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基于STM32的数控直流电源（数控直流电源）

数控直流电源

目录

1、介绍 　　　　 …………

2、整体方案 　　　　 …………

3、硬件电路 　　　　…………

4、软件 　　　　　 …………

5、心得小结 　　　　 …………

6、附录： 1、元器件 …………

　　　　　　2、电路图 …………

　　　　　　3、代码 …………

1、介绍：

这个数控直流电源，是基于CORTEX_M3的STM32F103ZET6芯片的一个制作。它的能实现0~9.9V的电压变化，每次变化为0.1V。它采用了内部的12位DAC和12位的ADC，精度比普通的8位ADC高出16倍，在实际的测试中，本制作的精度达到0.01V。本制作可以实现按键加减电压大小、按键自动调节电压、输入数值控制输出电压、输出幅值频率可调的三角波功能。同时，本制作采用320*240的LCD液晶显示，并且在显示的基础上，制作了完整的用户界面，大大方便了用户的使用。

2、整体方案：

方案介绍：

本方案围绕stm32芯片，由供电模块、液晶显示模块、报警模块、负载电流检测模块、电源产生模块、按键模块构成。

电源模块：我采用的是桥式整流结合三端稳压芯片的处理方法。由此得到单片机使用的5v电源和驱动运算放大器的12V电源。

电源发生模块：这个系统由LM358运算放大器和stm32芯片内部12位DAC组成。

负载电流检测模块：这个模块由stm32内部12位ADC和自制的1欧姆康铜电阻组成。

液晶显示模块：主要有320*240LCD组成，负责显示参数和提供用户服务界面。

过流报警模块：这个部分由蜂鸣器和红色的LED指示灯组成。负责当发生过流现象时，给用户报警。

按键模块：这是本系统 的用户控制方式。

3、硬件电路

（1）、stm32f103zet6单片机最小系统：

这款ST公司生产的基于cortex_m3内核的芯片，在当今的电子产品领域占有很大的市场。这块32位芯片，有 144个引脚、512K的rom、2路ADC支持16通道，2路DAC，14个定时器，spi通信、i2c通信、串口通信方式。对于本系统，这个芯片的已经足够。

（2）、电源电路

在这个部分，我主要采用桥式整流，使用了四个耐压1000v的in4007，将双24V的变压器得到的副边电压进行整流，再由1000uf电容和LM7815和LM2940稳压得系统所需的5V和12V电源。

（3）、电源产生电路和检测电路

在运算放大器部分，我选择的是带宽1M的LM358，采用1k的精密电阻，将DA得到的电源放大4倍，再经过一级的放大器 跟随电路输入到负载电路之中。

负载串联了1欧姆的康铜电阻，康铜电阻的温漂小，直接AD测量两端的电压便可得到负载的电流状况。

（4）、显示电路：

采用的是lil9320驱动的320*240方案。

（5）、报警电路和按键电路灯省略。

4、软件部分：

主体程序流程图

在程序设计部分，主要设计ADC和DAC以及定时器中断和外部触发中断的使用。

5、心得小结

在本次设计中，前期我花费了大量的时间查阅论文和思考放大电路设计上，而最后经过试验，还是选择了简单而实用的放大器加更随器的方案。在设计过程中遇到过很麻烦的事，当时网购了DAC7512的12位DAC芯片，发现是很小的贴片，经过较长时间搞定之后，一次使用过程中，这块芯片坏了。于是，不得不转到当前采用的方案上。

这个教训，让我明白实践和试验的重要性，少走弯路，多做实用的事。

6、附录：

1、元器件清单：stm32f103zet6单片机最小系统，320*240tft lcd，24V变压器、按键模块、LM7805、LM7815、LM2940等

2、原理图：

3、源程序：

主函数部分：

int main(void)

{

。

。

。

while(1) //主循环

{

DAC->DHR12R1 =0;

ili9320_Chinese_str((320-16*17)/2,50,17,Chinese_Table_16x16_nan,charColor,Blue);

ili9320_Chinese_str(70,90,3,Chinese_Table_16x16_ti,charColor,Blue);

ili9320_Chinese_str(140,90,8,Chinese_Table_16x16_shu,charColor,Blue);

ili9320_Chinese_str((320-16*15)/2,200,15,Chinese_Table_16x16_zun,charColor,Blue);

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOG, GPIO_Pin_5))

{

Delay_ARMJISHU(100);

while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOG, GPIO_Pin_5));

ili9320_Clear(Blue);

exit_2=1;

while(exit_2) //按*键进入 功能循环

{

DAC->DHR12R1 = 0;

ili9320_Chinese_str(0,10,6,Chinese_Table_16x16_1,charColor,Blue);

ili9320_Chinese_str(0,40,6,Chinese_Table_16x16_2g,charColor,Blue);

ili9320_Chinese_str(0,70,6,Chinese_Table_16x16_3,charColor,Blue);

ili9320_Chinese_str(0,100,3,Chinese_Table_16x16_4,charColor,Blue);

// ili9320_Chinese_str(0,130,2,Chinese_Table_16x16_5,charColor,Blue);

//功能一：手动加减电压值

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_12))

{

Delay_ARMJISHU(200);

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_12))

{

while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_12));

ili9320_Clear(Blue);

exit=1;

while(exit)

{

ili9320_Chinese_str(110,55,4,Chinese_Table_16x16_d,charColor,Blue);

ili9320_PutStr_16x24(248, 50, c4, 1, charColor, Blue);

a1=(vol+1)%10;

a2=(vol+1-a1)/10;

ili9320_PutChar_num(176,50,a2,charColor,Blue);

ili9320_DrawPoint(200,50,charColor,Blue);//画一个点

ili9320_PutChar_num(224,50,a1,charColor,Blue);

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8)) //+

{

Delay_ARMJISHU(300);

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8))

{

if(vol<99)

{

vol=vol+1;

}

while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8));

}

}

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_9)) //-

{

Delay_ARMJISHU(300);

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_9))

{

if(vol>3)

{

vol=vol-1;

while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_9));

}

}

}

DAC->DHR12R1 = (vol*40950-230)/1304;

//检测过流

ADCConvertedValueLocal = ADCConvertedValue;

Precent = (ADCConvertedValueLocal*100/0x1000); //算出百分比

Voltage = Precent*33;

while(Voltage>500)

{

ili9320_Clear(Blue);

while(1)

{

ili9320_Chinese_str(110,55,4,Chinese_Table_16x16_d,charColor,Blue);

DAC->DHR12R1 = 0;

a1=0;

a2=0;

ili9320_PutChar_num(176,50,a2,charColor,Blue);

ili9320_DrawPoint(200,50,charColor,Blue);//画一个点

ili9320_PutChar_num(224,50,a1,charColor,Blue);

ili9320_PutStr_16x24(248, 50, c4, 1, charColor, Blue);

ili9320_Chinese_str((320-16*10)/2,200,10,Chinese_Table_16x16_x,charColor,Blue);

GPIO_SetBits(GPIO_DAC,DS1_PIN|DS2_PIN); //所有引脚置高电平

}

}

//退出按键，在所有的功能中都使用这种退出方法

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOG, GPIO_Pin_5))

{

Delay_ARMJISHU(300);

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOG, GPIO_Pin_5))

{

while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOG, GPIO_Pin_5));

exit=0;

vol=0;

ili9320_Clear(Blue);

}

}

}

}

}

//功能2：自动加减电压值 （6号按键）

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_6))

{

Delay_ARMJISHU(200);

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_6))

{

exit=1;

while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_6));

/*-----------功能2的定时器初始化------------*/

Timer_Config();

NVIC_Config();

TIM_Cmd(TIM2,DISABLE); //起初是关闭的，当进入功能2后打开

ili9320_Clear(Blue);

while(exit)

{

vol=vol_21;

ili9320_Chinese_str(110,55,4,Chinese_Table_16x16_d,charColor,Blue);

ili9320_PutStr_16x24(248, 50, c4, 1, charColor, Blue);

a1=(vol+1)%10;

a2=(vol+1-a1)/10;

ili9320_PutChar_num(176,50,a2,charColor,Blue);

ili9320_DrawPoint(200,50,charColor,Blue);//画一个点

ili9320_PutChar_num(224,50,a1,charColor,Blue);

//自加扫描

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8)&counter21)

{

flag2=1;

Delay_ARMJISHU(200);

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8))

{

TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);

counter21=0;

while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8));

}

}

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8)&!counter21)

{

Delay_ARMJISHU(200);

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8))

{

TIM_Cmd(TIM2,DISABLE);

counter21=1;

while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8));

}

}

//自减扫描

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_9)&counter22)

{

flag2=0;

Delay_ARMJISHU(200);

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_9))

{

TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);

counter22=0;

while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_9));

}

}

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_9)&!counter22)

{

Delay_ARMJISHU(200);

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_9))

{

TIM_Cmd(TIM2,DISABLE);

counter22=1;

while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_9));

}

}

DAC->DHR12R1 = (vol*40950-230)/1304;

//检测过流

ADCConvertedValueLocal = ADCConvertedValue;

Precent = (ADCConvertedValueLocal*100/0x1000); //算出百分比

Voltage = Precent*33;

while(Voltage>500)

{

ili9320_Clear(Blue);

while(1)

{

ili9320_Chinese_str(110,55,4,Chinese_Table_16x16_d,charColor,Blue);

DAC->DHR12R1 = 0;

a1=0;

a2=0;

ili9320_PutChar_num(176,50,a2,charColor,Blue);

ili9320_DrawPoint(200,50,charColor,Blue);//画一个点

ili9320_PutChar_num(224,50,a1,charColor,Blue);

ili9320_PutStr_16x24(248, 50, c4, 1, charColor, Blue);

ili9320_Chinese_str((320-16*10)/2,200,10,Chinese_Table_16x16_x,charColor,Blue);

GPIO_SetBits(GPIO_DAC,DS1_PIN|DS2_PIN); //所有引脚置高电平

}

}

//退出按键，在所有的功能中都使用这种退出方法

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOG, GPIO_Pin_5))

{

Delay_ARMJISHU(100);

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOG, GPIO_Pin_5))

{

while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOG, GPIO_Pin_5));

exit=0;

TIM_Cmd(TIM2,DISABLE);

vol=0;

vol_22=0;

ili9320_Clear(Blue);

}

}

}

}

}

//功能3：输入电压数值 7号功能键

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_7))

{

Delay_ARMJISHU(100);

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_7))

{

exit=1;

while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_7));

ili9320_Clear(Blue);

while(exit)

{

num31=num33;

num32=num34;

ili9320_Chinese_str(10,12,12,Chinese_Table_16x16_q,charColor,Blue);

ili9320_Chinese_str(110,55,4,Chinese_Table_16x16_d,charColor,Blue);

ili9320_DrawPoint(200,50,charColor,Blue); //画一个点

ili9320_PutStr_16x24(248, 50, c4, 1, charColor, Blue); //显示单位：v

ili9320_PutChar_num(176,50,num32,charColor,Blue); //显示十位

ili9320_PutChar_num(224,50,num31,charColor,Blue); //显示个位

DAC->DHR12R1 = (vol*40950-230)/1304;

//先输入十位上的数键位，切换键，个位按键，确认键

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_9))

{

Delay_ARMJISHU(300);

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_9))

{

while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_9));

counter_3++;

}

}

if((!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8)))

{

Delay_ARMJISHU(300);

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8))

{

while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8));

if(!(counter_3%2))

{

if(num33<10) num33=num33+1;

if(num33>=10) num33=0;

}

if(counter_3%2)

{

if(num34<10) num34=num34+1;

if(num34>=10) num34=0;

}

}

}

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_10)) //确认键

{

Delay_ARMJISHU(300);

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_10))

{

while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_10));

vol=num32*10+num31;

}

}

//退出按键，在所有的功能中都使用这种退出方法

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOG, GPIO_Pin_5))

{

Delay_ARMJISHU(300);

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOG, GPIO_Pin_5))

{

while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOG, GPIO_Pin_5));

exit=0;

ili9320_Clear(Blue);

num31=0;

num32=0;

vol=0;

num33=0;

num34=0;

}

}

//检测过流

ADCConvertedValueLocal = ADCConvertedValue;

Precent = (ADCConvertedValueLocal*100/0x1000); //算出百分比

Voltage = Precent*33;

while(Voltage>500)

{

ili9320_Clear(Blue);

while(1)

{

DAC->DHR12R1 = 0;

a1=0;

a2=0;

ili9320_Chinese_str(110,55,4,Chinese_Table_16x16_d,charColor,Blue);

ili9320_PutChar_num(176,50,a2,charColor,Blue);

ili9320_DrawPoint(200,50,charColor,Blue);//画一个点

ili9320_PutChar_num(224,50,a1,charColor,Blue);

ili9320_PutStr_16x24(248, 50, c4, 1, charColor, Blue);

ili9320_Chinese_str((320-16*10)/2,200,10,Chinese_Table_16x16_x,charColor,Blue);

GPIO_SetBits(GPIO_DAC,DS1_PIN|DS2_PIN); //所有引脚置高电平

}

}

}

}

}

/*

--------------------------------------------------功能4：三角波

--------------------------------------------------------------*/

//功能4：输出三角波 8号按键 :第一次使用的时候先输入一个值，然后确认，当确认完毕后，可以随意调节；再次按确认键停止工作

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_8))

{

Delay_ARMJISHU(200);

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_8))

{

while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_8));

exit=1;

ili9320_Clear(Blue);

vol_ap=20;

vol_fp=10;

while(exit)

{

//画波形的代码

ili9320_Chinese_str(90,120,9,Chinese_Table_16x16_ru,charColor,Blue);

ili9320_Chinese_str(90,55,5,Chinese_Table_16x16_fu,charColor,Blue); //电压幅值

ili9320_Chinese_str(90,85,3,Chinese_Table_16x16_pin,charColor,Blue); //频率

ili9320_Chinese_str(165,85,1,Chinese_Table_16x16_dang,charColor,Blue); //档

if((!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8))) //设置电压值：1号按键

{

Delay_ARMJISHU(200);

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8))

{

while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_8));

vol_ap=vol_ap+5;

if(vol_ap>95) vol_ap=20;

ili9320_PutStr_16x24(248, 50, c4, 1, charColor, Blue);

a1=(vol_ap)%10;

a2=(vol_ap-a1)/10;

ili9320_PutChar_num(176,50,a2,charColor,Blue);

ili9320_DrawPoint(200,50,charColor,Blue);//画一个点

ili9320_PutChar_num(224,50,a1,charColor,Blue);

}

}

if((!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_9))) //设置频率：2号按键

{

Delay_ARMJISHU(200);

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_9))

{

while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_9));

vol_fp=vol_fp+1;

if(vol_fp>10) vol_fp=1;

ili9320_PutChar_num(140,80,vol_fp,charColor,Blue);

}

}

if((!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_10))) //第一次按的时候，确认开始

{

Delay_ARMJISHU(200);

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_10))

{

while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_10));

ili9320_Clear(Blue);

ili9320_Chinese_str(20,100,16,Chinese_Table_16x16_bo,charColor,Blue); //电压幅值

while(1)

{

while((vol_apc>vol_pre)&(vol_apc<=(vol_ap*40950/1304)))

{

vol_pre=vol_apc;

vol_apc=vol_apc+vol_fp;

DAC->DHR12R1 =vol_apc;

}

while(vol_apc>(vol_ap*40950/1304))

{

vol_apc=vol_apc-2*vol_fp;

DAC->DHR12R1 =vol_apc;

}

while((vol_apc1))

{

vol_pre=vol_apc;

vol_apc=vol_apc-vol_fp;

DAC->DHR12R1 =vol_apc;

}

while(vol_apc<=vol_fp)

{

vol_apc=vol_apc+2*vol_fp;

DAC->DHR12R1 =vol_apc;

}

}

}

}

//退出按键，在所有的功能中都使用这种退出方法

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOG, GPIO_Pin_5))

{

Delay_ARMJISHU(300);

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOG, GPIO_Pin_5))

{

while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOG, GPIO_Pin_5));

exit=0;

ili9320_Clear(Blue);

TIM_Cmd(TIM3,DISABLE);

}

}

//检测过流

ADCConvertedValueLocal = ADCConvertedValue;

Precent = (ADCConvertedValueLocal*100/0x1000); //算出百分比

Voltage = Precent*33;

while(Voltage>500)

{

ili9320_Clear(Blue);

while(1)

{

DAC->DHR12R1 = 0;

a1=0;

a2=0;

ili9320_Chinese_str(110,55,4,Chinese_Table_16x16_d,charColor,Blue);

ili9320_PutChar_num(176,50,a2,charColor,Blue);

ili9320_DrawPoint(200,50,charColor,Blue);//画一个点

ili9320_PutChar_num(224,50,a1,charColor,Blue);

ili9320_PutStr_16x24(248, 50, c4, 1, charColor, Blue);

ili9320_Chinese_str((320-16*10)/2,200,10,Chinese_Table_16x16_x,charColor,Blue);

GPIO_SetBits(GPIO_DAC,DS1_PIN|DS2_PIN); //所有引脚置高电平

}

}

}

}

}

/*-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------*/

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOG, GPIO_Pin_5))

{

Delay_ARMJISHU(100);

if(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOG, GPIO_Pin_5))

{

while(!GPIO_ReadInputDataBit(GPIOG, GPIO_Pin_5));

exit_2=0;

ili9320_Clear(Blue);

}

}

}

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