<p style="line-height:1.8;"><span style="font-size:18px;"> <strong>1、项目功能介绍</strong></span></p> <p></p><hr><p style="line-height:1.8;"><span style="color:#000000;"><span style="font-size:14px;">       暑假在家自己DIY一些小玩意的时候，需要用到一些低电压的电源，家里没有顺手的，而且市面上的电源，贵的体积相对较大，便宜的又没有买的欲望，所以设计了这款桌面电源。</span></span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#000000;"><span style="font-size:14px;">       桌面电源，顾名思义是常用在桌面上使用的一款电源，这款电源支持以下功能：</span></span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#ff3500;"><span style="font-size:14px;">       （1）能够显示电压、电流和功率等信息       </span></span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#ff3500;"><span style="font-size:14px;">       （2）3.3V和5V的稳压电源</span></span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#ff3500;"><span style="font-size:14px;">       （3）1.25-10V内的可调电源</span></span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#ff3500;"><span style="font-size:14px;">       （4）一个支持快充的USB_A口</span></span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#000000;"><span style="font-size:14px;">       </span></span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">2、项目属性</h3> <p></p><hr><p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;font-size:14px;">       <span style="color:#000000;">项目首次公开，属于本人原创。</span></span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">3、开源协议</h3> <p></p><hr><p style="line-height:1.8;"><span style="color:#95a5a6;"><span style="font-size:14px;">       <span style="color:#000000;font-size:14px;">GPL3.0开源协议。</span></span></span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">*4、硬件部分</h3> <p></p><hr><p style="line-height:1.8;"><span style="color:#000000;"><span style="font-size:14px;">       首先对于电源输入部分进行说明，由于本项目含有一个快充的USB_A口，当使用快充时，电流最高可能会达到3.6A，所以在电源输入的选择最好选择能够输出4A以上的电源。但由于本项中使用的稳压芯片的额定电压是18V，所以<span style="color:#ff3500;">电源电压不要超过18V。本人使用的电源的12V5A。</span></span></span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#000000;font-size:14px;">       然后基于本项目的四个功能进行展开。</span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#000000;font-size:14px;">       （1）能够显示电压、电流和功率等信息</span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="font-size:14px;">      本功能使用芯片N32G430C8L7作为主控，N32G430C8L7 微控制器产品采用高性能 32 位 ARM Cortex™-M4F 内核，集成浮点运算单元（FPU）和数字信号处理（DSP），支持并行计算指令。最高工作主频 128MHz，集成高达64KB片内加密存储Flash，并支持多用户分区权限管理，支持16KB 的嵌入式 SRAM。内置一个内部高速 AHB 总线，两个低速外设时钟总线 APB 及总线矩阵，支持40个可复用 I/Os，提供丰富的高性能模拟接口，包括1个12位 4.7Msps ADC，支持16个外部输入通道和3个内部通道，同时提供多种数字通信接口，包括 4个U(S)ART、2个I2C、2个SPI/I2S、1个CAN 2.0B通信接口。N32G430C8L7 微控制器产品可稳定工作于-40°C 至+105°C的温度范围，供电电压2.4V至3.6V，提供多种功耗模式供用。</span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="font-size:14px;">      下图是N32G430C8L7的核心电路，<span style="color:#ff3500;">在设计电路时需注意每一个电源引脚都要接一个100nF的电容做滤波处理。而1引脚需要额外接一个4.7uF的电容。</span>同时在本设计中将PB0外接一个LED，可以用来电灯以验证电路芯片是否可用。</span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#000000;font-size:14px;"><img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/Y2dTnGurPTpEl50ZiV9ShEms3zvtkI4hLSvb50hx.png" alt="" width="777" height="605"></span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#000000;font-size:14px;">       电压、电流信息通过N32G430C8L7的ADC引脚进行采集，并由N32G430C8L7进行运算获取到功率信息。显示是由一块0.96寸的屏幕实现，通过I2C与主控N32G430C8L7进行通信，从而将电源、电流和功率信息显示在屏幕上。下图是屏幕连接电路。</span></p> <p style="line-height:1.8;"><img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/euZxZGYdlCoo9OkU40dk8CrPjEeJlWCr09O4ss22.png" alt="" width="500" height="451"></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#000000;font-size:14px;">       （2）3.3V和5V的稳压电源</span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#000000;font-size:14px;">       本功能使用AMS1117作为稳压芯片，该芯片最大输出电流为800mA。在本设计中为保证工作时两种电压能同时分别输出最高800mA的电流，所以没有使用先将电源稳压至5V，再使用5V稳压至3.3V的设计，而是牺牲电源利用效率，采用两种电压都直接使用电源进行稳压的设计，下图是稳压电路。</span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#000000;font-size:14px;"><img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/nada1OdyDRB2ZS6tmaxg2N9bCp75JXXT05f7yX2f.png" alt="" width="1099" height="385"></span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#000000;font-size:14px;">       （3）1.25-10V内的可调电源</span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#000000;font-size:14px;">       本功能同样使用AMS1117作为稳压芯片。之所以设置的可调电源范围的下限是1.25V，是因为该芯片的基础电压是1.25V，调节的电压都是1.25V的倍数（不是整数倍），而上限之所以设置为10V，是因为我使用供电电源是12V，该芯片是降压型的稳压芯片，所以无法调节至供电电源的电压值。本设计实测的可调电压最高可达10.42V。下图为可调电源的稳压电路。</span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#000000;font-size:14px;"><img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/j79EftfVygoV91JPxu6khgz1qXis9Rq2DNRQgawu.png" alt="" width="635" height="441">       <span style="color:#ff3500;">该电路原理在于，R5上的电压固定为1.25V，而该芯片的1引脚无电流通过（仅有uA级别的电流输出，本说明做忽略处理），所以R5上的通过电流直接流入R6，而R6的另一端接GND，所以输出电压V_CHA的值可近似通过下面公式计算得出：</span></span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#ff3500;font-size:14px;">       V_CHA=1.25*（1+R6/R5）</span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#ff3500;font-size:14px;">       所以通过调节滑动变阻器的阻值便可得到我们需要的电压值。</span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#000000;font-size:14px;">       如果想对该部分电路原理进行更深一步的学习，强烈安利杨建国老师的新概念模拟电路，电源部分在第六章，针对可调电源的课程在这个视频-><a href="https://www.bilibili.com/video/BV1ZV411r7SU?p=11&vd_source=7ecb01dbe1fdf356e8facbbb3dfaa06d" target="_blank">集成三端稳压器（可调+扩压+扩流）_哔哩哔哩_bilibili</a>的13分20秒左右。</span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#000000;font-size:14px;">       另外需要注意，R5的阻值不要过低，建议就使用200Ω，不做改动，具体在芯片手册中有说明，在此不做赘述。而且此芯片的额定电压为18V，针对12V供电电源，可适当电压值，以扩大可调电源的电压调节范围，但同时也应该增大滑动电阻R6的阻值。</span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#000000;font-size:14px;">       （4）一个支持快充的USB_A口</span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#000000;font-size:14px;">       本功能使用的快充芯片是IP6505 ，IP6505是一款集成同步开关的降压转换器、支持11种输出快充协议，IP6505  内置功率 MOS，输入电压范围是 4.5V到 32V，输出电压范围是 3V 到 12V，最大能提供24W 的输出功率，能够根据识别到的快充协议自动调整输出电压和电流，典型输出电压和电流有：4V@ 3.6A，5V@3.4A，7V@3A，9V@2.5A，12V@2A。IP6505 的降压转换效率高至 97%。IP6505 的输出具有 CV/CC 特性，当输出电流小于设定值，输出 CV 模式，输出电压恒定；当输出电流大于设定值，输出 CC 模式，输出电压降低。IP6505 的输出电压带有线补功能，输出电流增大后会相应提高输出电压，用以补偿连接线阻抗引<br>起的电压下降。IP6505 具有软启动功能，可以防止启动时的冲击电流影响输入电源的稳定。IP6505 集成各种快充协议，可以通过 DP/DM来自动识别输出端接入设备所支持的快充协议，然后自动调整输出电压和电流。IP6505 支持的快充协议有：DCP（苹果、三星和 BC1.2）、高通QC2.0/QC3.0、MTK PE1.1/2.0、华为快充协议FCP/SCP、三星快充协议 AFC、展讯快充协议SFCP。除此之外，IP6505 有多种保护功能，具有输入过压、欠压保护，输出过流、过压、欠压、短路保护等功能。</span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="color:#000000;font-size:14px;">       下图为快充电路。</span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="font-size:14px;"><img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/dUeybTVqeMV8EI6INaV67mRd0s6pMJfqV018Pxso.png" alt="" width="1200" height="540"><span style="color:#000000;">       图中除快充电路外，还有电流检测电路，该电路使用INA199A1DCKR</span>电流感应放大器（也称为电流传感放大器），常用于过流保护、针对系统优化的精密电流测量或闭环反馈电路。该系列器件可在独立于电源电压的–0.3V至 26V共模电压下感应分流电阻器上的电压降。共有三种固定增益可供选择：50V/V、100V/V和 200V/V。该系列器件采用零漂移架构，偏移较低，因此在进行电流感测时能够将分流电阻器两端的最大压降保持在最低10mV的满量程。参数如下：</span></p> <ul><li><span style="font-size:14px;">共模范围：–0.3V至26V</span></li> <li><span style="font-size:14px;">偏移电压：±150μV（最大值）</span></li> <li><span style="font-size:14px;">支持 10mV 满量程分流压降</span></li> <li><span style="font-size:14px;">静态电流：100μA（最大值）</span></li> </ul><p><span style="color:#000000;font-size:14px;">    <span style="color:#ff3500;">   用白话描述该芯片的工作就是该芯片将检流电阻（本电路中是R14）两端的电压放大一定的倍数并输出，在本设计中使用的芯片INA199A1DCKR是放大50倍，将输出电压进行采集，并根据检流电阻的阻值进行运算，就能得出该线路上的电流信息。计算公式如下：</span></span></p> <p><span style="color:#ff3500;font-size:14px;">       I=（OUT1/50）/0.01=2OUT1</span></p> <p><span style="color:#ff3500;font-size:14px;">       注：OUT1为INA199A1DCKR的输出电压，50为INA199A1DCKR的放大倍数，0.01为检流电阻的阻值。同时若采用此系列的其他电流检测芯片，请根据芯片的放大倍数自行调节上述公式。</span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">*5、软件部分</h3> <hr><p style="line-height:1.8;"><span style="font-size:14px;"><span style="color:#000000;">       本项目的软件部分相对简单，是根据官方例程进行更改得到的。</span></span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="font-size:14px;"><span style="color:#000000;">       本项目使用的开发软件是keil。在本项目的原理图中，将主控的SWD调试引脚和USART1引脚引出，可供程序的调试和下载。我使用是SWD引脚，调试器是ST_LINK V2。</span></span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="font-size:14px;"><span style="color:#000000;">       下图为程序流程图。</span></span></p> <p style="line-height:1.8;"><img src="//image.lceda.cn/pullimage/me8674FfHpGNR5YgvZ1IdET0SSECEKYyOPieyoQ6.png" alt="" width="1200" height="521"></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="font-size:14px;"><span style="color:#000000;">       通过流程图可知，程序首先对系统时钟和用到的所有外设的时钟进行使能，然后对日志进行初始化（日志会在程序报错时通过串口发送错误信息，这是官方例程中的功能），随后是I2C的初始化，这个要放在OLED初始化之前，保证OLED能和主控进行通信，最后是外设的初始化，<span style="font-size:14px;">外设包括OLED、DMA、ADC和LED。</span></span></span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="font-size:14px;"><span style="color:#000000;">       然后进入while循环，在主函数中首先根据公式将ADC采集到的数据转换成实际的电压值、电流值和功率值，随后将这些值显示在OLED上，最后翻转LED使其进行闪烁以证明程序正在运行，之后再次进入while循环，实现OLED上的实时刷新。</span></span></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="font-size:14px;"><span style="color:#000000;">       下面是程序介绍：</span></span></p> <p style="padding-left:40px;"><span style="font-size:14px;">1. 功能描述</span></p> <p style="padding-left:40px;"><span style="font-size:14px;">（1）. ADC对PA1、PA2和PB12引脚的模拟电压进行采样和转换</span></p> <p style="padding-left:40px;"><span style="font-size:14px;">（2）. ADC转换结果通过DMA_CH1通道读入变量ADCConvertedValue</span></p> <p style="padding-left:40px;"><span style="font-size:14px;">（3）. OLED通过I2C接受电压值、电流值和功率值并进行显示</span></p> <p style="padding-left:40px;"><span style="font-size:14px;">（4）. LED每隔一秒闪烁一次</span></p> <p style="padding-left:40px;"><span style="font-size:14px;">2. 使用环境</span></p> <p style="padding-left:40px;"><span style="font-size:14px;">软件开发环境:KEIL MDK-ARM V5.34.0.0</span></p> <p style="padding-left:40px;"><span style="font-size:14px;">硬件环境:基于#第七届立创电赛#桌面电源开发</span></p> <p style="padding-left:40px;"><span style="font-size:14px;">3. 使用说明</span></p> <p style="padding-left:40px;"><span style="font-size:14px;">系统配置:</span></p> <p style="padding-left:40px;"><span style="font-size:14px;">（1）. 时钟来源:</span></p> <p style="padding-left:40px;"><span style="font-size:14px;">Hse = 8m, pll = 128m, ahb = 128m, apb1 = 32m, apb2 = 64m, adc clk = 128m /16, adc 1m clk = Hse /8</span></p> <p style="padding-left:40px;"><span style="font-size:14px;">（2）. 端口配置:</span></p> <p style="padding-left:40px;"><span style="font-size:14px;">选择PA1、PA2和PB12作为ADC转换通道的模拟函数</span></p> <p style="padding-left:40px;"><span style="font-size:14px;">（3）.直接存储器存取:</span></p> <p style="padding-left:40px;"><span style="font-size:14px;">DMA_CH1通道环回模式将半字ADC转换结果传递给ADCConvertedValue变量</span></p> <p style="padding-left:40px;"><span style="font-size:14px;">（4）. ADC:</span></p> <p style="padding-left:40px;"><span style="font-size:14px;">ADC连续转换，扫描模式，软件触发，12位数据右对齐，转换通道为PA1、PA2和PB12模拟电压数据</span></p> <p style="padding-left:40px;"><span style="font-size:14px;">（5）. I2C：</span></p> <p style="padding-left:40px;"><span style="font-size:14px;">选择PA4、PA5与OLED做I2C通信</span></p> <p style="padding-left:40px;"><span style="font-size:14px;">用法:</span></p> <p style="padding-left:40px;"><span style="font-size:14px;">（1）. 编译无误后，使用ST_LINK进行程序下载</span></p> <p style="padding-left:40px;"><span style="font-size:14px;">（2）. 按下复位键，程序开始运行</span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">*6、BOM清单</h3> <hr><p style="line-height:1.8;"><img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/UlWRcE1YQLWHQHAraYNJfCvxbYw1DtywlJ1RSsHg.png" alt="" width="1200" height="1200"></p> <p style="line-height:1.8;"><span style="font-size:14px;"><span style="color:#000000;">       注：部分在淘宝中购买的器件也可以买到，不过相较于立创商城，淘宝购买会便宜一些，如果觉得麻烦，建议在立创商城中搜索购买。</span></span></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">*7、大赛LOGO验证</h3> <hr><p style="line-height:1.8;"> </p> <p style="line-height:1.8;"><img style="margin-left:auto;margin-right:auto;" src="//image.lceda.cn/pullimage/xNpGo3La7lDtfJusKSjyKjxWz94f9KA2bIdv43y4.jpeg" alt="" width="781" height="586"></p> <p style="line-height:1.8;"> </p> <h3 style="line-height:1.8;">* 8、演示您的项目并录制成视频上传</h3> <hr><p style="line-height:1.8;"> </p> <p style="line-height:1.8;"><span style="font-size:14px;"><span style="color:#000000;">       </span></span>演示视频已放在附件中。</p> <p style="line-height:1.8;"> </p>