基于单片机的数控直流稳压电源
一、引言
（1）题目要求：
利用LM317三端稳压器，设计制作一个数控稳压电源，要求：
1、输出电压：2-15V，步进0.1V，纹波≤10mV；
2、输出电流0.5A；
3、输出电压值由数码管显示，由“+”、“-”键分别控制输出电压的步进
（2）概况：直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域。传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通直流稳压电源品种很多．但均存在以下问题：输出电压是通过粗调（波段开关)及细调(电位器)来调节。这样，当输出电压需要精确输出，或需要在一个小范围内改变时（如 1.02~1．03V)，困难就较大。另外，随着使用时间的增加，波段开关及电位器难免接触不良，对输出会有影响。常常通过硬件对过载进行限流或截流型保护，电路构成复杂，稳压精度也不高。本文设计了一种以单片机为核心的智能化高精度简易直流电源，克服了传统直流电压源的缺点，具有很高的应用价值。
二、系统设计
（1）方案论证：
方案：采用单片机控制此方案采用 AT89C51单片机作为整机的控制单元，通过改变输入数字量来改变输出电压值。这里主要利用单片机程控输出数字信号，经过 D /A 转换器( DA0832)输出模拟量，然后使用运算放大器把电
流转换成电压，在通过三段稳压器LM317使得输出电压和输出电流达到稳压的目的。
方案论证：
1、输出模块：使用运算放大器做前级的运算放大器，由于运算放大
器具有很大的电源电压抑制比，可以减少输出端的纹波电压。使用LM317做电流稳压器，把电流稳定到0.5A。
2、数控模块：采用AT89C51单片机完成整个数控部分的功能，同
时,AT89C51作为一个智能化的可编程器件，便于系统功能的扩展。
3、显示模块：本来准备使用液晶显示，可是想想我们的层次不够，
液晶现实的额程序不会写，只能退而其次，选择使用单片机通过锁存器控制8段LED数码管直接显示，这样可以精确的显示输出电压。
（2）系统结构：
系统结构设计图如上图所示。该系统主要由单片机最小控制系统、显示电路、独立按键、D/A转换电路、放大电路和稳压电路组成。单片机设定预输出值，并可以通过独立键盘改变单片机的预设值。然后通过DAC0832转化为模拟量，再经过运算放大和稳压稳流电路最后输出预设电压值，通过LED显示能够直观的看到预设值。因为器材原因，我们设计的稳压电源采用的是外部稳压器提供的电源。这样虽然算不上是一个完整的数控直流稳压电源，但是，除了这点，我们设计的电源基本已经复合要求。
（3）硬件设计：
1、最小系统控制电路设计：最小控制系统由STC单片机、晶振、独
立键盘和复位电路等组成。如下图所示。
AT89C51的管脚排列如上图所示，9管脚接复位电路，18、19管脚为晶振的两个输入端，20管脚接地，40管脚接+5V。
晶振Y1和两个电容C2、C3构成自激震荡，连接到单片机的X1和X2端，电解电容C4、电阻R5和按键S5构成复位电路，连接到单片机的复位端。当按键S5按下后，复位端通过R5与+5V电源接通，电容迅速放电，使RST管脚为高电平；当复位按键S5弹起后，+5V电源通过R6对电容C4重新充电，RST管脚出现复位正脉冲。
2、D/A转换电路设计：
如上图所示，DA0832的8位数据线D0~D7与单片机的P1口连接，1管脚（CS）和17管脚（Xfer）接地，8管脚(Vref)的参考电压为5V，则LSB=5V/2^8=0.02V，即最小分表率为0.02V。11管脚（Iout1）和12管脚（Iout2）为电流输出端。
3、放大电路与稳压稳流电路设计：
如上图所示，本设计中将DAC0832的Iout2接地，采用Iout1输出，然后接运算放大LM358P将输出电流转化为电压。经过LM358P转化后的电压值也为5V。为了达到与单片机预设电压范围2~15V同步，输出端电压需要经过二级放大。第一级不放大，直接将D/A输出的电流转化为电压，第二级放大，放大倍数n=R2/R1=5.5K/1.1K=5。这里的R2由于找不到5.5K的电阻，所以用电位器代替。
因为DA0832转换后的电压的范围为0~5V ，即DA0832的8位输入端全为高电平1时，输出电压为5V ，输入端全为低电平0时，输出电压为0V ，且呈线性变化。为此为了使输出与LED 显示同步，必须经过放大倍数n =5的二级放大。再经过运放放大后的电压已经复合要求，可是电流却没有复合要求，这就要用到了三段稳压器LM317。在这里，LM317作为电流稳压器，其应用电路如下图所示，其中
11
25.1R
V I R V l Adj ref
out
=+???
? ??=,所以R1的值应该为2.5Ω。可是，我们在实验室
能找到的最小电阻是200Ω，这还是远远大于2.5Ω。所以我们的输出电流才6ma 。这里还要说的是，本来我们采用的运算放大器是Lm324n ，可是，因为我的不小心，在测试运放放大的时候，把芯片烧坏了。并且我们手头没有多余的芯片，幸亏和我们做同一方案的同学有运放Lm358p ，所以我们也采用了Lm358p 。
4、显示模块设计：
如上图所示，显示部分采用数码管sr410561k，锁存器74HC573。数码管段码A~DP接锁存器1的Q0~Q7，数码管的位选1~3接锁存器2的Q0~Q3。P0接锁存器1、2的D0~D7。锁存器1的LE接单片机P2^2，锁存器2的LE接单片机P2^3。数码管的a~dp接锁存器1的Q0~Q7，数码管的位选1~3分别接锁存器2的Q0~Q3。在使用数码管的过程中，我们发现数码管的位选直接接到单片机的P2口上，会使数码管的亮度不够。现在我们有2种方法解决。第一，接上拉电阻，经计算，200Ω左右的电阻可使数码管达到最亮，为了保险起见，可以使用400Ω的电阻。但当时我们手头刚好没有400Ω的电阻，所以我们采用了第二种方法，把数码管的位选接锁存器上。
（4）软件设计：
程序流程图设计：
程序设计流程图下图所示。程序开始以后，首先程序初始化，显示LED预设的初始电压值。然后进行按键检测，如果没有按键按下，LED显示的电压不变；如果有按键按下，确认当前LED的调整值。接着启动D/A转换，将转换后的模拟量送给系统最终输出端。
程序代码：在附录
（5）系统调试：
显示模块调试：算出数码管的段码，位选，使数码管能正确的显示预设值。
按键模块调试：消除抖动，使我们按一下按键的加、减键时，能实现显示程序的步进0.1。
放大稳压电路调试：为了使输出电压和显示模块对应，我们要调节放大电路的方法倍数。假使显示的电压为11.3v，那么因为三端稳压器的自带电压为1.25v，所以放大电路输出电压因为11.3-12.5≈10v，所以一级放大的输出电
压应为-2v，二级放大的电压应为10v。稳流方面，因为器材的原因，我们只能把电流稳定在6ma。
（6）系统测试：
各个模块连接起来后，因为电路的改变，可能会改变输出值的大小，所以我们要进行整体的测试：先测试放大电路的第一级放大，然后调整LM358P和DAC0832连接的那个电位器，使输出电压再次达到预想值。再调整第二级放大，把放大倍数再次调为5倍。把程序下载到硬件电路，测试最后输出值，是否为我们的预想值
三、总结
附录：
程序代码：
#include
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
#define DAC0832_PORT P1
sbit duanxuan=P2^6;
sbit weixuan=P2^5;
sbit cs=P2^2;
sbit wr1=P2^3;
sbit S1=P2^0;//加
sbit S2=P2^1;//减
uchar num=20;
uchar code table[]={0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f,0x01,0x09}; void delay(uint z) //延时z ms子程序
{
uint x,y;
for(x=z;x>0;x--)
for(y=110;y>0;y--);
}
init()//初始化子函数
{
P1=num;
}
uchar keyscan()//键盘扫描程序
{
if(S1==0)
{
delay(10); //键盘按键消抖
if(S1==0)
{
if(num==150)
{
num=20;
}
else
{
num++;
}
}
while(!S1); //松手检测}
if(S2==0)
{
delay(10);
if(S2==0)
{
if(num==20)
{
num=150;
}
else
{
num--;
}
}
while(!S2); //松手检测}
return(num);
}
void display()//显示程序
{
duanxuan=1;
P0=table[num/100];//十位
duanxuan=0;
weixuan=1;
P0=0x80;
weixuan=0;
delay(1);
duanxuan=1;
P0=((table[num%100/10])&0xfe);//个位
duanxuan=0;
weixuan=1;
P0=0x40;
weixuan=0;
delay(1);
duanxuan=1;
P0=table[num%10];//小数
duanxuan=0;
weixuan=1;
P0=0x20;
weixuan=0;
delay(1);
}
uchar dazh( uchar n)//D/A转换子程序
{ cs=0;选定芯片
wr1=0;允许写入
n=num-13;输出电压值
DAC0832_PORT=n; //把n送给給DA }
// 主程序//
void main()
{
init();
while(1)
{ keyscan();
display();
dazh();
}
}
基于单片机的智能稳压电源的设计 摘要 本文介绍了一种基于单片机的智能稳压电源的设计方案，其核心技术是通过单片机控制数模转换来改变其后的稳压模块的输出。该系统由整流滤波初步稳压部分、单片机控制部分、DAC和显示部分组成，该稳压电源能连续步进可调，并且可实时显示，弥补了传统稳压电源的不足。 关键词：单片机，稳压电源，连续步进可调，DAC
Design of Intelligent Power Supply Based on MCU This paper introduces a single-chip microcomputer-based Intelligent Power Supply Design program, its core technology through the MCU to control digital-to-analog converters to change the voltage regulator module subsequent output. The system consists of rectifier filter preliminary regulator of the MCU control of the DAC and display components, the power supply can be continuously adjustable stepper, and can be real-time display, made up for the shortcomings of traditional voltage regulator power supply. Key words：MCU，Regulated Power Supply，Stepping and adjustable row，DAC
基于单片机的数控直流稳压电源 一、引言 （1）题目要求： 利用LM317三端稳压器，设计制作一个数控稳压电源，要求： 1、输出电压：2-15V，步进0.1V，纹波≤10mV； 2、输出电流0.5A； 3、输出电压值由数码管显示，由“+”、“-”键分别控制输出电压的步进 （2）概况：直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域。传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通直流稳压电源品种很多．但均存在以下问题：输出电压是通过粗调（波段开关)及细调(电位器)来调节。这样，当输出电压需要精确输出，或需要在一个小范围内改变时（如 1.02~1．03V)，困难就较大。另外，随着使用时间的增加，波段开关及电位器难免接触不良，对输出会有影响。常常通过硬件对过载进行限流或截流型保护，电路构成复杂，稳压精度也不高。本文设计了一种以单片机为核心的智能化高精度简易直流电源，克服了传统直流电压源的缺点，具有很高的应用价值。 二、系统设计 （1）方案论证： 方案：采用单片机控制此方案采用 AT89C51单片机作为整机的控制单元，通过改变输入数字量来改变输出电压值。这里主要利用单片机程控输出数字信号，经过 D /A 转换器( DA0832)输出模拟量，然后使用运算放大器把电
流转换成电压，在通过三段稳压器LM317使得输出电压和输出电流达到稳压的目的。 方案论证： 1、输出模块：使用运算放大器做前级的运算放大器，由于运算放大 器具有很大的电源电压抑制比，可以减少输出端的纹波电压。使用LM317做电流稳压器，把电流稳定到0.5A。 2、数控模块：采用AT89C51单片机完成整个数控部分的功能，同 时,AT89C51作为一个智能化的可编程器件，便于系统功能的扩展。 3、显示模块：本来准备使用液晶显示，可是想想我们的层次不够， 液晶现实的额程序不会写，只能退而其次，选择使用单片机通过锁存器控制8段LED数码管直接显示，这样可以精确的显示输出电压。 （2）系统结构： 系统结构设计图如上图所示。该系统主要由单片机最小控制系统、显示电路、独立按键、D/A转换电路、放大电路和稳压电路组成。单片机设定预输出值，并可以通过独立键盘改变单片机的预设值。然后通过DAC0832转化为模拟量，再经过运算放大和稳压稳流电路最后输出预设电压值，通过LED显示能够直观的看到预设值。因为器材原因，我们设计的稳压电源采用的是外部稳压器提供的电源。这样虽然算不上是一个完整的数控直流稳压电源，但是，除了这点，我们设计的电源基本已经复合要求。
简易数控机床控制系统设计 学号：0601302009 专业：机械电子工程姓名：浦汉军 2007，9，10 南宁任务： 设计以单片机为控制核心的简易数控机床的数字程序控制器。要求 1、能用键盘控制工作台沿+X、-X、+Y、-Y向运动，以校正工作台位置。 2、可用于加工直线和圆弧。 3、在运行过程中可人工干预而紧急停车。 4、能实现越界报警。 5、可与PC机通讯。 总体方案设计 一、数控系统硬件电路设计 选用MCS-51系列的8031CPU作为数控系统的中央处理机。外接一片EPROM用于存放控制程序、固定批量生产的工件加工程序和数据，再选用一片8kb的6264RAM作为存放试制工件或小批量生产的工件加工程序和数据。由于系统扩展，为使编程地址统一，采用74LS138译码器完成译码法对扩展芯片进行寻址的功能。还要考虑机床与单片机之间的光电隔离、功率放大电路。其设计框图如下图所示： 图1.1 总体设计框图 工作原理：单片机系统是机床数控系统的核心，通过键盘输入命令，数控装置送来的一系列连续脉冲通过环形分配器、光电耦合器和功率放大器，按一定的顺序分配给步进电动机各相绕组，使各相绕组按照预先规定的控制方式通电或断电，这样控制步进电动机带动工作台按照指令运动。1．各单元电路设计
CE ：片选信号，低电平有效，输入 ：读信号，低电平有效，输入 PGM ：编程脉冲输入端，输入 Vpp ：编程电压(典型值为12.5V) Vcc ：电源(+5V) GND ：接地(0V) D 0 11D 1 12D 2 13D 3 15D 4 16D 5 17D 6 18D 719A 010 A 19 A 28 A 37 A 46 A 55 A 64A 73 A 825 A 924 A 1021 A 1123 A 122 G ND 14 C E 20PGM 27V cc 28 V pp 1N C 26 O E 222764 ：片选信号输入线，低电平有效。输出允 许编程 逻辑 译 码 输出缓冲 256 256存储矩阵 A12 A11 ``` A0 OE PGM CE D0 ``` D7
基于单片机的智能稳压电源设计 摘要 本智能稳压电源利用16位单片机SPCE061A为控制核心，可预置输出电压值并显示在液晶显示模块（LCD）上，通过其内置的A/D输出对PWM进行调制，再控制大功率开关管导通,再经过滤波输出。同时通过采样电路将实际输出值反馈到单片机中构成闭环系统，进行比较、调整，提高了电源的输出精度。输出电压范围为0.01v～10v，而且可以步进调整输出的电压值。 关键词：智能；单片机；PWM调制；稳压电源 Design of Smart Power Supply Based on SCM Wu Renjie (College of Physics Science and Information Engineering, Jishou University, Jishou,Hunan 416000) Abstract The 16 Bit SCM SPCE061A was used as the control unit in this design, the output voltage value can be protested form the keyboard and displayed it on the LCD module .At the same time, its built-in A / D converter moderate the output as pulse width moderation(pwm), and switch on the output, after that output through a filter . At the same time the circuit would sample the actual output value and feedback the output to the SCM’s input system, after comparing and adjusting to improve the output accuracy. Output voltage range from 0.01 v to 10v, it can also stepping adjust the output voltage value. Key words:intelligent；SCM；PWM modulation；power supply 目录
4 稳压电源设计 4.1 电路分析 稳压电路见图4-1所示。三极管射极电压是稳压电源的输出电压，可以接用电器或负载，这个电压值通过TLC549（A/D，同TLC548）数据转换后，送往单片机处理并显示。调整按键可以改变输入TLC5615(D/A，同TLC5616)的数据。TLC5615的输出电压通过运算放大器与实际输出取样电压比较，控制三极管的电压输出。稳压电路的电压输出接受单片机检测，同时又受单片机的控制。电路在仿真时，各点的电压都连接有电压表显示。 图 1 稳压电路 4.2 电路模块 一、A/D转换部分 TLC549 对输出电压进行采集，其操作如下： （1）cs先为高电平。（cs为片选信号，为1时，输入脉i/o clock不起作用）； （2）clock = 0 （3）cs = 0；cs置底电平。同时date_out为高。（=1）； （4）延时1.4us。（setup time,cs low before first clock）； （5）开始转化数据。因为TLC549是8位串行模数转换器。需将8 位数据依次串行输出。期间，clock高低电平转化一次； （6）8次数据转化之后。cs置1，片选无效。等待17us后读出数据。 二、D/A转换部分 TLC5615为10位D/A转换电路，其原理TLC5615的PDF文件。输出电压= （转换数值/1024）*2*基准电压
三、显示 采用数码管对A/D转换后的数据进行显示，因为TLC549 是8位A/D，程序中需要对转化的数据进行处理后才能在七段数码管上动态显示。TLC549的检测电压值范围为0~5V，A/D转换后数据位0~255，应该显示0~5，并且包含小数点部分。 四、按键操作部分 四个独立的按键主要是对DA 的输入数据进行操作的，ADD按键，SUB 按键这些按键在安下一次松开后便进行加1 的操作，若按键超过一定的时间则增加步长，使其数值能够快速增加，这样就不必要达到一个电压时，一直按几百次。SUB按键也是如此。至于那个预读取按键，主要是用于保存你要常用的电压值，这样一来你就可以在使用此电源时，不必要每次都要按键调整，可以通过读取AT24C04的值进行电压预置，保存按键，是用于保存你长使用的电压值，通过此次的电压值保存，使你可以快速达到你所要求的电压值。4.3 编程思路 程序分为键盘处理、D/A、A/D和存储四个模块。运用扫描法，对键盘进行扫描，有按键就更改输入TLC5615 的数值，ADD按键是对数据进行加以操做，长按的话使步进值增大，实现快加，ＳＵＢ按键与ＡＤＤ按键同，预读取按键用于读取ＡＴ２４Ｃ０４中预置的数值，保存按键用于保存当前电压值；显示部分主要是对ＴＬＣ５４９采集回来的电压进行处理显示，它主要是在定时器０的中断服务程序中显示，１００ｍｓ刷新显示一次；ＴＬＣ５６１５模块，通过对ｄＡ的串行数据输入，使其在输出电压时可控，输出电压后经ｌｍ３２４，三极管，加上负载输出电压，输出电压后，用ＴＬＣ５４９芯片１００ｍｓ采集一次，送数码管显示。 4.5 程序清单 主函数： #include
课程设计任务书 半导体直流稳压电源的设计和测试 （一）设计目的 1、学习直流稳压电源的设计方法； 2、研究直流稳压电源的设计方案； 3、掌握直流稳压电源的稳压系数和内阻测试方法； （二）设计要求和技术指标 1、技术指标：要求电源输出电压为±12V（或±9V /±5V），输入电压为交流220V，最大输出电流为I omax=500mA，纹波电压△V OP-P≤5mV，稳压系数Sr≤5%。 2、设计基本要求 （1）设计一个能输出±12V/±9V/±5V的直流稳压电源； （2）拟定设计步骤和测试方案； （3）根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数； （4）要求绘出原理图，并用Protel画出印制板图； （5）在万能板或面包板或PCB板上制 作一台直流稳压电源； （6）测量直流稳压电源的内阻； （7）测量直流稳压电源的稳压系数、纹 波电压； （8）撰写设计报告。 3、设计扩展要求 （1）能显示电源输出电压值，00.0-12.0V； (2) 要求有短路过载保护。 （三）设计提示 1、设计电路框图如图所示 稳压电路若使用分离元件要有取样、放大、比较和调整四个环节，晶体管选用3DD或3DG等型号；若用集成电路选78XX和79XX稳压器。 测量稳压系数：在负载电流为最大时，分别测得输入交流比220V增大和减小10%的输出Δvo，并将其中最大一个代入公式计算Sr，当负载不变时，Sr=ΔVoV I/ΔV I V O。 测量内阻：在输入交流为220V，分别测得负载电流为0及最大值时的ΔVo，r o=ΔV O/ΔI L。 纹波电压测量：叠加在输出电压上的交流分量，一般为mV级。可将其放大后，用示波器观测其峰－峰值△V OP-P；用可用交流毫伏表测量其有效值△V O，由
信息科学与技术学院 电子工程系 2014届毕业论文设计 题目基于51单片机的数控直流稳压电源专业电子工程 学生姓名黄丽 学号 1058402106 指导教师张芳铭 论文字数 完成日期
数控直流稳压电源就是能用数字来控制电源输出电压的大小，而且能使输出的直流电压能保持稳定、精确的直流电压源。本文介绍了利用D/A转换电路、辅助电源电路、去抖电路等组成的数控稳压电源电路，详述了电源的基本电路结构和控制策略。它与传统的稳压电源相比，具有操作方便，电压稳定度高的特点，其结构简单、制作方便、成本低，输出电压在1-10V之间连续可调，其输出电压大小以0.5V步进，输出电压的大小调节是通过“ ”、“-”两个键操作的，而且可以根据实际要求组成具有不同的输出电压值的稳压源电路。该电源控制电路选用89C51单片机控制主电路采用串联调整稳压技术具有线路简单、响应迅速、稳定性好、效率高等特点。 关键词：稳压电源、单片微型机；数控直流、D/A转换；
第一章绪论 (4) 1.1数控直流稳压电源的产生背景 (4) 1.2系统开发的意义 (5) 1.3系统主要功能 (6) 1.4研究中拟解决的主要问题 ........................................... 错误！未定义书签。第二章系统总体方案设计 ....................................................... 错误！未定义书签。 2.1系统概述........................................................................ 错误！未定义书签。 2.2系统整体概述................................................................ 错误！未定义书签。 2.2.1控制部分.............................................................. 错误！未定义书签。 2.2.2显示部分.............................................................. 错误！未定义书签。 2.2.3 键盘接口部分..................................................... 错误！未定义书签。 2.2.4 电源部分............................................................. 错误！未定义书签。 2.2.5 其它电路部分..................................................... 错误！未定义书签。第三章系统硬件电路设计 ....................................................... 错误！未定义书签。 3.1单片机主控电路设计 ................................................... 错误！未定义书签。 3.2显示电路 ....................................................................... 错误！未定义书签。 3.3按键电路 ....................................................................... 错误！未定义书签。 3.4电源电路 ....................................................................... 错误！未定义书签。 3.5系统时钟及复位电路 ................................................... 错误！未定义书签。 3.6系统总电路 ................................................................... 错误！未定义书签。第四章系统软件设计 ............................................................... 错误！未定义书签。 4.1主程序 ........................................................................... 错误！未定义书签。第五章组装与调试 ................................................................... 错误！未定义书签。 5.1硬件电路的布线与焊接................................................ 错误！未定义书签。 5.2电路组装和调试............................................................ 错误！未定义书签。结束语 ......................................................................................... 错误！未定义书签。参考文献 ..................................................................................... 错误！未定义书签。致谢 ........................................................................................... 错误！未定义书签。附录 ........................................................................................... 错误！未定义书签。
CA6140车床刀具温度单片机控制系统设计 当今社会上各种机械加工业都在迅猛发展，车床是机械加工核心工具，随着科学技术的发展，车床也在不断向着高精度、高效率、高自动化方向发展，数控车床已经成为主流设备，逐渐取代老旧的普通车床。我国目前机床总量约400余万台,但其中数控机床总数只有20余万台,机床的数控化率极低。国内起步较晚，技术较为落后，有着大量的老旧车床，又因其缺乏专业的维修与保养，促使机床的工作精度大大降低。而从国外购置新型数控车床的价格又颇为昂贵，普通企业根本无法负担。 在机械制造业中, 虽然已发展出各种不同的零件成型工艺, 但目前仍有90% 以上的机械零件是通过切削加工制成。在切削过程中, 机床作功转换为等量的切削热, 这些切削热除少量逸散到周围介质中以外, 其余均传入刀具、切屑和工件中, 刀具、工件和机床温升将加速刀具磨损, 引起工件热变形, 严重时甚至引起机床热变形。因此,在机床的切削加工过程当中，对切削温度的测量非常重要。在高速车床当中，为了提高车床加工精度，刀具在切削过程中的受热变形一定要控制住，这个仅仅知道刀具温度是不够的，还需要引入自动控制技术进行实时控制。 本论文以CA6140普通车床为研究对象，根据数控技术原理，运用了单片机应用技术、自动控制技术和测试传感器技术，提出了车床刀具温度的控制系统方案。设计了基于MCS-51单片机的车床刀具温度控制电路和软件。 第一章绪论 1.1课题的研究背景和研究意义 金属切削加工是机械制造中应用最为广泛的加工方式之一。金属切削加工使用刀具或磨具从工件表面切除多余材料，以实现零件的几何形状、尺寸精度、表面粗糙度和表面层质量。刀具作为切削过程的直接执行者，在切削加工过程中不可避免地会发生磨损或破损。刀具磨损或破损会使零件的加工精度下降，零件表
基于单片机的直流稳压电源的设计设计
毕业设计论文 基于单片机的直流稳压电源的设计
摘要 直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域。传统的直流稳压电源几乎都是用旋纽开关调节电压，调节精度不高、难控制、体积大、结构复杂，而且经常跳变，使用麻烦。 将单片机数字控制技术融入直流稳压电源的设计中，设计出的数字化直流稳压电源具有数码显示、数字输入调压、电压调节精度高的特点。而且通过软件编程，易于实现功能的扩展。数控电源目前的发展，主要朝着更高的数控精度和分辨率及更好的动态特性；更好的环保性能；智能化与高可靠性；更广泛的应用方向发展。 本设计利用AT89S51作为主控芯片，控制数模转换模块DAC0832的输出电压，通过运算放大器OPA552放大输出。设置四个按键，来实现电压的增减，并带有数码显示模块。可以达到每步0.1V的精度，输出电压范围0~15V，电流可以达到200mA。 关键词：数控电源；AT89S51；DAC0832；OPA552
Abstract Direct current voltage-stabilized power supply is one of the commonly used equipment in electronic technology. It’s widely used in teaching, researching and other fields.Most of the traditional direct current voltage-stabilized power supply use the knob switch to adjust the voltage.It has the trouble of low-precision and difficult to control. The structure is complex and the volume is large. The numerical control technique of single chip microcomputer is adopted in the design of direct current voltage-stabilized power supply for a digitalized.Having numeral display,the direct current power can adjust voltage programmably and differentiate voltage precisely.Moreover,it’s easy to have its function enlarged through the programmer.Numerical control direct current voltage-stabilized power supply mainly toward to high-precision,high-resolution,better dynamic characteristics,better environmental performance,intelligent,high reliability and wider application direction. In this design,using the AT89S51 as main module to control the output voltage of DAC0832. The voltage is magnified by amplifier OPA552. In this system, the step of voltage is control by four keys, and the display module is also designed.The step precision is 0.1V,the output voltage is range from 0V to 15V and the current is up to 200mA. Key words: Numerical control power；AT89S51；DAC0832；OPA552
机械L119 张广义11L0551306 单片机在数控机床系统中的应用 摘要：本文利用8051单片机的I/O口，信号控制五相步进电动机，利用内部程序对单片机输出信号进行脉冲分配，从而驱动步进电动机转动，实现对数控车床进给系统的方向、速度和位置的控制。采用当今广泛应用工业控制自动化的变频技术实现对数控车床主轴的无级调速，五相步进电动机作为该系统的执行元件。由于,步进电动机的角位移量和指令脉冲的个数成正比,旋转方向与通电相序有关,因此,只要控制指令脉冲的数量、频率及电动机绕阻通电的相序,便可控制机床进给系统的运动的位移量、速度和移动方向。实现对数控车床主轴和进给系统的自动控制，可以有效的节约电能、提高设备自动化、产品产量和质量。提高可观的经济效益, 单片机已经广泛应用于现代工业控制自动化系统中，掌握单片机技术是从事工业控制的重要技能。 引言：当今世界技术领域，自动化控制技术是实际应用最为广泛、发展势头最为强劲、经济效益最为明显的技术之一。单片微型计算机是专门为工业应用设计的,我国目前有不少单位使用单片机实现低档的经济型数控系统。8051系列单片微机已成为应用最广泛的机种.除了用低档的经济型数控机床的CPU之外,在多处理机构成的全功能CNC系统中也常用单片微机实现伺服驱动等功能。 步进电动机的运行性能与电动机本身的特性、负载有关,而且与其配套使用的驱动电源有着密切的关系.步进电动机的运行性能是步进电动机和驱动电源的综合结果,选择性能良好的驱动电源对于发挥步进电动机的性能是十分重要的. 交流异步电动机的调速始终是一个不好解决的难题。直到二十世纪七十年代，由于计算机的产生，以及近二十年来新型快速的电力电子元件的出现，才使得交流异步电动机调速成为可能，并得到迅速的普及。根据电机学理论，交流异步电动机的转速可由公式n=60fp(1-s)可知，改变电源频率来实现交流异步电动机的调速方法效果最理想，这就是所谓的变频调速。 一、数控机床的机械结构 1、数控车床概述 数控车床又称为CNC（Computer Numerical）车床，即用计算机数字控制的车床。卧式车床是靠手工操作机床来完成各种切削加工，而数控车床是将编制好的加工程序输入到数控系统中，由数控系统通过车床X、Z坐标轴的伺服电动机去控制车床进给运动部件的动作顺序、移动量和进给速度，再配以主轴的转速和转向，便能加工出各种形状不同的轴类或盘类回转体零件。因此，数控车床是目前使用较为广泛的数控机床。 2、数控车床主传动系统 MJ-50数控车床其传动系统图如图1所示。其中主运动传动系统由功率为11/15KW的AC伺服电动机驱动，经1：1的带传动带动主轴旋转，使主轴在35-3500r/min的转速范围内实现无级调速，主轴箱内部省去了齿轮传动变速机构。因此减少了原齿轮对主轴的影响，并且维修方便。 3、主轴箱结构 主轴采用两支承结构，前支承由一个双列圆柱滚子轴承11和一对角接触球轴承10组成，轴承11用来支承受径向载荷，两个角接触球轴承一个大口朝向主轴前端，另一个大口朝向主轴后端，用来承受双向的轴向载荷和径向载荷。前支承轴承的间隙用螺母1和6来调整。螺钉17、13起防松作用。主轴的支承形式为前端定位，主轴受热膨胀向后伸长。前后支承所用的双列圆柱滚子轴承的支承刚性好，允许的极限转速高。而角接触球轴能承受较大的轴向载荷，且允许的极限转速高，该支承结构能满足高速大载荷切削的需要。
第5章 半导体二极管及直流稳压电源 习 题 4 5.1 电路如图5.1所示，1k ΩR =，测得D 5V U =，试问二极管VD 是否良好（设外电路无虚焊）？ 解：内部PN 结或电极已开路，D 已损坏。 5.2 电路如图5.2所示。已知直流电源的端电压5V U =，测得1mA I =，若将直流电源的电压U 提高到10V ，试问这时的I 是等于、大于还是小于2mA ？ 解：由于二极管是非线性元件，当U 增大时，I 将大于2mA 5.2 图5.1 习题5.1电路图 图5.2 习题5.2电路图 5.3 分析判断图5.3所示各电路中二极管是导通还是截止，并计算电压ab U ，设图中的二极管都是理想的。 解：（a ）断开VD ，U D =5+5=10V>0，VD 导通 ，ab 5V U =-； （b ）断开VD ，D 2151V 23U =- ?=-+ ，VD 截止 ab 2 52V 23 U =?=+； （c ）断开VD 1 VD 2，D1D212V,5127V U U ==-+=，所以VD 优先导通， D15V U =-，VD 2截止，U ab =0V ； (d) ）断开VD 1 VD 2，D1D212V,12517V U U ==+=所以 VD 2优先导通， D15V U =- VD 1截止，ab 5V U =-
图5.3 习题5.3电路图 5.4 一个无标记的二极管，分别用a和b表示其两只引脚，利用模拟万用表测量其电阻。当红表笔接a，黑表笔接b时，测得电阻值为500Ω。当红表笔接b，黑表笔接a时，测得电阻值为100kΩ。问哪一端是二极管阳极? 解：b端是阳极 5.5 用指针式万用表的不同量程测同一只二极管的正向电阻值，其测试结果不一样，为什么？ 解：因为二极管的正向特性是非线性的，外加不同电压，直流电阻不同，万用表量程不同，加在二极管上的电压不同。 5.6 二极管电路如图5.4(a)所示，设输入电压 i () u t波形如图5.4(b)所示，在05ms t<<的 时间间隔内，试绘出输出电压 o () u t的波形，设二极管是理想的。
摘要 随着数控技术的飞速发展，机械制造业的生产方式、产品结构、发生了深刻的 变化。在我国数控机床的发展过程中，MCS-51系列单片机在数控技术领域中得到广泛 应用，经济型数控系统大多采用MCS-51系列单片机。 本文在分析了数控车床的特点和应该具备的功能后，确定将普通机床改造成经济型数控机床，对C616车床进行了具体的分析改造，普通车床（C616）的数控改造设计内容包括：总体方案的确定和验证、机械改造部分的设计计算（包括纵向、横向进给系统的设计与计算）、主运动自动变速原理及改造后的机床传动系统图的设计、机床调速电动机控制电路的设计、电磁离合器的设计计算。 此次毕业设计中，我熟悉了机电一体化设计的基本过程，并把各门所学的知识融会贯通形成一个有机的整体，为以后的设计工作打下了良好的基础，同时我也深深的体会到了不足之处，我一定会在今后的工作中不断学习，不断实践。 关键词：数字控制，单片机系统，数控车床
ABSTRACT With the development of NC, there have been many changes in mechanical industry, such as producing method and struture of product. MCS-51 single microcomputers have been used widely in NC, especially in ecomical NC equipments in china. Based on MCS-51 single microcomputers, the NC lathe training equipment is designed with less money for the professional NC courses. After analyzing the feature of NC lathe and defining the functions of training equipment, Make sure to ordinary machine tools into economic numerical control machine tools，Ordinary lathe (C616) numerical control transformation design contents include: overall scheme determined and validation of the mechanical design and calculation of the transformation part (including longitudinal horizontal feeding system design and calculation) automatic transmission principle and main movement after reforming machine drive system of the machine speed motor design diagram control circuit design of design and calculation of the electromagnetic clutch In this graduation design, I acquainted with the machine electricity integral whole to turn the basic process of design, and integrate the knowledge that each one learn to become an organic whole, for later design work to lay a good foundation, I also realized the place of the shortage deeply at the same time, I will keep learning and practicing constantly in future Key words: traininge quipment, numeric control, single microcomputer,system
题目：浅谈对数控车床的知识及应用 1数控基本概念 1.1数控的定义 数控，就是数字程序控制。随着数控技术的发展，先进的数控机床都配置有小型计算机或微型计算机的数控装置，有的数控机床可以直接与外部计算机连接，由计算机进行自动编程，然后直接控制数控机床进行加工。简单地说数控的定义就是将数字、字母和符号等组成的控制指令输入到机床的数控装置中并转换成信息，用以控制机械设备的状态和加工过程。 1.2数控的加工原理 数控加工原理就是将被加工零件的工艺过程、工艺参数的要求用数控程序语言以手动或信息载体输入到数控机床的数控装置中，数控装置便根据程序指令直接控制机床的各种运动对零件进行加工。当程序结束，机床自动停止，零件加工完成。 数控程序加工的过程可用下图表示，见图1。 零件图纸——→程序编制——→信息裁体——→信息处理——→伺服系统 ↓ 零件加工←数控机床← 图1数控加工程序过程示意图 1.3数控机床的组成 数控机床是一种自动化程度高、加工精度高、生产效率高的先进设备。他除了机床本体部分与普通同类机床相似外，还配备有功能齐全、技术先进的数控装置，伺服系统，位置检测元件，空压和液压装置，刀具系统等，他们共同组成了一个相互关联的有机统一体，保证了数控机床加工的高精度、高效率和自动化程度。数控机床各部分的组成示意图见图2。 「———————————————→液压装置 程数伺 序控服↓ 输→装——→系—————→机床本体←———刀具系统 入置统
↑| ↑ | | ﹄——————→空压装置检测元件 | | |—————————————————-—| 图2数控机床的组成示意图 1.4数控机床的分类 （1）按工艺用途分类 分为一般数控机床和数控加工中心。一般数控机床指与一般通用机床相对应的数控车、铣、钻、镗、磨和齿轮加工机床。加工中心最显著的特点是具有刀库和换刀机械手，能够实现多工序加工。刀库的容量应为二十把刀以上，但是一般常说的四方刀架、八方刀架等不属于刀库的范畴。 （2）按控制运动的方式分类 分为点位控制、直线控制和轮廓控制三种。 点位控制数控机床在加工平面内只控制刀具相对于工件的定位点的坐标位置，而对定位移动的轨迹不作要求。这类控制系统主要用于数控钻床、数控镗床、数控冲床和测量机等。 直线控制数控机床能控制刀具或工件的适当的进给运动，沿平行于坐标轴的方向进行直线移动和加工，或者控制两个坐标轴以相同的速度运动，沿45°斜线进行切削加工。这类控制系统主要用于数控车床、数控镗铣床以及某些加工中心。 轮廓控制数控机床能同时控制两个或两个以上坐标轴，使刀具与工件作相对运动，加工复杂零件。单纯的点位控制和直线控制机床很少，大部分为轮廓控制数控机床。轮廓控制数控机床能够实现联动加工，也能进行点位和直线控制。这类控制系统主要用于数控车床、数控铣床、数控磨床以及加工中心机床。 （3按伺服系统控制方式分类 分为开环、闭环和半闭环系统。由伺服系统控制机床执行件运动时，虽然其接受了数控装置的指令要求值，但实际位移量并不一定等同于指令要求值，也就是存在一定的误差。这一误差是由伺服电动机的转角误差、减速齿轮的传动误差、滚珠丝杠的导程误差以及导轨副抵抗爬行的能力这四项因素综合反映的。 开环、闭环和半闭环系统的主要区别在于使用的电动机不同、是否进行执行件的测量及误差补偿以及误差补偿范围的大小不同。开环系统由于不进行执行件的测量及误差补偿，所以结构简单，维修方便，精度相对较低，成本低，一般用于精度要求不太高的中小型数控机床上。闭环系统精度高，成本高，主要用于精度要求较高的大型和精密数控机床上。半闭环系统只对部分误差进行补偿，因此从理论上讲其加工精度不如全闭环系统。 （4）按数控装置的功能分类 分为数控机床、简易数控机床和经济型数控机床。
课题二半导体直流稳压电源 一、设计目的 1、学习直流稳压电源的设计方法； 2、研究直流稳压电源的设计方案； 3、掌握直流稳压电路的调试及主要指标的测试方法。 二、设计要求和技术指标 设计要求 （1）设计一个能输出5V～12V连续可调的直流稳压电源，或±12V的直流稳压电源； （2）根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数，要求绘出原理图，并用Protel 99SE/DXP画出印制板图； （3）在万能板或面包板上制作一台直流稳压电源； （4）测量直流稳压电源的稳压系数； （5）测量直流稳压电源的内阻； （6）拟定测试方案和设计步骤； （7）写出设计报告。 技术指标 要求电源输出电压为5V～12V连续可调或输出±12V的电压，输入电压为交流220V，最大输出电流为I L=500mA，稳压系数Sr≤5%，电网电压波动正负10%。 三、设计说明 设计电路框图如图2-1所示， 交流电源 直 流 输 出图2-1 电路框图 参考电路 1．整流+滤波电路可采用单相桥式整流滤波电路： ～ 图2-2 单相桥式整流滤波电路2．稳压电路可采用固定式三端集成稳压器或可调式三端集成稳压器：
（1）固定式三端集成稳压器 常用的固定式三端集成稳压器又分为正压系列和负压系列2种。正压系列，如78 **系列，一般不需要外接元件即可工作，有时为改善性能也加少量元件。负压系列，如79**系列，与78**系列相比，除了输出电压极性、引脚定义不同外，其他特点都相同。78**系列和79**系列的典型电路如图2-3、2-4、2-5： -U o 图2-3 输出正压电路 + --o 图2-4 输出负压电路 图2-5 输出正、负压电路 （2）可调式三端集成稳压器 和固定式类似，可调式三端稳压器也可分为正压系列和负压系列2种。正压系列，如W317系列模块，能在输出电压为1.25V~37V 的范围内连续可调，外接元件只需一个固定电阻和一个电位计。典型电路如图2-6： +- -U o 图2-6 输出可调正压电路 输出电压 11.251P O R U R ?? =+ ??? 。