0-9.9V数控直流稳压电源
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第一届(1994年)全国大学生电子设计竞赛题目题目一简易数控直流电源一、设计任务设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。
其原理示意图如下:二、设计要求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)输出电压值由数码管显示;(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,实现输出电压变化(步进0.1V不变);(3)扩展输出电压种类(比如三角波等)。
三、评分意见项目得分基本要求方案设计与论证、理论计算与分析、电路图30实际完成情况50总结报告20 发挥部分完成第一项 5完成第二项15完成第三项20题目二多路数据采集系统一、设计任务设计一个八路数据采集系统,系统原理框图如下:主控器能对50米以外的各路数据,通过串行传输线(实验中用1米线代替)进行采集的显示和显示。
具体设计任务是:(1)现场模拟信号产生器。
(2)八路数据采集器。
(3)主控器。
二、设计要求1.基本要求(1)现场模拟信号产生器:自制一正弦波信号发生器,利用可变电阻改变振荡频率,使频率在200Hz~2kHz范围变化,再经频率电压变换后输出相应1~5V直流电压(200Hz对应1V,2kHz对应5V)。
(2)八路数据采集器:数据采集器第1路输入自制1~5V直流电压,第2~7路分别输入来自直流源的5,4,3,2,1,0V直流电压(各路输入可由分压器产生,不要求精度),第8路备用。
将各路模拟信号分别转换成8位二进制数字信号,再经并/串变换电路,用串行码送入传输线路。
(3)主控器:主控器通过串行传输线路对各路数据进行采集和显示。
采集方式包括循环采集(即1路、2路……8路、……1路)和选择采集(任选一路)二种方式。
延安大学西安创新学院本科毕业论文(设计)题目:数控直流稳压电源的设计专业:电子信息工程姓名:学号:指导教师:毕业时间:数控直流稳压电源的设计摘要:本设计针对对普通直流电源一般不可以调节或调节范围小的缺点设计出了一种可调节,宽调节范围的直流稳压电源。
该直流稳压电源系统以STC单片机公司的89C52RC单片机为核心,利用10位DA芯片TLC5615作为DA输出,由单片机由采样电阻对输出电压进行采样处理,采用C语言进行程序控制,输出0~9.9V,步进0.1V的精确稳压输出关键词:直流电流源;单片机;89C52RC;TLC5615High precision DC current source based on 51 MCUAbstract:For regular direct current voltage stabilizer accuracy is not high, and the adjusting range is small, we designed a direct voltage stabilizer with high precision and wide adjusting range. This system is based on the MCU of 89C52RC which product by STC. Using a chip TLC5615 which with 10 bit as DA output. By using the resister to process the output voltage. Use the C language to control the system. So that it can output 0~+9.9V, and stepping for 0.1V adjustment function.Key words: DC current;MCU;89C52RC;TLC5615目录1 引言 (1)2 设计原理 (1)3 单元电路的设计 (2)3.1DA的选择与论证 (2)3.2稳压输出方案选择与论证 (2)3.3显示模块的选择与论证 (3)3.4输入按键的选择与论证 (3)4 本系统核心器件简介 (3)4.1STC89C52单片机 (3)4.2TLC5615芯片 (4)4.3TLC431芯片 (5)4.4LM324芯片 (5)5 硬件电路设计 (6)5.1电源电路 (6)5.2DA输出电路 (6)5.3稳压输出电路 (7)5.4数码管显示电路 (7)5.5整体电路原理设计 (8)6 系统软件设计 (9)6.1主程序流程图 (9)6.2DA转换流程图 (9)7 系统调试与仿真 (10)7.1系统仿真 (10)7.2DA输出仿真: (11)7.3PCB制作 (12)7.4硬件调试 (14)7.5软件调试 (14)8 结束语 (15)参考文献 (17)致谢 (18)附录一程序清单 (19)1 引言当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利,但是任何电子设备都有一个共同的电路--电源电路。
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。
电子线路设计课程设计报告专业:电子信息工程班级:姓名:学号:指导老师:一、课题名称:精密整流电路二、实验目的1. 运用运算放大器实现半波整流和全波整流。
2. 掌握单向全波整流电路工作原理。
3. 掌握精密半波整流电路工作原理。
三、设计任务和要求1、任务:设计并组装精密整流电路2、条件:输入微弱的交流电压3、主要技术指标要求:得出半波精密整流电路和全波精密整流电路的波形4、设计要求(1)设计电路结构,选择合适的元器件,计算确定元件参数,画出实用原理电图。
(2)自拟试验方法、步骤及数据表格,提出测试所需仪器及元器件的规格、数量,交指导教师审核。
(3)批准后,进实验室进行组装、调试,并测试其主要性能参数。
四、单元电路设计,参数计算和元器件选择1.普通二极管整流存在的问题:Δ有死区电压Si管为0.5V,小信号时呈指数关系,见图(a) Uo=Ui-UD,即0<Ui<UD,二极管截止,U-o=0,故小信号整流(或称检波)误差答,甚至无法工作。
2.精密整流二极管电路Δ二极管D接在电压跟随器反馈支路中ΔD导通时,(开环增益)与上面普通二极管导通时Uo=Ui-UD相比,UD的影响减小到如果死区电压UD=0.5V,则,可见Ui’只要大于5μV使D导通,就有输出。
Δ工作原理分析见图(b)传输特性。
当Ui>0,Uo’>0,D通iL>0,Uo=Ui当Ui<0,Uo’<0,D止iL=0,Uo=0故选择IN4148二极管五、绘总体电路图,并说明电路工作原理1 . 半波整流二极管具有单向导电性,这在电子电路中应用非常广泛。
例如整流电路就是二极管的典型应用之一。
但由于二极管死区电压的存在,对于幅值小于死区电压的正弦信号来说,二极管将不导通,故起不到整流作用。
图 1.3.4所示的电路,就是一精密整流电路,它将毫伏级的正弦信号转换成半波输出。
图1.3.5 所示即为精密半波整流电路的输入输出电压特性。
0-90v可调电源原理
0-90V可调电源是一种能够输出电压在0V至90V之间可调的
电源。
其原理可以通过使用变压器、整流、滤波和稳压等技术实现。
首先,变压器用于将输入的交流电压转换为适合的较高或较低的交流电压。
通过调整变压器的输出端电压比例,可以实现对输出电压的范围调节。
然后,将变压器的输出接入整流电路。
整流电路将交流电转化为直流电。
常见的整流电路有单相整流桥和电容滤波器。
单相整流桥通过四个二极管将交流电转化为脉动的直流电,然后通过电容滤波器平滑输出。
接下来需使用稳压电路来保持输出电压的稳定性。
常见的稳压方法有线性稳压器和开关稳压器。
线性稳压器通过变阻器或电子元件来调节输出电压并消耗多余的功率。
开关稳压器通过开关工作的原理来调节输出电压,并且能够高效地利用输入功率。
最后,根据需要,可以添加过流保护、过热保护等保护电路来保护电源和负载。
总结起来,0-90V可调电源的原理是通过变压器将输入电压转
换为适当的交流电压,经过整流和滤波后转换为直流电,最后通过稳压电路调节输出电压并保护电源和负载。
基于单片机简易数控直流电压源的毕业设计湖南工业大学本科生毕业设计I(2007届)本科生毕业设计简易数控电压源的设计 学院、系:电气与信息工程学院 专业:自 动 化 学 生 姓名:刘 慧 班级:自本0302班 学号 46030212 指导教师姓名:宋树祥 职称 讲师 最终评定成绩:湖南工业大学本科生毕业设计2007年6月II湖南工业大学本科生毕业设计湖南工业大学本科生毕业设计简易数控电压源的设计院(系):电气与信息工程学院专业:自动化学号:46030212学生姓名:刘慧指导教师:宋树祥讲师2007年 6月I湖南工业大学本科生毕业设计摘要本设计以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湖南工业大学本科生毕业设计ABSTRACTThe 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 powersupply.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 adjustfunction,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 regulatorsII湖南工业大学本科生毕业设计目录第1章绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 国内外研究状况 (1)1.3 课题研究方法 (2)第2章数控电压源的总体方案介绍 (3)2.1 数控电压源的方案论证 (3)2.1.1 方案一:采用单片机的数控电压源的设计 (3)2.1.2 方案二:采用调整管的双计数器的数控电压源的设计 (3)2.1.3 方案三:采用调整管的十进制计数器的数控电压源的设计 (4)2.2 数控电压源的方案比较 (5)2.2.1 数控部分的比较 (5)2.2.2 输出部分的比较 (5)2.2.3 显示部分的比较 (5)第3章数控电压源的工作原理 (6)3.1 整机电路框图 (6)3.2 工作原理 (6)3.2.1 DA转换电路工作原理 (6)3.2.2 电压调整电路工作原理 (7)3.2.3 数值计算 (8)第4章单元电路工作原理 (9)4.1 时钟电路 (9)4.1.1 时钟振荡电路图 (9)4.1.2 时钟信号的产生 (9)4.2 复位电路 (9)4.3 键盘接口电路 (10)4.3.1 键盘电路 (10)4.3.2 键盘电路工作原理 (10)4.4 显示接口电路 (11)III湖南工业大学本科生毕业设计4.4.1 显示电路原理 (11)4.4.2 LED显示方式 (12)4.4.3 显示电路原理图 (12)4.5 DA转换电路 (13)4.6 电源电路 (13)4.6.1 稳压器78L12和79L12 (13)4.6.2 电源电路原理图 (14)4.7 所用主要芯片 (14)4.7.1 单片机AT89S52 (14)4.7.2 芯片ADC0832 (15)4.7.3 LM350 (17)4.7.4 运放UA741 (18)第5章数控电压源的软件系统 (20)5.1 主程序 (20)5.2 子程序 (21)5.2.1 中断子程序 (21)5.2.2 显示子程序 (22)5.2.3 键扫子程序 (23)第6章电路的调试 (24)6.1 硬件的调试 (24)6.1.1 硬件调试过程 (24)6.1.2 电路数据的测试 (25)6.2 软件的调试 (26)第7章数控电压源的使用说明 (27)结论 (28)参考文献 (29)致谢 (30)附录1整机电路原理图 (31)附录2元器件清单 (32)IV湖南工业大学本科生毕业设计附录3源程序清单 (33)(1)主程序的源程序清单 (33)(2)外中断1子程序的源程序清单 (35)(3)显示子程序的源程序清单 (36)(4)键扫子程序的源程序清单 (37)(5)延时及启动0832子程序的源程序清单 (38)V湖南工业大学本科生毕业设计第1章绪论1.1 研究背景及意义数控直流电压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。
电子技术课程设计
竞赛试题1 数控直流稳压电源设计
班级学号姓名得分
一、功能简述
运用所学的数字和模拟电子技术知识进行电路设计,设计出的直流电源要求输出电压为0-9.9V (降低要求为5-9.9V),步进电压为0.1V,纹波小于10mV,输出电流大于500mA,稳压系数小于0.2,直流电源内阻小于0.5Ω。
二、设计任务
1、设计一个数控直流稳压电源,输出电压范围为0-9.9V。
2、通过按键控制可逆计数器,实现数字的加减。
3、用2位LED数码管显示计数器的输出,显示值为对应的输出电压值。
4、通过DA转换将计数器输出的数字量转换为模拟量。
5、设计调整输出电路,使输出电压等指标满足题目的要求。
三、设计要求
1、在Multisim或Proteus软件平台上设计电路。
2、电路能够仿真实现设计任务要求的功能。
3、电路图符合规范,布局合理,连线整洁美观。
四、设计文档要求
1、基于Multisim或Proteus的设计文档。
2、基于Protel 99se的PCB设计文档。
3、设计报告Word文档。
六、参考电路。
21ic数控直流电流源(第一题)摘要:本系统以直流电压源为核心,AT89S52单片机为主控制器,通过键盘来设置直流电压源的输出电流,设置步进等级可达0.1V,并可由数码管显示实际输出电压值和电压设定值。
本系统由单片机程控输出数字信号,经过D/A转换器(DAC0832)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压。
实际测试结果表明,本系统输出电压稳定,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±1%,输出电压可在0V----18V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压源的领域。
一方案设计与论证1.1.总体设计方案与比较:方案一:通过编码开关来控制存储器的地址;根据地址输出对应的数字量送数模(D/A)进行转换;再根据输出的电压量来控制稳压源的变化;同时;通过四个编码开关的BCD码送给4511及数码管显示。
此方案的优点是电路简单,缺点是数据量大且存储器存储容量有限,在实验过程中发现编码开关不稳定,所以不宜采用。
其电路方框图如图1.1所示:基于51单片机的数控电源设计magicchip 发表于 2007-7-12 17:31:00推荐本文介绍了以51系列单片机为控制单元,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的输出电精度较高等特点。
关键词:单片机(MCU),数模转换器(DA),掉电存储器(EEPROM)。
引言目前所使用的直流可调电源中,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。
利用数控电源,可以0~15V,电流可以达到2A。
系统结构图1:硬件系统结构图对选用芯片说明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,out1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,双缓冲电路图可知,由于/WR2=/XFER=0,DAC寄存处于直通状态。
题目:基于DAC0832数模转换的数控电源专业:电子信息工程班级:姓名:学号:指导教师:职称:讲师完成日期:2014年2月25日目前,电源正在朝着智能化、模块化、高频化、绿色化、小型化等方向发展。
以单片机为核心设计制造出的新一代智能型电源不但电路简单结构紧凑,而且由于单片机具有强大的计算和控制能力,可减少干扰信号及模拟电路引起的误差,大大提高电源输出电压和输出电流的精度。
智能电源可利用单片机设置周密的保护监测系统,确保电源运行可靠,输出电压和电流采用数字显示,设定值由键盘输入,交互性好,操作方便,克服了输出电压单一的缺点。
它是以 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,输出电流限流的功能。
本文具体阐述了开关电源的基本原理及工作过程。
降压同步整流器的原理及控制,电源各硬件模块的设计及软件设计。
该电源硬件模块包括滤波模块、单片机供电电源模块、开关模块及显示模块。
关键词:89C51;直流电压输出;直流电压输入At present switching power supplies are moving in the intelligent modular high-frequency green miniaturization and other direction. MCU core designed to produce a new generation of intelligent switching power supply circuit is not only simple compact structure and because single chip a powerful computing and control can reduce the interference signal and analog circuits caused the error greatly increased the output voltage and switching power supply current accuracy. Smart Power MCU can be used to set the protection of well-monitoring system to ensure reliable power supply output voltage and current digital display set the value from keyboard input interactive easy to operate to overcome the shortcomings of the output voltage of a single with more high practical value. It is ATM89C51 MCU to control the core switching power supply with adjustable output voltage, voltage digital display output current limiting function. Enunciated the basic principle of switching power supply and the working process the principle of step-down synchronous rectifier and control power supply design of TcKey word: 89C51 DC voltage output DC voltage input目录1.绪论 ......................................................................................................................................... - 1 -1.1课题研究意义............................................................................................................... - 1 -1.2数控稳压电源的发展及适用性................................................................................... - 1 -1.3论文主要内容及安排................................................................................................... - 2 -2.数控电源设计方案.................................................................................................................. - 3 -2.1系统总体框架............................................................................................................... - 3 -2.2各模块的方案论证....................................................................................................... - 3 -2.2.1按键控制模块..................................................................................................... - 3 -2.2.2显示模块............................................................................................................. - 4 -2.2.3单片机模块......................................................................................................... - 4 -2.2.4 D/A数字模拟转换模块..................................................................................... - 6 -2.2.5模拟信号处理模块............................................................................................. - 8 -3.数控电源的软硬件设计........................................................................................................ - 11 -3.1按键电路..................................................................................................................... - 11 -3.1.1按键电路硬件设计........................................................................................... - 11 -3.1.2按键电路软件设计........................................................................................... - 11 -3.2显示电路..................................................................................................................... - 12 -3.2.1显示电路硬件设计........................................................................................... - 12 -3.2.2显示电路软件设计........................................................................................... - 13 -3.3单片机外围电路......................................................................................................... - 13 -3.4数模转换电路设计..................................................................................................... - 14 -3.5运放电路设计............................................................................................................. - 15 -3.6稳压电路设计............................................................................................................. - 15 -4.系统调试 ............................................................................................................................... - 16 -4.1硬件调试方法............................................................................................................. - 16 -4.2软件调试方法............................................................................................................. - 16 -5.总结与展望 ........................................................................................................................... - 17 - 致谢 ........................................................................................................................................... - 18 - 参考文献 ................................................................................................................................... - 19 - 附录Ⅰ元器件清单.................................................................................................................. - 20 - 附录Ⅱ源程序清单.................................................................................................................. - 21 - 附录Ⅲ原理图 ....................................................................................................................... - 23 -1.绪论1.1课题研究意义随着电子技术的不断应用和发展,数字电路的应用领域不断拓广。
1 前言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,智能化方向发展,本文所介绍的数控直流稳压电源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,其输出电压大小采用数字显示,主要用于要求电源精度比较高的设备,或科研实验电源使用,并且此设计,没有用到单片机,只用到了数字技术中的加法器,D/A 转换器,译码显示等电路,具有控制精度高,制作比较容易等优点。
现在,各种电源集成电路正获得迅速发展与广泛的应用,为电源的集成化、标准化和小型化创造了条件。
传统集成稳压器有许多种,主要可分成线性集成稳压器、开关集成稳压器和数控稳压电源三大类。
线性集成稳压器的优点是稳压性能好,输出纹波电压小,电路简单,成本低。
主要缺点是调整管的压降大,功耗高,稳压电源的效率低,开关电源被誉为高效节能电源,它代表着稳压电源的发展方向现已成为稳压电源的主流产品。
开关内部的调整工作在开关状态,本身消耗量低。
数控稳压电源与传统的稳压电源电路相比,具有操作方便,电压稳压度高的特点,目前用的较多的数控稳压电源主要由六部分组成:电压调整键,可逆计数器实现加减计数,数显译码驱动,数模转换电路,运算放大电路,各部分供电电压。
而本设计正是要设计一个简易的数控直流稳压电源,我们选用三端可调式集成电路LM317来作为主要芯片,来实现本设计。
2.1 方案设计简易数控稳压电源至少包括:整流、滤波电路,可调稳压电路,D/A 变换器,数字控制电路,辅助电源设计。
设计方案一:根据设计任务要求,可调稳压电源,8421拨码开关的输出输入到D/A 变换器,经D/A 变换器转换成相应的电压,此电压经数控直流稳压电源的工作原理框图如图2.1所示。
主要包括三大部分:8421拨码控制部分、D/A 变换器及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0.1V 的步进值增或减。
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。
数控直流稳压电源毕业设计智能控制设计大赛数控直流稳压电源目录摘要 (3)一、方案论证与比较 (4)1. 1系统供电部分 (4)1.2 控制器部分 (4)1. 3 显示部分 (4)1.4 键盘部分 (4)1. 5 数模/模数转换部分 (4)1. 6 掉电记忆部分 (5)二、系统的具体设计及实现 (5)2.1系统总框图 (5)2.2硬件设计 (6)2.2.1电源模块 (6)2.2.2DA转换模块 (6)2.2.3电压调整模块 (7)2.2.4键盘模块 (8)2.2.5EEPROM拓展模块 (8)2.2.6显示模块 (9)2.3软件设计 (10)2.3.1主程序流程 (10)2.3.2键盘程序流程 (11)2.3.3EEPROM读写流程 (12)2.3.4DAC0832程序流程 (13)2.3.5TLC1543程序流程 (13)三、测试、结果及分析 (14)3.1基本功能 (14)3.2发挥功能部分 (14)3.3其他发挥部分 (15)3.4详细的测试数据 (15)四、总结 (16)参考文献 (17)附录一、完整的系统原理图............................................................18附录二、完整的系统源代码 (19)数控直流稳压电源设计任务与要求一、设计任务设计并制作一个直流可调稳压电源。
二、设计要求1、基本要求:1)当输入交流电压为220v±10%时,输出电压在3-13v可调;2)额定电流为0.5A,且纹波不大于10mV;3)使用按键设定电压,同时具有常用电平快速切换功能(3v、5v、6v、9v、12v),设定后按键可锁定,防止误触;4)显示设定电压和测量电压,显示精度为0.01v。
2、扩展要求:1)输出电压在0-13v可调;2)额定电流为1A,且纹波不大于1mV;3)掉电后可记忆上次的设定值;4)两级过流保护功能,当电流超过额定值的20%达5秒时,电路作断开操作;当电流超过额定值的50%时,电路立即断开。
数控直流稳压电源的设计数控直流稳压电源是一种用于供应直流电子设备的电源装置,其主要功能是将市电转换为稳定的直流电,并通过控制电路对输出电压进行调节和稳定。
在设计数控直流稳压电源时,需要考虑电源的输入特性、输出特性、保护功能和控制电路等方面。
首先,我们需要确定数控直流稳压电源的输入电压范围。
大多数电子设备的工作电压为12V、24V或48V等,因此输入电压范围通常选择110V 至230V的交流电源。
在选择输入电压范围时,需要考虑所处地区的电网电压波动范围,以及用户对电源的要求。
其次,数控直流稳压电源的输出电压范围也需要确认。
根据电子设备的需求,输出电压通常为可调范围内的恒定值,例如0-30V或0-60V等。
同时也要考虑输出电流的范围,以满足电子设备对电流的需求,常见输出电流范围为0-2A或0-5A等。
在设计数控直流稳压电源的输出电路时,可以采用开环控制电路或闭环控制电路。
开环控制电路的简单,但稳定性较差,难以保证输出电压的精度和稳定性。
闭环控制电路通过反馈控制,可以实现对输出电压的精确控制和稳定性。
为了保护电源装置和电子设备的安全,数控直流稳压电源通常需要具备过压保护、过流保护和短路保护等功能。
过压保护可以防止输出电压超过设定范围,过流保护可以防止输出电流超过设定范围,短路保护可以防止输出端短路时对电源装置和电子设备造成损害。
在控制电路方面,可以使用微处理器或单片机进行数控调节。
通过采集输入输出电压信号,经过对比和计算,控制电路可以实现对输出电压的调节并保持在设定范围内。
此外,还可以添加显示屏或数码管等显示装置,以实时显示输入输出电压和电流的数值。
最后,在设计数控直流稳压电源时,还需要考虑散热和尺寸等问题。
电源装置的散热设计要充分考虑电源内部的热量产生和散发,以保证电源的长时间稳定工作。
同时,电源装置的尺寸要适度,以适应不同的应用场合和安装空间。
总的来说,设计数控直流稳压电源需要综合考虑输入特性、输出特性、保护功能和控制电路等方面,以满足电子设备对电源的需求,并提供稳定的直流电源供应。
数控直流稳压电源此为我期末的数字电路课程设计--数控直流稳压电源,特此拿出来分享一下,希望能对有需要的朋友提供一些参考。
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摘要:随着时代的发展,数字电路技术已经普及到我们生活、工作、科研等各个领域。
在此将介绍一种数控直流稳压电源,同时分析了数字电路和模拟电路相互转换的概念。
关键词:数控,数模转换(D/A转换),可逆计数。
1、引言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、更方便的设施就需要从数字电子技术入手,一切向数字化,智能化方向发展。
本文所介绍的数控制流稳压电源与传统的稳压电源相比,具有可操作性,电压稳定度高的特点,其输出电压大小采用数字显示,主要用于要求电源精度比较高的设别,或科研试验用电源,并且此设计,没有用到单片机,只用到了数字技术中的可逆计数器,D/A转化器,译码显示等电路,具有控制精度高,制作比较容易等优点。
2、单元电路设计此数控直流稳压电源共有六个部分,输出电压的调节时通过+、-两键操作,步进电压精确到0.1V,控制可逆计数器分别作加、减计数,可逆计数器的二进制数字输出分两路运行:一路用于驱动数字显示电路,精确显示当前输出电压值;另一路进入数模转换电路(D/A转换电路),数模转换电路将数字量按比例,转换成模拟电压,然后经过射极跟随器控制,调整输出级,输出稳定直流电压。
为了实现上述几部分的正常工作,需要另制15V和5V的直流稳压电源,以及一组未经稳压的12V~17V的直流电压。
此下所讲的数控电源就是对此组电压进行控制,是输出0~9V的稳定可调直流电压。
此原理方框图如下图1所示2.1、“+”、“-”键控制的可逆计数器的设计此部分电路主要用两个按键开关作为电压调整键,与可逆计数器的加计数CPU时输入端和减计数CPD时钟输入端相连,可逆计数器采用两片四位十进制同步加/减集成块74LS192级联而成。
74LS192是双时钟,可预置数,异步复位,十进制(BCD码)可逆计数器。
与之功能相同的还有其他芯片,比较容易找到。
2.1.1、工作原理由于输出电压从0~9.9V可以调节,所以74LS192两计数器总计数范围从00000000到10011001(即0~99),而74LS192本身为十进制可逆计数器,所以只需两块这样的芯片级联就可以达到目的,此芯片封装和工作模式如下图2所示.、PL是低电平有效地预置数允许端,PL=0时,预置数输入端P0~P3上的数据被置入计数器。
MR是高电平有效复位端,MR=1时,计数器被复位,所有输出端都为低电平。
CPU是加计数时钟,CPD是减计数时钟,当CPU=CPD=1时,计数器处于保持状态,不计数。
当CPD=1,CPU由0变为1时,计数器的计数值加1;当CPU=1,CPD由0变为1时,计数器的计数值减1。
TCU是进位输出端,当加计数器达到最大计数值时,即达到9时,TCU在后半个时钟周期(CPU=0)内变成低电平,其他情况均为高电平。
TCU是借位输出端,当减计数器计到0时,TCD在时钟的后半个周期(CPD=0)内变成低电平,其他情况均为高电平。
为实现100进制的计数可把第一块芯片的TCU、TCD分别接后一级CPU、CPD就可以级联使用,这就达到了0~99的计数。
2.1.2、元件的选择74LS192是双时钟,可预置数,异步复位,十进制(BCD码)可逆计数器,还可选用54HC192,54HCT192,74HC192和74HCT192等。
2.2、数字显示电路设计2.2.1、工作原理数字显示驱动采用两块74LS248,74LS248为四线七段译码驱动器,内部输出带上拉电阻,它把从计数器传来的二~十进制码,驱动数码管显示数码。
具体功能如下图3真值表所示。
74LS248,七段译码器,输出高电平有效,适合于共阴极接法的七段数码管使用A3、A2、A1、A0,为8421BCD码输入,a、b、c、d、e、f、g为七段数码输出,LT为试灯输入信号,用来检查数码管的好坏,IBR为灭灯输出信号,用来动态清零,IB/QBR为灭灯输出信号,改端既可以作输入也可以作输出,具体工作如上真值表所示。
2.2.2、元件的选择与74LS248功能相同的还有:74LS247、CD4511等等。
2.3、D/A转换电路(数模转换器)的设计2.3.1、DAC0832工作原理介绍数模转换电路,采用两块DAC0832集成块,它是一个8位数/模转换电路,这里只是用高4数字量输入端。
由于DAC0832不包含运算放大器,所以需要外接一个运算放大器相配,才构成完整的D/A转换器,低位DAC输出模拟经9:1分流器分流后于高位DAC输出模拟量相加后送入运放,具体实现,有900Ω和100Ω的电阻相并联分流实现,运放将其转换成与数字端输入的数值成正比的模拟输出电压,运放采用具体有调零的低噪声高速优质运放NE5534.具体封装图如下图4所示。
DAC0832芯片主要功能引脚的名称和作用如下:d7~d0:8位二进制数据输入端;ILE:输入锁存允许,高电平有效;CS:片选信号,低电平有效;WR1,WR2:写选通信号,低电平有效;XFER:转移控制信号,低电平有效;Rf:内接反馈电阻,Rf=15KΩ;IOUT1,IOUT2:输出端,其中IOUT1和运放反相输入相连,IOUT2和运放同相输入端相连并接地;Vcc:电源电压,Vcc的范围为+5V~+15V;Vref:参考电压,范围在-10V~+10V;GND:接地端。
当ILE=1,CS=0,WR=0,输入数据d7~d0存入8为输入寄存器中,当WR=2,XFER=0,输入寄存器中所存内容进入8位DAC寄存器并进行D/A转换。
当DAC0832外接运放A构成D/A转换电路时,电路输入量V0和输入d7~d0的关系式为:2.3.2、DAC0832芯片的特点DAC0832最具特色是输入为双缓冲结构,数字信号在进入D/A转换前,需经过两个独立控制的8位锁存器传送。
其优点是D/A转换的同时,DAC寄存器中保留现有的数据,而在输入寄存器中可送入新的数据。
系统中多个D/A转换器内容可用一公共的选通信号选通输出。
由于DAC0832输出级没有加集成运放,所以需外加NE5534相配使用。
NE5534封装如下图5所示。
IN-为反相输入端,IN+为同相输入端;OUT为输出端;Balance为平衡输入端,主要作用是是内部电路的差动放大器处于平衡状态;COMp/Bal的作用为,通过调节外接电阻,已达到改善放大器的性能和输出电压;Vcc-和Vcc+为正负电源提供;2.4、调整输出的设计调整输出级采用运放作射极跟随器,使调整管的输出电压精确地与D/A转换器输出电压保持一致。
调整管采用大功率达林顿管,确保电路的输出电流值达到设计要求。
数控电源各部分工作所需的15V和5V电源有固定集成稳压器7815、1915和7805提供,调整管所需输入电压,经简单整流,滤波即可得到,但要求能提供5A的电流。
输出电压的调整,主要是运用射极输出器发射极上所接的4.7K电阻来完成的,此反馈电阻的主要作用是,把输出电压反馈到NE5534的输入级的反方向输入端,当同相输入IN+和反相输入端IN-有差别时,调整输出电压使之趋于稳定,从而达到调整输出电压的目的。
2.5、电路调试调节步骤如下:2.5.1、输入数字00000000,短接Rel、Re、Rf调运放调零电位器Rw,用数字万用表检测,是输出电压Vo=0。
2.5.2、输入数字10011001,调整Rel、Re2、Rf是输出电压Vo达到预定的满量程9.9V。
2.5.3、主要技术指标本文所设计的数控制流电源的电压输出范围为0~9.9V,步进电压为0.1V,输出纹波电压不大于10mv,输出电流为5A。
2.6、改进措施本电源输出电压大小尚受限制,在需要较高输出电压时,在不改变调节精度(即步进电压值)前提下,只要增加计数器的级联数和相应的D/A转换器的个数,扩大数显指示范围,配合选用高电压输出运放,就能轻松地满足要求。
当需要正负对称输出电压时,只要另增一组电源,对D/A转换器及调整输出电路稍作改动即可达到目的。
2.7、本设计总体图示2.7.1、控制电路如图6:2.7.2、本设计主要电源供给电路如图7:3 、总结与体会在本次设计过程中,对纹波没有提出严格要求,所以常用的稳压集成电路就可以满足要求。
在电路中采用了模拟器件和数字器件,所以需要+5V和-15V电源供电。
本设计输出的电压稳压精度高,可以用在对直流电压要求较高的设别上,或在科研实验室中当做试验电源使用。
对于这次的课程设计,我之所以选了数控直流稳压电源这个题目,一是因为今年9月份要参加全国大学生电子设计大赛,这个比赛需要用到电源,而借这次课程设计的机会,正好可以学习研究一些制作电源的技术方法。
二是因为我目前正在打算制作一款适合宿舍停电时使用的多功能供电设别,这也与这个课程设计有一定得关联,也由此对我的项目做个准备。
所以选择数控直流稳压电源这个题目作为课程设计,可谓是一箭三雕。
在本次设计的过程中,我发现很多问题,给我的感觉感觉很简单,但实际上很难,看似很简单的电路,要动手把他给设计出来,是很难的一件事,主要原因是我没有经常动手设计过电路,还有资料的查找也是一大难题,这就要求在以后的学习中,应该注意到这一点,更重要的是我们要学会把从书本上学到的知识和实际的电路联系起来,这不论是对我以后的学习就业还是学习来说,都会有帮助的。
我相信,通过这次的课程设计,对我另外的两个目的有益处的。
同时,通过本次课程设计,巩固了我的学习过的专业知识,也是得我把理论与实践从真正意义上结合起来;考验了我借助互联网搜集、查阅相关文献资料和组织材料的综合能力;从中可以自我检测,认识到自己的欠缺与不足,以便于在日后的学习工作中得以改进和提高。
通过使用Protel 99和Protues等电子设计软件,也让我了解到计算机辅助设计的方便与快捷。
参考文献【1】康华光.电子技术基础【M】模拟部分.第5版。
北京.高等教育出版社【2】康华光.电子技术基础【M】数字部分.第5版。
北京.高等教育出版社【3】杨长春.论数字技术【J】.《电子报》合订本.成都.四川科学技术出版社【4】唐竞新.数字电子电路【M】第1版.北京.清华大学出版社。