基于TFT LCD的BOOST DC-DC电源电路设计
项目实现功能
由tft lcd液晶屏幕显示的升压斩波直流电源转换器boost dc-dc电源电路，并完成了锂电池充放电电路的设计和仿真分析。先来看看项目效果演示：
，时长02:49项目实现的功能：
1. 全数字方案；
2. 电路输入15~26v，输出15~35v，最大电流5a；
3. 单片机pwm控制boost电路输出；
4. pid算法构成反馈环；
5. 状态机控制系统的输出模式；
6. rtos协调整个系统的不同任务；
7.按键交互设置输出模式及参数。
硬件框架及设计
先来看看系统的硬件框图，如下：
整个系统分为四个部分进行设计：
1）在boost电路的功率计设计方面，采用了集成度更高，更加小体积的电感，电容和开启内阻极小的功率增强型金属氧化物场效应管mosfet。2）在boost电路的控制系统方面，采用了小封装体积的stm32单片机微处理器作为中心处理器件，并采用了霍尔传感器作为反馈单元。3）在显示屏的设计方面，采用了2.2寸的tft lcd的rgb全彩屏幕进行显示，并采用spi通信协议进行控制和写入。4）在人机交互方面，采用了5个功能分明的按键，保证了系统的易用性，同时也没有对系统的交互性进行损失。
最终我们得到了一个电路上效率较高，显示性能和交互性也较强的boost dc-dc电源转换电路。
✓ boost功率级设计boost电路是一种升压型dc-dc电源变换器，通过pwm信号控制电子开关，促使电感电容不断传递能量从而实现输出升压，它的基本拓扑结构如下
通过脉宽调制信号pwm对三极管的基极进行控制，使三极管快速的通断。
在三极管导通时，相当于输入电压直接加在电感两侧，电感电流呈线性增加，储存能量，同时二极管反向偏置，防止电容电压放电；当三极管断开时，由于电感的电流不会突变，则电感的电流会流经二极管到电容及负载上，此时储存在电感内的能量被释放，使得电容两端电压高于输入电压，以此实现升压的过程。更改脉宽调制信号pwm的占空比，就改变了电感储存能量的时间长短，时间越长，电感的能量就越多，从而关断期间释放的能量也就越大，输出电压也就越大。
通过对原理的研究，我们可以得到下面两个公式
根据工作条件：输入电压17v，输出电压26v，工作频率114khz，负载50ω，最大允许纹波50mv。计算电感及电容参数：
l1=32.45uh，取l1=33uh
c》31.57uf，取c=50uf
在实际情况中，电路的负载变化时，如果保持pwm占空比不变，则输出电压会有所变化。为了保持输出电压稳定，我们需要反馈调节机制：pid算法，反映了控制器输出量和误差之间的闭环关系。
将计算好的l1和c参数代入simulink仿真，并设置pid反馈环：设置kp=10，ki=1，kd=0
运行仿真，可以得到较为稳定的电源输出：
为了实现电路的反馈，需要电压电流采样。电压采样使用分压电阻，电流采样使用霍尔传感器acs712。
由于单片机pwm输出的驱动能力有限，故要想控制boost电路，需要mosfet驱动器的辅助，这里使用ucc27511。
系统中其他器件的选型为：
mcu采用stm32f103c8t6；
mosfet驱动器采用ucc27511；
tft-lcd采用1.44寸彩屏；
霍尔电流计采用acs712-20a；
辅助电源采用k7812-2000；
mosfet采用csd18540ktt；
电感采用hsc1770封装的功率电感；
肖特基二极管采用cls03；
输入输出电容采用2220封装的钽电容；
✓ 单片机控制级设计
单片机控制级负责pwm信号输出，电压电流采样以及屏幕控制，需要在单片机最小系统的基础上引出pwm输出，adc采样和spi通信引脚。
✓ 按键交互设计
五个按键功能分别为：
menu：停止输出，模式选择
up：选择恒压模式，增加设定值
down：选择恒流模式，减少设定值
ok：确认该位设定值，切换下一位
start：开启电源输出按键采用下降沿触发方式输入单片机，使用电容进行硬件滤波，减小误触概率。
系统软件设计
本系统的软件基本架构如下图：
然后在stm32cubemx内，对该框架进行一个使能和初始化。外设设置说明：adc双路采样使用dma循环模式；5个按键采用下降沿触发；spi通信协议由于使用gpio软件模拟，故设置成推挽输出即可；pwm输出采用高级定时器pwm模式；使用st link v2对代码进行烧录；
高速时钟源采用外部8mhz晶体振荡器，并将apb1总线倍频到64mhz。
✓ tft屏幕通信设计
tft lcd屏幕的底层我们采用gpio软件模拟spi通信协议，单向只输出；
从最高位开始，依次移位对要发送的8位数据和指令进行发送。
引脚定义：
pb10：数据/命令切换信号
pb13：时钟信号
pb15：串行数据发送
✓ rtos任务设计
本设计由三个rtos任务构成，分别是：
void state_change_function（void const * argument）;//状态切换任务void tft_show_function（void const * argument）；//屏幕内容刷新任务void drive_sample_function（void const * argument）；//pwm输出及采样反馈pid运算任务
其中：
状态切换只有在按键按下之后才会触发；
屏幕内容刷新只有在内容需要更改的时候才会触发，防止系统资源过度占用，并且在实时显示输出量时更新频率为20hz；
pid运算只有在start之后才会开始进行。
✓ 状态机设计
假设要操控某一系统，通过按键设定功能，这时我们可以采用有限状态模型，系统拥有有限的一些状态，而我们只需指定有限的状态切换条件即可，这就是状态机。
通过上述关系图的分析，我们可以将有限状态模型应用到本设计的功能设定和运作当中，使得系统运行逻辑性更强，效率更高。
所有代码都严格写在了user code范围内，可以直接用cube更改外设。
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如何发现EUV过程中产生的缺陷
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CAN总线和RS-485总线的主要区别
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采用温度传感器构成的温度控制电路图
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4. pid算法构成反馈环；
5. 状态机控制系统的输出模式；
6. rtos协调整个系统的不同任务；
7.按键交互设置输出模式及参数。
硬件框架及设计
先来看看系统的硬件框图，如下：
整个系统分为四个部分进行设计：
1）在boost电路的功率计设计方面，采用了集成度更高，更加小体积的电感，电容和开启内阻极小的功率增强型金属氧化物场效应管mosfet。2）在boost电路的控制系统方面，采用了小封装体积的stm32单片机微处理器作为中心处理器件，并采用了霍尔传感器作为反馈单元。3）在显示屏的设计方面，采用了2.2寸的tft lcd的rgb全彩屏幕进行显示，并采用spi通信协议进行控制和写入。4）在人机交互方面，采用了5个功能分明的按键，保证了系统的易用性，同时也没有对系统的交互性进行损失。
最终我们得到了一个电路上效率较高，显示性能和交互性也较强的boost dc-dc电源转换电路。
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通过对原理的研究，我们可以得到下面两个公式
根据工作条件：输入电压17v，输出电压26v，工作频率114khz，负载50ω，最大允许纹波50mv。计算电感及电容参数：
l1=32.45uh，取l1=33uh
c》31.57uf，取c=50uf
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其中：
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pid运算只有在start之后才会开始进行。
✓ 状态机设计
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通过上述关系图的分析，我们可以将有限状态模型应用到本设计的功能设定和运作当中，使得系统运行逻辑性更强，效率更高。
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