清华大学毕业设计论文—基于51单片机的数控直流稳压电源(含批注)
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本科生毕业论文基于单片机的数字直流稳压电源的设计毕业论文诚信声明本人郑重声明:所呈交的毕业论文《基于单片机的数字直流稳压电源的设计》是本人在指导老师的指导下,独立研究、写作的成果。
论文中所引用是他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果,均在论文中以明确方式标明。
本声明的法律结果由本人独自承担。
作者签名:年月日基于单片机的数字直流稳压电源的设计摘要随着电子技术的不断发展,直流稳压电源已被运用于各类电子设备,仪器仪表与实际工程当中。
随着科技的进步,各行业对所需直流电源有了更高要求,需要精度更高,调节范围更广,输出功率更大,性能更稳定的直流稳压电源。
因而对其整体设计有了更高要求,需改变陈旧的设计思路及方法,为先进的设计思想以及电子元器件提供更创新的应用。
本文主要介绍了以AT89S52单片机为主控制器的直流稳压电源的设计方法,通过键盘设置直流电源的输出电压,数码管动态显示原理,定时中断原理,以此了解单片机的应用,同时介绍了数模转换芯片DAC0832和存储芯片24C01的工作原理。
由模拟电源、控制电路、数模转换电路、放大电路、显示电路等部分构成其系统。
输出电压范围在0~24V,最大电流可达330mA,设置步进等级能达0.1V,并显示其实际输出电压值。
本系统由单片机程序控制数字输出信号,以其作为核心,用LED数码管显示输出电压,通过按键增加或减少输出电压。
首先,本文将概述数字直流稳压电源的研究目的与意义,以及国内外发展状况,研究方法和整体设计思路。
其次,本文将主要介绍数字直流稳压电源的基本原理,硬件组成与其系统硬件电路设计。
并阐述数字直流稳压电源的整体设计思路以及数字直流稳压电源的功能模块设计及流程图最后,本文将介绍数字直流稳压电源系统的软件设计。
在附录中,本文还将给出系统的程序清单,供参考之用。
【关键词】:数控电源,AT89S52单片机,直流稳压,数模转换AbstractWith the continuous development of electronic technology, DC voltage has been applied to a variety of electronic equipment, instruments and practical engineering. With advances in technology, the industry has higher requirements for DC power required, need higher precision and a wider adjustment range, the output power is greater, more stable DC power supply.Thus have higher requirements for the overall design, need to change old design thinking and methods for advanced design idea and the application of electronic components with more innovative. This article introduces the AT89S52 Single-chip microcomputer design method of controller of DC power supply, keyboard sets the output DC power supply voltage, digital animating principle, principles of timing interrupt in order to understand the application of single-chip, along with a DAC chip memory chip 24C01 and DAC0832 works. Translates the analog power supply and control circuits, digital circuits, amplifiers, display circuits and other parts of their system. 0~24V output voltage range, the maximum current of 330mA, sets the step level of 0.1V, and its actual output voltage value is displayed.This system controlled by single chip digital output signal, in its capacity as the core, with LED digital tube display output voltage by pressing the increase or decrease in the output voltage.First of all, this article outlines digital DC voltage-stabilized power supply for research purpose and meaning, and developments at home and abroad, research methods, and overall design. Secondly, this article introduces the basic principles of digital DC voltage-stabilized power supply, hardware and system hardware circuit design.And set out the overall design as well as digital DC voltage-stabilized power supply features digital DC voltage-stabilized power supply module design and flowchartFinally, this article describes digital software designs of DC power supply system.In the Appendix, the article will list of system procedures, for reference purposes. [Keywords]:NC power supply, AT89S52 SCM, DC, DAC目录1绪论 (1)1.1数字直流稳压电源的研究目的及意义 (1)1.2 国内外发展状况 (2)1.3研究的方法 (2)1.4 论文构成及整体设计思路 (2)2 数字直流稳压电源原理介绍 (3)2.1 方案选择及总体设计原理 (3)2.2 单片机AT89S52介绍 (4)2.3 矩阵式键盘扫描原理 (5)2.4 数码管动态显示原理 (6)2.5 DAC0832和24C01的使用介绍 (7)3数字直流稳压电源硬件电路设计 (11)3.1稳压电源数字部分电路 (11)3.1.1 单片机外围接口电路 (11)3.1.2 数字部分电路PCB设计 (18)3.2 稳压电源模拟部分电路 (19)3.2.1 电源部分电路 (19)3.2.2 输出电压控制单元电路 (20)4数字直流稳压电源软件程序设计 (25)4.1系统软件流程图 (25)4.2 系统程序的介绍 (27)结论 (31)参考文献 (32)附录 (33)致谢 (44)1 绪论本章将介绍数字直流稳压电源系统研究的目的及意义,国内外电源技术的发展状况,系统的研究方法和整体设计思路,论文的构成以及系统的研究内容。
• 50•本文是基于51单片机为核心,设计制作了一种数控稳压电源。
硬件方面包括稳压电路、反馈电路、按键电路、显示电路以及支持单片机运行的复位和时钟电路,经过稳压部分构成反馈,稳压后获得稳定的0~12V的稳定步进0.1V可调节电压,并通过A/D采样反馈后,在LED数码管显示实现数控。
引言:常规的稳压电源为串联调整线性稳压电源,作为小功率直流电源时,其电路简单、纹波小、电磁兼容性好、在稳压精度高,可以给设备带来稳定的直流电。
本设计数控稳压电源是在此基础上增加可步进调节的数控功能,并且避开传统稳压电源电位器易磨损、不易校准,读书不直观等问题。
可以清楚、方便的调节输出电压。
常规的稳压电源为串联调整线性稳压电源,作为小功率直流电源时,其电路简单、纹波小、电磁兼容性好、稳压精度高,可以给设备带来稳定的直流电。
1.系统功能解释系统原理框图如图1所示,本系统以STC- 89次2单片机为核心,外围电路有:稳压电路、反馈电路、按键电路、LED 数码管显示电路。
该项设计利用51单片机程序担任主控的任务,控制D/A 的输出大小,信号流过LM358运放,IRF9Z24N 场管在这三个器件的电路中形成负反馈,让输出电压可以被稳定下来。
接着用电位器分压把一部分的输出信号反馈到运放上,通过调节电位器,让输出准确度可以被调节,51还连接按键电路,当按键被按下,程序开始判断,然后根据程序输出信号,最后通过A/D 采集电压信号反馈到单片机并在LED 上显示,最终完成在0到12V 内可以0.1V步进调节输出的功能。
图1 系统原理图2.系统硬件设计介绍硬件连接框图如图2,其硬件总图如控直流稳压电源师范大学物理与电子科学图3,下面将分电路模块对该电源系统进行详细介绍。
图2 硬件系统框图该项设计利用单片机STC89C51作为主控芯片, 该项设计51单片机输入程序担任主控的任务,控制D/A 的输出大小,信号流过LM358运放,IRF9Z24N 场管在这三个器件的电路中形成负反馈,让输出电压可以被稳定下来。
本文主要论述了一种基于51单片机为核心控制器的数控直流电源的设计原理和实现方法。
该电源具有电压可预置、可步进调整、输出的电压信号和电流信号可同时显示功能。
文章介绍了系统的总体设计方案,其主要由微控制器模块、稳压控制模块、电压/电流采样模块、显示模块、键盘模块、电源模块五部分构成。
该系统原理是以STC89C52单片机为控制单元,以数模转换芯片DAC0832输出参考电压控制电压转换模块LM317输出电压大小,同时输出稳压、恒流采用模数转换芯片ADC0832对采样的电压、电流转换为数字信号,再通过单片机实现闭环控制。
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。
单片机(MCU);数模转换器(DAC);模数转换器(ADC);闭环控制惠州学院毕业论文Based on the 51 microcontrollernumerical DCpower supply designAuthor:Liu Xuezhi Major:Electronic information technologyTeacher:Huang Lin Title:Associate ProfessorAbstractThe method of this paper based on the 51 microcontroller core of the numericalcontroller DC power supply design theory and realization. The power supply has some functions such as presetting voltage, stepping adjustment, displaying the output voltagesignals and current signals at the same time. This paper introduces a general designing plan ofthe system, which is mainly consisted of micro-controller module, DC Regulatorsmodule,voltage/current sampling module, display module, keyboard module, power supply module.The system is based on the principle of single-chip microcomputer to control the unit STC89C52 to DAC0832 digital-to-analog converter chip reference voltage to control theoutput voltage LM317 output voltage conversion module size, while the output voltage regulator, current use of analog-to-digital converter ADC0832 chip sampling of voltage andcurrent converted to digital signals, and then through the single-chip closed-loop control toachieve. Article on the main DC power supply CNC performance parameters were measured and summarized, and their development prospects.Keywords microcontroller (MCU) ,the Digital to Analog (DAC),the Analog toDigital (ADC),the closed-loop control基于51单片机数控直流电源的设计1.前言………………………………………………………………………………11.1研究背景及意义…………………………………………………………………11.2国内外研究现状…………………………………………………………………11.3课题的主要内容…………………………………………………………………21.4论文的总体结构…………………………………………………………………32.方案论证与设计基础知识…………………………………………………………32.1方案设计与论证…………………………………………………………………32.2主控单片机(MCU) (5)2.3液晶显示屏(1602)……………………………………………………………62.4三端可调稳压器…………………………………………………………………82.5运算放大器OP07 (9)2.6数模转换芯片 (10)2.7模数转换芯片 (11)3.系统电路原理及硬件实现 (12)3.1系统总体框图 (12)3.2系统模块电路设计……………………………………………………………133.2.1单片机控制模块………………………………………………………………13惠州学院毕业论文3.2.2稳压控制模块…………………………………………………………………143.2.3电压与电流采样模块…………………………………………………………153.2.4显示模块………………………………………………………………………183.2.5电源模块………………………………………………………………………193.2.6键盘模块………………………………………………………………………203.3系统整体原理图………………………………………………………………204.系统的软件设计…………………………………………………………………214.1软件设计思路…………………………………………………………………214.2系统软件流程…………………………………………………………………214.2.1主程序模块……………………………………………………………………214.2.2闭环比较程序模块…………………………………………………………235.系统测试与误差分析……………………………………………………………245.1系统测试………………………………………………………………………245.1.1软件测试……………………………………………………………………245.1.2硬件测试……………………………………………………………………245.1.3系统整体测试…………………………………………………………………255.2误差分析………………………………………………………………………266.设计总结和展望…………………………………………………………………27致谢…………………………………………………………………………………29参考文献……………………………………………………………………………30附录1系统整体原理图………………………………………………………………31附录2系统源程序……………………………………………………………………32基于51单片机数控直流电源的设计1.1.1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。
基于单片机的数控直流稳压电源设计方案一、设计方案简介基于单片机的数控直流稳压电源设计方案主要是通过单片机控制开关电源的开关管,控制输出电压的稳定性和精度。
本设计方案采用闭环控制的方式,通过反馈电路将输出电压反馈给单片机,单片机根据反馈信号控制开关电源的开关管进行开关操作,以实现电源输出电压的稳定。
二、设计方案详细介绍1.系统总体设计:本设计方案将开关电源分为输入电源模块、控制模块和输出电源模块。
输入电源模块主要是对输入电压进行滤波和稳压,以保证输入电源的稳定性;控制模块主要是使用单片机进行控制,接收反馈电路的反馈信号,根据设定值进行比较,并控制开关电源的开关管进行开关操作;输出电源模块主要是将开关电源的输出电压经过滤波和稳压处理,以保证输出电压的稳定性和精度。
2.输入电源模块设计:输入电源模块主要是对输入电压进行滤波和稳压处理,保证输入电源的稳定性和安全性。
常用的电源滤波电路有LC滤波电路、RC滤波电路等。
同时,可以使用稳压芯片来实现输入电压的稳压。
3.控制模块设计:控制模块使用单片机进行控制,主要是通过反馈电路将输出电压反馈给单片机,并经过AD转换后与设定值进行比较。
根据比较结果,单片机控制开关电源的开关管进行开关操作,调整输出电压的稳定性。
在控制过程中,可以设置合适的控制算法,如PID控制算法,以提高控制的精度和稳定性。
4.输出电源模块设计:输出电源模块主要是对开关电源的输出电压进行滤波和稳压处理,以保证输出电压的稳定性和精度。
常用的电源滤波电路有LC滤波电路、RC滤波电路等。
可以使用稳压芯片或者反馈调节电路来实现输出电压的稳压。
5.电源保护设计:为了保护电源和设备的安全性,可以设计过压保护、欠压保护、过流保护、短路保护等保护电路。
过压保护可以使用过压保护芯片,欠压保护可以使用欠压保护芯片,过流保护可以通过电流传感器实现,短路保护可以通过保险丝或者短路保护芯片实现。
三、设计方案的优势和应用1.优势:本设计方案采用闭环控制的方式,通过反馈电路将输出电压反馈给单片机,使得输出电压的稳定性和精度得到保证。
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51单片机的数控直流稳压电源作者:姚佳楠程一哲闫鑫博来源:《电脑知识与技术》2017年第28期摘要:采用降压整流滤波电路、单片机控制电路、D/A转换电路、负反馈运放电路和数码管显示电路作为数控稳压电源的主要组成部分。
输出电压可在0-10V范围实现稳定连续的0.1V步进升降调节。
所设计的直流电源由51系列单片机进行数字调压控制,有响应迅速、输出电压稳定度高、线路结构简单、调压操作方便和易于使用等优点。
关键词:数控直流稳压电源;D/A转换;51单片机;数字调压中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2017)28-0244-021 概述生活中处处可见数控直流电源,它广泛应用于实验教学、科学研究和电子设备等多种领域。
市面上的直流电源目前多属于单一电压输出的稳压电源,其效率低、输出电压误差大,无法实时调节输出电压值,具有一定的应用局限性。
本文设计的数控直流稳压电源弥补了传统电源的缺点,它具有电源输出电压精确、操作方便、稳定性高、数码显示且输出电压值可在一定范围内任意调节的优点,具有更广泛的应用前景。
2 系统概述本文将介绍由控制电路、数模转换电路、显示电路、电压比较调整电路等部分组成的一种数控直流稳压电源。
整机的控制单元采用51系列单片机,系统先通过输入单片机数字量的改变来调节比较电压值的大小,然后再通过集成运放比较器和可调电阻的比较和调节,来实现改变输出电压大小的功能。
本系统的主要特点如下:1、输出直流电压范围为0-10V;2、可以步进调节输出直流电压值,且步进电压为0.1V;3、输出电压的增和减由两个按键分别控制;4、具有一键设定指定电压值的功能。
3 硬件系统设计硬件电路的设计组成框图如图1所示。
该硬件电路主要包括:单片机电路、数/模转换电路、电压比较调整电路、按键电路以及显示电路等几个部分。
当使用键盘控制输出电压数值时,可通过步进的方式把所需要的输出电压值输入到单片机中。
目录1 引言 0设计要求 (1)方案论证 (1)2 单片机和D/A转换器 (2)AT89C51单片机 (2)D/AC0808 (5)LED数码 (7)3 电路原理与硬件实现 (8)单片机最小系统及端口连接 (8)原理介绍 (9)硬件调试 (13)4 软件程序设计 (13)开发工具介绍 (13)软件流程图 (17)软件调试 (18)结束语 (18)致谢 (18)参考文献 (18)附录 (18)基于51单片机的程控直流电压源摘要:本设计是以ATM89C51单片机为控制核心的开关电源,具有输出电压可调,电压数字显示的功能。
具体阐述了开关电源的基本原理及工作过程,电源各硬件模块的设计及软件设计。
该电源硬件模块包括输入整流和滤波模块、单片机供电电源模块、D/A转换模块及LED 显示模块。
关键词:稳压电源;单片机89C51;D/A转换1 引言随着电力电子技术的迅速发展,直流电源应用非常广泛,其好坏直接影响着电气设备或控制系统的工作性能。
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。
而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。
其良好的性价比更能为人们所接受,因此,具有一定的设计价值。
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。
设计的直流稳压电源主要有单片机系统、键盘、数码管显示器、D/A转换电路、直流稳压电路部分组成,数控电源采用按键盘输入数据,单片机通过D/A,控制驱动模块输出一个稳定电压。
工作过程中,稳压电源的电压值由单片机输出,驱动LED显示,由键盘控制进行动态逻辑切换。
以单片机为核心的智能化高精度简易直流电源的设计,电源采用数字调节、输出精度高,特别适用于各种有较高精度要求的场合。
基于单片机的直流稳压电源毕业设计基于单片机的直流稳压电源是一种能够提供稳定的直流电压输出的装置。
它广泛应用于各种电子设备和电子系统中,并且对电子设备的正常工作起到至关重要的作用。
本文将介绍这样一个基于单片机的直流稳压电源的毕业设计,并详细讨论其设计原理、电路图和功能。
首先,我们来介绍这个直流稳压电源的设计原理。
该电源的设计采用了单片机作为控制核心,通过精确的反馈控制来保持稳定的输出电压。
具体来说,单片机通过测量输出电压并与设定的目标值进行比较,然后相应地调整控制电路的工作状态,以实现电压的稳定输出。
单片机还可以监测电源的工作状态,并在出现异常情况时采取相应的保护措施,以防止电源和连接的设备受到损坏。
其次,我们来看看这个直流稳压电源的电路图。
电路图中包括了电源输入部分、控制部分和输出部分。
电源输入部分主要包括输入电源接口、输入滤波电路和过压保护电路。
控制部分由单片机和与之连接的外围电路组成,用于控制电源的工作状态和输出电压。
输出部分由电压稳压电路和输出滤波电路组成,用于提供稳定的输出电压。
此外,电路图还包括了保护电路,用于保护电源和负载设备免受过电流、过压和过热等异常情况的影响。
最后,我们来讨论一下这个直流稳压电源的功能。
该电源具有以下几个主要功能:1.稳定输出电压:通过单片机的精确控制,电源可以提供稳定的输出电压,以满足负载设备的要求。
2.输入保护:通过过压保护电路,电源可以在输入电源过压时及时切断电源输入,以保护电源和负载设备。
3.负载保护:通过输出过电流保护电路,电源可以在输出电流超出额定值时及时切断电源输出,以保护电源和负载设备。
4.温度保护:通过温度传感器和过热保护电路,电源可以在工作温度超出安全范围时及时切断电源输出,以确保电源的安全运行。
总结起来,这个基于单片机的直流稳压电源是一种功能强大的装置,能够提供稳定的输出电压,并具有输入和负载保护功能。
它的设计原理、电路图和功能使得其能够广泛应用于各种电子设备和电子系统中。
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 ................................................................. 错误!未定义书签。
第一章引言 ............................................... 错误!未定义书签。
.数控电源的进展史.................................... 错误!未定义书签。
.数控电源的应用范围 ................................ 错误!未定义书签。
.数控电源的优势 ....................................... 错误!未定义书签。
第二章系统的设计要求和方案选择....... 错误!未定义书签。
.设计要求.................................................. 错误!未定义书签。
.方案论证与比较 ....................................... 错误!未定义书签。
稳压电源的选择 ........................................................ 错误!未定义书签。
数字显示方案 .......................................................... 错误!未定义书签。
第三章系统硬件设计 ............................... 错误!未定义书签。
.系统设计.................................................. 错误!未定义书签。
.微操纵器模块........................................... 错误!未定义书签。