摘要：介紹了基于單片機的10 kV恒流充電電源監控系統設計。系統采用STC12C5410AD單片機作為控制的核心，利用AT89C2051單片機采集按鍵信息，通過采樣電路獲取充電過程中的電壓、電流信息，然后在STC12C5410AD單片機的控制下，利用JHD12864F液晶顯示器對充電參數及可能出現的故障進行顯示，實現了對充電過程的數字化控制。鑒于系統工作在高壓環境下，為提高系統可靠性、抗干擾能力以及充電的精度，在硬件設計和軟件設計方面對系統進行了優化。經試驗測試，該系統具有可靠性好，抗干擾能力強，精度高的優點。

　　關鍵詞：高壓恒流電源;單片機;液晶顯示;優化

　　隨著電磁發射技術研究的不斷深入，對于高壓電源的性能也提出了更高的要求，尤其在充電功率、安全性能和人機界面等方面。針對這一要求，本文介紹了一種基于單片機的10 kV恒流充電電源監控系統的設計。該系統具有充電前可對待充電電容器電壓進行查詢，充電電壓、充電電流可由鍵盤設定以及對充電過程中待充電電容器的電壓值及可能出現的故障進行顯示的功能，使得整個充電過程透明化，具有較好的實用性。

　　1 系統組成及工作原理

　　監控系統主要由鍵盤輸入系統、顯示控制系統、采樣電路等組成，鍵盤輸入系統由4×4鍵盤、AT89C2051單片機及相應外圍電路組成;顯示控制系統由JHD12864液晶顯示器、STC12C5410AD單片機及相應外圍電路組成;采樣電路包括電壓采樣電路和電流采樣電路。

　　在介紹系統工作原理前，首先介紹一下SG3525A，SG3525A是一種PWM集成控制器，其具有外同步、軟啟動、誤差放大以及關閉輸出驅動信號等功能，是控制恒流充電的關鍵器件。系統工作原理如圖1所示，鍵盤輸入系統負責向顯示控制系統提供按鍵信息，對顯示控制系電壓、電流進行設定，設定完后STC12C5410AD將產生一定占空比的PWM波，經過濾波放大后變為低電平，加到SG3525A關閉端，使電源開始工作。同時，STC12C5410AD內集成的10位A/D轉換器將電壓、電流采樣電路提供的模擬量轉換成代表實際電壓、電流的數字量，然后通過液晶顯示出來。隨著充電的進行，當實際電壓值大于設定值時，同樣產生一定占空比的PWM波，經過濾波放大后變為高電平，加到SG3525A關閉端，使電源停止工作。對于電流的調節，單片機將根據設定電流值的大小輸出相應占空比的PWM波，然后經過濾波后加到SG3525A同相輸入端，反相輸入端則與電流采樣電路相連，形成反饋回路，從而控制充電電流的大小，實現恒流充電。

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　　電源充電的具體過程如圖2所示，當系統上電后，液晶屏顯示“歡迎使用本電流源，充電請按1，查詢請按2”，當充電參數設置完后，開始充電，充電過程中，如果檢測到電壓、電流過大或過小，系統將控制電源停止工作，同時液晶屏將根據故障類型進行相應顯示。

　　2 系統硬件設計

　　2.1 控制系統電路設計

　　由于系統需要的I/O口較多，因此控制系統采用STC12C5410AD和AT89C2051兩片單片機。控制系統電路如圖3所示。鍵盤采用的是4×4矩陣式鍵盤，這樣可以節省很多I/O資源，R0～R3與從機AT89C2051的P1口低4位相連，C0～C3與P1口高4位相連，利用查詢方式掃描鍵盤的按下情況;由于無需遠距離傳輸，液晶與主機STC12C5410AD采用并行方式連接，以P2口作為數據口，控制端RS、讀/寫端RW、使能端E分別與P3.3，P3.4，P3.5引腳相連;用P1.0和P1.2作為A/D轉換口，P3.5和P3.7引腳作為PWM波輸出口，PWM0控制充電電流大小，PWM1控制充電的開始與結束。為提高系統在高壓，強電磁干擾環境下的可靠性，采用了外接看門狗的方式，單片機P3.2引腳和RST引腳分別與MAX6304的看門狗檢測器輸入引腳WDI與復位引腳RST相連，同時兩個單片機通過串行口連接。

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