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1、buck-boost电路的ARM单片机控制器的设计鞍山科技大学本科生毕业设计（论文）第 I 页buck-boost电路的ARM单片机控制器的设计摘 要本文提出了一种基于ARM的一种新型BUCK-BOOST（AC-AC）电路控制器设计。在斩控式AC-AC变换中，控制电路绝大部分还是采用PWM发生模块进行模拟控制，这些模块斩波频率高，可以进行简单的PID控制，但也有模拟电路固有的缺点：元器件老化，温度漂移，系统不灵活，精度不高，开发速度慢等问题。本文针对于这些问题,用ARM嵌入式处理器LPC2114设计了一种新型控制器。由于CPU直接参与闭环控制，能显著降低系统硬件成本，同时不存在温度漂移等问题，
2、一旦调试正常就能长期稳定运行；另外，通过软件版本改变系统功能，灵活实现复杂的控制算法。因此，随着微处理器价格的降低和技术的成熟，数字控制技术必将在高性能，智能化DC/DC和斩控式AC-AC变换器中得到应用和发展。 本文对系统的结构和原理进行了具体分析，详细介绍了采用ARM嵌入式处理器作为控制器的设计方法和控制策略，并进行了软件的设计，实现了BUCK-BOOT电路的全数字控制。关键词： ARM ，控制器，BUCK-BOOSTDesign of ARM one-chip computer controller of buck-boost circuitAbstractThis article pr
3、oposed one kind based on ARM one kind of new BUCK-BOOST (AC-AC) the circuit controller design. In cuts controls type AC-AC, in the transformation, the control circuit major part uses PWM to have the module to carry on the simulation control, these modules cut the wave frequency to be high, may carry
4、 on the simple PID control, but also has the analogous circuit inherent shortcoming: the primary device aging and temperature drifting ,the system is not nimble, the precision is not high, the development speed is slow and so on. in view of this, this article design its controller with ARM Inserted
5、type processor LPC2114, has carried on the concrete analysis to the system structure and the principle, in detail, the article introduced the design method and the control strategy with ARM inserted type processor to be the controller ,and have carried on the software design, has realized the BUCK-B
6、OOT electric circuit entire numerical control.Because CPU direct participation closed-loop control, then can remarkably reduce the system hardware cost, at the same time does not have the temperature drifting problem, once debugs normally can the long-term stability movement; Moreover, we can throug
7、h change system function through software edition, nimble realize complex control algorithm. Therefore, along with micro processor price reducing and the technical maturity, the numerical control technology will certainly get application and the development in the high performance, intellectualized
8、DC/DC and BUCK-BOOST AC-AC converter.Key words: ARM, controller, BUCK-BOOST 本模板论文目录在论文全部撰写完成后可通过链接自动生成。 目录生成要求论文严格按照模板格式撰写。 本模板已对各级标题及正文做好格式设置，使用此模板时只需在相应位置输入各级标题及正文，即可保证格式符合要求并可自动生成目录如下页。 目录生成具体做法见下页说明用完后，单击边框，DELE可删除此框。目 录摘 要IAbstractII1绪论11.1选题背景及目的11.2 ARM的发展11.3设计完成的任务21.4设计要求及参数设定32系统硬件设计42.1主
9、电路拓扑结构分析42.2 ARM单片机的选择及外围电路的设计72.3检测电路72.3.1全波整流电路82.3.2 滤波电路102.4 IGBT驱动电路的设计112.5 同步电路132.6键盘显示143软件设计163.1 初始化163.1.1脉宽调制器的设置163.1.2 A/D转换器的设置173.1.3 GPIO的设置：183.2 PID控制策略183.3 键盘与显示22结论27致谢28参考文献29附录A（英文文献）30附录B（中文翻译）37 鞍山科技大学本科生毕业设计(论文) 第 43 页1绪论1.1选题背景及目的随着Internet的普及，我们已经进入了网络时代，进入了后PC时代。不仅用P
10、C机能上网，用各种各样的嵌入式设备都可以上网。后PC时代出现了信息电器，如掌上电脑，个人数字助理（PDA），可视电话，移动电话，TV机顶盒，电视会议机和数码相机等嵌入式设备。能上网的嵌入式设备需要加上TCP/IP网络协议。由于8/16位单片机的速度不够快以及内存不够大，较难满足嵌入式设备的上网要求。随着集成电路的发展，32位处理器的价格不断下降，用户已经可以大量使用。32位RISC处理器更是受到青睐。ARM公司虽然只成立10多年，但在1999年因移动电话火热市场，其32位RISC处理器占市场份额超过了50%，成为业界龙头老大。2001年初，ARM公司的32位RISC处理器嵌入式市场占有率超过了
11、75%，引起业界的极大关注。ARM公司是知识产权供应商，是设计公司。ARM公司本身不生产芯片，靠转让设计许可，由合作伙伴公司来生产各具特色的芯片。ARM公司商业模式的强大之处在于其价格合理，全世界范围有超过100个合作伙伴包括半导体工业的著名公司。ARM公司专注于设计，其内核耗电少，成本低，功能强，特有16/32位双指令集。ARM已成为移动通信，手持计算，多媒体数字消费等嵌入式解决方案的RISC标准。1.2 ARM的发展ARM在中国大陆市场成长率高达3位数。2003年ARM公司实现年营收2.3亿美金。ARM中国方面的业务重点在于对芯片设计公司(fables)的支持。公司成立以来，在两年多内已取
12、得一系列成果：目前，ARM已授权科汇宏盛(Impact)和北京旋极为开发工具的授权分销商；中兴集成、上海华虹、大唐微电子、华为等公司先后获得ARM内核授权；本地知名的晶圆代工企业中芯国际也已加入ARM代工项目，可提供基于ARM的IC产品制造。另外，普天慧信、科银京成、北京凯思昊鹏、中科红旗等RTOS公司也开始提供支持ARM内核的操作系统和开发工具；而各类大学、科研机构以及培训中心计划也在顺利开展。ARM公司开发了很多系列的ARM处理器核，目前最新的系列已经是ARM11了，而ARM6核及更早的系列已经很罕见了，ARM7以后的核也不是都获得广泛应用。目前，应用比较多的是ARM7系列，ARM9系列，
13、ARM9E系列，ARM10系列等。ARM7系列包括ARM7TDMI，ARM7TDMI-S，带有高速缓冲存储器宏单元的ARM720T和扩充了Jazelle的ARM7EJ-S。该系列处理器提供Thumb 16 位压缩指令集和 EmbeddedICE JTAG 软件调试方式，适合应用于更大规模的SOC设计中。其中ARM720T高速缓存处理宏单元还提供8KB缓存，读缓冲和具有内存管理功能的高性能处理器，支持Linux,Symbian OS 和 Window CE等操作系统。ARM7系列广泛应用于多媒体和嵌入式设备，包括Internet设备，网络和调制解调器设备及移动电话，PDA等无线电设备。无线信息设
14、备领域的前景广阔，因此，ARM7系列也瞄准了下一代智能化多媒体设备领域的应用。ARM9系列有ARM9TDMI，ARM920T和带有高速缓存处理器宏单元的ARM940T。所有的ARM9系列处理器都具有Thumb压缩指令集和基于EmbeddeICE JTAG 的软件调试方式。ARM9系列兼容ARM7系列，而且能够比ARM7系列进行更加灵活的设计。ARM9系列主要用于引擎管理，仪器仪表，安全系统，机顶盒，高端打印机，PDA，网络电脑以及带有MP3音频和MPEG4视频多媒体格式的智能电话中。ARM9E系列有ARM926EJ-S，带有高速缓存处理器宏单元的ARM966E-S/ARM946E-S。该系列强
15、化了数字信号处理功能，可应用于需要DSP与微控制器结合使用的情况，将Thumb技术和DSP都扩展到ARM指令集中，并具有EmdeddedICE-RT逻辑（ARM的基于EmdeddedICE JTAG 软件调试的增强版本），更好地适应了实时系统的开发需要。同时其内核在ARM9处理器内核的基础上使用了Jazelle增强技术，该技术支持一种新的Java操作状态，可以在硬件中执行Java字节码。ARM10系列包括ARM1020E和ARM1020E微处理器核其核心在于使用向量浮点（VFP）单元VFP10提供高性能的浮点解决方案，从而极大地提高了处理器的整型和浮点运算性能。现在已有StrongARM系列和Xscale系列。1.3设计完成的任务本次设计主要完成的是以ARM单片机为核心的BUCK-BOOST升降压电路的控制器的硬件设计以及软件的编程。通过软件编程使单片机产生不同的PWM波形，控制功率开关器件的导通时间，来达到维持电源频率不变，仅改变输出电压大小目的。主要用到的模块有：检测回路，将输出电压采样给ARM单片机；A/D转换模块，进行数字量向模拟量的转化；ARM单片机控制器，本设计采用PID控制策略；键盘显示电路；IGBT的驱动电路。所以硬件部分的任务主要包括ARM单片机选择，检测回路、驱动电路、键盘显示电路、以及同步电路的设计与搭建。软件主要对
