电子竞赛类暑假实习报告总结

实习报告总结前言2012年8月1日至8月18日期间，我在成都信息工程学院电子试验中心实习，参加了四川省电子设计竞赛（TI杯）。虽然实习的时间不长，在比赛过程中我却学了很多东西，丰富并实践了大学的理论知识，同时也深感自己知识面的匮乏。在实习中，工作态度的转变是我学到的重要的一笔人生财富。在实习期间，我在指导老师杨明欣的指导下，虚心学习，认真工作，认真完成工作任务，并与同事建立了良好的关系，得到了分厂员工的一致认可。在实习中，我结合自己的专业知识，弄懂了很多电子相关的实际操作，获益匪浅。 我这次实习所涉及的内容主要分为两个阶段，第一个阶段：理论学习阶段。这阶段主要是对比赛的大致信息进行了解，系统地学习了比赛题目的分析能力。第二个阶段：实践阶段。这阶段主要在指导老师的带领下，通过分析题目从而确定方案，设计电路，制作电路板，调试电路，最终将电路调到最佳状态。在试验中心老师的带领下，我对近年来的各个大型比赛的题目进行了分析，并同时完成了各个题目的设计要求，在实习前期，主要是跟着指导老师学习相关理论。后期便是自己没日没夜的艰苦奋战完成题目中的各个指标。一、任务要求1.1任务 用直流电源给电路输入直流电压20V，输出稳定可调的正弦交流电压，其原理示意图如下所示。 1.2要求1.2.1基本要求 （1） 输出电压20-30V程控连续可调，最小步进1V；（2） 输出频率200-800Hz程控连续可调，最小步进1Hz；（3） 输出功率不小于10W，效率70%以上；输入电压从15V变到25V时，电压调整率SU2%（IO=0.2A，UO=40V）；UO=20V, IO从0变到1A时，负载调整率SI5%；（4） 输出电压精度：±0.5V，输出频率精度：±1Hz；（5） 波形失真度：<5%；（6） 显示电压、频率精确到小数点后一位；（7） 设置负载过流过压保护。（8） 液晶显示设置电压、频率与输出电压、频率，以及功率、效率。1.2.2发挥部分（1） 输出电压范围：1V-30V；（2） 输出功率：不小于20W，效率85%以上；（3） 输出电压精度：±0.1V；（4） 波形失真度：<1%；（5） DC-DC采用隔离式。（6）其它。二、方案的论证及选择2.1 SPWM的产生使用LM3S811单片机产生可调的正弦波脉冲，通过NE5532产生幅度一定，频率一定的三角波载波，将调制正弦波与三角波载波通过高速比较器LM361比较产生SPWM驱动波形，这样可以满足题目要求，而且对程序编写要求要低点。2.2 -升压用专用Boost芯片（如MC34063,LM2577,TPS61175 等），此类芯片使用方便，性能优良，外接电路简单，效率也高，完全满足题目要求，芯片便宜，比如升压芯片LM2577,最大输出电压可以达到60V,工作最大电流可以达到3A。2.3 DC-AC逆变选用全桥型输出方式，此方式可充分利用电源电压，浮动输出载波的峰-峰值可达10 V，有效地提高了输出功率,使用专用场管驱动芯片如IR2111作为场管的驱动，操作方便简单，且自带死区控制保证PWM信号开关控制全桥时避免全通状态而造成开关管的损坏。同样适用场管自制H桥。使用专用场管驱动芯片IR2111可满足本题要求，实际制作时使用两片芯片并联以减小芯片内部场管的导通电阻。2.4开关管的选择为提高功率放大器的效率和输出功率，开关管的选择非常重要，对它的要求是高速、低导通电阻、低损耗。选用VMOSFET管。VMOSFET管具有较小的驱动电流、低导通电阻及良好的开关特性。2.5 滤波器的选择采用两个相同的四阶Butterworth低通滤波器，在保证20kHz频带的前提下使负载上的高频载波电压进一步得到衰减。2.6 系统总体设计框图根据题目要求和设计方案本系统主要由DC-DC升压电路，DC-AC转换电路，SPWM波调制电路，单片机控制部分，液晶显示部分组成，框图如图2所示。图3三、 单元模块的设计3.1 各单元模块功能介绍及电路设计3.1.1电源模块电源模块为本设计的主体部分，根据系统和题目要求，电源模块需提供+5V的电压为MSP430F1611单片机供电, 另外还有+12V,-12V，-5V电压输出。电源电路设计中，学生电源提供20V的直流输入电压，一路供给开关电源芯片LM2577-ADJ,经过升压得到所需的+50V电压给全桥供电。另外一路通过降压电路中的开关降压电源芯片LM2596-ADJ降压，得到+15V电压。+15V电压经过开关降压电源芯片LM2576-12V降压得到+12V，另外通过另外一片LM2576-12反接得到-12V。然后+12V通过LM2596-5V降压得到+5V，+5V再通过极性转换芯片ICL7660A得到-5V,电路如图4所示。图4图53.1.2单片机主体控制部分单片机控制模块负责采集数据、处理数据控制显示设置电压、频率与输出电压、频率，以及功率、效率在液晶上的输出显示，此模块由一块430单片机组成，单片机控制模块结构图如图6所示。图63.1.3 DC-AC的实现3.1.3.1 SPWM波的产生用LM3S811产生可调的正弦波脉冲，通过NE5532和LM311积分比较电路产生幅度一定，频率为40KHz左右的三角波载波；将调制正弦波与三角波载波通过高速比较器LM361比较产生路相位相反的SPWM波，再用场管驱动芯片IR2111将LM361比较出的两路互补的SPWM波转为四路互补的SPWM波，用以驱动后级的全桥。SPWM波的产生模块结构图如图7所示，IR2111 产生四路 SPWM波转换电路如图8所示，载波三角波产生电路模块和调制正弦波极性转换电路如图9所示。图7图8图93.1.3.2 全桥电路VMOSFET管具有较小的驱动电流、低导通电阻及良好的开关特性，故选用高速VMOSFET管IRF540，耐压是可以达到100V ,电流高达22A。全桥模块结构如图10所示。图103.1.3.3 滤波电路采用两个相同的四阶Butterworth低通滤波器，在保证20kHz频带的前提下使负载上的高频载波电压进一步得到衰减。滤波模块结构如图11所示。图113.1.3.4 正弦波处理电路由于D/A输出的正弦波是单极性的，而SPWM驱动波形必须是双极性，所以，必须对D/A输出的单极性正弦波进行处理，转化为双极性。电路原理图如图12所示。图12 正弦波处理电路原理图电路工作原理为：将输入正弦波幅值，将这个电压基准电压作为VoutC输入，VoutC分压得到VoutC/2通过U12B跟随到U12A的反相输入端，通过减法电路，减去正弦波的直流成分，得到双极性正弦波。3.4 各单元模块的连接各单元模块连接如图13所示。20V直流电源输入单片机产生正弦波降压模块升压模块系统其它供电电压全桥供电电压极性转换三角波产生电路LM361比较电路全桥逆变四路SPWM波输出频率、幅值可调的正弦交流电压滤波单片机控制正弦波频率和幅度图13四、实习总结本次设计系统电路比较繁琐，程序难度大，基本上实现了题目的基本要求和扩展要求。在整个过程中，遇到了许多意想不到的难题，在难题解决后，体会到了有些问题是有依据可以解释的，并且在整个过程中体会到了分工合作的重要性！同时通过这次比赛发现不足之处如下：1、分别调试各个模块，首先调试主体控制模块， A首先在没有加芯片的前提下用数字万用表测试各个元器件的电源电压及各个管脚的电压是否符合设计要求，经过测试以后如果各电压均符合要求，加上芯片以后再用数字万用表测试各个器件的电源电压及各个管脚的电压是否符合要求。B在上述基础上把键盘和LCD连接在单片机上，载入程序按下看单片机是否有中断及LCD显示是否是设计的界面，如果不符合则修改到符合为止。C程序写完后通过编译没有任何错误并通过IAR Embedded Workbench内的程序调试功能看程序执行是否符合设计要求，符合再下载到单片机，然后更具结果修改程序直到得到结果为止。2、分别把各个测试模块与主体控制模块想连接调试，具体方法和调试主体控制模块方法相似。分块测试完成后把整体系统连接，进行整机功能测试。考虑到便于使用及携带方便，及减小跳线太多不好调试，和减小跳线功率消耗，我们将整机装在一个大板子上，合理连接内部各模块，完成后开机进行各项测试，实测各项功能均达到要求。两周虽然是短暂的实习，但却给我以后的道路指出一条明路，那就是不断地思考做事，才能事半功倍，更重要的是，做事的心态，也可以得到磨练，可以改变很多不良的习惯。通过和大家在一起的学习，交流以及逐渐熟练，使我学到了更多宝贵的知识。实习这些天虽然有点辛苦，但我非常开心，通过这次的实习也正好让我养成了一种良好的动手习惯，它让我们更充实，更丰富，这就是两周实习的收获。现自己的知识还很浅薄，明白了做事要脚踏实地，要一步一步走，更体会到了要学好电子，必须要下功夫，还要舍得付出！再次感谢实验中心老师的辛勤付出！谢谢！李伦2012年8月30日