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XXXXXXXXXXXXXX
本科生毕业设计（论文）
学院：XXXXXXXXXXXXXXX
专业：XXXXXXXXXXXXXXX
学生：XXXXXXXXXXXXXXX
指导教师：XXXXXXXXXXXXXXX
完成日期：XXXXXXXXXXXXXXX
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
目录
摘要............................................ I Abstract .......................................... I I 第一章概述 (1)
1.1引言 (1)
1.2 数控电压源的意义 (2)
1.3 国内外现状研究 (3)
1.4数控电压源的设计要求 (4)
第二章方案论证与比较 (4)
2.1 输出电压控制模块 (4)
2.2 显示模块 (5)
2. 3控制芯片的模块 (5)
2. 4按键模块 (6)
第三章控制电路设计 (6)
3.1 STC89C51简介 (6)
3.2 STC89C51主要相关参数 (7)
3.3 STC89C51引脚说明 (7)
3.4单片机最小系统 (10)
3.5中断技术 (12)
第四章数控稳压电源电源电路模块 (13)
4.1 整流滤波电路 (13)
4.2输出电压控制的设计 (13)
4.3 DA转换和显示电路的设计 (15)
第五章系统软件程序设计 (18)
5.1 程序设计、流程图 (18)
5.2 部分程序流程图 (19)
5.3 数码管显示子程序流程图 (21)
第六章系统调试与测试结果 (22)
6.1 系统软件调试 (22)
6.2 系统硬件调试 (22)
6.3 测试结果 (23)
测试结果统计表： (23)
结论 (23)
参考文献 (23)
致谢 (24)
附录一系统仿真图 (26)
附录二程序 (27)
第一章概述
1.1引言
电源技术的发展在现代工业的发展中起到了不可替代的作用。各行各业的发展都离不开电源，随着技术的不断发展，对电源的性能要求越来越高，电源提供电压的稳定性以及电压的精度是电源的重要性能指标。为了提高电源的性能，数控电源技术应运而生，经过多年的发展，应经成为一个热门的研究领域。数控电源技术发展到今天已经成为了一个与多个学科（电子、控制等）理论相互交织的综合学科。新技术的不断发展，为数控电源技术的发展提供了更先进的实验设备和试验方法，但也提出了更高的性能要求。随着科技的不断进步，对电源有精确控制要求的领域越来越多，传统的电源显然是满足不了需求的，因此，数控电源的市场越来越大，研究的人也越来越多，数控电源已经成为当今世界各行各业发展必不可缺的重要设备。电源的数字化、智能化是电源技术的未来发展方向。
在实验室中，稳定的可调直流电源有着不可取代的地位，很多实验的成败都取决于电源的性能。一般常见的直流稳压电源主要通过粗调波段和细调电位器的手段来控制对电压的输出，电压值的读取依赖于指针的显示，这种方式具有以下几个面向的缺点：（1）指针式的电压值获取方式不够精确，误差较大；（2）对电压稳定性的控制能力不够精细；（3）电压的调节难度很大；（4）电位器比较容易磨损；（5）电路的构成极为复杂，导致电源的体积很大，给使用带来很多不便。上述问题的一个比较理想的解决方案就是将电压值的获取以数字显示的形式给出，同时基于单片机进行控制。
本文的主要思路是，基于单片机和外围电路，以及其他元器
件实现数控式可调稳压电源的设计。该设计具备设定显示电压值输出、输出稳定电压值、存储等便捷功能。在此作品的研究和设置过程中，设计者能更熟练的掌握单片机基本原理，还能学习到一些外围电路的基础知识，更重要的是，使用c语言进行软件开发的能力得到了较大的提升。
1.2 数控电压源的意义
在当代科技与经济高速发展的过程中，电源起到关键性的作用。电源技术尤其是数控电源技术是一门可用于各行各业的，实践性很强的工程技术。电力电子技术是电能应用的最佳技术之一。现如今电源技术囊括了电气、电子、控制理论、系统集成和材料等诸多3.3 STC89C51单片机引脚说明学科领域。随着通讯技术和计算机不断发展的现代信息技术革命，给电力电子技术创造了广阔的发展空间，同时也对电源的提供提出了更高难度的要求。因为数控电源在电子装置中有较高的使用率，普通电源在使用中产生的极小误差都会影响整体系统的精确度。电源在使用时会造成诸多不良后果，正因为如此，电源的数字化控制才成为了人们追求的永恒目标之一，它为人类提供的方便也是无可估量的，其中数控直流稳压电源的成功就是一个典型例子，这使得人们对它的性能要求也越来越高。简言之，要想为现代人的工作，生活，科研，提供更好更方便的设施就得从数字电子技术入手，一切以数字化，智能化方向发展为目标。
对我们学生而言，能在大学的实验室和课程设计中，一个稳定可调的直流电源是十分有必要的。传统的直流稳压电源输出电压是通过细调电位器及粗调波段来调节的，并由电压表指示电压值的大小。这种直流稳压电源有电位器易磨损、读数不直观、稳压精度低、调准难、电路构成不简化、体积大等显而易见的缺点，而以单片机控制为基础的数字式可调稳压电源可以轻松解决以
上问题。
此设计主要采用单片机和外围电路及其它元器件，设计一个数控式可调稳压电源。该设计具备设定显示电压值输出、输出稳定电压值、存储等便捷功能。在此作品的研究和设置过程中，设计者能更熟练的掌握单片机基本原理，还能学习到一些外围电路的基础知识，更重要的是，大幅度的提高了C语言的软件编程能力。
1.3 国内外现状研究
数控电压源技术作为通信工程的一个重要的研究方向，经过多年的不断发展，已经成为一种体系完整的高科技技术。信息产业是数控电压源技术早期的主要应用领域，随着信息技术的不断发展，对数控电压源技术的要求越来越高，同时信息技术的发展成果也不断的应用到数控电压源技术领域。这样，二者形成了一个相互促进、相互借鉴的关系，在这种相辅相成的关系的促进下，二者都取得了长足的发展。发展到今天，电源已经成为各行各业必不可少的设备，对电源技术的研究也扩展到了各行各业。目前电源技术的主要前进方向是设计制造频率更高、效率更高、密度更高、电流更大的低压多元化电源，另外，为了适应全球一体化发展进程的要求，封装和外形尺寸的标准化也是一个不可阻挡的趋势。
电源技术发展到今天，产生了各种各样的技术，也设计制造了样式各异的电源。当前，在主流市场上占有一定份额的主要有：整流焊接电源DCDC开关电源、UPS、线性稳压电源、光伏逆变电源、点解电镀电源通讯用的ACDC开关电源、正弦波逆变电源、交流变频调速电源、风光互补型电源、电力操作电源、中频感应加热电源等。影响用户对电源的选择的要素有很多，其中主要的有：品牌效应、价格因素、电源性能等，而为了更好的应对客户的需求，各电源生产厂商都将发展目标定位于数字化、绿色化、
智能化、模块化。
1.4数控电压源的设计要求
本设计的目的是为不同型号的低压电器提供稳定的电压，通过调节按键可调出0～20V稳定的电压，方便使用。本设计主要是基于LM2576而设计制作用7805可直接输出+5V稳定的电源为单片机供电。
第二章方案论证与比较
根据对现状的分析，以及选题的指导，本课题的主要任务是设计出能够数字显示的数控稳压电源，为了实现这个功能，本文将所要设计的系统划分成了四个功能模块：按键模块、单片机模块、输出电压控制模块、LED显示模块。如图2-1所示：
图2-1 功能模块图
2.1 输出电压控制模块
输出电压控制模块的实现依赖于稳压器的选择，常见的稳压器有两种：LM317和LM2576，下面对这两种稳压器进行简介。
LM317可以提供1.2~37V范围内的电压输出，能够提供的电流为1.5A，是一种三端可调节的线性正电压稳压器。LM317基于线性调节的工作方式，会导致大量的热量流失，带来的坏处一是
效率变低，二是浪费的热量还会给稳压器带来负担，需要散热。最重要的是单片机不能直接到LM317。
LM2576可以提供1.23~18V范围内的电压输出，能够提供的电流为3A，是一种降压型的开关式稳压器，采用完全导通或关断的方式取代线性调节的方式，减少了热量损耗，提升了工作效率，同时还内置了过热和过流两种防护措施，可以摆脱散热片。
综上所述，LM2576的性能明显优于LM317，因此本文选用LM2576作为输出电压控制模块。
2.2 显示模块
显示模块也有多种备选方案，最常用的有LED数码管和LCD 液晶显示屏。两种显示方式各有优缺点，LED价格简单、使用方便而且亮度较高，但能耗大；LCD功耗小、接口简单、显示清晰，但价格昂贵，使用复杂。结合对比权衡以及课题的具体需求，本文决定选用LED作为解决方案。
2. 3控制芯片的模块
芯片的控制模块主要靠单片机来实现，单片机有有多种型号，比较常见的有两种，分别是：51系列单片机和凌阳系列单片机。
51系列单片机的优势是价格便宜，有较强的算术计算能力，而且逻辑控制算法的实现比较灵活，同时功耗较低、技术比较成熟，有很好的抗干扰性能。
凌阳系列单片机可以看作是专业版的51系列单片机，其可以实现更加复杂的逻辑控制，进行了更高层次的聚合，体积进一步减小，运算速度进一步提高，常用于大规模系统的控制，但价格比较昂贵。
因为51单片机价格低于凌阳系列，且本次设计需要的处理速度较低，出于经济和方便的角度考虑，方案1为最佳方案。
2. 4按键模块
键盘接口通常包括两部分，一是硬件部分，二是软件部分。硬件是指主机的连接方式及其键盘的结构；软件是指键盘的管理程序。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。
导电橡胶式：利用橡胶良好的接触性使按键复位。
柔性按键：面板布局还有外形等可以按照整机要求设计，在使用寿命、防潮、防锈、价格等方面体现出其较强的优越性。
第三章控制电路设计
3.1 STC89C51简介
STC89C51是CMOS8位微控制器的一种，具有功耗低、性能高的特点。STC89C51在单芯片上有8位的CPU以及系统可编程Flash，同时整体上还包含了8K的系统可编程Flash存储器，这些特性使得STC89C51具备了灵活有效的特征，也使得它可以适用于非常多的嵌入式控制应用系统。STC89C51主要由以下部分组成：256Byte RAM、4K EEPROM、4K Byte Flash、MAX810复位电路、32位IO口线、16bit定时器计数器 3、看门狗定时器、全双工串行口等。STC89C51在频率为0时进行相关的逻辑操作，它提供了两种节电模式，软件可以在两种中任意选择。当处于空闲状态时，进入空闲模式，CPU不再工作，但是RAM、串口等部件却可以继续工作；当处于掉线状态时，进入掉线保护模式，RAM 中的内容可以被保存下来，其他一切操作都停止，直到硬件恢复正常或下一个中断到达为止。
图3-1 STC89C51引脚图
3.2 STC89C51主要相关参数
1.内核：51内核；
2.内存容量：512B;
3.中断源:8个；
4.通用I\O口：32\36个；
5.UART：1个；
6.外形封装：40脚PDIP、44脚PLCC和PQFP等；
7.工作频率：0~40MHZ;
8.定时器\计数器：16位 3；
9.Flash容量：4KB;
10.工作电压：3.8~5.5V；
11.机器周期：6时钟（增强）12时钟（普通）。
3.3 STC89C51引脚说明
GND：接地。
VCC：供电电压。
P0口：P0口是一个8位漏级开路双向IO口，每个引脚可用来吸收8TTL门电流。如果P0口的管脚接收到的第一个写入为1，那么就代表此输入为高阻输入。P0还可以作为存储器来使用，作为第八位数据地址，外部程序可以对其访问。另外，P0口在FIASH 编程中的主要作用是提供原码的输入口。
P1口：P1口也是一个8位双向IO口，并配有内部上拉电阻，可以接收4TTL门电流。P1口即可以作为输入，也可以作为输出，具体是输入还是输出由电平的高低决定，高电平时为输入，低电平时为输出。用于FLASH编程时，作为第八位地址接收。
P2口：P2口也是一个8位双向IO口，并配有内部上拉电阻，可接收4个TTL门电流。P2口也是既可以作为输入，也可以作为输出，输入还是输出也是取决于管脚电平，当管脚处于高位时是输入，当管脚处于低位时是输出。P2口也可以用于外部程序的数据存储，以及FLASH编程。
P3口：
P3.0：串行输入口
P3.1：串行输出口
P3.2：外部中断0
P3.3：外部中断1
P3.4：记时器0外部输入
P3.5：记时器1外部输入
P3.6 WR：外部数据存储器写选通
P3.7 RD：外部数据存储器读选通
IO口既可以作为输入口，也可以作为输出口，当作为输入口时，可以通过对端口或引脚的读取进行工作。对端口进行读取时，数据主要来自于端口锁存器，而不是外部，在内部总线中对所读取的信息进行各种操作以后，再重新写入端口锁存器。当对引脚进行读取时，数据是真正来源于外部。在上面对STC89C51引脚
进行描述的图中，可以看到两个三角形，这两个三角形分别代表的就是对端口和引脚的读取操作。具体什么时候通过端口，什么时候通过引脚，并不是本文关注的内容，相应的输入缓冲器CPU 会自动进行处理。需要注意的是，在对引脚进行读取之前，必须对端口进行置1操作，只有这样才能确保读入的准确性，若对端口进行置1操作，即使引脚上输入的确实为1，那么在场效应管低阻抗效应的影响下，使得实际的输入就未必是1。正是由于这个对端口置1的准备动作的存在，这样的IO口通常会被称为准双向口，STC89C51的P0到P3口都是这种情况。
ALEPROG：当对外存进行访问时，低位字节被锁存于地址锁存的输出电平。当用于FLASH编程时，这个引脚的主要作用是输入编程脉冲。平时状态下，ALE以16振荡器频率稳定的输出正脉冲信号。它的这种特性使得它可以被当做外部输出脉冲使用，也可以提供定时的功能。当作为外存使用时，该引脚将跳过一个ALE 脉冲。将SFR8EH地址置为0可以有效的对ALE的输出进行禁止，处于这种状态时，只有遇到MOVC或MOVX指令时，ALE才会被激活，并且引脚会被少量的拉高。
RST：复位输入。
EAVPP：当EA处于低电平状态时，不管有没有内部程序存储器，都使用外部程序存储器。需要注意的是，当采用加密方式1时，EA会将内部锁定为RESET状态。当EA处于高电平状态时，将使用内部程序存储器。当用于FLASH编程时，该引脚的作用是提供12V的编程电源。
PSEN：外部程序存储器选通信号。当从外部程序的存储器中读取指令时，PSEN是有效的，但当访问的是外部的数据存储器时，PSEN是无效的。
XTAL1：来自内部时钟工作电路和反向振荡放大器的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
3.4单片机最小系统
单片机最小系统指的是整个单片机系统最核心和必不可少的部分，主要包括单片机以及时钟、电源和复位等部件。当单片机处于最小系统状态时，可以执行，并提供最基本的功能，而要实现比较复杂的功能就需要对最小系统进行扩展，如增加存储器和AD转换。
是包含ROMEPROM的，简单可靠的单片机最小系统。STC89C51单片机的结构在图3-2中，通过图3-2可以看出，只需将STC89C51芯片接上复位电路以及电源，就可以作为最小系统来使用，但此时它能提供的控制功能是非常有限的，也因此只能用于小型控制单元。
图3-2 单片机最小系统图
1. 时钟电路
STC89C51单片机的时钟信号可以通过内部时钟方式和外部时钟方式两种方式产生。其中内部时钟方式如图3-3所示。在图中可以看出，内部时钟依赖于振荡电路，当XTAL1和XTAL2引脚外接上晶振时，振荡电路就会变成自激振荡器，这样内部的时钟
信号就会不断的产生。图中的两个电容主要用来快速振荡并维持频率稳定，电容值维持在5~30pF之间，典型状况下为30pF。晶振的振荡频率需要控制在1.2~12MHz之间，一般取12MHz 或
6MHz。
图3-3内部时钟电路
2. 复位电路
当RST引脚上的高电平在两个机器周期中连续出现时，复位操作就会被触发。若两个周期以后电平的状态还是高电平，那么复位操作就一直被执行下去，直到电平状态恢复到低电平为止。
常见的复位电路实现方式有按钮手动复位和上电自动复位两种。最简单的自动复位依赖于复位电容的充放电，只要Vcc的上升时间在1ms之内，就可以实现自动复位；手动复位需要借助人工按按钮的操作，有两种比较常见的方式：脉冲和电容，其中电平复位依靠电源Vcc与RST(9)端的连通来实现，本文选用的就是手动复位方式。图3-4给出了手动复位的电路图，当时钟频率的要求是11.0592MHZ时，电容值取10 uF，电阻值取10kΩ。
图3-4按钮复位电路
3.5中断技术
中断技术主要是指单片机在中断请求源的请求下，做出快速有效的处理，在实时控制、检测中发挥着重要的作用。中断技术的实现依赖于单片机中的中断系统。当中断请求指令到达单片机时，正在执行的主程序会被强制暂停，中断服务处理程序开始运行，当中断服务处理程序执行完毕以后，主程序重新被唤醒，从之前的断电出继续执行。图3-5给出了中断的响应以及处理的整个流程。
图3-5中断响应和处理过程
中断技术在提高单片机效率上的作用是非常显著的，因为若没有中断系统，单片机就需要不断的查询是否有新的服务请求，这种查询是对资源的极大浪费，而中断技术，使得当新的服务请求发生时，直接进行处理，能够有效提高单片机的效率，更好地满足实时性的要求。
第四章数控稳压电源电源电路模块
4.1 整流滤波电路
市电是交流电，其电压虽然标识的是220V，但实际上220V 只是一个平均值，它存在着波动，因此当需要比较稳定的直流电压时，就需要整流滤波操作。整流滤波的操作有整流滤波电路来实现。本文选用的整流滤波电路是桥式的，因为桥式的实现非常简单，而且能够达到本文的需求。桥式电路的结构如图4-1所示。
图4-1桥式整流滤波电路图
4.2输出电压控制的设计
LM2576系列开关稳压集成电路的常见功能性能指标如下：
（1）开关频率：52kHz;
（2）最大输出电流：3A;
（3）工作模式：有正常模式和低功耗模式两种，可以通过外部控制进行选择;
（4）所需外部元件：可调?6、不可调?4;
（5）输出电压：常见的有ADJ(可调)以及3.3V、5V、12V、15V，可以根据需要进行选择;
（6）工作模式控制：TTL电平兼容;
（7）转换效率：受输出电压的影响，在75%～88%之间波动;
（8）最高输入电压：LM2576HV LM2576(60V40V);
（9）器件保护：主要有电流限制和热关断两种形式;
（10）控制方式：PWM;
（11）工作温度：零下40摄氏度到零上125摄氏度之间；
（12）封装形式：TO-220或TO-263。
电压控制电路的设计，以LM2576为中心，再配以滑动变阻器、电容、二极管以及电阻等元器件，通过对滑动变阻器的控制实现输出电压的变化。电容等元器件的使用要遵循一定的规则：C3的输入电容值大于或等于100μF，而且需要在尽可能靠近输入引脚的位置进行安装，相应的耐压值能够承受最大输入电压等。C4的输出电容值计算公式如下所示（μF）：
C≥13300 × Vin Vout × L
上面的公式中，Vout代表的是输出电压，Vin代表的是最大输入电压，L指的是电感L1的取值，来自于计算和查表，以μH 作为度量单位。为了安全使用，电容的耐压值不能小于电压的1.5到2倍，同样道理，二极管的额定电流也不能小于最大电流的1.2倍，同时为了避免短路带来的击穿风险，二极管的额定电流值还不能比LM2576的最大电流值小，二极管的反向电压也要至少为输入电压的1.25倍。基于以上论述的考虑，本文决定选用肖特基二极管，以满足本设计的需求。在系统设计中考虑到单片机和其他器件的电源供电问题而用一个变压器将220V交流电后再经电桥整流，获得25V的平稳电压，然后用稳压管L 7812、L 7805
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
目录 目录 (2) 第1章绪论 (3) 第2章数控电压源的方案介绍 (5) 2.1 数控电压源的方案论证 (5) 2.2 方案比较 (7) 2.2.1 数控部分的比较 (7) 2.2.2 输出部分的比较 (7) 2.2.3 显示部分的比较 (7) 第3章数控电压源的工作原理 (8) 3.1整机电路框图 (8) 3.2工作原理 (8) 3.2.1 DA转换电路工作原理 (8) 3.2.2 电压调整电路工作原理 (9) 3.2.3 数值计算 (10) 第4章单元电路工作原理 (11) 4.1时钟电路 (11) 4.2复位电路 (11) 4.3键盘接口电路 (12) 4.3.1 键盘电路 (12) 4.3.2 键盘电路工作原理 (13) 4.4显示接口电路 (13) 4.4.1 显示电路原理 (13) 4.4.2 LED显示方式 (14) 4.4.3 显示电路原理图 (15) 4.5D/A转换电路 (15) 4.6电源电路 (15) 4.6.1 稳压器78L12和79L12 (16) 4.6.2电源电路原理图 (16) 4.7所用主要芯片 (17) 4.7.1 单片机AT89S52 (17) 4.7.2 芯片DAC0832 (18) 4.7.3 LM350 (19) 4.7.4 集成运放UA741 (21) 结论 (23) 致谢 (24) 附录 (25)
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
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
数控直流电流源程序
/* 跳线说明： 1）将EXP-LM3S811板卡上JP9、JP13跳至左侧（短接1-2）； 2）将EXP-min_system_board板卡上JP13、JP14、JP15、JP16跳至右侧（短接2-3。 操作过程： 1）将EXP-min_system_board板卡上K1拨动开关拨至ON状态，给液晶上电； 2）调节RP1电位器，使液晶有合适的背光； 3）上电，编译并下载程序，复位后全速运行程序；观察液晶显示的内容，再修改程序使之显示自己的内容。 */ #include "systemInit.h" #include "ADS7886.h" #include "TLV5616.h" #include "timer.h" #define CTL_PERIPH SYSCTL_PERIPH_GPIOC // 控制液晶所用的片内端口外设定义 #define CTL_PORT GPIO_PORTC_BASE #define SCK GPIO_PIN_4 // 定义信号SCK #define SID GPIO_PIN_5 // 定义信号SID #define CS GPIO_PIN_6 // 定义信号CS
#define PSB GPIO_PIN_7 // 定义信号PSB #define SCK_L GPIOPinWrite(CTL_PORT,SCK,0x00) // 定义信号输出低电平 #define SID_L GPIOPinWrite(CTL_PORT,SID,0x00) #define CS_L GPIOPinWrite(CTL_PORT,CS,0x00) #define PSB_L GPIOPinWrite(CTL_PORT,PSB,0x00) #define SCK_H GPIOPinWrite(CTL_PORT,SCK,0xFF) // 定义信号输出高电平 #define SID_H GPIOPinWrite(CTL_PORT,SID,0xFF) #define CS_H GPIOPinWrite(CTL_PORT,CS,0xFF) #define PSB_H GPIOPinWrite(CTL_PORT,PSB,0xFF) #define SID_READ GPIOPinRead(CTL_PORT,SID) // 定义读回的数据 #define SID_IN GPIOPinTypeGPIOInput(CTL_PORT,SID) // 定义SID信号为输入 #define SID_OUT GPIOPinTypeGPIOOutput(CTL_PORT,SID) //定义SID信号为输出 #define LED_PERIPH SYSCTL_PERIPH_GPIOB #define LED_PORT GPIO_PORTB_BASE #define LED GPIO_PIN_5 #define KEY_PERIPH SYSCTL_PERIPH_GPIOD // KEYS所接的端口 #define KEY_PORT GPIO_PORTD_BASE #define KEY GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_4|GPIO_PIN_3|GPIO_ PIN_2|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_0 #define KEY_H GPIO_PIN_7|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_5|GPIO_PIN_4
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
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。
数控直流电流源 摘要:本文设计了一种数控直流电流源的方案，给出了硬件组成和软件流程及源程序。以STC89C52单片机为核心控制电路，利用12位D/A模块产生稳定的控制电压，12位A/D模块完成电流测量。输出电流范围为20~2000mA，具有“+”“-”步进调整功能，步进为1mA，纹波电流小，LCD同时显示预置电流值和实测电流值，便于操作和进行误差分析。 关键词：STC89C52数控电流源 Numerical Control DCCurrent Source Abstract:This paper introduces a design scheme of numerical control DC current source ,and gives the hardware composition and software flow as well as the source program. UseSTC89C52MCU as the core control circuit. 12 D/A module generates A steady the control voltage and 12 A/D module completes current measurements.The current-output ranges 20 to 2000mA,with "+" and "-" steppingfor 1mA adjustment function and small ripple current. LCD could show presets current value and the measured resultat the same time,for easy operation and error analysis. Keywords:STC89C52 Numerical controlCurrent source 1设计方案的选择 1.1电路综合设计流程
2012年吉林省电子设计竞赛设计与总结报告程控直流稳压电源（A题）
摘要 直流稳压电源是电子技术领域不可缺少的设备，目前直流稳压电源已朝着多功能和数字化的方向发展。本系统以MSP430单片机为核心结合数字反馈控制技术实现程序控制的直流稳压电源。硬件主要包括：单片机系统、传统供电直流电源、升降压斩波电路、及由6N137光耦合组成的反馈电路等。软件系统使用模块化形式编程，易维护。电路具有电压调整简便，读数直观，电压输出稳定，便于智能化管理的特点，有效地克服了传统电源的不足。测试符合各项指标要求。 关键字：MSP430单片机、540场效应管、数控、升降压斩波电路
目录 摘要 (2) 1.方案比较与论证 (4) 1.1方案一 (4) 1.2 方案二 (4) 1.3 方案论证 (5) 2 主要硬件选择 (5) 2.1单片机的选择 (5) 2.2 显示屏的选择 (6) 2.3 高频开关的选择 (6) 2.4键盘的选择 (6) 3 系统设计 (7) 3.1总体要求 (7) 3.2 总体设计 (7) 3.2.1单片机的信号与控制的分析 (8) 3.2.2 PWM占空比和频率的计算 (8) 3.3电路的设计 (9) 3.3.1单片机最小系统 (9) 3.3.2显示电路设计 (9) 3.3.3直流电源的设计电路 (9) 3.3.4数控反馈回路的设计 (10) 3.3.5 升降压斩波电路图 (11) 3.3.6输出电流检测电路图 (11) 4 系统调试 (12) 4.1 测试方案 (12) 4.2 测试仪器 (12) 4.3 测试结果 (12) 4.4结果分析 (14)
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
1 前言 在现代家庭中各种电器的不断出现，并要求着各种不同值的电源出现，使得家庭购买不同值得电源。数字化的也更加贴近人们的生活，因为它更加的直观，易被接受，大家都开始追求数字化的各类电子产品。数控直流电源有着直观，易操作，各种电压集一身，输出精度和稳定性都较高等优点，所以越来越受广大人们的喜爱。以后家里的电视遥控，电动玩具等都可以共用一个电源。 稳压电源按输出电压的类型分为直流稳压电源和交流稳压电源。其中直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，直流稳压电源有许多基本功能要求，例如输出电压值能够在额定输出电压值以下任意设定和正常工作；对输出的电压值要求精确的显示和识别。而普通的直流稳压电源或多或少存在这样或那样的问题，他们的电源输出时通过波段开关盒电位器来控制的，当输出电压需要精确输出，或者在一个小范围内微调时，困难相对来说就很大；而且随着使用时间的增加，模拟电路元件在使用过程中难免发生磨损，波段开关与电位器均会或多或少产生接触不良现象，这会造成电压输出的误差。另外，传统的串联型稳压电路构成较为复杂，稳压精度不高。总体来说，传统稳压电源实现方式亟待改进。 现当代社会是信息技术不断发展的社会，模拟技术逐渐被更为优越方便的数字技术取代，大规模的社会化生产也要求更高的技术和效率。众多家用电器以及各类电子电器设备均需要直流稳压电源对其进行供电。而我们生活中用电均为220V的交流供电，这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换为稳定的直流电。滤波器用于滤除整流输出中的纹波，一般传统电路由于滤波扼流圈和电容器组成，若由晶体管滤波器来代替，则可缩小直流电源的体积，减轻其重量，而且晶体管滤波直流电源不需要直流稳压器就能作家用电器的电源，这既降低了家用电器的成本，又降低了其成本，又缩小了其体积，使家用电器小型化。 基于单片机控制的数控直流电压源可以克服稳压电源构成复杂，元器件磨损严重，稳压精度不高，读数不方便等缺点，更稳定更直观的完成模拟稳压电源的任务。而且成本小，经济实惠，便于在大规模的社会生产中采用。所以，对于数控直流电压源的研究与设计进步是技术上的革新，而且有实际的经济性，可以提高生产效率，是现代工业生产应用中的不二选择。
程控电源操作指南 Prepared on 22 November 2020
Agilent66311B 稳压电源电压电流设定操作指南 一、操作界面 二、设定输出电压的操作方法 三、输出最大电流的设定方法 四、限流方式设定 五、注意事项 电源开 关 调节旋扭 按键区 显示窗口 面板图 接通直流输出线 接通交流电源线 接通接地线 按“Voltage ” 按“Enter ”键，完成电压设定 依次按各数字、符号键，输入用户需要的电压值，单位是V 。例如： 输入有误可按此键删除后重 新输入 光标移动键：可移动光标到需要的位置 步骤一 步骤三 按“EnterNumber ”键，开启数 字键、符号键 步骤四 屏幕显示 “VOLT ” 输入数字的提示光标 步骤五 步骤六 步骤七 按下面板上的电源开关 步骤二 按“Current ” 键 步骤一 步骤二 按“EnterNumber ”键，开启数字键、符号键 步骤三 步骤四 步骤五 依次按各数字、符号键， 输入用户需要的电流值， 单位是A 。例如： 输入有误可按此键删除后重新输入 光标移动键：可移动光标到需要的位置 步骤六 按“Enter ”键，完 成电流设定 步骤七 步骤一 先按“Shift ”键 再按“Meter ”键 步骤二 分别按这个两个键，使显示为“AUTO ” 应为“AUTO ” 按“Enter ”键，完成设定 步骤三 后板图 直流输出接口 交流电源接入口 外壳接地端 按“Outputon/off ”键转换到“CV ”模式 如果以上设置完成 后屏幕值显示为0 和“Dis ”时，需执行此步骤操作 屏幕显示 反馈端负 反馈端正 电源负 电源正
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
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。
数控直流电流源（F题） 设计者：彭浦能梁星燎林小涛 指导教师：王贵恩 摘要：本系统以直流电流源为核心，AT89S52单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电流，设置步进等级可达1mA，并可由数码管显示实际输出电流值和电流设定值。本系统由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器（AD7543）输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电压的变化而输出不同的电流。单片机系统还兼顾对恒流源进行实时监控，输出电流经过电流/电压转变后，通过A/D转换芯片，实时把模拟量转化为数据量，再经单片机分析处理，通过数据形式的反馈环节，使电流更加稳定，这样构成稳定的压控电流源。实际测试结果表明，本系统输出电流稳定，不随负载和环境温度变化，并具有很高的精度，输出电流误差范围±5mA，输出电流可在20mA~2000mA范围内任意设定，因而可实际应用于需要高稳定度小功率恒流源的领域。 关键词：压控恒流源智能化电源闭环控制 The Digital Controlled Direct Current Source Abstract: For the system that DC source is center and 89S52 version single chip microcomputer (SCM) is main controller, output current of DC power can be set by a keyboard which step level of 1mA can be available, while the real output current and set value can be displayed by LED. In the system, the digital programmable signal from SCM is converted to analog value by DAC (AD7543), then the analog value that is isolated and amplified by operational amplifiers, is sent to the base electrode of power transistor, so an adjustable output current can be available with the base electrode voltage of power transistor. On the other hand, The constant current source can be monitored by the SCM system real-timely, its work process is that output current is converted voltage, then its analog value is converted to digital value by ADC, finally the digital value as a feedback loop is processed by SCM so that output current is more stable, so a stable voltage-controlled constant current power is designed. The test results have showed that the system can output a stable current, which has no influence with load and environment temperature, and can output a precise current of ±5mA error with a width, which can be set liberally in 20mA~2000mA, so it can be applied in need areas of constant current source with high stability and low power. Keywords: voltage-controlled constant current source ; intelligent power ; closed loop control 总体方案论证与比较 方案一：采用各类数字电路来组成键盘控制系统，进行信号处理，如选用CPLD等可编程逻辑器件。本方案电路复杂，灵活性不高，效率低，不利于系统的扩展，对信号处理比较困难。 方案二：采用AT89S52单片机作为整机的控制单元，通过改变AD7543的输入数字量来改变输出电压值，从而使输出功率管的基极电压发生变化，间接地改变输出电流的大小。为了能够使系统具备检测实际输出电流值的大小，可以将电流转换成电压，并经过ADC0809进行模数转换，间接用单片机实时对电压进行采样，然后进行数据处理及显示。此系统比较灵活，采用软件方法来解决数据的预置以及电流的步进控制，使系统硬件更加简洁，各类功能易于实现，
（1）DC-DC程控直流稳压电源设计 一、任务 设计并制作一个程控DC-DC电源，其结构框图如图1所示。 二、要求： 1.基本要求 （1）基本规格：输入直流19-23V，输出电压：0-15V/DC （2）基本技术指标： 从0V到+15V，步进0.1V 能用“+”、“-”键操作控制输出电压的步进或步减 效率：大于70%（以输入直流21V，输出+15V/1A测试为准） 最大输出电流：3.0A 输出电压纹波：≤100mV（以输入直流21V，输出+15V/1A测试为准）（3）电压调整率≤1%（输入电压变化范围+19V～+23V） （4）负载调整率≤1%（输入电压+21V下，空载到满载） （5）用LED或LCD显示设定电压、输出电压。 （6）可用按键开启/关闭输出电压（不能使用继电器等开关切换） （7）具有输出记忆功能，当切断电源供电，重新启动后，输出电压保持不变。 2.发挥部分 （1）输出电流步进功能，从100 mA-3A,，步进100mA； （2）用LED或LCD显示设定电流和输出电流。 （3）提供电路效率：大于85%（以输出+15V/1A测试为准） （4）具有限流保护功能：当输出电流大于3A时，能自动切断输出供电。5s后自动恢复。 （5）其它创新设计。 三、评分标准 四、说明
1.图1中DC-DC变换器不允许使用成品模块，但可使用开关电源控制芯片。 2.DC-DC变换器、控制、显示电路只能由U i供电，不得另加辅助电源，但控制器电源允许 使用DC-DC成品模块。 3.本题中的输出噪声纹波电流是指输出电流中的所有非直流成分，要求用毫伏表测量输出 纹波电压，再换算成输出纹波电流值。 4.整机效率 =P o/ P I，其中P o＝U o I o，P I＝U i I i。
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 )