计方案整体思路图1.2.2方案的论证选择1.2.2.1控制装置的选择方案一：矩阵按键控制矩阵键盘触点式开关按键，也可以实现对本题要求的各种设定，但是按键数量太多，对电路线路排布太过繁琐，浪费的接口太多，所以要用矩阵按键要慎重考虑。方案二：红外遥控控制红外遥控体积小，成本低，并且使用方便，控制信号就一定要稳定、安全。行解码电路能对红外编码进行可靠地接收，同时要能够稳定地控制继电器的开关。而且它能够引导脉冲为宽度是10ms左右的一个高脉冲和一个低脉冲的组合，用来标识指令码的开始。识别码、键码、键码的反码均为数据编码脉冲，用二进制数表示。“0”和“1”均由毫秒量级的高低脉冲的组合代表识别码(即用户码)是对每个遥控系统的标识。当指令键按下时，指令信号产生电路便产生脉冲编码。键码后面一般还要有键码的校验码，用来检验键码接收的正确性，防止误动作，增强系统的可靠性。由于红外遥控的性价比比较高，并且基于单片机的原因，所以选择方案二。1.2.2.2中心控制系统的选择方案一：STC89C52RC51单片机是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8kbytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256bytes的随机存取数据存储器，其价格便宜，但处理速度慢，编译程序繁琐。方案二：Arduino单片机是一块基于开放源代码的USB接口SimpleI/O接口板（包括12通道数字GPIO，4通道PWM输出，6-8通道10bitADC输入通道），并且具有使用类似Java,C语言的IDE集成开发环境。它能通过各种各样的传感器感知外界的环境，编译程序简单直观。考虑到红外传感器对单片机资源和处理速度的要求，所以采用方案二。1.2.2.3电源芯片的选择方案一：AX20122.5V至5.5V操作输入电压范围，广泛用于PWM调光(200赫兹到200赫兹)，内部1.9合闸电流限制过压保护(OVP)，内部软启动功能电流限制和热停堆保护。AX2012使用电流模式，频率为1.2MHz固定结构调节LED电流，这是通过外部电流检测电阻。效率低，发热严重。方案二：BP1360BP1360是一款驱动高亮度LED的降压恒流驱动芯片，BP1360外部采用极少的元器件，为LED提供一个极高性价比的解决方案。BP1360输入电压范围从5伏到30伏，输