摘要
本设计以AT89S52单片机为核心控制芯片，实现数控直流电源功能的方案。设计采用8位精度的DA转换器DAC0832、三端可调稳压器LM350和一个UA741运算放大器构成稳压源，实现了输出电压范围为＋1.4V～+9.9V，电压步进0.1V的数控稳压电源，最大纹波只有10mV，具有较高的精度与稳定性。另外该方案只采用了5个按键实现输出电压的方便设定，具有设定值调整，微调（步进量0.1），粗调（步进量1）三种调整功能，显示部分我们采用了三位一体的数码管来显示输出电压值。我们自行设计了 12V和5V电源为系统供电。该电路的原理是通过MCU控制DA的输出电压大小，通过放大器放大，放大后的电压作为LM350的参考电压，真正的电压还是由电压模块LM350输出。利用5个按钮调整电压、并且通过共阴极三位一体LED显示输出的电压值。设计使用3三位一体数码管，可以显示三位数，一个小数位，比如可以显示5.90V，采用动态扫描驱动方式。与传统的稳压电源相比具有操作方便，电源稳定性高以及其输出电压大小采用数码显示的特点。
关键词：数控，步进，三端可调稳压器
I
ABSTRACT
The design is with the MCUAT89S52 for the core control chip,which carry out the project that the function of the number controls the direct current power supply.Designed with the precision of eight DA converter DAC0832, three-adjustable regulators LM350 and a UA741 Operational Amplifiers constitute Regulators source, the output voltage range of +1.4 V ~ +9.9 V, 0.1V voltage step NC Regulators Power, it has with high precision and stability and only have the biggest ripple of 10 mV. Meanwhile, the program used only five keys to achieve the convenience of the output voltage setting ,with setting value adjustments. It has three kinds of adjust function,which can carry out micro-adjustment (Stepping volume 0.1)and the coarse adjustment (Stepping volume 1). The show part we have adopted a three-dimensional digital pipe to show the output voltage value. And we designed the 12V and 5V power supply system for electricity. The principle of that electric circuit was that the output voltage size which passes the MCU to control DA, passing the amplifier amplification, and the voltage is the reference voltage of the LM350. And the real voltage is still the LM350 outputs are from the voltage mold piece. Making use of five buttons to adjustment voltages, and pass the total cathode Christian Trinity LED to display the output's voltage .In this design I used 3 piece code tubes, which can show three position numbers, one of them is a fraction position. for example ,it can show a 5.90 Vs. In this design I adopt the scan to drive way is dynamic state sweep. With traditional steady press power supply to compare to have an operation convenience, the power supply stability high characteristics, its exportation electric voltage size adoption figures show.
Keywords: Numerical Control, Stepping,Three-adjustable regulators
II
目录
第1章绪论 (1)
1.1 研究背景及意义 (1)
1.2 国内外研究状况 (1)
1.3 课题研究方法 (2)
第2章数控电压源的总体方案介绍 (3)
2.1 数控电压源的方案论证 (3)
2.1.1 方案一：采用单片机的数控电压源的设计 (3)
2.1.2 方案二：采用调整管的双计数器的数控电压源的设计 (3)
2.1.3 方案三：采用调整管的十进制计数器的数控电压源的设计 (4)
2.2 数控电压源的方案比较 (5)
2.2.1 数控部分的比较 (5)
2.2.2 输出部分的比较 (5)
2.2.3 显示部分的比较 (5)
第3章数控电压源的工作原理 (6)
3.1 整机电路框图 (6)
3.2 工作原理 (6)
3.2.1 DA转换电路工作原理 (6)
3.2.2 电压调整电路工作原理 (7)
3.2.3 数值计算 (8)
第4章单元电路工作原理 (9)
4.1 时钟电路 (9)
4.1.1 时钟振荡电路图 (9)
4.1.2 时钟信号的产生 (9)
4.2 复位电路 (9)
4.3 键盘接口电路 (10)
4.3.1 键盘电路 (10)
4.3.2 键盘电路工作原理 (10)
4.4 显示接口电路 (11)
III
4.4.1 显示电路原理 (11)
4.4.2 LED显示方式 (12)
4.4.3 显示电路原理图 (12)
4.5 DA转换电路 (13)
4.6 电源电路 (13)
4.6.1 稳压器78L12和79L12 (13)
4.6.2 电源电路原理图 (14)
4.7 所用主要芯片 (14)
4.7.1 单片机AT89S52 (14)
4.7.2 芯片ADC0832 (15)
4.7.3 LM350 (17)
4.7.4 运放UA741 (18)
第5章数控电压源的软件系统 (20)
5.1 主程序 (20)
5.2 子程序 (21)
5.2.1 中断子程序 (21)
5.2.2 显示子程序 (22)
5.2.3 键扫子程序 (23)
第6章电路的调试 (24)
6.1 硬件的调试 (24)
6.1.1 硬件调试过程 (24)
6.1.2 电路数据的测试 (25)
6.2 软件的调试 (26)
第7章数控电压源的使用说明 (27)
结论 (28)
参考文献 (29)
致谢 (30)
附录1器件清单 (31)
附录2源程序清单 (32)
IV
（1）主程序的源程序清单 (32)
（2）外中断1子程序的源程序清单 (35)
（3）显示子程序的源程序清单 (36)
（4）键扫子程序的源程序清单 (37)
（5）延时及启动0832子程序的源程序清单 (38)
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第1章绪论
1.1 研究背景及意义
数控直流电压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。传统的多功能数控直流电压源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通数控直流电源品种很多，但均存在以下二个问题: 1)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 1.05～1.07V)，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。2)稳压方式均是采用串联型稳压电路，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。
在家用电器和其他各类电子设备中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。但在实际生活中，都是由220V的交流电网供电。这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。滤波器用于滤除整流输出电压中的纹波，一般传统电路由滤波扼流圈和电容器组成，若由晶体管滤波器来替代，则可缩小直流电源的体积，减轻其重量，且晶体管滤波直流电源不需直流稳压器就能用作家用电器的电源，这既降低了家用电器的成本，又缩小了其体积，使家用电器小型化。
传统的数控直流电压源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节，并由电压表指示电压值的大小。因此，电压的调整精度不高，读数欠直观，电位器也易磨损，而基于单片机控制的数控直流电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。
随着科学技术的不断发展，特别是计算机技术的突飞猛进，现代工业应用的工控产品均需要有低纹波、宽调整范围的高压电源，特别是在一些高能物理领域，急需电脑或单片机控制的低纹波、宽调整范围的电源。
1.2 国内外研究现状
从上世纪九十年代末起，随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。在80年代的第一代分布式供电系统开始转向到20世纪末更为先进的第四代分布式供电结构以及中间母线结构，直流/直流电源行业正面临着新的挑战，即如何在现有系统加入嵌入式电源智能系统和数字控制。
早在90年代中期，半导体生产商们就开发出了数控电压源管理技术，而在当时，这种方案的性价比与当时广泛使用的模拟控制方案相比处于劣势，因而无法被广泛采
1
用。
由于板载电源管理的更广泛应用和行业能源节约和运行最优化的关注，电源行业和半导体生产商们便开始共同开发这种名为“数控电压源”的新产品。
现今随着直流电源技术的飞跃发展，整流系统由以前的分立元件和集成电路控制发展为微机控制，从而使直流电源智能化，具有遥测、遥信、遥控的三遥功能，基本实现了直流电源的无人值守。
本次毕业设计设计的数控直流电源主要由单片机系统、键盘、数码管显示器、D/A 转换电路、稳压电路等几部分组成。单片机系统选用89S52型号单片机，采用独立式键盘及LM350作稳压器件。
1.3课题研究方法
随着时代的发展，数字电子技术已经普及到我们生活、工作、科研等各个领域，本文将介绍一种数控直流电源，本电源由电源电路、显示电路、控制电路、数模转换电路四部分组成。准确说就是电源电路提供各个芯片电源、数码管、放大器所需电压，显示电路用于显示电源输出电压的大小，同时分析了数字技术和模拟技术相互转换的概念。与传统的稳压电源相比具有操作方便，电源稳定性高以及其输出电压大小采用数码显示的特点。
数控电压源是最常用的仪器设备，在科研及实验中都是必不可少的。目前所使用的直流可调电源中，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而且经常跳变，使用麻烦。利用数控电压源，可以达到每步0.1V的精度，输出电压范围1.4V至9.9V，电流可以达到3A。针对以上问题，本课题设计了一种以单片机为核心的数控式高精度简易直流电源的设计，该电源采用数字调节、闭环实时监控、输出精度高，特别适用于各种有较高精度要求的场合。其设计方法是由单片机通过D/A，控制驱动模块输出一个稳定电压，同时稳压方法采用三端可调稳压管进行调整，输出电压通过电阻反馈给运放，与设定值进行比较，若有偏差则调整输出。工作过程中，单片机输出驱动LED 显示，通过键盘可设置和调整电压值。该电路具有设计简单，应用广泛，精度较高等特点。
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第2章 数控电压源的方案介绍
2.1 数控电压源的方案论证
目前数控电压源已广泛使用，要实现目标其方案比较多，主要有以下几种方案：
2.1.1 方案一：采用单片机的数控电压源的设计
采用常用的52芯片作为控制器，P0口和DAC0832的数据口直接相连，DA 的CS 和
XFER 连接后接P3.4，2WR 和1WR 接单片机的WR 端，让DA 工作在单缓冲方式下。DA
的8脚接参考电压，DA 的基准电压接5V 电源，所以在DAC 的8脚输出电压的分辨率
为5V/256约等于0.02V ，也就是说DA 输入数据端每增加1，电压增加0.02V 。通过运
放LM324将DA 的输出电流转化为电压，再通过运放UA741将电压反相并放大。最后经
LM350调整输出电压并稳压。其硬件框图如图2.1所示：
图2.1 方案一硬件框图
2.1.2 方案二：采用调整管的双计数器的数控电压源的设计[8]
此方案采用传统的调整管方案，主要特点在于使用一套双计数器完成系统的控制
功能，其中二进制计数器的输出经过D/A 变换后去控制误差放大的基准电压，以控制
输出步进。十进制计数器通过译码后数码管显示输出电压值，为了使系统工作正常，
必须保证双十计数器同步工作。其硬件框图如图2.2所示：
键 盘数码显示8952单
片
机电压预置
D/A转换电压调整输出
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图2.2 方案二硬件框图 2.1.3 方案三：采用调整管的十进制计数器的数控电压源的设计[8]
此方案不同于方案之二处在于使用一套十进制计数器，一方面完成电压的译码显示，另一方面其作为EPROM 的地址输入，而由EPROM 的输出经D/A 变换后控制误差放大的基准电压来实现输出步进，只使用了一套计数器，回避了方案二中必须保证双计数器同步的问题，但由于控制数据烧录在EPROM 中，使系统设计灵活性降低。其硬件框图如图2.3所示：
图2.3 方案三硬件框图 整流滤波电路调整管过流保护电源误差放大二进制计数器十进制计数器时钟,控制D/A转换电压预置步进加步进减
译码显示+12V -12V +5V 输出整流滤
波电路调整管过流保护误差放大
十进制计数器EPROM D/A转换
电压预置
步进加步进减
译码显示输出
2.2 方案比较[8]
2.2.1数控部分的比较
方案二、三中采用中、小规模器件实现系统的数控部分，使用的芯片很多，造成控制电路内部接口信号繁琐，中间相互关联多，抗干扰能力差。在方案一中采用了89S52单片机完成整个数控部分的功能，同时，89S52作为一个智能化的可编程器件，便于系统功能的扩展。
2.2.2输出部分的比较
方案二、三中采用线性调压电源，以改变其基准电压的方式使输出步进增加或减少，这不能不考虑整流滤波后的纹波对输出的影响，而方案一中使用运算放大器放大电压，由于运算放大器具有很大的电源电压抑制化，可以大大减少输出端的纹波电压。
2.2.3 显示部分的比较
方案二、三中的显示输出是对电压的量化值直接进行译码显示输出，显示值为D/A 变化输入量，由于D/A变换与功率驱动电路引入的误差，显示值与电源实际输出值之间可能出现较大偏差，而方案一中采用三位一体的数码管直接对电压值进行显示。
总之，方案一的优点是具有精度高，使用方便，硬件电路简单等特点，它使用了单片机，使得进一步扩展功能较为方便；方案二、三的优点是电路结构简单，其缺点是使用比较复杂，精度没有那么高。
考虑到各种因素，本设计采用方案一。
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第3章 数控电压源的工作原理
3.1 整机电路框图
数控电压源的电路框图如图3.1所示：
图3.1 数控电压源电路框图
3.2 工作原理
本设计介绍了以89S52单片机为控制单元，以数模转换器DAC0832输出参考电压，以该参考电压控制电压转换模块LM350的输出电压大小的数控电压源。通过改变送给单片机的数字量而达到改变输出电压的方法。通过三端稳压器LM350达到输出电压的稳定。
3.2.1 DA 转换电路工作原理
本设计是采用DAC0832实现数据的数模转换，其数据口与P0口直接相连，DA 的CS 和XFER 连接后接P3.4，2WR 和1WR 接单片机的WR 端，让DA 工作在单缓冲方式下。
DA 的8脚接参考电压，为简化设计，在本次设计中的参考电压用5V 电压，所以在DAC 的8脚输出电压的分辨率为5V/256=0.0195 0.02V ，也就是说DA 输入数据端每增加1，电压增加0.02V 。再在DA 的电压输出端接运放LM324，将DA 的输出电流转换成电压。改变P0口的数据便可改变0832的输出电压，如当P0＝00H 时，DAC0832的输出电压就应为0V 。其电路图如图3.2所示。
键 盘数码显示8952单片机电压预置D/A转换电压调整电源电路
输出
7
图3.2 DA 转换电路
3.2.2 电压调整电路工作原理
图3.3 电压输出电路图
本设计的输出电压采用LM350三端调整稳压器进行调整，先将0832的输出电压用UA741进行反相放大，由于从LM324输出的电压是负电压，所以UA741接成负反馈放大电路，通过调节电位器可以调节运放的电压放大倍数。UA741的输出端通过电阻接到LM350的调整端，通过改变UA741的输出电压可以控制LM350的输出电压，也就是数控电压源的最终输出电压值，其电压输出电路图如图3.3所示。由于LM350
的输出
电压Vout=1.25V?(1+R0/R13)，由电路图知R13是个定值，而R0则是由R12和下面的电路来确定的，可知R0是个变量，所以LM350的输出电压与R0是成线性关系变化的。通过调节VR2，即可调节LM350的输出电压。
3.2.3 数值计算
(1)输出电压最小值Vmin的计算
由LM350的输出电压公式可知Vmin=1.25?(1+27/220)=1.4V
(2)单片机送给0832数值的计算
在设计时，要求单片机送给0832的数值为00H时，输出端输出的电压为1.4V，及单片机送给0832的数值为0FFH时，输出端输出的电压值为9.9V，所以每当电压增加0.1V时，单片机送给0832的数值就要增加3。所以在编程时，按一下步进按键，P0口的数据便要变化3。当电压要增加1V时，按一下按键，P0口的数据便要变化30。所以可以通过调节电位器来改变运放的放大倍数，使单片机送给0832的数值增加3时，输出电压就要增加0.1V。
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第4章 单元电路工作原理
4.1 时钟电路
时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，而时序所研究的是指令执行中各信号之间的相互关系。单片机本身就如一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。
4.1.1 时钟振荡电路图
时钟振荡电路图如图4.1所示：
4
图4.1 时钟振荡电路图
4.1.2 时钟信号的产生
单片机内部有一个高增益、反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，其输出端为引脚XTAL2。而在芯片的外部，XTAL1和XTAL2之间跨接晶体管振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器。
只要在单片机的XTAL1和XTAL2引脚外接晶体振荡器就
构成了自激振荡器并在单片机内部产生时钟脉冲信号。电容
器C8和C9的作用是稳定频率和快速起振，电容值在5－30pF ，
典型值为30pF 。外部时钟方式是把外部已有的时钟信号引入
到单片机内。此方式常用于多片单片机同时工作，以便于各
单片机的同步。一般要求外部信号高电平的持续时间大于
20μs ，且为频率低于12MHz 的方波。
4.2 复位电路
复位操作有两种基本形式：一种是上电复位，另一种是
按键复位。按键复位电路图如图 4.2所示。按 键复位具有上电复位功能外，若要复位，只要按图4.2中的 图4.2 复位电路 RESET 键，电源VCC 经电阻R1、R2分压，在RESET 端产生一个复位高电平。上电复位电路要求接通电源后，通过外部电容充电来实现单片机自动复位操作。上电瞬间
RESET
引脚获得高电平，随着电容的充电，RERST引脚的高电平将逐渐下降。RERST引脚的高电平只要能保持足够的时间（2个机器周期），单片机就可以进行复位操作。单片机复位期间不产生ALE和PSEN信号，即ALE=1和PSEN=1。这表明单片机复位期间不会有任何取指操作。复位后：PC值为0000H，表明复位后程序从0000H开始执行；SP值为07H值，表明堆栈底部在07H，需重新设置SP值；单片机在复位后，已使P0～P3口每一端线为“1”，为这些端线用作输入口做好了准备。
4.3 键盘接口电路
4.3.1 键盘电路
键盘接口通常包括硬件和软件两部分。硬件是指键盘的结构及其主机的连接方式；软件是指对键盘操作的识别与分析，即键盘管理程序。
键盘一般是一组开关(按键)的集合。常用的按键有三种：
机械触点式：利用金属的弹性使按键复位。
导电像胶式：利用利用橡胶接弹性使按键复位。
柔性按键：外形及面板布局等可按整机要求设计，在价格、寿命、防潮、防锈等方面显示出较强的优越性。
键盘按其工作原理又可分为编码式键盘和非编码式键盘。这两类键盘的主要区别是识别键符及给出相应键码的方法。
编码键盘主要是用硬件来实现对键的识别；
非编码键盘主要是由软件来实现键盘的定义与识别。
非编码式键盘接照与主机连接方式的不同，可分独立式键盘和矩阵式键盘。
(1)独立式键盘：独立式键盘中，每个按键占用一根I/O口线，每个按键电路相对独立。I/O口通过按键与地相连，I/O口有上拉电阻，无键按下时，引脚端为高电平，有键按下时，引脚电平被拉低。I/O口内部有上拉电阻时，外部可不接上拉电阻。
(2)矩阵式键盘：行列式键盘采用行列电路结构，当按键较多时所占用的口线相对较少，键盘规模越大，其优点越明显。所以，当按键数目大于8时，一般采用矩阵式键盘结构。
4.3.2键盘电路工作原理
（1）键盘电路原理图如图4.3所示：
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图4.3 键盘电路原理图
（2）键盘电路工作原理
如图4.3所示，当无键按下时，单片机的P1.0～P1.3及P3.3为高电平。当有键按下时，单片机的相应口线通过按键与地相连被拉成低电平，其它口线电平状态不变。因此，通过检测I/O 口线的电平状态，即可判断键盘上哪个键被按下。
4.4 显示接口电路
4.4.1 显示电路原理
常所说的LED 显示器由七个发光二极管组成，
因此也称之为七段LED 显示器，此外，显示器中还
有一个圆点型发光二极管（在图中以dp 表示），用
于显示小数点。通过七段发光二极管的不同组合，
可以显示多种数字、字母或者其他符号。LED 显示
器中的发光二极管共有两种连接方法。
①共阳极接法
把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极。使
用时公共阳极接+5V 。这样阴极端输入低电平的段
发光二极管就导通点亮，而输入高电平的则不点亮。 图4.4 七段LED 显示
②共阴极接法
把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极。使用时公共阴极接地，这样阳极端输入高电平的段发光二极管就导通点亮，而输入低电平的则不点亮。
本设计采用共阴极接法，如图4.4所示。七段发光二极管，再加上一个小数点，共计8段。因此提供给LED显示器的字型代码正好一个字节。采用LED显示器。LED 显示器由七个发光二极管组成，本设计采用共阴级接法。显示方式采用动态显示方式。原因在于：静态显示方式要求口线多，占用资源多，成本就高，而动态显示方式，电路简单、节省口线、成本低。
4.4.2LED显示方式
①静态显示
所谓静态显示，是指显示器显示某一字符时，相
应段的发光二极管恒定地导通或截止。这种显示方法
每一位都需要有一个8位输出控口控制。静态显示时，
较小的驱动电流就可以得到较高的显示亮度，所以可
由接口芯片直接驱动。并行输出显示位数越多需要
I/O口越多。图4.5 三位一体LED外观引脚图
②动态显示
本次设计用到的是六位动态显示，动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管，如图4.5中所示，各位数码管的段控线相应并联在一起，由一个8位的I/O口控制，但是8路驱动采用74LS244总线驱动器作为数码管的驱动器，各位的位控线(即公共阴极或阳极)由另外的I/O口线控制，同时也必须接有74LS244作为驱动器，在74LS244输出端必须接有500Ω限流电阻接到电源，这种电路的特点是节省I/O口线，硬件电路相对静态显示方式简单，但是也有其缺点如：显示高度不如静态显示方式，而且在显示位数较多时，CPU要依次扫描，占用CPU较多的时间。
在本次设计中，我们采用的是共阴极的三位一体的LED，其外观引脚如图4.5所示，A、B、C分别为三个数码显示的位控引脚，其显示原理与单个LED的显示原理完全相同，在此不再赘述。
4.4.3显示电路原理图
显示电路原理图如图4.6所示：
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图4.6显示电路原理图
4.5 D/A 转换电路
D/A 转换电路主要由AT89S52（单片机）、数码转换器DAC0832及LM324运算放大器等芯片组成。AT89S52的P0口作为数据端口与DAC0832的8位数据线相连。本系统中，因为CPU 的工作任务是单一的，而且数据传送的目的地址也是单一的，因此，DAC0832采用单缓冲的工作方式，该芯片的CS (低电平有效)、1WR 、XFER 、2WR 四个使能端
均与地相接处于有效状态，这个工作方式不需要给DAC0832分配地址空间，CPU 的P1口的数据变化直接反映到DAC0832的输出端。
4.6 电源电路
在本次设计中，由于要给运放LM324和UA741供电，所以要自制电源。在此次设计中，我设计了一个可以输出正负12伏的电源。主要以7800系列(输出正电压)和7900系列（输出负电压）做成电源电路。线性电源由15V 变压器经过全波整流，电容整流滤波，通过三端稳压管7812、7912稳压为芯片AT89S52、DAC0832、LM324、UA741、数码管等提供电压。
4.6.1 稳压器78L12和79L12
三端固定稳压器，三端只有3个引出端子，具有应用时
外接元件少，使用方便，性能稳定，价格低廉的优点，被广
泛应用。通常有78L12（正电源）系列和79L125（负电源）
系列，其结构外观如右图4.7所示：它由输出脚OUT ，输入
脚i V 和接地脚GND 组成，它的书室稳压输出值为正负12V ，
由它的内部结构可知，除增加了一级启动电路外，其余部分 图4.7 7812引脚图
与串联稳压电路完全一样，其基准电压源的稳定性更高，采取的电容必须是漏电流较
14
小的坦电容，或者是电解电容须是钽电容的10倍，保护电路更完善。稳压器输入端的电容用来进一步消除纹波，此外，输出端的电容起到了频率补偿的作用，能防止自激振荡，从而使电路稳定工作。
4.6.2 电源电路原理图
电源电路原理图如图4.8所示：
图4.8 电源电路原理图
4.7 所用主要芯片
4.7.1 单片机AT89S52
（1）AT89S52单片机芯片引脚图
AT89S52芯片引脚图（如图4.9所示）：
（2）AT89S52单片机芯片的特点
AT89S52具有如下特点：40个引脚，
8kBytesFlash 片内程序存储器，256bytes 的随机
存取数据存储器（RAM ），32个外部双向输入/输
出（I/O ）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，
2个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通
信口，看门狗（WDT ）电路，片内时钟振荡器。此
外，AT89S52设计和配置了振荡频率可为0Hz 并 图4.9 芯片AT89S52引脚图
可通过软件设置省电模式。空闲模式下，CPU 暂停工作，而RAM 定时计数器，串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存RAM
的数据，停止芯片其它功能
15 直至外中断 激活或硬件复位。同时该芯片还具有PDIP 、TQFP 和PLCC 等三种封装形式，以适应不同产品的需求。
(3) 信号引脚的第二功能：
由于工艺及标准化等原因，芯片的引脚数目是有限制的，例如MCS —51系列把芯片引脚数目限定为40条，但单片机为实现其功能所需要的信号数目却远远超过此数，因此就出现了供需矛盾。“复用”(即给一些信号引脚赋以双重功能)是解决此问题的唯一可行的办法。89S52单片机的引脚的第二功能如表4.1所示：
表4.1：P 1口和P 3的第二功能 口线 第二功能 信号名称
P 3.0
R X D R X D （串行数据接收） P 3.1
T X D T X D （串行数据发送） P
3.2
0INT 0INT （外部中断0申请） P 3.3
1INT 1INT （外部中断1申请） P 3.4
T 0 T 0（定时器0的计数输入） P 3.5
T 1 T 1（定时器1的计数输入） P 3.6
WR WR （外部数据存储器写选通） P 3.7
RD RD （外部数据存储器读选通） P 1.0
T2 T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出 P 1.1
T2EX T2EX （定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制） P 1.5
MOSI MOSI （在系统编程用） P 1.6
MISO MISO （在系统编程用） P 1.7 SCK SCK （在系统编程用）
4.7.2 芯片DAC0832
（1）DAC0832芯片引脚图
DAC0832芯片引脚图如图4.10所示：
（2）DAC0832芯片的特点
DAC0832是一种典型的8位转换器，内部为
双缓冲寄存器即输入寄存器和DAC 寄存器，1WR 、 图4.10 芯片0832引脚图 2WR 、分别为该两寄存器的写信号输出端，ILE 为输入锁存使能端，高电平有效，CS
数控直流稳压电源设计任务书（doc 8页）
《电子线路仿真》课程设计报告DESIGN REPORT ON SIMULATION OF ELECTRONIC CIRCUIT 题目数控直流稳压电源学科部、系：信息学科部
2.1总体设计方案说明 根据设计任务要求,数控直流稳压电源的工作原理框图如图1所示。主要包括三大部分:数字控制部分,D/A变换器及可调稳压电源。数字控制部分用+，-按键控制一可逆二进制计数器,二进制计数器的输出输入到D/A变换器，经D/A变换器转化为相应的电压。此电压经过相应的放大后去控制电源的输出，使稳压器输出的电压为1V的步进增加。 2.2模块结构与方框图 Ui Uo 第三部分单元电路设计与参数计算 3.1 可逆计数器模块 3.1.1 模块电路及参数计算 电 压 可 逆 稳 压 反 馈 数 显 D/ A
3.1.2 工作原理和功能说明 因为要求是输出5-15V的电压，只十一个电压值，而计数器74193是一个16进制的可逆计数器。我们只要用从0计数到10的几个状态，这可以通过反馈的方法实现。当74193输出0时，最后输出为5V。不能再减小了。所以通过一个四输入的或门输入到与非门U10使减“-”失效，计数器不能减计数，只能加。当加到6时或门反馈的数为1，通过U10后计数器就可以减计数了。同理，当输出15V时，74193输出为10,电压不能再加了。通过反馈输出一个0使加计数失效，电压停在15V。此时电压只能减，只有按“-”的按键减小电压。 3.2 D/A转换模块 3.2.1 模块电路及参数计算 3.2.2 工作原理和功能说明 这一模块是最主要的一个模块，左下方从左到右依次接74193输出端的Q1Q2Q3Q4,输入端依次接入的是0000～1010，这个电路的作用就是把这些数字信号转换成模拟信号。根据公式UO1=-Rf （UH/R16*D0+UH/R15*D1+UH/R19*D2+UH/R20*D3） 其中R16=2R15=4R19=8R20,根据二进制转十进制的计算公式可知，只要调节Rf到一定的值，就可已得到想要的模拟信号电压的大小。其实这是一个简单的求和电路，在模电书上可以找到。加
广西理工职业技术学院 毕业设计（论文）题目：简易数控电源 系别：电气工程系 专业班级：11机电3班 姓名：X X X 学号：20114077 指导教师：X X 二〇一三年八月二十日
摘要：数控直流稳压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；本文介绍了利用数/模转换电路、辅助电源电路、去抖电路等组成的数控直流稳压电源电路，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1～15V之间连续可调，其输出电压大小以0.05V步进，输出电压的大小调节是通过“＋”“－”两键操作的，而且可根据实际要求组成具有不同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。最后对文章进行了总结、致谢、参考文献文章最后对数控直流电源的主要性能参数进行了测定和总结，并对其发展前景进行了展望。 关键词：单片机（MCU)；数模转换器DAC；稳压输出
Abstract: Numerical control DC voltage source is to use numbers to control the output voltage, DC voltage source and the output DC voltage to remain stable, accurate; this paper describes the use of CNC digital / analog conversion circuit, auxiliary power circuit, debounce circuit of direct current voltage stabilized power supply circuit, introduces the basic circuit the structure and control strategy of power supply; compared with the traditional manostat, has the advantages of convenient operation, high voltage stability characteristics, which has the advantages of simple structure, convenient manufacture, low cost, the output voltage is adjustable continuously between 1 ~ 15V, its output voltage to 0.05V step, the size of the output voltage is regulated by "" + "-" two key operation, and according to the actual requirements of voltage source circuit is composed of different output voltage. The power control circuit adopts 89C51 single-chip control of the main circuit adopts serial voltage regulate technology has the advantages of simple circuit, quick response, good stability, high efficiency. Finally, the article summarized, acknowledgements, references at the end of this paper, main performance parameters of the numerical control DC power supply are studied and summarized, and its development prospect. Keywords: single chip microcomputer (MCU); digital to analog converter; voltage output DAC;
摘要 本设计以AT89S52单片机为核心控制芯片，实现数控直流电源功能的方案。设计采用8位精度的DA转换器DAC0832、三端可调稳压器LM350和一个UA741运算放大器构成稳压源，实现了输出电压范围为＋1.4V～+9.9V，电压步进0.1V的数控稳压电源，最大纹波只有10mV，具有较高的精度与稳定性。另外该方案只采用了5个按键实现输出电压的方便设定，具有设定值调整，微调（步进量0.1），粗调（步进量1）三种调整功能，显示部分我们采用了三位一体的数码管来显示输出电压值。我们自行设计了 12V和5V电源为系统供电。该电路的原理是通过MCU控制DA的输出电压大小，通过放大器放大，放大后的电压作为LM350的参考电压，真正的电压还是由电压模块LM350输出。利用5个按钮调整电压、并且通过共阴极三位一体LED显示输出的电压值。设计使用3三位一体数码管，可以显示三位数，一个小数位，比如可以显示5.90V，采用动态扫描驱动方式。与传统的稳压电源相比具有操作方便，电源稳定性高以及其输出电压大小采用数码显示的特点。 关键词：数控，步进，三端可调稳压器 I
ABSTRACT The design is with the MCUAT89S52 for the core control chip,which carry out the project that the function of the number controls the direct current power supply.Designed with the precision of eight DA converter DAC0832, three-adjustable regulators LM350 and a UA741 Operational Amplifiers constitute Regulators source, the output voltage range of +1.4 V ~ +9.9 V, 0.1V voltage step NC Regulators Power, it has with high precision and stability and only have the biggest ripple of 10 mV. Meanwhile, the program used only five keys to achieve the convenience of the output voltage setting ,with setting value adjustments. It has three kinds of adjust function,which can carry out micro-adjustment (Stepping volume 0.1)and the coarse adjustment (Stepping volume 1). The show part we have adopted a three-dimensional digital pipe to show the output voltage value. And we designed the 12V and 5V power supply system for electricity. The principle of that electric circuit was that the output voltage size which passes the MCU to control DA, passing the amplifier amplification, and the voltage is the reference voltage of the LM350. And the real voltage is still the LM350 outputs are from the voltage mold piece. Making use of five buttons to adjustment voltages, and pass the total cathode Christian Trinity LED to display the output's voltage .In this design I used 3 piece code tubes, which can show three position numbers, one of them is a fraction position. for example ,it can show a 5.90 Vs. In this design I adopt the scan to drive way is dynamic state sweep. With traditional steady press power supply to compare to have an operation convenience, the power supply stability high characteristics, its exportation electric voltage size adoption figures show. Keywords: Numerical Control, Stepping,Three-adjustable regulators II
全国电子设计大赛培训班设计报告（数控电压源） 组员：龚文周、彭玉琴、李冻秀、胡高丽 1．实验任务 本次实验是以89C51单片机为控制单元,以数模转换器DAC0832输出参考电压,以该参考电压控制电压转换模块LM350的输出电压大小。该电路设计简单,应用广泛,精度较高等特点。 2. 对选用芯片说明 DAC0832是一款常用的数摸转换器,它有两种连接模式,一种是电压输出模式,另外一种是电流输出模式,为了设计的方便,选用电压输出模式,如电路图所示,Iout1和Iout2之间接一参考电压,VREF输出可控制电压信号。它有三种工作方式：不带缓冲工作方式,单缓冲工作方式,双缓冲工作方式。该电路采用单缓冲模式,由电路图可知,由于/W R2=/XFER=0,DAC寄存处于直通状态。又由于ILE=1,故只要在选中该片（/CS=0）的地址时,写入（/WR=0）数字量,则该数字信号立即传送到输入寄存器,并直通至DAC寄存器,经过短暂的建立时间,即可以获得相应的模拟电压,一旦写入操作结束,/WR1和/CS立即变为高电平,则写入的数据被输入寄存器锁存,直到再次写入刷新。 3. 软件系统 软件的设计主要完成三方面的功能: 1.设置电压并且保存,主要是对EEROM的操作。 2.把设置的电压送到DA,主要是对DA的操作。 3.中断显示,把设置的电压显示到LED数码管上。 该数控电压源实现保存最近10电压功能,当打开电源的时候,它显示和输出的必须是上次使用电压大小,所以在EEROM中使用11个地址保存数据,第一个地址保存当前电压编号,大小为1~10。第2个地址~第11个地址连续保存10个电压大小数据。电压编号的大小分别对应到相应地址电压大小。 对软件流程做一下说明：当电源打开的时候,MCU进行复位,寄存器清零。接着电源应该显示和输出上次关机前的电压大小,这时候MCU先读取EEPROM中保存的电压编号,根据电压编号读出对应电压,把该数据送到DA,在转换成BCD码送到显示部分。这时候程序循环检测是否有按键信号,如果KEY1按下,电压编号指向下一个,保存该电压编号,读对应电压,把他送到DA并且显示。如果KEY2按下,当前电压数据加1,相对应输出电压（POWER—OUT引脚）增加0.1V,保存设置电压数据。如果KEY3按下,电压数据减1,输出电压 减少0.1V,保存设置电压数据。 4．电路原理图
一、项目参加人员、负责内容以及技术特长： 二、项目背景 数控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, 在家用电器和其他各类电子设备中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。但在实际生活中，都是由220V 的交流电网供电。这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。滤波器用于滤去整流输出电压中的纹波，一般传统电路由滤波扼流圈和电容器组成，若由晶体管滤波器来替代，则可缩小直流电源的体积，减轻其重量，且晶体管滤波直流电源不需直流稳压器就能用作家用电器的电源，这既降低了家用电器的成本，又缩小了其体积，使家用电器小型化。 电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。电力电子技术是电能的最佳应用技术之一。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。随着数控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。电源在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。只有满足产品标准，才能够进入市场。 随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。数控电源是从80年代才真正的发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展。但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件的研制应用，到90年代，己出现了数控精度达到0.05V的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W的数控电源。目前在电力电子器件方面，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而且经常跳变，使用麻烦。随着人们生活水平的不断提高,数字化控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中数控制直流稳压电源就是一个很好的典型例子。但人们对它的要求也越来越高,要为现代人工作、科研、生活提供更好的更方便的设施，就需要从数字电子技术入手，一切向数字化和智能化方向发展。
数控直流稳压电源的设 计 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
数控直流稳压电源的设计 一、 设计任务和要求 设计一个数控直流稳压电源。 1. 基本要求： 1) 利用实验室提供的低压交流电源，设计整流、滤波、稳压电路； 2) 至少能输出4个档：3V 、5V 、9V 、12V ，用数码管显示； 3) 输出电流要能达到1A 以上，且纹波≤5mV 。 2. 发挥部分： 1) 输出增加了一个7V 的档，进而变为5个档；手动开关控制档的转换。 2) 用ADC0809（模/数转换器）将输出的电压模拟量转换为数字量并输出给译码显示电路 以显示正确数字。 二 方案论证 1.可调稳压控制部分 方案一:直接由开关控制档位 5 个单刀单掷开关 手动控制开关,使输出电压分别为 此方法电路简 单, 控制方便. 方案二;由多路模拟开关在脉冲CP 的作用下来控制开关 CP 脉冲
由脉冲控制多路模拟开关,脉冲由信号源直接给定.此方法比依赖与信号源的CP,且不容易控制. 综合的看上述两种方案,方案一电路简单,控制方便;方案二对CP 的依赖性比较大,在实际应用方面不够灵活.因此对可调稳压器的控制部分应采用方案一. 2.显示电路 方案一:模拟量经模数转换电路输入后，输出转换成数字量，再利用一片共阴极七段显示器显示，结构框图如下： → → → 此方案的优点是比较直观，易懂，而且容易调试，也能满足题目中所给的要求，但是当输出电压为 12v 时, 显示器显示以乱码＂└┘＂代替，不利于读数。 方案二：以方案一为基础，在经过模数转换输出后，加入一些简单的逻辑门，再利用两片共阴极七段显示器显示，结构框图如下： ↗ → ↘ 的要求。 上述两个方案经实践证明均可行，但方案一不能很好的显示两位十进制数，故选择方案二。 二、 设计方案
1引言 随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与通信设备的技术更新推动电 源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。整流系统由以 前的分立元件和集成电路控制发展为微机控制， 从而使直流电源智能化，具有遥 测、遥信、遥控的三遥功能，基本实现了直流电源的无人值守设计的直流稳压电 源主要由单片机系统、键盘、数码管显示器、指示灯及报警电路、检测电路、D/A 转换电路、直流稳压电路等几部分，直流稳压电源是最常用的仪器设备。 2简易数控直流稳压电源设计 2.1设计任务和要求 设计并制作有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源。基本要 求如下： 1. 输出直流电压调节范围3~15V,纹波小于10mV 2. 输出电流为止500m A. 3 .稳压系数小于0.2。 4. 直流电源内阻小于0.5 Q 。 5. 输出直流电压能步进调节，步进值为 6. 由“ +”、“- ”两键分别控制输出电压步 进增的减。 2.2设计方案 根据设计任务要求，数控直流稳压电源的工作原理框图如图 要包括三大部分：数字控制部分、 D/A 变换器及可调稳压电源。数字 控制部 分用+、-按键控制一可逆二进制计数器，二进制计数器的输出输入到 D/A 变 换器，经D/A 变换器转换成相应的电压，此电压经过放大到合适的电压值后， 去控制稳压电源的输出，使稳压电源的输出电压以 1V 的步进值增或减。 1V 。 1所示。主 命压调￡电蜡
图1简易数控直流稳压电源框图
2.3电路设计 2.3.1整流、滤波电路设计 首先确定整流电路结构为桥式电路；滤波选用电容滤波。电路如图所示。 式中，U max为稳压电源输出最大值；(U-U o) min为集成稳压器输入输出最小电压差； U Rip为滤波器输出电压的纹波电压值(一般取U O、( U-U o) min 之和的确良10% ；△ U为电网波动引起的输入电压的变化(一般取U O (U-U o) min、U Rip之和的10%。 对于集成三端稳压器，当(U-U o) min=2~10V时，具有较好的稳压特性。故滤波器输出电压值：U > 15+3+1.8+1.98 >22(V),取UI=22V.根据UI可确定变压器次级电压U2。U 2=U/ 1.1 ?1.2 ~(20V) 在桥式整流电路中，变压器，变压器次级电流与滤波器输出电流的关系为：1 2=(1.5 ?2)I I~ (1.5 ?2)I O=1.5 X 0.5=0.75(A).取变压器的效率耳= 0.8,则变压器的容量为 P=U 2I2/ n =20X 0.75/0.8=18.75(W) 选择容量为20W的变压器。 因为流过桥式电路中每只整流三极管的电流为 I D=1 / 2I maX=1/2I OmaX=1/2 X 0.5=0.25(A) 每只整流二极管承受的最大反向电压为 U RM max 42 20 (1 10%) 31(V) 选用三极管IN4001，其参数为：I D=1A,U=100\A可见能满足要求。 一般滤波电容的设计原则是，取其放电时间常数RC是其充电周期的确2?5倍。对于桥式整流电路，滤波电容C的充电周期等于交流周期的一半，即
基于单片机的数控电压源课程设计 一．系统硬件设计结构框图 本数控直流稳压电源的设计以一稳压电源为基础，以高性能单片机系统为控制核心，以稳压驱动放大电路、短路保护电路为外围的硬件系统，在检测与控制软件的支持下实现对电压输出的数字控制，通过对稳压电源输出的电压进行数据采样与给定数据比较，从而调整和控制稳压电源的工作状态及监测开关电路的输出电流大小。本数控直流稳压电源实现以下功能：键盘可以直接设定输出电压值；可快速调整电压；LCD显示电压值等。 1.1 8051简介 我们采用8051系列的AT89S51作为CPU，AT89S51是一种带4K字节FLASH可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。 1．2 主要特性 1）与MCS-51兼容； 2）8位字长的CPU； 3）可在线ISP编程的4KB片内FLASH存储器，用于程序存储，可擦写1000次； 4） 256B的片内数据存储器，其中高128字节地址被特殊功能寄存器SFR占用；
5）可编程的32根I/O口线（P0～P3）； 6）2个可编程16位定时器； 7）一个数据指针DPTR； 8）1个可编程的全双工串行通信口； 9）具有“空闲”和“掉电”两种低功 耗工作方式； 10）可编程的3级程序锁定位； 11）工作电源的电压为5（1±0.2）V； 12）振荡器最高频率为24MHz； 13）编程频率3 ～24 MHz，编程电流 1mA，编程电压为5V。 1．3芯片引脚排列与名称 DIP封装形式的AT89S51的芯片引脚排 列与名称如图1所示。 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位，并行，图1 AT89S51的芯片引脚排列与名称 漏极开路双向I/O口，作为输出时可驱动8个TTL负载。该口内无上拉电阻，在设计中作为D/A，A/D及液晶显示器的数据口。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4个TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，该口在设计中低四位作为键盘输入口，高四位与RST作为在线编程下载口。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收/输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，可作为输入。在作为输出时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。该口在设计中作为D/A，A/D及液晶显示器的控制口。 P3口：P3口管脚是带内部上拉电阻的8位双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流，这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89S51的一些特殊功能口，如下表1所示： 表1 各端口引脚与复用功能表
基于单片机的数控直流稳压电源的设计 作者姓名 专业电气工程及其自动化 指导教师姓名 专业技术职务讲师
目录 摘要 (1) 第一章引言 (1) 1.1.数控电源的发展史 (1) 1.2.数控电源的应用范围 (2) 1.3.数控电源的优点 (2) 第二章系统的设计要求和方案选择 (3) 2.1.设计要求 (3) 2.2.方案论证与比较 (3) 2.2.1稳压电源的选择 (3) 2.2.2 数字显示方案 (4) 第三章系统硬件设计 (4) 3.1.系统设计 (4) 3.2.微控制器模块 (5) 3.2.1 8051单片机的性能 (5) 3.2.2 8051单片机的最小系统 (6) 3.3.电源模块 (7) 3.3.1单片机供电模块 (7)
3.3.2整流滤波电路和+5v供电模块 (7) 3.4.W117电阻网络和继电器驱动电路 (8) 3.5.显示电路 (10) 3.6.键盘电路 (10) 第四章软件 (11) 4.1.主程序 (11) 4.2.扫描键盘程序 (17) 4.3.显示驱动程序 (18) 第五章总结 (23) 第六章附件（电路图） (24) 参考文献 (25) 致谢 (26)
摘要 数控直流稳压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；数控电源是针对传统电源的不足设计的，数字化能够减少生产过程中的不确定因素和人为参与的环节数，有效地解决电源模块中诸如可靠性、智能化和产品一致性等工程问题，极大地提高生产效率和产品的可维护性，市场前景广阔。在本文中控制部分主要以8051单片机为核心制作控制电路，稳压部分主要以w117为核心制作三端稳压电路，显示部分采用数码管显示，输入采用键盘式输入再加一个驱动电路；通过软件编程有效的实现可控、可显的电源输出。 关键词：直流稳压电源；8051单片机；数码管显示。 第一章引言 1.1. 数控电源的发展史 电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。电力电子技术是电能的最佳应用技术之一。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。 随着数控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。电源在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。只有满足产品标准，才能够进入市场。随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。 数控电源是从80年代才真正的发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展。但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件的研制应用。 到90年代，己出现了数控精度达到0.05V的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W的数控电源。从组成上，数控电源可分成器件、主电路与控制等三部
课程名称：电子课程设计 课题名称：简易数控直流可变稳压电源的设计 班级：测控技术与仪器 07级2班 小组成员：谯建辉 2007071066 丁滔 2007071084 使用仪器：直流电源，万用表 学校：成都信息工程学院 课程设计时间：2009年11月19日—12月31日 数控直流可变稳压电源的设计 1.内容摘要：数控直流可变稳压电源由输入电路，稳压输出电路和显示电路组成。输入电路输入的电 压直接由实验室直流电源提供，提供的直流电压经退耦、滤波后直接输入到三端可调式稳
压器的输入端，通过改变三端可调式稳压器的电阻而得到不同的电压输出，在这里选用8通道数字模拟开关改变三端可调式稳压器可调端的电阻。通过按键计数状态来控制8通道数字模拟开关的开关状态，计数的状态与三端可调式稳压器的输出电压一致，同时将计数状态在数码管上同步显示输出的电压。 2.设计指标：(1)用集成芯片制作一个2～9V 的直流电源。 (2)最大功率要求10W 以上。 (3)电压的调整步进为1V 并有相应的指示。 (4)具有过压、过流保护。 3.方案选择与系统框图： 方案一： 该数控直流可变稳压电源主要由滤波电路，稳压电路和计数显示电路组成。 方案采用LM317组成数字可调直流稳压电压源，采用7805构成固定输出电压源。 LM317是可调式三端稳压器，能够连续输出可调的稳定的直流电压。它只允许可调正电压，且该稳压器内部含有过流，过热保护电路；LM317通过一个电阻（R ）和一个可变电位器（Rp ）组成电压输出调节电路，它的输入电压Vi= 15V ，输出电压为 V o=1.25（1+Rp/R ），在该方案中，通过8通道数字控制模拟开关4051芯片改变Rp 的值，从而改变输出的电压值。 7805是固定式三端稳压器，当其输入输出的压差达到要求时，其固定输出+5V ，一般要求7805的输入输出的压差在大于2V 的情况下，才能保证正常输出。 8通道数字控制模拟开关4051的开关的选通，通过其使能端与其选通状态代码控制，而其选通状态代码则通过74LS193加/减计数器的计数输出状态控制。该方案要求在稳定输出步进为1V 的直流电压输出（2—9V ）的同时，将输出电压在数码管上显示。在这里，选用驱动共阴极数码显示器的BCD 码四位—七段译码器—4511，将4511的译码输入端直接与74LS193计数器的计数状态输出端，将4511的译码输出端通过适当阻值的电阻，再与共阴极数码管相连接，这样就可以初步实现输出电压与显示同步。 系统框图： 方案二： 利用单片机，D/A 转换器，LM324设计数控可变直流稳压电源。 利用单片机编程实现按键中断后输出不同的代码，经D/A 转换，放大后就可得到期望的模拟电压输出，
数控直流稳压电源实验报告 学院：信息学院 专业：电气工程与自动化 班级：12自动化班 姓名：陈志强 学号： 3 指导老师：胡乾苗 2014年7月8日 数控直流稳压电源 一、系统初步设计 直流稳压电源框图： 我们只对稳压电路部分进行设计，前三部分利用现成的实验室稳压电源。即 U=实验室稳压电源的输出电压 I 1.1.1 设计任务 设计并制作有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源。 1.1.2 基本要求 （1）输出直流电压调节范围0-15V，纹波小于20mV。 （2）输出电流0-500mA。 （3）稳压系数小于0.2。 （4）输出直流电压能步进调节，步进值为1V。 （5）由“+”、“-”两键控制输出电压步进值的增或减。 （6）用数码管显示输出电压值，当输出电压为15V时，数码管显示为“15”。 1.2基本工作原理 1.2.1 串联型稳压电路
稳压电路较常用的串联型线性稳压电路具有结构简单、调节方便、输出电压稳定性强、纹波电压小等优点，其原理图如图1所示。输入电压为整流滤波电路的输出电压。稳压电路的输出电压为： （1-1） 由式（1-1）可知输出电压与基准电压为线性关系，当改变UZ 的大小，则输出电压也将发生变化。如果此基准电压时一个数控基准电压，则此稳压电路就可以构成一个数控的稳压电源。 图1 串联稳压电路原理图 1.2.2 数控基准电压源 数控基准电压源的原理框图如图2所示。数控基准电压源的电压大小可以通过可逆计数器预置数据，计数器的内容对应于稳压电源的输出电压，同时该计数值经译码显示电路，显示当前稳压电源的输出电压。计数器的输出送至D/A 转换器，转换成相应的电压，此电压去控制稳压电源的输出，使稳压电源的输出 电压以1V 的步进值增或减。 图2 数控基准电压源框图 1.2.3 数字直流稳压电源总框图 图3 数字直流稳压电源总框图 二．单元电路设计系统 单脉冲通常可以用按键产生，实际的电路有多种形式，可以由门电路构成，也可以由集成单脉冲触发器构成。 按键闭合：C 充电，τ充=R 1C ，按键断开：C 放电，τ放=R 2C ，G ：施密特触 1 2 2()N O U U R R R =+1 2 2 ()P U R R R =+ U 'O
简易数控直流稳压电源设计 一、设计任务和要求 设计并制作有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源。基本要求如下：1．输出直流电压调节范围5~15V，纹波小于10mV 2．输出电流为止500m A. 3．稳压系数小于。 4．直流电源内阻小于Ω。 5．输出直流电压能步进调节，步进值为1V。 6．由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增的减。 二、设计方案 根据设计任务要求，数控直流稳压电源的工作原理框图如图1所示。主要包括三大部分：数字控制部分、D/A变换器及可调稳压电源。数字控制部分用+、-按键控制一可逆二进制计数器，二进制计数器的输出输入到D/A变换器，经D/A变换器转换成相应的电压，此电压经过放大到合适的电压值后，去控制稳压电源的输出，使稳压电源的输出电压以1V的步进值增或减。 图1简易数控直流稳压电源框图 三、电路设计 1．整流、滤波电路设计 首先确定整流电路结构为桥式电路；滤波选用电容滤波。电路如图2所示。
图2 整流滤波电路 电路的输出电压U I 应满足下式：U ≥U omax +（U I -U O ）min+△U I 式中，U omax 为稳压电源输出最大值；（U I -U O ）min 为集成稳压器输入输出最小电压差；U RIP 为滤波器输出电压的纹波电压值（一般取U O 、（U I -U O ）min 之和的确良10%）；△U I 为电网波动引起的输入电压的变化（一般取U O 、（U I -U O ）min 、U RIP 之和的10%）。 对于集成三端稳压器，当（U I -U O ）min=2~10V 时，具有较好的稳压特性。故滤波器输出电压值：U I ≥15+3++≥22(V),取UI=22V.根据UI 可确定变压器次级电压 U 2。 U 2=U I / ～≈(20V) 在桥式整流电路中，变压器，变压器次级电流与滤波器输出 电流的关系为：Ｉ2=～ 2)I I ≈～2)I O =×=(A).取变压器的效率η＝,则变压器的容量为 P=U 2I 2/η=20×=(W) 选择容量为20W 的变压器。 因为流过桥式电路中每只整流三极管的电流为 I D =1∕2I max =1/2I Omax =1/2×=(A) 每只整流二极管承受的最大反向电压为 )(31%)101(202max 2V U U RM ≈+??== 选用三极管IN4001，其参数为：I D =1A ，U RM =100V 。可见能满足要求。 一般滤波电容的设计原则是，取其放电时间常数R L C 是其充电周期的确2～5倍。对于桥式整流电路，滤波电容C 的充电周期等于交流周期的一半，即 R L C ≥（2～5）T/2=2～5/2f, 由于ω＝2πf,故ωR L C ≥(2～5)π,取ωR L C ＝3π则 C=3π/ωR L 其中R L =U I /I I ，所以滤波电容容量为C ＝3πI I /2πfU I ＝(3π×/ 2π×50×22＝×103 (μF) 取C=1000μF 。电容耐压值应考虑电网电压最高、负载电流最小时的情况。 U Cmax =×2U 2max =×2×20≈(V) 综合考虑波电容可选择C=1000μF ，50V 的电解电容。另外为了滤除高频干扰和改善电源的动态特性，一般在滤波电容两端并联一个～μF 的高频瓷片电容。 2．可调稳压电路设计 为了满足稳压电源最大输出电流500mA 的要求，可调稳压电路选用三端集成稳压器CW7805，该稳压器的最大输出电流可达 1.5A ，稳压系数、输出电阻、纹波大小等性能指标均能满足设计要求。要使稳压电源能在5～15V 之间调节，可采用图3所示电路。
一、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。本作品是基于STM32F 来控制电压的输出，STM32F 输出数字量来控制DAC0832 输出一定的电压，在经过放大电压，放大电流，最终输出可调电压的直流电源。 二、硬件设计 (一)系统总设计框图: (二)电源设计方案: 为了满足DC-DC 要求，本作品采用正负15-24V电压供电。然后经过78XX系列和79XX 系列的三端稳压器稳定一定的电压后，给各个模块电路提供所需的不同的直流电压电源。本作品电源模块共稳压了+5V输出，+12V输出，-12V输出。 例如：7805的电路稳压电路图 (三)DAC0832基准电压设计方案: 由于DAC0832的基准电压必须是一个准确的、稳定的一个固定值，本作品的基准电压为+5V。由于7805三端稳压器输出的电压并非绝对的+5V,故基准电压不能用电源+5V输出提供。所以我们采用了有TL431来稳压，提供+5V基准电压。 其电路图为： (四)电压放大电路设计方案: DAC0832是采样频率为八位的D/A转换芯片。其输出端有Iout1和Iout2两个电流输出，Iout1是随输入数据DI0~DI7变化而变化的，而Iout2的值与Iout1之和为一常数。
本作品的放大电路，第一级运放是让输出电压随数据输入呈线性变化，经理论性测量，输入数据每增加1，第一级运放电压增加约，为满足作品要求，本作品每次输入的数据变化为2，即第一级运放每次电压增加约，再经过第二级运算放大器放大倍，即可得到步进为的电压输出。本作品的运算放大器采用双电源供电，确保运算放大器处于最佳的工作状态。 电压放大电路图： (五)电流放大电路方案： 本作品放大电流采用7809和一个运算放大器构成的电压跟随，电流放大电路。最大电流可以达到1A多一点。 电流放大电路图： (六)电压衰减-检测设计方案： Vout=Vin*R2/(R1+R2)，所以只要R1=2*R2,Vout=Vin/3,所以输出的电压为输入的电压的三分之一，利用这简单的分压形式进行电压的衰减，从而让电压衰减在之间，让STM32F 的ADC能有效地检测。 三、PCB ADC0832、电压电流放大 电源稳压 四、主函数源程序 int main( void )
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XXXXXXXXXXXXXXXXX本科生毕业设计（论文）数控电压源的设计（实物制作） 总计毕业设计（论文）38 页 表格 3 表 插图17 幅
摘要 本课题以LM2576-ADJ作为调整输出电压的主控器件，通过调节按键来调整输出电压。同时借助AD0832进行AD转换并一次将需要显示的信息提供给数码管。本系统由五个模块构成，分别为LM2576输出电压控制模块、单片机、数码管显示模块、整流滤波模块以及AD0832 AD转换模块，通过这几个模块的有机组合，构成一个完整的数控稳压电源。该稳压电源具有数字显示功能，还具有能耗低、电压稳的优点。 关键词：LM2576；输出电压；单片机；数码管
Abstract This topic to a LM2576 - ADJ as main control device to adjust the output voltage, by adjusting the slide rheostat value to adjust the output voltage.At the same time use AD0832 to AD conversion and A will need to display the information provided to digital tube.This system is composed of six modules, respectively LM2576 output voltage control module, microcontroller, digital tube display module, rectifier filtering module, AD0832 AD conversion module and DS18B20 temperature measurement module, through the organic combination of several modules, constitute A complete numerical control regulated power supply.The regulated power supply with digital display function, but also , the voltage stability. Key words：LM2576;The output voltage;Single chip microcomputer;Digitalt
简易数控直流电源
数控直流电源是一种常见的电子仪器，广泛应用于电路，教学试验和科学研究等领域。目前使用的可控直流电源大部分是点动的，利用分立器件，体积大，效率低，可靠性差，操作不方便，故障率高。随着电子技术的发展，各种电子，电器设备对电源的性能要求提高，电源不断朝数字化，高效率，模块化和智能化发展。以单片机系统为核心而设计的新一代——数控直流电源，它不但电路简单，结构紧凑，价格低廉，性能优越，而且由于单片机具有计算和控制能力，利用它对数据进行各种计算，从而可排除和减少模拟电路引起的误差，输出电压和限定电流采用数输入采用键盘方式，电源的外表美观，操作使用方便，具有较高的使用价值。 关键词：数控直流电源单片机 ABSTRACT Numerical control dc power is a common electronic instrument, is widely used in the circuit, the teaching experiment and scientific research, etc. Current use of controlled most of the dc power supply is the point start, the use of the device division, big volume, low efficiency, poor reliability, operation convenience, not high failure. With the development of electronic technology, various kinds of electronic, electrical equipment to improve the performance requirements of power, the power supply, high efficiency, the constant digital modular and intelligent development. Based on the single chip computer system as the core and the design of a new generation of numerical control dc power, it-not only circuit is simple, compact structure, the price is low, superior performance, and because the single-chip microcomputer with the calculation and control ability, use it for data, so as to eliminate all kinds of calculation and reduce the error caused by the analog circuit, output voltage and current limit the number of the keyboard input way, the power supply appearance, convenient in operation, has higher application value. Key words：Numerical control dc power Single-chip microcomputer