大学生电子设计大赛
（J题）
LED照明用不间断恒流电源》（高职高专组）
参赛学生： 指导老师： 学 校： 院 系： 时 间：
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目 录
摘要-------------------------------------------------02 一、 方案设计与论证----------------------------------03
1、主控电路-------------------------------------------------03 2、显示电路-------------------------------------------------03
二、电路与程序设计-----------------------------------03
1、电路总体框图---------------------------------------------03 2、单元电路的设计-------------------------------------------03
三、分析与计算及改进-------------------------------------------04
1、整流滤波后电压的大小-------------------------------------04 2、提高效率的方法-------------------------------------------05
四、测试方案与测试结果---------------------------------------05
1、测试仪器及设备-------------------------------------------05 2、测试结果分析---------------------------------------------05
五、结论---------------------------------------------------------06 六、参考文献----------------------------------------------------06 附录--------------------------------------------------------------07
1、MSP430F149最小系统原理图---------------------------------07 2、电路总体框图---------------------------------------------07 3、降压电路原理图-------------------------------------------08 4、升压电路原理图-------------------------------------------08 5、LED驱动电路原理图 ---------------------------------------08 6、备用电源欠压保护电路设计框图 ----------------------------09 7、自动调光电路设计框图 ------------------------------------09 8、EMI抑制电路设计-----------------------------------------09
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摘 要
本系统有主电源和备用电源两部分，主电源和备用电源能进行自主切换并实现恒流输出，电源具备短路保护和欠压保护功能。系统以MSP430F149单片机为主控制器结合变压器、整流滤波、DC-DC变换、A/D模块ADS1251U电压信号采集、 D/A模块DAC8522输出数字信号实现LED亮度自动调节。12864液晶实时显示数据，本系统较好的完成了设计任务的基本要求和发挥部分的要求，在部分电路的设计中优于设计指标。
关键字：MSP430F149单片机、12864液晶屏、DAC8522、ADS1251U、DC-DC变
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一、方案设计与论证
1、主控电路
根据要求，我们拟定了以下两种方案并进行了综合的比较论证，具体如下： 方案一 ：采用89C52单片机操作简单，价格低廉，运用技术成熟，应用范围广泛，可以实现要求的一些基本功能。但考虑该单片机功耗相对较大，运算速度较慢，所以我们不采用这种方案。
方案二：控制器模块采用MSP430F149单片机作为控制芯片，MSP430F149芯片具有功耗低、运算速度快、精度高、I/O口丰富等特点，适合多个外部中断处理，片内集成12位ADC，采样速率高。
方案选择：综合以上考虑，我们选择方案二。MSP430F149单片机最小系统图（见附录）。
2、显示电路
方案一：用数码管进行显示。数码管显示速度快，操作简单，显示效果简洁明了。但是不能显示字母和汉字，显示内容较少，人机关系较差。而且需要单片机实时扫描，占用单片机CPU内存多。
方案二：1602字符液晶，只能显示两行字母和数字，使用不便。
方案三：12864图形液晶，内带中文字库，可直接显示中文，多种显示模式，使用方便。
方案选择：综合以上考虑，我们选择方案三。采用12864液晶，操作简单，可直接用MSP430F149单片机IO口控制。
12864液晶使用ST7920控制器，5V电压驱动，带背光，内置8192个16*16点阵、128个字符（8*16点阵）及64*256点阵显示RAM。与外部CPU接口采用并行或串行两种控制方式。
二、 电路与程序设计
1、电路总体框图
（见附录）。
2、单元电路的设计 2.1降压电路
降压电路（该原理图见附录）采用降压芯片LMK2596S进行降压，该电路为变
压器次级输出的20V交流电经过整流、滤波后通过DC-DC电路降压到8V，最大电流为1A。
2.2升压电路：
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升压电路（该原理图见附录）采用升压芯片XL6009进行升压，当主电源断电后，备用电源（3V-4.2V）经过升压电路升压后，输出电压为8V，输出电流最大1A。
2.3 LED驱动电路设计
该电路（原理图见附录）采用大功率CMOS管IRF840进行设计，将RP1调整到适当的位置，通过调整电位器RP2能使IRF840漏极电流在300Ma~500mA内恒流输出。
2.4 备用电源欠压保护电路设计
该电路利用单片机对备用电源电压进行采样，当采样值低于3V时单片机动作控制继电器断开，使备用电源与升压电路断开，用以保护蓄电池。
2.5短路保护电路
在220v输出电路中加有自恢复保险丝来保护电路，当后级电路中发生短路情况后，保险丝会自动切断电路，当电路正常后，保险丝会自动恢复畅通，正常工作。
2.6自动调光电路设计
自动调光电路采用光敏电阻作为感光元件，利用光敏电阻的采取的感光强弱来转换成高低电平信号，使用模数转换芯片ADS1251U将电压信号采回到单片机，当光照强度较高时，单片机控制设置的负载电流为500mA,让LED亮度可随环境光线增强而自动降低。
2.7开机冲击电流
开机冲击电流采用热敏电阻串联在电源输入端，温度较低时电阻很大，随着电阻发热温度升高，电阻逐渐变小，达到抑制开关冲击电流过大的目的。
2.8 EMI抑制电路设计
本电路是利用电感和电容的特性，使频率为50Hz左右的交流电可以顺利通过滤波器，但高于50Hz以上的高频干扰杂波被滤波器滤除，这就使开关电源产生的高频谐波被滤掉而不会污染电网。
三、分析与计算及改进
1、整流滤波后电压的大小
用20V的交流变压器将220V市电变压并整流后直流电压为U,经滤波后的电压为U1，则：
U1 = U *1.2 = 24V
考虑在全波整理信号滤波之前加入校正电路，可以有效的改善整流滤波后交流电的纹波，可以提高滤波后的电压值，进而改善电路的功率因数。
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