下载文档原格式
摘要:开关电源是当代电子科技技术的产物，用于达到输出电压的稳定，开关电源主要是通过改变脉宽调制（PWM）进行输出电压的改变。
它是一种电力电子装置，广泛应用于各种电子设备、工业、通信、航天航空以及军事等领域。
具有输出电压稳定、噪音小、小型化和轻型化等特点。
为了设计并实现一个单片机控制的开关电源，可以通过软件编程让单片机输出一个PWM 波形给双运算放大电路，双运算放大电路对PWM波形进行变换调压，反馈到DC-DC降压电路进行降压和稳压后输出所需要的电压。
输出电压可以通过按键调节，调节范围在0至25V，电压调节幅度为0.5V，由液晶显示屏实时显示。
单片机控制开关电源，实现电源的智能化，具有输出电压范围大、电压可调和输出电压实时显等优点。
关键字：开关电源,单片机,PWM波形,调节，智能化第一章概述开关电源是改变开关管的通断的时间比较来控制输出电压的大小的电力电子器件。
随着世界科技的快速发展，开关电源成为了人们生命中不可缺少的必需品，其应用于工业、农业、通信、航空和计算机等领域，具有高效率转换、重量小、小体积和高精度等特点。
传统的开关电源系统存在调整之繁琐，电路很繁琐，可靠性低等问题，本文通过对单片机进行编程实现开关电源的有效输出，具体是将常用电源220V交流电通入变压器转换成24V的交流电，经过整流电路得到直流信号，通过电容滤波得到相对干净的直流电分别接入两个LM2596S-ADJ芯片，一个是构成DC-DC降压型电路，一个是构成5V稳压电路，前者是控制输出电压的，后者是给单片机和液晶显示屏供电的。
输出电压的大小由PWM控制，将PWM 波形送到PWM调压电路，进行稳压和调压，并反馈到DC-DC降压电路后输出。
按键能控制输出电压的大小，输出电压能在0-25V范围里可连续调节，步加步减在0.5V，复位按键可以是输出电压恢复到5V，并由液晶显示屏显示。
单片机控制开关电源，具有灵活性好的优势，可根据设计人员的想法进行设计。
哈尔滨学院本科毕业论文（设计）题目：基于单片机的数控电源设计院（系）：理工学院专业：电子信息工程年级：2006级姓名：学号：指导教师：职称：2010年6月19 日目录摘要 (1)Abstract (2)前言 (3)第一章系统要求与方案选择 (4)1.1概述 (4)1.2系统要求 (5)1.3方案选择 (5)1.2.1开关稳压电源 (5)1.2.2线性稳压电源 (6)1.4最终方案 (6)第二章系统的硬件设计 (7)2.1系统的总体框图与基本原理 (7)2.1.1系统的主要性能指标 (7)2.1.2原理框图 (7)2.1.3系统整体设计 (7)2.1.4系统工作原理 (8)2.2供电电路 (8)2.2.1供电电路供电原理 (8)2.2.2供电电路图 (10)2.3人机界面电路设计 (11)2.3.1 AT89S51简介 (11)2.4.1 D/A转换器的选择 (15)2.4.2 D/A转换电路原理与应用 (15)2.5A/D转换电路及其与单片机接口 (16)2.5.1 A/D转换器的选择 (16)2.5.2 A/D转换电路应用 (17)2.5.3 A/D转换电路及其与单片机接口电路图 (17)2.6反馈稳压及保护电路 (17)2.6.1串联反馈式稳压电路工作原理 (18)2.6.2保护电路工作原理 (18)2.6.3串联反馈式稳压电路及保护电路 (18)第三章系统的软件设计 (20)3.1系统软件流程 (20)3.1.1系统流程图 (20)3.2软件设计 (21)3.2.1键盘的软件设计 (21)3.2.2显示的软件设计 (22)3.2.3 D/A的软件设计 (22)3.2.4 A/D的软件设计 (23)第四章系统测试 (24)4.1系统测试 (24)4.2设计总结 (24)参考文献 (25)附录 (26)后记 (27)摘要现实的生活和实验中，常常要用到各种各样的电源，电压要求亦多样化。
如何设计一个电压稳定，输出电压精度高，并且调节范围大的电压源，成了电子技术应用的热点。
基于单片机的稳压电源设计DIY之电路制作
昨天我们为大家分享了一种基于单片机的数控直流稳压电源设计思路，并就这一设计方案中的硬件设计部分，进行了详细介绍和简要的原理分析。
在今天的文章中，我们将会继续就这一直流稳压电源设计的电路制作和软件流程图设计情况，展开进一步的分析和介绍，希望能够通过本文的分享，对各位工程师的研发设计工作有所帮助。
D/A转换的计算
在完成了D/A模块的设计后，接下来我们需要完成D/A转换器（DAC）的设计和计算工作。
由于D/A转换器输入的是数字量，而经其转换输出的是模拟量，所以需要最大限度的保障其输出精度。
目前DAC的技术指标很多，如分辨率、满刻度误差、线性度、绝对精度、相对精度、建立时间、输入/输出特性等。
DAC的分辨率反映了它的输出模拟电压的最小变化量。
其定义为输出满刻度电压与2的n次方的比值，其中n为DAC的位数。
如：8位DAC的满刻度输出电压为5V，则其分辨率为51.2（V），10位DAC的分辨率为204.8（V）。
通过对上述公式的推导和计算可以得出一个结论，那就是DAC的位数越高，分辨率越小。
而DAC的建立时间所描述的，是D/A转换器的转换速度快慢的参数。
其定义为从输入数字量变化到输出达到终值误差正负
1/2LSB（最低有效位）所需的时间。
高速DAC的建立时间可达1us。
在DAC输入/输出特性之一。
包括输入数字量的形式，十六进制式BCD，输入是否带有锁存器等。
在本方案中，我们所选用的转换器型号为DAC0832的8位转换器，并同时采用单电源供电方式，期电源输出范围为+5V～+15V，基准电压范围为。
1 绪论以单片机为核心的直流稳压电源具有原理简单、稳定性好、精度高、成本低、易实现等诸多优点。
其性能优于传统的直流稳压电源，且操作方便，非常适合一般的教学和科研使用。
本设计是一个基于单片机的直流稳压电源，该电源采用AT89C51作为整个设计的控制单元，通过改变输入数字量来改变输出电压值。
采用键盘对输出电压值进行设置，随后通过D/A转换控制开关调整电路输出一个稳定电压。
1.1 课题背景及意义在我国，以电子学为核心技术的电源产业，从二十世纪60年代中期开始形成，到90年代以来，电源产业进入快速发展时期。
直流稳压电源广泛应用在现代电子、通信、航空航天、计算机等领域中。
为了适应响应快、精度高的直流稳压电源的要求，很多电源研究者将单片机数字控制引入到了电源领域，有效的改变了传统稳压电源对输出电压采用电位器进行粗调的方式，解决了传统的稳压电源输出电压响应慢、内部接线复杂等问题。
这种智能化的直流稳压电源使用了单片机技术和电压转换，使该电源的功能多、易控制、可靠性高、精度高且体积小、成本低。
本设计采用单片机和其它元器件及外围电路，开发一个数字式可调稳压电源。
能够设定输出电压值、电压值输出显示等功能。
通过此系统的设计，可以让开发者更深刻的掌握单片机基本原理，并熟悉外围电路的扩展，并提高C语言的硬件编程能力。
1.2 研究内容本论文主要研究基于单片机的直流稳压电源。
本设计的主要内容：（1）根据开关调整电路工作原理来设计直流稳压电源输出电压，对整个设计思路进行规划。
画出系统框图，掌握各个模块的分布、应用以及模块之间的协调；（2）通过C语言编写本次设计电压调节的程序；（3）利用Keil软件编译该设计的程序；（4）在Proteus ISIS绘图软件画出对应的仿真图，将编译之后的正确代码下载到硬件电路中，然后对其进行调试，得出相应的结果，并对结果进行分析。
2 总体方案论证本章从系统方案和设计方案等一些方面来进行论证。
设计方案的论证主要包括显示电路、开关调整电路、数模转换器DAC、模数转换ADC的选取、论证。
基于单片机控制的开关电源的设计开关电源是一种常见的电源供应器，其基本原理是通过开关器件（如MOSFET、IGBT等）的开关行为来实现电源的稳定输出。
在单片机控制下，可以实现更精确的电压和电流调节，从而提高功率转换效率和供电稳定性。
本文将详细介绍基于单片机控制的开关电源的设计。
首先，我们需要选择合适的单片机。
在选择单片机时，应考虑其性能、成本和易用性。
常用的单片机有PIC、AVR、STM32等，可以根据实际需求选择最适合的单片机类型。
接下来，进行开关电源的电路设计。
开关电源的基本电路包括输入滤波电路、整流电路、开关器件、输出滤波电路和反馈控制电路。
输入滤波电路的作用是滤除输入电源中的高频噪声，以保证电源的稳定性。
整流电路用于将交流输入转换为直流电压。
开关器件是开关电源的关键部分，通过控制开关器件的开关状态，可以实现电源的输出调节。
输出滤波电路用于滤波输出的脉动电压，以获得稳定的直流电压输出。
反馈控制电路用于监测输出电压，并通过单片机进行调节。
在设计过程中，要考虑电路的稳定性和效率。
一方面，电路应具有足够的稳定性以保证电源输出的精度和稳定性。
另一方面，电路应具有较高的功率转换效率，以减少功耗和热量产生。
根据设计要求，可以选择合适的电路元件，如电感、电容、二极管等，以提高电路的稳定性和效率。
在单片机控制下，可以实现电源的自动调节和保护功能。
通过单片机的输入输出引脚连接到开关器件的驱动电路，可以实现开关器件的开关控制。
通过单片机的AD转换功能，可以实时监测电源的输出电压，并通过PID控制算法进行调节，从而实现电源输出的精确控制。
此外，可以通过单片机的IO口连接各种传感器，如温度传感器和过流保护电路，实现对电源工作状态的实时监测和保护功能。
在程序设计方面，可以利用单片机的中断和定时器功能来实现电源的调节和保护。
通过中断，可以实现对输入电压的过压和欠压保护，以防止电源工作在不正常的电压范围内。
通过定时器，可以实现对输出电流的过流保护，以避免电源损坏或者对负载产生过大的影响。
基于单片机控制的升压型直流变换器设计引言：直流变换器是一种将直流电压转换为不同电压水平的电源系统。
升压型直流变换器（Boost Converter）是其中一种常用的变换器类型。
本文将介绍基于单片机控制的升压型直流变换器的设计原理、关键电路和实现步骤。
设计原理：升压型直流变换器的目标是将输入电压提升到比输入电压高的输出电压。
其基本工作原理是：1. 当开关管关闭时，输入电压通过电感储能；2. 当开关管关闭时，电感内的储能电流通过二极管流入电容；3. 通过周期性的开关管的开闭以及电感和电容的工作特性，将输入电压提升到输出电压。
关键电路:升压型直流变换器由以下关键电路组成：1. 开关管：用于周期性的开闭，通常使用MOSFET或IGBT；2. 电感：用于储存输入电压的能量；3. 二极管：用于流动储存在电感中的电流；4. 电容：用于储存输出电压。
单片机控制设计：在升压型直流变换器中，单片机的控制作用是调节开关管的开闭周期，以及控制升压比和输出电压的稳定性。
以下是单片机控制设计的主要步骤：1. 采集输入电压：使用ADC模块采集输入电压，并将其转换为数字信号；2. 设置输出电压目标值：根据应用需求，在程序中设置输出电压目标值；3. 控制开关管的开闭周期：根据输入和输出电压，使用PID算法或其他控制算法计算开闭周期，然后控制开关管的开闭；4. 调节升压比：根据反馈信号，通过控制开闭周期或占空比，调节升压比以达到输出电压目标值；5. 保护功能：根据应用需求，添加电流保护、过载保护等功能；6. 输出电压调节：根据需要，使用PWM信号调节输出电压。
实现步骤：1. 确定系统要求：根据应用需求，确定输入电压范围、输出电压范围、输出功率要求等；2. 选择关键元件：根据系统要求和设计原理，选择合适的开关管、电感、二极管和电容；3. 设计电路图：根据选择的元器件，设计电路图并连接电路；4. 编写单片机控制程序：使用C语言或汇编语言编写单片机控制程序，包括输入电压采集、输出电压控制和保护功能等；5. 编译和烧录程序：使用相应的开发工具，将控制程序编译成机器码，并烧录到单片机中；6. 调试和测试：连接电源和负载，通过调试和测试验证设计的正确性和稳定性；7. 优化和改进：根据测试结果，优化和改进系统的性能和功能。
整流就是利用整流电路把交流电变成直流电的方式。
整流整流电路是利用二极管的单向导电性将正负变化的交流电压变为单向脉动电压的电路。
在交流电源的作用下，整流二极管周期性地导通和截止，使负载得到脉动直流电。
在电源的正半周，二极管导通，使负载上的电流与电压波形形状完全相同；在电源电压的负半周，二极管处于反向截止状态，承受电源负半周电压，负载电压几乎为零。
常用的整流电路有：（1）半波整流；（2）全波整流；（3）桥式整流。
桥式整流又分为单相桥式整流和三相桥式整流。
二、滤波原理及相关资料：滤波是将信号中特定波段频率滤除的操作，是抑制和防止干扰的一项重要措施。
是根据观察某一随机过程的结果，对另一与之有关的随机过程进行估计的概率理论与方法。
滤波是信号处理中的一个重要概念，分为滤波分经典滤波和现代滤波两种。
经典滤波的概念，是根据傅立叶分析和变换提出的一个工程概念。
根据高等数学理论，任何一个满足一定条件的信号，都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成。
换句话说，就是工程信号是不同频率的正弦波线性叠加而成的，组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分。
只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而阻止另一部分频率成分通过的电路，叫做经典滤波器或滤波电路。
实际上，任何一个电子系统都具有自己的频带宽度（对信号最高频率的限制），频率特性反映出了电子系统的这个基本特点。
而滤波器，则是根据电路参数对电路频带宽度的影响而设计出来的工程应用电路。
用模拟电子电路对模拟信号进行滤波，其基本原理就是利用电路的频率特性实现对信号中频率成分的选择。
根据频率滤波时，是把信号看成是由不同频率正弦波叠加而成的模拟信号，通过选择不同的频率成分来实现信号滤波。
1、当允许信号中较高频率的成分通过滤波器时，这种滤波器叫做高通滤波器。
2、当允许信号中较低频率的成分通过滤波器时，这种滤波器叫做低通滤波器。
3、当只允许信号中某个频率范围内的成分通过滤波器时，这种滤波器叫做带通滤波器。
基于单片机的升压电路设计与仿真
升压电路是一种将输入电压升高到更高电压的电路。
基于单片机的升压电路设计可以实现电源电压升高，应用在很多场合，如无线通信设备中，将电池提供的低电压升高为合适的电压供给无线模块。
下面介绍基于单片机的升压电路设计与仿真的步骤：
步骤一：选择升压电路拓扑。
升压电路有很多种拓扑结构，如单端升压、双端升压、反激式、正激式等。
选择合适的升压电路拓扑结构是非常重要的。
步骤二：确定电路参数。
电路参数包括输入电压、输出电压、输出电流和工作频率等。
这些参数的确定将直接影响到电路的性能和效率。
步骤三：选择单片机控制器。
单片机控制器主要是用于控制开关管开关状态，实现对电路输出的精确控制。
步骤四：设计电路。
根据所选的电路拓扑结构和电路参数，设计升压电路电路图，并选择电路元器件。
步骤五：进行电路仿真。
电路仿真可以通过SPICE软件进行，可以模拟出电路的工作情况，通过仿真结果可以对电路进行优化和调整。
步骤六：进行电路实现。
将所设计的电路图和元器件进行实现，
并进行电路调试和测试。
总之，基于单片机的升压电路设计与仿真是一个复杂的工程，需要仔细的设计和仿真，以保证电路的稳定性和可靠性。
基于单片机的智能稳压电源设计在现代电子设备的广泛应用中，稳定可靠的电源供应是确保设备正常运行的关键。
传统的电源往往存在稳定性差、效率低、适应性弱等问题。
为了满足各种电子设备对电源的高要求，基于单片机的智能稳压电源应运而生。
一、智能稳压电源的需求与背景随着电子技术的飞速发展，各类电子设备在我们的生活和工作中扮演着越来越重要的角色。
从智能手机、电脑到工业自动化设备，无一不需要稳定的电源供应。
然而，不同的设备对电源的电压和电流要求各不相同，而且电网电压的波动以及负载的变化也会对电源输出产生影响。
因此，设计一款能够自动适应负载变化、保持输出电压稳定的智能稳压电源具有重要的现实意义。
二、单片机在智能稳压电源中的作用单片机作为智能稳压电源的核心控制单元，承担着至关重要的任务。
它通过实时监测输入电压、输出电压和电流等参数，运用内置的算法进行计算和分析，然后控制相关的电路元件，实现对输出电压的精确调节。
例如，当负载突然增大导致输出电压下降时，单片机能够迅速检测到这一变化，并增大功率输出，使输出电压恢复到设定值。
反之，当负载减小时，单片机则相应地减小功率输出，以提高电源的效率，降低能耗。
三、智能稳压电源的硬件设计1、输入电路输入电路通常包括滤波电容、整流二极管等元件，用于将市电交流电压转换为直流电压，并进行初步的滤波处理，以减少输入电压中的杂波和干扰。
2、功率变换电路这是智能稳压电源的核心部分，常见的有降压型（Buck）、升压型（Boost）和升降压型（BuckBoost）等拓扑结构。
根据实际需求选择合适的拓扑结构，并选用高性能的功率开关管，如 MOSFET 等，以提高电源的转换效率和可靠性。
3、输出电路输出电路包括滤波电感、电容等元件，用于对功率变换后的直流电压进行进一步的滤波，以获得平滑稳定的输出电压。
同时，还需要添加过流保护、短路保护等电路，以保障电源和负载的安全。
4、电压电流检测电路为了实现对电源输出的精确控制，需要实时检测输出电压和电流。
基于单片机AT89S52程控开关稳压电源设计开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。
由于拥有较高的效率和较高的功率密度，开关电源在现代电子系统中的使用越来越普及。
开关电源高频化、模块化和智能化是其发展方向。
其中，步进可调、实时显示是开关电源智能化研究方向之一。
现设计开关电源，技术指标为：输出电压30V至36V可调，最大输出电流2A，有过流保护功能，能对输出电压进行键盘设定和步进调整、步进值1V，并能实时显示输出电压和电流的开关稳压电源。
1 总体设计方案采用AT89S52单片机为控制核心，对普通的开关电源控制部分进行优化设计，并通过软件编程实现了对开关电源的智能控制。
设计中采用隔离变压器将市电变压后通过整流滤波送至DC-DC升压变换器，经过一系列的控制整合电路之后可实现设计要求。
系统总体框图如图1．1所示。
1．1 DC-DC主回路拓扑采用UC3842和MAX4080构成DC-DC转换电路。
UC3842是一块功能齐全、较为典型的单端电流型PWM控制集成电路，内包含误差放大器、电流检测比较器、PWM锁存器、振荡器、内部基准电源和欠压锁定等单元。
电流控制型升压DC-DC转换电路，外接元器件少、控制灵活、成本低，输出功率容易做到100W以上。
当然，DC-DC转换电路也可以采用成品模块，若用PI公司生产的DPA-S witch设计开关电源具有集成度高、外围电路简单、发热量少、性能指标优良。
由UC3842设计的DC-DC升压电路直接用误差信号控制电感峰值电流，间接地控制PWM脉冲宽度，达到控制输出端电压的目的。
开关管以UC3842设定的频率周期开闭，使电感L储存能量并释放能量。
当开关管导通时，电感充电，把能量储存在L中。
当开关截止时，L产生反向感应电压，通过二极管把储存的电能释放到输出电容器中。
输出电压由传递的能量多少来控制，而传递能量的多少由通过电感电流的峰值来控制。
