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简易数控可调稳压电源
一、任务
设计一种直流数控可调稳压电源，原理示意图如下
二、要求
1．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）输出电流：500mA；
（3）输出电压值由液晶显示屏显示
（4）由“＋”、“－”两键分别控制输出电压步进增减；
（5）为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出±15V，＋5V。
2．发挥部分
（1）输出电压可预置在0～9.9V之间的任意一个值；
（2）用自动扫描代替人工按键，可以在液晶屏上显示输出电压的变化曲线（步进0.1V不变）；
（3）扩展输出电压种类（比如三角波、梯形波等）。
（4）其它
三、说明
1．尽量使用STC公司的最新系列单片机产品。
2．数字控制部分单片机自选，能满足控制精度要求即可。
3. 可根据自己需要设计或者增加按键。
4. 自制工作稳压电源中的变压器可用现成的模块。
四、评分标准。
1 设计任务与要求设计并制作一个简易的数控稳压电源。
电源设有“电压增”(UP)和“电压减”(DOWN)两个键，按UP时输出电压步进增加，按DOWN时步进减小。
基本要求如下:(1)输出电压范围为5~12V，步进为1V;(2)输出电压的误差≤±0.2V;(3)最大输出电流≥1A。
发挥部分:显示设定的电压值;说明:(1)分别测试输出电压为5V、6V、7V、...11V和12V的电压值;(2)最大输出电流通过设计方案予以保证。
参考元器件:74HC193，74HC138，LM317，CD4511，S8050/8550，DAC0832，TL082/NE5532，TIP41/2N3055/3DD15。
2 设计方案论证要求电源输出电压共有种取值，而且要求输出电压可增可减，因此用8进制加减计数器作为主控电路，然后通过D/A转换器将十位和个位的数字量转换成相应的模拟电压值，然后根据权值叠加成0-7V的控制电压，由于DAC0832将数字信号转化为电压信号为负值，所以再经过模拟电路减法器与5V电压相加输出5-12V电压，经过两个三极管TIP41和2N3055连接10Ω功率电阻以此来保证输出电流。
3 单元电路设计3.1 按键电路设计按键电路高电平有效，开关打开为低电平，开关关闭为高电平，其输出端连接计数器UP 端与DN端。
其中用到74HC14，74HC14实现了6路施密特触发反相器，可将缓慢变化的输入信号转换为清晰、无抖动的输出信号，借此来设计防抖电路。
根据积分电路RC>T（时间常数），由于开关的抖动时间大约为5ms，所以应该满足RC>50ms即可消除电路的抖动，因此当设计R=1kΩ，C=47uf。
设计图如下：图1按键电路图3.2 八进制可逆计数器设计将74HC192十进制计数器改接为八进制可逆计数器，其原理是利用8的二进制数为1000，将Q3端口接至MR复位端，当计数器计数为8时自动复位，借此来保证八进制计数。
简易数控直流稳电路图相对简单————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：一、设计说明设计一个具有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源。
数控直流稳压电源的工作原理框图如图1所示。
主要包括数字控制部分、模拟/数字转换部分（D/A 变换器）及可调稳压电源。
数字控制部分用+、-按键控制可逆二进制计数器，二进制计数器的输出到D/A 变换器，经D/A 转换相应的电压，经放大后去控制稳压电源的输出，来实现输出电压值步进增减。
图1 简易数控直流稳压电源框图二、技术指标1.输出直流电压调节范围5 15V ，纹波小于10mV 。
2.输出电流为500mA 。
3.稳压系数小于0.2.4.直流电源内阻小于0.5欧姆。
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和减。
三、设计要求1．在选择器件时，应考虑成本。
2．根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。
3．主要器件：(1)可逆计数器；(2)运算放大器；(3)稳压器；(4) 单稳态触发器。
四、实验要求1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。
2．进行实验数据处理和分析。
五、推荐参考资料1.姚福安. 电子电路设计与实践[M]济南：山东科学技术出版社，2001年2.阎石. 数字电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年3.刘贵栋主编.电子电路的Multisim 仿真实践[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版电压增减步进按键可逆计数器稳压调节 电路单脉冲 产生D/A 变换器UiUo社，2008年4.童诗白、华成英主编.模拟电子技术基础,[M]北京：高等教育出版社，2007年.六、按照要求撰写课程设计报告指导教师年月日负责教师年月日学生签字年月日成绩评定表评语、建议或需要说明的问题：成绩指导教师签字：日期：一、概述近几年来，随着电子技术的日新月异，世界各国的电子技术飞速发展，中国也毫不例外的成为了一个电子大国和电子强国，国民对电子产品的需求种类也越来越多。
两种基本的数控直流稳压电源电路
这个数控直流稳压电源电路，采用控制按钮和数字电路对直流电源的4 组输出电压(+5V、+6V、+9V 和+l2V)进行选择控制。
它与使用多抽头变压器或多档转换开关选择多组电压输出的直流稳压电源相比，使用起来更方便。
这个数控直流稳压电源电路，采用轻触按钮和数字集成电路进行控制，其输出电压范围为1·5-37V，分为低电压(1·5-15V)和高电压(16·5-37V)两档，可分别以1·5V为步迸电压任意可逆选择不同的输出电压。
该数控直流稳压电源电
路由电源输人变换电路、+5V 稳压电路、稳压输出电路、工作状态指示电路和控制电路组成。
tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。
仅供参阅！。
1.题目：简易数控直流电压源2.原理：2.1 系统框图及说明本系统由单片机输出经数模转换后得到错误!未找到引用源。
=0～4.095V的电压控制信号，此电压信号经LM358集成运放放大为0～10V后作为开关电源PWM电路的基准信号。
改变单片机输出信号，使错误!未找到引用源。
在0～30V之间变化（错误!未找到引用源。
）。
PWM电路是由TL494组及一些外围器件组成，它由2脚输入基准信号，其最终电压输出将随基准电压同步变化，从而达到输出电压由单片机控制的目的。
此外电路中还用采样电路将输出电压值通过模数转换返回到单片机，电压预设值和实际输出值都会通过液晶12864显示出来。
键盘采用4*4矩阵键盘，设置了0到9十个数字。
系统框图如图1所示。
图1 系统框图2.2系统的硬件设计2.2.1 开关稳压电源原理电路可以直接从电网整流供电，其自身功耗小、体积小、重量轻，适用于大功率且负载固定的场合。
开关控制方式采用PWM，基准电压电路输出稳定的电压，取样电压与基准电压之差经放大器放大后，作为电压比较器的阈值电压，三角波发生电路的输出电压与之相比得到控制信号，控制开关管的工作状态。
此电路中开关管工作在非线性区，当PWM控制信号为高电平时，开关管饱和导通，续流二极管D因承受反压而截止，整流滤波后的电压直接通过蓄能电感作用在后级电路，此时电感L存储能量，电容C充电。
当开关管截止时，蓄能电感放电起续流作用，与此同时C放电，负载电流方向不变。
当电压降低到设定值时通过与基准比较后把差值放大与494内部锯齿波比较，当锯齿波幅比差值信号大时开关管开通，如此循环。
开关电源通过改变PWM占空比来使输出电压稳定。
电路原理图如图2所示。
图2 开关稳压电源原理图2.2.2 PWM 控制电路本电路由核心芯片TL494作控制的单端PWM 降压型开关稳压电路。
TL494内部结构如图3所示，它是一种固定频率脉宽调制电路，它包含了开关电源控制所需的全部功能。
简易数控直流电源该电源系统以ATMEGA8单片机为核心控制芯片，实现数控直流稳压电源功能的方案。
设计采用8位精度的DA转换器DAC0832、精密基准源LM336-5.0、7805和两个CA3140运算放大器构成稳压源，实现了输出电压范围为－5V～+5V，电压步进0.1V的数控稳压电源，最大纹波只有6mV，具有较高的精度与稳定性。
另外该方案只采用了3按键实现输出电压的方便设定，显示部分我们采用了诺基亚3310手机夜晶显示器来显示输出电压值和电流值。
基本要求1)输出电压：范围－5V～＋5V，步进0.1V，纹波≤10mV。
2)输出电压可预置在－5V～＋5V之间的任意一个值。
3)输出电流≤500mA。
4)数字显示输出电压值和电流值。
5)为实现上述几部件工作，自制稳压直流电源，输出±15V，＋5V。
1．2 系统基本方案根据题目要求，系统可以划分为输出部分，人机接口部分和直流稳压电源。
其中输出部分是由D/A转换后再放大得到的，人机接口包括4个按键和液晶显示部分，直流稳压电源包括两组电源。
方案一: 三端稳压电源采用可调三端稳压电源构成直流可调电源的电路如图1.1所示。
怎样实现数控呢？我们把图 1.1中的可变电阻RP用数字电位器来代替，就能实现数控了。
但由于三端稳压芯片LM317和LM337的输出电压不能从0V起调，输出公式：Vout=1.25×(1+R2/R1)。
所以，可以采用在输出的地方加两个二级管，利用PN节的固有电压来实现从0V起调，如图1.2所示。
图1－1图1.2优点：该方案结构简单，使用方便，干扰和噪音小缺点：数字电位器误差较大，控制精度不够高，误差电压较大。
同时更重要的是几乎所有的数字电位器能够容忍的电流都在20mA以下。
所以，这种方案就被否决了。
方案二：采用A/D和D/A采用A/D和D/A构成直流电源的电路如图1.3和图1.4所示。
采用单片机构成直流电源的电路如图1.3所示，利用AVR单片机自带的D/A口DAC0输出0－2.5V的电压，然后经一级反相放大器和跟随器，此时可以输出0到－5V电压。
简易数控直流电源设计摘要：本系统以串联负反馈稳压电路为核心，MSP430F1611单片机为主控制器，通过键盘向单片机输入不同指令，运用其片内的D/A转换芯片，设置步进0.1V，整个系统的供电部分由三端稳压器7815和7915实现，通过电压放大、功率放大和滤波电路，实现输出电压0~9.9V，并通过单片机的A/D采样模块，由LCD1602显示输出电压的预置值和测量值，并对比误差，电压值经12位D/A转换输出模拟量，在输出电压端采样并通过比较器判断高低电平，经单片机分析处理，实时动态控制其输出电压，形成一个闭环形式的控制系统，使输出电压更加稳定。
关键字：直流电源串联负反馈 D/A转换步进单片机1系统方案选择和论证1.1 数控部分方案方案一：主要由数字电路构成，要完成键盘控制，电压控制字输出、液晶显示、电流过流时的软件保护及报警功能。
要实现输出电压0~9.9V，步进0.1V，需要99个控制字，TI公司的MSP430F1611型单片机即包含12位D/A转换芯片，故能满足设计要求，同时能极大简化外围电路，增强数控电源的稳定性并且减小系统误差，且MSP430单片机具备超低功耗的优点，输出电压显示部分则采用LCD1602。
方案二：由8051单片机做主控制芯片，由于其内部没有集成D/A转换模块，需外加D/A转换电路，使用DAC0832这款芯片。
DAC0832是8位D/A转换集成芯片。
与微处理器完全兼容。
且具备价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点。
二者相比，方案一成本更低，精度更高，外围电路简单，故本系统采用方案一。
1.2稳压输出部分方案方案一：采用典型的串联直流稳压电源。
电路由调整环节、基准电压、反馈网络、比较放大等部分构成。
其工作原理是由反馈网络取出输出电压的一部分送至比较放大器与基准电压进行比较，比较的差值经比较放大器放大后送到调整环节，使调整环节产生相反的变化来抵消输出电压的改变，从而维持输出电压的稳定。
一、设计说明设计一个具有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源。
数控直流稳压电源的工作原理框图如图1所示。
主要包括数字控制部分、模拟/数字转换部分（D/A 变换器）及可调稳压电源。
数字控制部分用+、-按键控制可逆二进制计数器，二进制计数器的输出到D/A 变换器，经D/A 转换相应的电压，经放大后去控制稳压电源的输出，来实现输出电压值步进增减。
图1 简易数控直流稳压电源框图二、技术指标1.输出直流电压调节范围515V ，纹波小于10mV 。
2.输出电流为500mA 。
3.稳压系数小于0.2.4.直流电源内阻小于0.5欧姆。
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和减。
三、设计要求1．在选择器件时，应考虑成本。
2．根据技术指标通过分析计算确定电路形式和元器件参数。
3．主要器件：(1)可逆计数器；(2)运算放大器；(3)稳压器；(4) 单稳态触发器。
四、实验要求1．根据技术指标制定实验方案；验证所设计的电路。
2．进行实验数据处理和分析。
五、推荐参考资料1.姚福安. 电子电路设计与实践[M]济南：山东科学技术出版社，2001年2.阎石. 数字电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年3.刘贵栋主编.电子电路的Multisim 仿真实践[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版电压增减步进按键可逆计数器稳压调节 电路单脉冲 产生D/A 变换器UiUo社，2008年4.童诗白、华成英主编.模拟电子技术基础,[M]北京：高等教育出版社，2007年.六、按照要求撰写课程设计报告指导教师年月日负责教师年月日学生签字年月日成绩评定表评语、建议或需要说明的问题：成绩指导教师签字：日期：一、概述近几年来，随着电子技术的日新月异，世界各国的电子技术飞速发展，中国也毫不例外的成为了一个电子大国和电子强国，国民对电子产品的需求种类也越来越多。
其中电源是最重要的组成部分，没有电源也就没有了电路这个概念。
这里所述的设计是一个数控直流稳压电源，它巧妙地结合了模拟电子技术和数字电子技术的基本原理，具有结构简单，方便，使用等特点，而且可操纵性较好，为小电路供电提供了更好的选择。
为满足广大用户的需求我设计了这个稳压电源，它包括五部分组成：电压增减步进按键、单脉冲的产生、可逆计数器、数模转换器、以及稳压调节电路和可调电源组成。
其基本原理为通过可调数字电路来控制电压的输出。
二、方案论证设计简单的电压增减按键，D/A 转换电路，稳压调节电路以及具有可调电压的电源产生输入电压并通过反馈回路实现电路的基本功能。
其方案原理图如下图所示。
图2 简易数控直流稳压电源框图该稳压电源由五部分组成：电压增减控制系统、可逆计数器、D/A 转换器、稳压调节电路和电源组成。
首先由电压步进按键控制调节产生单脉冲，经过可逆计数器产生相应的数字信号，然后通过D/A 转换器将这些数字信号转换成相应的模拟信号经过稳压模块来控制电源的电压值。
三、电路设计1、可逆计数器电压增减步进按键 可逆计数器 稳压调节 电路单脉冲 产生 D/A 变换器UiUo图3可逆计数器电路图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.2、D/A转换图4 D/A转换电路图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。
加后面一个放大器原因是数字信号经过第一个放大器后会反向，而我们要的是正向点压3、稳压调节图5稳压调节电路工作原理和功能说明：首先使用的整流电路结构为桥式电路，滤波选用电容滤波。
然后经过稳压模块UP=R16/(R16+R19)UN UN=U0-5R16/(R16+R19)得到U=UNR4/(R16+R19)+R16/(R19+R8)5 令R18=R19=0,R16=R4=10K欧可以得到U0=UN+5。
因此R3的左端输入电压为0～10电压即可。
之所以用7805稳压模块是因为使其输出电流，稳压系数，输出电阻，纹波都能够满足设计要求。
4、数字显示图6数字显示电路工作原理及电路说明此部分用了两个10进制可逆计数器，用来显示从5-15V的电压变化，当接电后低位计数器先置数5,然后开关J3接到高电平，进入计数状态，当计数到10时，进位信号CO为1,用此信号来触发高位计数器的加计数端，用借位信号EO 触发减计数端。
5、电源环节电源部分为电路提供20V、15V、-15V、5V的电压。
使用的整流电路结构为桥式电路，滤波选用电容滤波，再经过稳压模块稳压输出。
图7稳压电源电路按照以上各个部分的设计，将各个部分进行连接成一个完整的电路图，对各个部分进行单独仿真，修改出现的错误，调试好后对整个电路进行仿真，经过仿真测试电路运行良好并达到以上的要求，下面是对各个部分的仿真结果。
四、性能的测试按照以上各个部分的设计，将各个部分进行连接成一个完整的电路图，对各个部分进行单独仿真，修改出现的错误，调试好后对整个电路进行仿真，经过仿真测试电路运行良好并达到以上的要求，下面是对各个部分的仿真结果1可逆计数部分此部分采用两个74LS192N集成同步加减可逆计数器来实现，将可逆计数器的管脚按下图所示与两个LED显示屏相接，通过开关控制，当右面显示屏显示为5时减失效，只可进行加计数，当加到十五时返回一个低电平，使加失效，因此，通过设计将计数器的读数调节在5-15之间。
图8可逆计数器性能测试图9可逆计数器性能测试2、电源部分及纹波的测试根据题目要求输出电压调节范围为5-15v,因此采用交变电压源经过变压器，桥式整流，电容滤波使电压源能够提供+15v，-15v和5v的电压。
具体显示如下图所示其中只显示了5v的部分，15v的部分同理。
纹波测试将电压表接输出端与地将直流档改成交流档，测试结果如图11.图10电源部分的测试图11纹波的测试4、稳压部分表1计数器输出0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 电源输出5.003v6.18v7.35v8.24v9.16v10.01v11．85v12.04v13.56v14.82v15.23v5、整体电路测试图12整体电路图的测试五、结论：通过对各个部分的测试，改错和调整我做出了符合设计要求的直流稳压电源，通过发挥各个元器件的作用使得稳压电源得以稳定运行，并且可以输出5-15v 的电压。
这里运用了可逆计数器，稳压电路，数控显示以及整流滤波电路等部分。
六、性价比：本设计运用了数字电路和模拟电路等相关器件，电路虽然很庞大，但是原理较为简单易懂，只要细心就能得到满意的结果，使用的器件均物美价廉，而且容易获得，成本比较低，而且功能强大。
另一种做法是用单片机，单片机的原理更为深奥，而且造价较高，优点是便于携带，因此从综合来考虑选用该方法作出的直流稳压电源是一个不错的选择，而且此方法便于测量数值，因此如果设备出现故障可以通过电表测量得以快速解决，最大的优点是各个元器件之间分工明确，便于使用者掌握。
七、课设体会及合理化建议通过为期两周的课程设计终于完成了这次课设的全部内容，虽然苦些，累些。
但是一想起其中成功的喜悦便会觉得回味无穷。
从初识multisim这个软件的陌生到最后熟练掌握经历了一段艰辛的历程，在这期间我查阅了很多相关书籍，开阔了眼界，学到了很多课堂当中无法获取的知识。
设计电路时应当一部分一部分的做，只有把这一部分做好了才去做其它的电路，不能一次性全做完再去检测，这样的话，如果结果错了，很难找出错在哪里，只能又回头把电路拆分开分析。
设计电路时也要考虑器件，有的器件没有就不能用，就需要用其它相似的器件来替代，电路设计时就会有很大的不同。
在实际电路中，由于器件的性能不同，结果常常和想象的不同，理论上可行的方案，在现实中却不行。
一个好的设计不可能一次就完成，要不断的调试，不断的改进，才能做好。
最重要的是戒骄戒躁，仿真不成功不要急躁，要细心检查，不断的测试，养成良好的科学习惯，这些经验在我们以后的学习工作中会是一笔宝贵的财富。
在这里我要谢谢我的指导老师房老师，他不仅教会了我很多知识还培养了我严谨的科学态度，学校组织的这些实践活动对我们的提高时巨大的，我建议学校多组织些这样的科技创新活动，使我们更好的适应社会，与社会接轨。
参考文献【1】.姚福安. 电子电路设计与实践[M]济南：山东科学技术出版社，2001年【2】阎石. 数字电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年【3】刘贵栋主编.电子电路的Multisim仿真实践[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008年【4】童诗白、华成英主编.模拟电子技术基础,[M]北京：高等教育出版社，2007年.【5】梁宗善. 电子技术基础与课程设计.华东理工大学出版社. 1994【6】张申科数字电子技术基础电子工业出版社2005附录Ⅰ 总电路图R680kΩR5160kΩR820kΩR740kΩU1ALM324N321141U1BLM324N561147U1CLM324N1091148R1020kΩR1810kΩR91kΩR110kΩR131kΩR1110kΩR1210kΩR1910kΩR210ΩU674LS192N A 15B 1C 10D9UP 5QA 3QB 2QC 6QD 7DOWN 4~LOAD 11~BO 13~CO 12CLR14GND8VCC 16U774LS192NA 15B 1C 10D9UP 5QA 3QB 2QC 6QD 7DOWN 4~LOAD 11~BO 13~CO 12CLR 14GND8VCC 16U274LS193NA 15B 1C 10D9UP 5QA 3QB 2QC 6QD 7DOWN4~LOAD 11~BO 13~CO 12CLR 14U5DCD_HEX_BLUE U8DCD_HEX_BLUE R1424kΩKey=A100%U4LM7805CTLINE VREG COMMONVOLTAGEU9NAND2U3NAND2U10NAND2U14OR4VCC 5VV120 VJ1Key = SJ2Key = AJ30.01 sec 1MsecV2220 Vrms 50 Hz 0°T1TS_POWER_10_TO_1D11B4B421243U11LM7815CTLINE VREG COMMONVOLTAGE U12LM7805CTLINE VREG COMMONVOLTAGEU13LM7915CTLINE VREGCOMMONVOLTAGE C11mF C21mF C510nFC610nFC7220µFC8220µF C9100µFC410nFC310nF附录Ⅱ元器件清单序号编号名称型号数量1 U1 集成运放LM324N 32 U2 可逆计数74LS19313 U3、U9、U10 与非门NAND2 34 U4 三端稳压器LM7805CT 15 U5、U8 LED DCD-HEX-BLUE 26 U6、U7 可逆计数74LS192N 27 R1-R19 电阻R 198 J1、J2、J3 开关KEY 39 U14 或门OR4 110 C1-C9 电容 C 911 U11、U12、U13 三端稳压器LM7815CT 3。
