数
控
电
压
源
实
习
报
告
班级：测控12-1 31号
设计人: 王秋桦
指导老师：庄严
设计时间：2015-12-01
摘要
本设计采用数字电位器MCP41010和功率放大电路LM324构成输出电压在0.1-9.9V的直流稳压电源，整个电路由 D/A转换模块、电压放大模块、精密电压源模块和过流保护模块组成。数字控制部分采用+/-按键来调整预设电压值，调整步进0.1V，当按下+/-按键超过1秒时进入快速调整状态，每秒步进为0.4V。最后再将放大后的输出电压值和输出电流值，经过PIC16F877A的内部A/D转换并在数码管上实时显示。
关键词：数字电位器、D/A转换、电压源、过流保护
目录
1 系统设计 (4)
1.1设计要求 (4)
1.1.1 设计任务 (4)
1.1.2、基本要求 (4)
1.1.3、发挥部分 (4)
1.1.4 测试要求 (4)
1.1.5 系统框图 (4)
1.2方案论证与比较 (5)
1.2.1电压采样模块 (5)
1.2.2 稳压模块 (5)
1.2.3 过载保护模块 (6)
1.2.4 最终方案 (7)
2.单元电路分析 (7)
2.1D/A转换模块 (7)
2.1.1工作原理 (7)
2.1.2 参数选择 (8)
2.2电压放大模块 (8)
2.2.1 工作原理 (8)
2.2.2 参数选择 (8)
2.3稳定电压源及电压采样模块 (9)
2.3.1 工作原理 (9)
2.3.2 参数选择 (9)
2.4过载保护模块 (10)
2.4.1工作原理 (10)
2.4.2 参数选择 (10)
3.软件设计 (11)
3.1实现功能.............................................. 错误！未定义书签。
3.2软件平台及开发工具 (11)
3.3 软件流程图 (11)
4.系统测试 (13)
4.1电路测试步骤： (13)
5. 结论 (14)
6. 参考文献 (15)
7.附录 (15)
1 系统设计
1.1 设计要求
1.1.1 设计任务
设计一台直流稳压电源，电压变化范围±10%.
1.1.2、基本要求
（1）输出电压：范围0～+9.9V ，步进0.1V ，纹波不大于10mV 。 （2）最大输出电流：500mA 。
（3）启停键:“工作”与“停止”两状态的转换键，每按该键一次状态翻转一次。 （4）“停止”状态：禁止电压输出，状态指示灯灭，电压指示器显示预设电压，负载电流为0；在该状态下按“+”、“-”两键调整预设电压值，调整步进0.1V 。 （5）“工作状态”：允许输出预设电压，正常工作指示灯亮，电压、电流指示器实时显示输出电压和负载电流。一旦负载电流超限输出保护关断信号，转入“保护”状态，保护响应时间不超过10mS 。处在“工作”状态时输出电压不能调整，按启停键转换到“停止”状态。 （6）“保护”状态：禁止电压输出，过载指示灯亮，电压、电流指示器显示预设电压和超载时的电流值，5秒后自动回到“停止”状态。
1.1.3、发挥部分
（1）增加快速调整功能，按下“+”、“-”键超过1秒后进入快速调整，每秒步进0.4V 。 （2）系统能保存预设电压值，每次开机时的预设电压值为上次关机前的预设电压值。
1.1.4 测试要求
在最小系统板数码管上可以清晰读出预设电压值、采样电压值和采样电流值。 1.1.5 系统框图
图
1
1.2 方案论证与比较
1.2.1电压采样模块
方案一：在输出口串上两个大电阻和一个电位器,从电位器的中间抽头进行采样,这样不但可以得到完全采样,而且可调.因为实际的电阻值与所标的电阻值会有一些误差，电位器的精密度等都会增加电压采样误差.电路图如下
:
方案二：由于产生的稳定直流电压源的电压值高达9.9V ，不能直接送给PIC 的I/O 采样，则需将其线性降压，而此降压电路模块不会影响电压源的各性能。因此利用电压跟随器的输入电阻无穷大的特性，得出采样电压。
图3
综合以上分析，方案二较好。
1.2.2 稳压模块
方案一：如下图所示，电路接成串联型电压负反馈，我们把输入电压加到运放的同相端，与6脚的取样电压构成差动放大器，把他们之间的电压差进行放大，放大后的电压再接到调整管的基级，通过调整管的调整作用，来达到稳定输出电压的效果。
方案二：如图，电压经过差分放大后由功率三极管放大电流组成电压负反馈电路。 再经过电容滤波，电路即可输出稳定的直流电压。
综合以上分析，方案二较好。
1.2.3 过载保护模块
方案一：如下图所示
10K
R1410K R13
33K
R1510K R101/2W
R810K
R1110K
R1210K R9
10K RW2L
100uH 100u F
C61000u F
C12C7
104
104
C13
+12A/D
1213144
11IC4
910
84
11
IC3
104C8
R16100
T1
TIP122T39013
U5
U6U8U10U11U12
U13VOUT .
..
图6
上图采用复合管组成限流型保护电路，通过调整电阻R8，当电路中的电流达到或超过需保护的设定值时，R8两端的电压超过0.5V ，9013导通工作，电流中的电流可通过9013
图 5
进行分流，使得TIP122的基极电位被拉下来，使得TIP122截止，以此来保护调整管。当R8两端的电压小于0.5V时，9013截止，TIP122恢复工作。但过载时，电流不易测得。而且LM324的输入端电压最小为300mV，当取样电阻两端电压过小时，LM324取样不到，从而影响后续的同相比例放大及A/D值。
方案二：如下图所示
图7
在如上的电路中，将负载接在电流取样电阻之前，输出电压会受到电流取样电阻的影响。一旦取样电阻确定后，通过观测其两端电压大小即可得出流经负载的电流值大小。通过软件控制过载时对电路的保护。从而，使得过载时，电流易于测得。
综上所述，选用方案二。
1.2.4 最终方案
单片机PIC16F877A主要用于预设输出电压值并通过按键来实现输出电压的步进控制，当电路输出较大电压，若输出端所接负载较小，电路中电流较大，超过设计要求，系统启动保护状态,过载保护通过软件来实现。系统将电路中实时采样的电压值和电流值送数码管显示。
（1）单片机控制模块：采用PIC16F877A单片机为核心。
（2）基准电压模块：采用数字电位器MCP41010进行D/A转换输出基准电压。
（3）控制调整模块：采用达林顿管TIP122进行控制调整输出电压。
（4）输出取样模块：采用电阻臂进行电压取样，小功率电阻进行电流取样。
（5）显示模块：采用数码管显示。
2.单元电路分析
2.1 D/A转换模块
2.1.1工作原理
如图所示，利用PIC16F877A及数字电位器MCP41010进行D/A转换，从而得到步进电压
源。MCP41010的1、2、3脚分别与PIC 的三个I/O 口相连。当CS =0时，MCP41010才工作。SCK 用于接入PIC 的C2口输出的时钟信号。SI 为MCP41010的数据输入引脚，用于接收从PIC 的C3口输出的数据信号，即步进电压信号。当CS =0时，SCK 的上升沿到来时，数据从SI 引脚输入数字电位器，从而得到步进电压。
2.1.2 参数选择
图8
电解电容2C 、瓷片电容1C 是为了对+2.5V 参考电压进行滤波，故可选取电解电容2C 为100μF 、瓷片电容1C 为104。
2.2电压放大模块
2.2.1 工作原理
如图所示，由于MCP41010是8位电流型串行数字电位器，可产生256个步进。当参考电压为+2.5V 时，PW0输出的步进值约为0.01V 。所以要想得到步进值为0.1V ，需放大5倍，并且电位器每次步进2阶同时自动调整。通过对输出D/A 的输出电压进行同相放大，该电路的放大倍数大约为5倍，并通过电位器来改变它的放大倍数，从而达到对输出电压进行硬件校准的目的。
图 9
2.2.2 参数选择
（1）电路负反馈放大倍数：
5)(1
322
1322
≈++=++==
w w i i o i u R R R R R R R R V V V V A 不妨选取 K
R W
K R W
K R w 1025.0/3925.0/10132=== 电位器。
（2）集成运放选取LM324。
2.3 稳定电压源及电压采样模块
2.3.1 工作原理
如图所示，集成运放的5、6、7引脚构成差分放大电路，与功率三极管TIP122组成闭环负反馈电路，使得5和6引脚的电压保持相等。其中功率三极管还起到放大电流的作用，各电容起到稳压滤波作用。由于输出电压范围为0~9.9V ，不能直接将其作为电压采样值送给PIC 的I/O 口，所以需要将其线性降压。根据电压跟随器的输入电阻无穷大的特性，组成如图采样电路，并且不影响直流电压源的各参数性质。
图10
2.3.2 参数选择
（1）由于设计要求电压源输出的电压高达9.9V ，所以用大于9.9V 的电源给电路供电。三极管是电流控制电流型器件，考虑到流经其上的电流要高达0.5A ，因此所选三极管的功率要承受：
W A V VI P 55.0*10=≈=
所以需要选择散热性好的功率三极管TIP122，并且加上散热片帮助其尽快散热。 （2）稳压滤波电容
104
2201110==C uF C
104
10076==C uF C
（3）电压采样电阻 K R R 1097==使得 108/2
1
21V V V D A ==范围是0~4.95V ，符合I/O 口采样电压值要求。
2.4 过载保护模块
2.4.1工作原理
如图所示，通过对电阻8R 两端电压的取样及放大，从而得到对应电流值所对应的电压值 D A V R I V /85
1
*==采样 。
IC4构成同相输入比例放大电路，放大倍数为5倍。13C 需A/D 转换的电流进行滤波。
图 11
2.4.2 参数选择
（1）为便于运算，8R 选用1Ω。由于输出的最大电流可达500mA ，由R I P 2
=可得，
max P =0.25W ，为保险起见，故8R 选用1Ω/2W 的功率电阻。
（2）13C 可取瓷片电容104。
注意：14引脚输出出不可加电容值较大的电解电容。由于采样功率电阻阻值非常小，在电流值不大的情况下，相应的电压值也很小，一旦在14引脚出接一个较大的电解电容虽然有稳压滤波的作用，可是其充放电会严重影响A/D 采样的电压值，即相应的电流采样值。 （3）过载保护电路放大倍数
5)(2151414
2151414
≈++=++==
w w i
i o i u R R R R R R R R V V V V A 因此不妨选取 K
R W
K R W
K R w 1025.0/3325.0/1011514=== 电位器。
3.软件设计
3.1 软件平台及开发工具
本系统软件的开发平台是MPLAB IDE，开发工具为MPLAB ICD2。
3.2 软件流程图
4.系统测试
4.1测试步骤：
①第一步：检查电路没有问题，上电
②第二步：预设置电压值，并用数字万用表检测输出电压，及功率电阻两端的电压。
③第三步：用示波器测输出电压的纹波。
4．2 测试结果
①输出电压及功率电阻两端的电压见下表：
Vout设定
值/V Vout测
量值/V
功率电阻两
端电压/mV
流过功率电
阻电流/mA
A/D显示的
电流/mA
Vout误
差/%
电流误
差/%
0.1 0.143 5.30 5.30 3.0 43.00 43.40 0.2 0.243 8.90 8.90 7.0 21.50 21.35 0.5 0.591 21.70 21.70 21.0 18.20 3.23
0.7 0.725 29.00 29.00 28.0 3.57 3.45
1.2 1.280 47.00 47.00 46.0 6.67
2.13
1.6 1.660 61.50 61.50 65.0 3.75 (5.69)
2.0 2.080 76.00 76.00 76.0 4.00 0.00
2.5 2.570 95.90 95.90 9
3.0 2.80 3.02
3.0 3.090 11
4.10 114.10 111.0 3.00 2.72
3.5 3.560 132.20 132.20 129.0 1.71 2.42
4.0 4.050 150.30 150.30 147.0 1.25 2.20
4.5 4.540 168.00 168.00 16
5.0 0.89 1.79
5.0 5.070 188.50 188.50 194.0 1.40 (2.92)
5.5 5.540 20
6.00 206.00 226.0 0.73 (9.71)
6.0 6.030 224.00 224.00 221.0 0.50 1.34 6.5 6.540 244.00 244.00 242.0 0.62 0.82
7.0 7.010 262.00 262.00 260.0 0.14 0.76
7.5 7.510 280.00 280.00 277.0 0.13 1.07
8.0 8.030 300.00 300.00 297.0 0.37 1.00
8.5 8.620 318.00 318.00 314.0 1.41 1.26
9.0 9.090 336.00 336.00 331.0 1.00 1.49
9.3 9.390 347.00 347.00 344.0 0.97 0.86
9.5 9.580 354.00 354.00 349.0 0.84 1.41
9.7 9.800 363.00 363.00 359.0 1.03 1.10
9.9 10.000 371.00 371.00 367.0 1.01 1.08
以上为负载=25欧,功率电阻=1欧
②输出电压的纹波在10～20mV之间。
5. 结论
本设计基本完成基本要求里面的内容和发挥部分的功能和指标。
表1 基本要求发挥部分实现性能
输出电压：范围0～+9.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV
基本实现
纹波10～20mV
最大输出电流：500mA 实现
启停键:“工作”与“停止”两状
态的转换键，每按该键一次状态
翻转一次
实现
“停止”状态：禁止电压输出，
状态指示灯灭，电压指示器显示
预设电压，负载电流为0；在该状
态下按“+”、“-”两键调整预设
电压值，调整步进0.1V
实现
“工作状态”：允许输出预设电
压，正常工作指示灯亮，电压、
电流指示器实时显示输出电压和
负载电流。一旦负载电流超限输
出保护关断信号，转入“保护”
状态，保护响应时间不超过10mS。
实现
处在“工作”状态时输出电压不
能调整，按启停键转换到“停止”
状态
“保护”状态：禁止电压输出，
过载指示灯亮，电压、电流指示
实现
器显示预设电压和超载时的电流
值，5秒后自动回到“停止”状态
增加快速调整功能，按下“+”、
实现
“-”键超过1秒后进入快速调
整，每秒步进0.4V
系统能保存预设电压值，每次
实现
开机时的预设电压值为上次关
机前的预设电压值
6. 参考文献
[1] 清华大学电子学教研组编，阎石主编．数字电子技术基础(第五版) ．北京：高等教育出版社,2006.5
[2] 张华林，周小方编著．电子设计竞赛实训教程［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，2007. 7
7.附录
7.1 原器件明细表
器件名称数量备注器件名称数量备注MCP41010 1 LM324 1 已有
TIP122 1 已有电容（104） 4
电阻（1Ω/2W） 2 电阻（33K） 2
电阻（1K） 1 电阻（10K）10
电位器（10K） 2 电阻（5K1） 2
7.2 电路原理图7.3 电路PCB图7.4源程序如下：
;系统程序设计(080727)
;----几个重要子程序及主子程序之间的关系
;-----------------------
;以下为特殊功能存储器的定义
;-----------------------
INCLUDE "PIC16F877A.INC" ;-----------------------
;以下为I/O口定义
;-----------------------
#DEFINE CS41010 RC,2 ;MCP41010器片选
#DEFINE CS3202 RC,1 ;12位AD转换器片选
#DEFINE LDAC RC,0 ;数据转存到DAC寄存器
#DEFINE SCK RC,4 ;SPI串口时钟线
#DEFINE SDI RC,5 ;SPI串口数据输入#DEFINE SDO RC,6 ;SPI串口数据输出
#DEFINE BEE RA,5 ;蜂鸣
#DEFINE CS0 RB,1 ;LED0
#DEFINE CS1 RB,2
#DEFINE CS2 RB,3
#DEFINE CS3 RB,4
#DEFINE CS4 RB,5
#DEFINE CS5 RE,0
#DEFINE CS6 RE,1
#DEFINE CS7 RE,2 ;LED7
;-----------------------
;以下为内部RAM的定义
;-----------------------
WBUF EQU 20H ;W保护单元,含0A0H单元
STBUF EQU 21H ;STA TUS保护单元FSBUF EQU 22H ;FSR保护单元PCBUF EQU 23H ;PCLATH保护单元
R0 EQU 24H ;R0~7工作寄存器
R1 EQU 25H ;R0~7循环变量或中间结果
R2 EQU 26H
R3 EQU 27H
R4 EQU 28H
R5 EQU 29H
R6 EQU 2AH
R7 EQU 2BH
R8 EQU 2CH
R9 EQU 2DH
DSBIT EQU 2EH ;显示位选,0~7=LED0~LED7
DSBUF0 EQU 2FH ;LED0
DSBUF1 EQU 30H ;显缓,LED1 DSBUF2 EQU 31H ;显缓LED2 DSBUF3 EQU 32H ;显缓LED3 DSBUF4 EQU 33H ;显缓LED4 DSBUF5 EQU 34H;显缓LED5 DSBUF6 EQU 35H;显缓LED6
DSBUF7 EQU 36H;显缓LED7
DSDOT EQU 37H ;小数点位
#DEFINE DOT0 DSDOT,0
#DEFINE DOT1 DSDOT,1
#DEFINE DOT2 DSDOT,2
#DEFINE DOT3 DSDOT,3
#DEFINE DOT4 DSDOT,4
#DEFINE DOT5 DSDOT,5
#DEFINE DOT6 DSDOT,6
#DEFINE DOT7 DSDOT,7
DSFL EQU 38H ;显示位闪烁控制(0-7分别对应LED0-7)
SHAN EQU 39H
#DEFINE FLON SHAN,0;闪烁总控位,=1闪
#DEFINE ADFLAG SHAN,1
#DEFINE DAFLAG SHAN,2;
#DEFINE JJDAFLAG SHAN,3
#DEFINE XIEBZ SHAN,4
#DEFINE XIEFLAG SHAN,5
#DEFINE XIEWAN SHAN,6
;-----------------------
KEY1 EQU 3AH ;键值1,触发型
KEY2 EQU 3BH ;键值2,触发型
#DEFINE K0 KEY1,0
#DEFINE K1 KEY1,1
#DEFINE K2 KEY1,2
#DEFINE K3 KEY1,3
#DEFINE K4 KEY1,4
#DEFINE K5 KEY1,5
#DEFINE K6 KEY1,6
#DEFINE K7 KEY1,7
#DEFINE K8 KEY2,0
#DEFINE K9 KEY2,1
#DEFINE K10 KEY2,2
#DEFINE K11 KEY2,3
#DEFINE BIAO KEY2,4
LASTK1 EQU 3CH ;旧键值1,控制型
LASTK2 EQU 3DH ;旧键值2,控制型
#DEFINE LK0 LASTK1,0
#DEFINE LK1 LASTK1,1
#DEFINE LK2 LASTK1,2
#DEFINE LK3 LASTK1,3
#DEFINE LK4 LASTK1,4
#DEFINE LK5 LASTK1,5
#DEFINE LK6 LASTK1,6
#DEFINE LK7 LASTK1,7
#DEFINE LK8 LASTK2,0
#DEFINE LK9 LASTK2,1
#DEFINE LK10 LASTK2,2
#DEFINE LK11 LASTK2,3 ANJCOUNT EQU 3EH;按键去抖
HOUH EQU 3FH ;时单元,非压缩BCD码
HOUL EQU 40H
MINH EQU 41H ;分单元,非压缩BCD码
MINL EQU 42H
SEC EQU 43H ;秒单元,2进制
SECW EQU 46H
SECC EQU 47H ;0.5秒单元,2进制
TURN EQU 48H
SHUKON EQU 49H
GE EQU 50H
SHI EQU 51H
BAI EQU 52H
QIAN EQU 53H
TIMER EQU 44H ;走时用，5ms 加1
CYDYDI EQU 60H;采样电压低位CYDYGAO EQU 61H;采样电压高位KUAIJIN EQU 62H;预设电压缓冲器COUNT EQU 63H
S1H EQU 64H
S1Z EQU 65H
S1L EQU 66H
R1H EQU 67H
R1L EQU 68H
ZC EQU 69H
CISHU EQU 70H
COUNTER EQU 71H ;-------
STA EQU 45H ;工作状态寄存器;-----------------------
V AN0 EQU 54H
;模拟AN0的AD值,2字节，VAN0高位，V AN0+1低位
;-----------------------
;宏定义,W,STA TUS,FSR,PCLATH进栈
;-----------------------
PUSH MACRO
MOVWF WBUF
SWAPF WBUF,1
SWAPF STA TUS,W
BCF RP0
BCF RP1
MOVWF STBUF
SWAPF FSR,W
MOVWF FSBUF
SWAPF PCLATH,W
MOVWF PCBUF
ENDM
;-----------------------
;宏定义,W,STA TUS,FSR,PCLATH出栈
;-----------------------
POP MACRO
BCF RP0
BCF RP1
SWAPF PCBUF,W
MOVWF PCLATH
SWAPF FSBUF,W
MOVWF FSR
SWAPF STBUF,W
MOVWF STA TUS
SWAPF WBUF,W
ENDM
;-----------------------
;宏定义,RAM体选择
;-----------------------
BANK0 MACRO
BCF RP1
BCF RP0
ENDM
BANK1 MACRO
BCF RP1
BSF RP0
ENDM
BANK2 MACRO
BSF RP1
BCF RP0
ENDM
BANK3 MACRO
BSF RP1
BSF RP0
ENDM
;-----------------------
;主程序入口向量
;-----------------------
RESET_VECTOR ORG 0x000
CLRF PCLATH
GOTO MAIN
GOTO MAIN
GOTO MAIN
;-----------------------
;中断入口向量
;-----------------------
INTERRUPT_VECTORS ORG 0x004 PUSH ;进栈
BANK0
CLRF PCLATH
GOTO INTSEV
;-----------------------
ORG 0x0020
INCLUDE "ZHICHENGXU.INC"
;-----------------------
;中断服务子程序
;-----------------------
INTSEV NOP ;实际为中断程序体
POP
RETFIE
;-----------------------
MAIN BANK1 ;上电复位判断?
MOVF PCON,W
BSF POR
BTFSS POR
GOTO $-2
BANK0
ANDLW 02H
BTFSS Z
GOTO RSTELSE
;-----------------------
MOVLW 2CH ;上电复位初始化
MOVWF FSR
CLRF F0
INCF FSR,1
BTFSS FSR,7
GOTO $-3 ;以上清RAM2C-7FH
CLRF RA
MOVLW 0C0H
ANDWF RB,F
MOVLW B'00000000'
MOVWF RC
CLRF RD
CLRF RE ;以上IO口初始设置
CALL DACLOSE
;---------------读EEPROM----
BANK2
MOVLW 00H
MOVWF EEADR
BANK3
BCF EEPGD
BSF EECON1,0
BANK2
MOVF EEDATA,W
BANK0
MOVWF MINL
;------------读下一个单元给MINH
BANK2
MOVLW 01H
MOVWF EEADR
BANK3
BCF EEPGD
BSF EECON1,0
BANK2
MOVF EEDATA,W
BANK0
MOVWF MINH
RSTELSE BANK1
CLRWDT ;特殊功能寄存器初始化
BANK1
MOVLW B'00000011'
MOVWF TRISA
MOVLW B'11000000'
MOVWF TRISB
MOVLW 00H
MOVWF TRISC
CLRF TRISD
CLRF TRISE
CLRF RC
MOVLW 06H ;AN0~7设为数字口
MOVWF ADCON1
CLRF PIE1
BANK0
CLRF ADCON0
CLRF PCLATH
CLRF INTCON
CLRF PIR1
MOVLW 0F6H
MOVWF TMR1H
MOVLW 3CH
MOVWF TMR1L
MOVLW 01H
MOVWF T1CON
BCF ADFLAG
BCF XIEBZ
BCF XIEFLAG;清写EEPROM标志位
BCF XIEW AN
CLRF STA
CLRF DSFL
CLRF KUAIJIN
MOVLW 00H
MOVWF SHUKON
MAIN1 BANK0
BTFSS TMR1IF
GOTO MAIN1
CLRWDT
BCF TMR1IF
;-----------------------
;以下为重要功能寄存器冗余设置
;应视具体应用情况作相应调整;-----------------------
BANK1
MOVLW B'00000011'
MOVWF TRISA
MOVLW B'11000000'
MOVWF TRISB
MOVLW 00H
MOVWF TRISC
CLRF TRISE
BANK0
CLRF PCLATH
MOVLW 0F6H
MOVWF TMR1H
MOVLW 3CH
MOVWF TMR1L
ZK CALL ANJSCAN
EY CALL DISP
BCF FLON
KAISHI MOVLW HIGH TAB
MOVWF PCLATH
MOVF STA,W ;根据STA值散转
ANDLW 07H
ADDLW LOW TAB
BTFSC C
INCF PCLATH,F
MOVWF PCL
TAB GOTO SHEZHI
GOTO DIANYA
GOTO GUOZAIBAOHU
SHEZHI BTFSS XIEFLAG
GOTO BEGIN
;-----将MINL写入EEPROM中
NOP
BANK3
NOP
BTFSC EECON1,1;WR
GOTO MAIN1
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。
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
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
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
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;
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。
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。
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
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。
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，
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 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