xxxxx毕业设计论文
简易数控直流电源设计
学生姓名：x x x
所在班级：x x x
学号：x x x x x
指导教师：x x x
专业：x x x x
x x x x 学院 x x 系
二○一x年x月
摘要
随着时代的进步，科技的发展，应用电子技术迎来了新的春天，并已经广泛的应用于各种企业、工厂、军事以及人们的家居生活等各个领域。而今年正是我面临毕业的时候。鉴于此，我选择了设计一个简易数控直流电源作为我的毕业设计。本文始终研究以设计一种简单、科学、实用、经济以及更具人性化的简易数控直流电源为目的。经过与指导老师的交流与探讨，对方案的论证与比较，实际调查与实用考虑以及思路的整理与最终方案的确定。从而确了定采用以单片机+数模转换作为本文的最终设计方案，并在最后给出了设计的sch.图纸、pcb图纸及单片机控制电路的主程序。
我的具体设计思路分析和目标是：要求如何实现0—9.9V步进0.1V，如何保证输出电流应达到500mV，而且稳压特性要优良，输出电压的误差要尽量小。二是控制电路要求能有效控制输出电压。三是显示电路。四是数模转换及放大电路。从题目和实际分析，它属于一种信号源。按照电子技术的要求，正弦波，矩形波，三角波自然是不可或缺的，当然加以变换能产生更多的波形固然更好。
鉴于对以上分析和目标，此设计步骤有四个：一：电源由稳压电路设计，它采用了LM317作为基本的稳压电路，并在它的基础上加了电压调节电路；二：控制电路由80C51为控制核心加外围电路控制输出电压；三：显示部分由数码管显示；四：数模转换及放大小功率管和精密运算放大器。
在对整个方案的设计、论证过程中。通过对不同的三种方案的比较，我们最终选择考虑使用单片机控制电路，从而达到了整个系统规模较小，价格低，功能强，可靠性高，应用灵活的优点，这是其他两种方案难以实现的，从而使我的设计整体上达到了预期目标，更好的实现了简单、科学、实用、经济以及更具人性化的设计目标。
最后我和指导老师一致认为该设计“简单、经济、科学、实用、更具人性化”同时具有很好的发展前景。然而，由于设计的产品还未正式投放市场，还缺少验证，无法估量其广阔的市场价值和前景这也是不足之处。
关键词：电源单片机显示数模转换及放大
目录
摘要 (2)
1 前言 (4)
2 系统整体方案设计、比较与论证 (5)
2.1 方案设计与论证 (5)
2.2 设计方案的比较与最终确定 (6)
3 主要思路 (7)
3.1 主要电源电路 (7)
3.2 控制电路的设计 (8)
3.2.1 单片机简介 (8)
3.2.2 单片机内部结构 (9)
3.2.3 控制电路图 (10)
3.4 显示部分 (11)
3.5 数模转换及放大 (13)
3.6 此设计总电路原理 (14)
4 软件设计 (16)
4.1 程序框图 (16)
4.2 各部分程序 (17)
5 电路的PCB图 (34)
6 设计的整体评价 (35)
总结
参考文献
一前言
随着时代的发展，自动化产品也越来越贴近人们的生活，无论是在工业还是家居领域中，数字化智能化的产品不断崛起，不断面世，应广大民众的对生活的要求，自动化产品使用越来越广泛。数控直流电源是一种常见的电子仪器，广泛应用于电路，教学试验和科学研究等领域。目前使用的可控直流电源大部分是点动的，利用分立元件，体积大，效率低，可靠性差，操作不方便，故障率高。随着电子技术的发展，各种电子，电器设备对电源的性能要求提高，电源不断朝数字化，高效率，模块化和智能化发展。以单片机系统为核心而设计的新一代——数控直流电源，它不但电路简单，结构紧凑，价格低廉，性能优越，而且由于单片机具有计算和控制能力，利用它对数据进行各种计算，从而可排除和减少模拟电路引起的误差，电源的外表美观，操作使用方便，具有较高的使用价值。
本设计的题目是简易数控直流电源。要求有一定输出电压范围和功能的数控电源。关键电路有四个：一是输出电路，要求如何实现0—9.9V步进0.1V，如何保证输出电流应达到500mV，而且稳压特性要优良，输出电压的误差要尽量小。二是控制电路，它利用单片机的功能特点，能有效控制输出电压，三是显示电路，由两个共阴极数码管显示输出的数值，四是数模转换及放大电路，从题目分析，它应当是一种信号源。按照电子技术的要求，正弦波，矩形波，三角波自然是不可或缺的，当然加以变换能产生更多的波形多多益善。本设计论文是以单片机为核心设计的。
2 方案设计、比较与论证
2.1 方案设计与论证
方案一：采用单片机+数字电位器方案。此方案就是把常用的电位器调节电源中的机械式电位器用数字电位器代替。数字电位器是没有机械抽头，具有较小的震动公差和较高的机械可靠性，且允许可重复可靠地返回同一抽头位置，因此此方案线路较为简单、可靠。但现有的数字电位器分辨率有限，常见的有32抽头、64抽头，构成的分压电路精度不高，不易调试，无法满足设计要求。因此不选此方案，如图1所示：
图2.1 方案一
方案二：采用直流电源。此方案是把交流变为直流并输出稳定直流，它由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。电源变压器是为了用电设备提供所需的交流电压，有降压作用；整流器是把交流电变成脉动直流电；滤波器是将整流后的脉动直流变成平滑的直流电；稳压器是克服电网电压、负载及温度变化所引起的输出电压的变化，提高输出电压的稳定性。此方案只满足提供电源的部分，然而数控部分功能不能实现，无法满足设计要求。因此亦不选此方案，如图2所示：
图2.2 方案二
方案三：采用单片机+数模转换方案。利用单片机控制，实现稳压电源的输出电压调节。可以经过单片机通过D/A输出稳压电源的基准电压，再通过放大器和输出电压调整管输出可调电压。此方案是由按钮控制单片机，再由数模转换几放大部分来控制输出的电压，即显示部分。通过单片机编程完成键盘，数模转换、放大等控制功能以及信号分析、处理。用80C51型单片机能够很好的完成这些工作，单片机控制的优点在于系统规模较小，价格低，功能强，可靠性高，应用灵活，外围电路简单，所以选此方案。如图3所示：
图2.3 方案三
2.2 设计方案的最终确定：
在对上面三个整体系统的具体设计、讨论、论证与对比下并通过结合对实际的调查最后我选择了方案三。方案一中的缺点是现有的数字电位器分辨率有限，常见的有32抽头、64抽头，构成的分压电路精度有限，不易调试。方案二中缺点是只满足提供电源的部分，而数控部分功能不能实现，无法满足设计要求。而方案三的由于使用了80C51型单片机能够很好的完成以上方案一和方案二难以实现的功能，而且由于单片机控制电路时有系统规模较小，价格低，功能强，可
靠性高，应用灵活，外围电路简单等诸多优点从而使方案三比方案一和方案二更具有实用价值和科学价值、更趋向于人性化，鉴于此我和指导老师一致选择方案三。
3 主要思路：
3.1 主要电源电路：
直流稳压电源是由工频变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成，各部分的作用：
（1）直流稳压电源工频变压器的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=η，式中η是变压器的效率。
（2）整流滤波电路：整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。常用的整流
滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。
（3）三端集成稳压器：常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。常用可调式正压集成稳压器有CW317（LM317）系列，它们的输出
电压从1.25V－37伏可调，最简的电路外接元件只需一个固定电阻和一只电位器。其芯片内有过渡、过热和安全工作区保护，最大输出电流为1.5A。
其典型电路如图3.1，输出电压Uo的表达式为：Uo＝1.25（1＋R2/R1）
式中R1一般取120－240欧姆，输出端与调整端的压差为稳压器的基准电压（典型值为1.25V）。
图4此电路采用了常用的元器件有LM317、LM337、LM7805，常用稳压器LM317可调输出1.2V—37V，1.5A正电压可调稳压器【100kb】，LM337可调输出-1.2V—-37V，1.5A负电压可调稳压器【246kb】，LM7805是三端稳压器可以输出电压5V—24V，电流1A。由于三端稳压芯片LM317，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极管，利用PN节的固有电压来实现从0V起调。此电路利用7805的输出端与公共端的电压固定在+5V的特性。
图3.1 电源电路
3.2 控制电路的设计：
3.2.1 单片机简介
40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。
1. 电源：（1）VCC —芯片电源，接+5V；
（2）VSS—接地端；
2. 时钟：XTAL1、XTAL2—晶体振荡电路反相输入端和输出端。
3. 控制线：
⑴ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲
①ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址
②PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，
此引脚输入编程脉冲。
⑵PSEN:外ROM读选通信号。
⒋I/O线
80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。
图3.2.2 引脚功能3.2.2 单片机内部结构：
图3.2.1 单片机内部结构
3.2.3 控制电路图
图5此电路采用了80C51系列的单片机，成为控制核心，在加上外围电路的两个控制开关来实现电压的多少，单片机是将微处理器（CPU）、存储器（存放程序或数据的ROM和RAM）、总线、定时器/计数器、输入/输出接口（I/O）、中断系统和其他多种功能器件集成在一块芯片上。
图3.2 控制电路
图形是有按钮，晶振，复位，显示端口组成：
（1）按钮：P1_0和P1_1是由软按键接地，另一端连接在单片机的I/O上。通过按动按钮，使端口电平变成低电平，来出发的。其特点是不用接限流电阻，计算电阻值，从而担心烧坏单片机。
（2）晶振：18,19端口组成了通用晶振电路。由12MHz的晶振和两个22PF 的小电容组成。给单片机提供脉冲信号，相当于人体心脏。
（3）复位：复位电路分为上电复位，按键复位电路，复合复位三种。该电路为上电复位。
（4）显示端口：本项目中采用的是共阳极数码管显示字样的。是由P0 I/O 来输出的。有程序内部设置好段码，通过点动扫描来实现视觉错觉，显示出连续的数字。
3.4 显示部分：
图3.4.1 显示电路
此部分电路由两个共阳极的数码管组成，共阳极数码管是一类数字形式的显示屏，通过对其不同的管脚输入相对的电流，会使其发亮，从而显示出数字能够显示时间、日期、温度等所有可用数字表示的参数，由于它的价格便宜、使用简单、在电器，特别是在家电领域应用极为广泛，空调、热水器、冰箱等等。绝大多数热水器用的都是数码管，其他家电也用液晶屏与荧光屏。LED显示器有共阴极和共阳极两种结构，在共阳极结构中，各段发光二极管的阳极连在一起，将此公共点接地，某一段发光二极管的阴极为高电平时，该段发光。LED显示0—9某个字符时，则要求在a-dp送固定的字段码，如要使LED显示“0”，则要求a、b、c、d、f、各引脚为高电平，g和dp为低电平，字段码为“3fh”。
共阴极字符0—9七段码如下：
字符：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
字段码：3fh 06h 5bh 4fh 66h 6dh 7dh 07h 7fh 6fh
图3.4.2 共阴极结构
限流电阻R计算：
普通的LED的平均电流工作为3mA左右（高亮度型为1mA），LED压降如果按1.7V计算，则R=U/I=(5V-2)/0.01=300(Ω)
图3.4.3 限流电阻
3.5 数模转换及放大：
图3.5.1 数模转换及放大
此电路小功率管2N930 NPN LOW POWER硅晶体管 [53kb]和OP27A，OP27是低噪音精密运算放大器。OP27精密运算放大器的低失调和漂移与高速和低噪声结合在一起，失调降到25uV且最大漂移为0.6uV/℃，这使得OP27供精密仪表应用是很理想的。通过使用偏置电流抵消电路来获得±10nA的低输入偏置电流。在整个军用温度范围内，该电路一般使Ib和Qs分别保持±20nA和15nA。其输出级具有很好的负载驱动能力，可保证600欧负载上的±10V振幅以及低的输入失真。在低电平信号的低噪声，高精度放大中具有极好的性能。低噪声：80nVp-p（0.1Hz~10Hz）；低漂移：0.2uV/℃；高速度：2.8V/us；增益带宽：8MHz；低失调电压：10uV；高的开环增益：1.8x106 ;电源电源±22V；输入电压±22V；输入短路持续时间不限定；差模输入电压±0.7V；差模输入电流±25mA；存储温度范围-65℃~+150℃；电源电压小于±22V，最大输入电压等于电源电压。OP27的输入级由背靠背的二级管来保护，为了获得低噪声，不使用电流限制电阻。如果差动输入电压超过0.7V，输入电源应限制到25mA。输出级具有良好的负载驱动能力。±10V保证摆幅和低输出失真。电源抑制比和共模抑制比均超过120dB。
3.6 此设计的总电路原理图如下所示:
图3.6.1 总电路
4 软件设计
4.1 程序框图如下图所示：
图4.1 程序框图
4.2 各部分程序设计：
程序：
主函数
加值0.1子函数
减值0.1子函数
#include
#define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit KEY1=P1^1;
sbit KEY2=P1^2;
char num=0,num1=0;
#define DIYI 0x01
#define DIER 0x03
#define DISAN 0x07
#define DISHI 0x0f
#define DIWU 0x1f
#define DILIU 0x3f
#define DIQI 0x7f
#define DIBA 0x10
#define DIJIU 0x30
#define uDISHI 0x70
#define DISHIYI 0xf0
#define DISHIER 0xf1
#define DISHISAN 0xf3
#define DISHISHI 0xf7
#define DISHIWU 0x05
#define DISHILIU 0x09
#define DISHIQI 0x11
#define DISHIBA 0x21
#define DISHIJIU 0x41
#define DIERSHI 0x0a
#define DIERSHIYI 0x12
#define DIERSHIER 0x22
bit clock=0;
void scankey();
void Kscankey();
void main()
{
while(1)
{
if(KEY1==0) //当按键按下时
{
scankey(); //键值+0.1
}
if(KEY2==0) //当按键按下时
{
Kscankey(); //键值-0.1
}
}
}
void scankey() //步进值+的的设置函数
{
if(KEY1==0&&clock==1)
{
num++;
}
if(clock==1)
{
KEY1=0;
}
else
{
KEY1=1;
}
if(num==1) //设置的键值时
{
P0=DIYI; //P0口的值
for(num=2;num<8;num++) //按键按8次
P0=P0<<1; //P0口的值在左移1
if(num==8) //当键值为8时
{
P0=DIER; //重新设置P0
for(num=9;num<15;num++) //键值为9到15
P0=P0<<1;
}
if(num==15) //从新设置键值
{
P0=DISAN; //重新设置P0口的值
for(num=16;num<21;num++) //按键按8次
P0=P0<<1; //P0口的值在左移1
}
if(num==21) //设置的键值时为21时{
P0=DISHI; //P0口的值
for(num=22;num<26;num++) //按键按8次
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。
毕业论文（设计） 题目开关电源设计 英文题目switch source design
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
数控直流稳压电源 摘要: 本系统以实现直流稳压电源的模拟、数字双线控制为目的,用AT89S52单片机作为主控制芯片,以ICL7107作为数显转换核心，实现对电源输出电压的数字控制及数字显示。 关键词：直流稳压，数字电位器，数控 一、作品介绍 本系统电路主要包括五大部分: ●整流滤波保护电路 ●+5V稳压电路 ●可调稳压电路 ●数控电位器 ●单片机系统 ●数字显示电路 本系统主要特点： ●采用负反馈截流式过流保护方案，电源使用更安全。 ●输出电压范围大，可输出1.25-22V ●采用分立元件搭建分压电阻网络，由单片机控制 ●基于ICL7107的独立数字显示电路，显示精度高达0.01V
二、系统方框图 三、各模块的设计 1、整流滤波保护电路 整流电路采用最常用的全桥整流方案。保护电路的设计原理如下：
场强效应管RFP25n06的特性是g极高电平时导通，低电平是截止。要使电路能在过流有效地截断，就必须使Q2导通，使电平下拉，此时25n06截止。要使Q2导通，则要使其Vbe大于或等于0.7V（但此电路实际导通电压只要0.2V，原因未查出）。由于Vbe=Vr8+Vr4-Vr6,故要调节R8、R6，使得R8的电压略小于R6的电压，此时使Q2能有效的截止，25n6导通，电路正常工作；当电路过流时，R4压降增大，使得Vbe达到导通要求，故能使得Q2能导通，25n06截止，起到保护电路的作用。S4起到复位功能，在过流保护后，连通三极管的b、e两端，使其重新截止，使Q1重新导通，从而连通电路， 其余部分（C4、D1、R2、R3、R5、R7、DS1、R？、C3的作用）：
课程设计任务书 2015—2016学年第二学期 专业：电子信息工程（电子技术应用方向）学号：1401020023姓名：钮豪 课程设计名称：电子技术课程设计 设计题目：简易数控直流电源设计 完成期限：自2016 年6月13 日至2016 年 6 月26 日共 2 周 一、设计依据 本课题要求利用电子技术知识设计出一定输出电压范围和功能的数控电源。电路由数字控制部分、D/A转换部分、可调稳压部分组成。数字控制部分采用“+”“-”按键来分别调整控制输出电压步进增减，信号经过D/A转换后控制调整步进为0.1V，可输出0～+9.9V的稳定直流电压，并采用LED显示输出电压，同时预设一个复位按键来进行复位。通过本课题的练习，学生的综合知识应用能力、设计能力将有较大提高，对今后从事电子产品的研制、生产、经营维修等打下基础。 二、主要内容及要求 主要内容： 1、要求输出电压范围0～+9.9V、步进0.1V、波纹不大于10mv；输出电流500mA；输出电压值由数码管显示；由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增减；同时预设一个复位按键来进行复位；可自制一个稳定直流电源（输出±15V.+5V）。 2、设计要求画出电路原理图（或仿真电路图）；元器件及参数选择；电路仿真与调试；PCB文件生成与打印输出。 3、制作要求自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。 4、撰写设计报告，写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 设计要求： 1、给出详细的总体设计方案； 2、完成各部分具体功能电路设计，包括“+”、“-”键控制的可逆计数器的设计、D/A 转换电路设计、可调输出设计、LED显示电路设计、自制稳压电源设计； 3、仿真、调试验证各部分设计的正确性； 4、整理设计成果，完成设计说明书的撰写。
目录 引言......................................................... 1本文概述 ................................................. 1.1选题背景............................................................................................................................ 1.2本课题主要特点和设计目标 ........................................................................................... 1.3课题设计思路.................................................................................................................... 2SABER软件................................................ 2.1SABER简介 ..................................................................................................................... 2.2SABER仿真流程 ............................................................................................................. 2.3本章小结............................................................................................................................ 3三相桥式全控整流器的设计.................................. 3.1工作原理............................................................................................................................ 3.1.1 三相桥式全控整流电路的特点 ..................................................................................... 3.2保护电路............................................................................................................................ 3.2.1 过电压产生的原因.......................................................................................................... 3.2.2 过压保护 (1) 3.2.3 过电流产生的原因 (1) 3.2.4 过流保护 (1) 3.3SABER仿真 (1) 3.3.1 设计规范 (1) 3.3.2 建立模型 (1)
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;
山西大学工程学院 毕业设计（论文） 题目数控直流稳压电源 系别电子信息工程系 专业电子信息工程 下达日期2012 年2 月20 日 设计时间自2012年2月20日至2012年6月1日
毕业设计（论文）任务书 一、设计题目：1、题目名称数控直流稳压电源 2、题目来源自拟 二、目的和意义 基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决传统稳压电源的不足。具有操作方便、电压稳定度高的特点。它纹波电压低，电压调节精确，输出电压大小采用数字显示，直观易读。其结构简单、制作方便、成本低。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。 三、原始资料 1．输出电压：范围0~+9.9V，步进0.1V，纹波不大于0.1mV 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。 四、设计说明书应包括的内容 1．设计任务书 2．摘要及其英文翻译 3．各单元电路工作原理及参数计算 4．相关英文翻译资料 5．相关程序 五、设计应完成的图纸 1．系统原理框图 2．系统完整电路原理图
六、主要参考资料 1．邹红.数字电路与逻辑设计[M].北京:人民邮电出版社,2008.3 2．李祥臣.模拟电子技术基础教程[M].北京:清华大学出版社,2005.3 3．童诗白,华成英. 模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2006.1 4. 邱关源.电路(第四版) [M].北京:高等教育出版社,2006.4 七、进度要求 1、实习阶段第16 周（6 月4 日）至第18 周（6月17 日）共2周 2、设计阶段第1周（2月20日）至第15周（6月1日）共15 周 3、答辩日期第15 周（2012 年5 月28 日） 八、其它要求 基本做出实物，能够实现基本的要求，尽量自我发挥，不断的完善电路，使其能够实现更多的功能，顺利的完成毕业设计。
C题：简易数控直流电源 一、任务 设计并制作具有一定输出电压范围和功能的数控直流电源。 二、要求 1.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。 2.发挥部分 1)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）。 2)增加输出电流至1.5A。 3)输出电压调整率≤0.5%（输入电压220V变化范围＋15%～－20%下，空载到 满载）。 4)输出电流10mA～100mA可调。 5)其他 三、评分意见 数据分析 单位：V 负载电阻：50Ω/2W
简易数控直流电源（C题） 作者：胡泽志、黄晓岚、严军摘要：
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。 关键词：数控直流稳压源 DAC0832 运算放大器CA3140 精密基准源LM336-5.0 诺基亚3310手机液晶A VR单片机Atmega8 1．系统方案选择和论证 1．1 题目要求 1．1．1 基本要求 6)输出电压：范围－5V～＋5V，步进0.1V，纹波≤10mV。 7)输出电压可预置在－5V～＋5V之间的任意一个值。 8)输出电流≤500mA。 9)数字显示输出电压值和电流值。 10)为实现上述几部件工作，自制稳压直流电源，输出±15V，＋5V。 1．1．2 发挥部分 1）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）。 2）增加输出电流至1.5A。 3）输出电压调整率≤0.5%（输入电压220V变化范围＋15%～－20%下，空载到满载）。 4）输出电流10mA～100mA可调。 5）其他 1．1．3 说明
开关电源系统设计方案毕业论文 目录 摘要.......................................... 错误!未定义书签。Abstract.......................................... 错误!未定义书签。 1 绪言 1.1课题背景 (2) 1.2选题的国外研究现状及水平、研究目标及意义 (2) 1.3 本课题主要的研究容 (3) 2 系统设计方案与论证 2.1课题研究的基本要求 (4) 2.2方案论证 (4) 2.2.1 DC/DC电路模块方案 (4) 2.2.2 MOSEFT驱动电路方案 (7) 2.2.3 单片机选择方案 (7) 2.2.4检测采样方案 (8) 2.2.5系统框图 (8) 3 硬件电路设计 3.1变压整流滤波电路 (9) 3.2辅助电源的设计 (11) 3.3 Buck电路参数选择原理和计算 (12) 3.3.1参数选择原理 (12) 3.3.2 电感值的计算 (15) 3.3.3 滤波电容的计算 (15) 3.3.4开关管的选择和开关管保护电路设计 (16) 3.4驱动电路的设计 (18)
3.5采样电路设计 (19) 3.6保护电路的设计 (20) 4 软件部分设计 4.1 AVR128简介 (21) 4.2 PWM波的产生 (22) 4.3 AD采样 (26) 5系统调试及结果分析 6 总结与展望 6.1 总结 (30) 6.2 展望 (30) 致谢 (31) 参考文献 (32) 附录 (34)
1 绪言 开关电源具有效率高、体积小、重量轻等特点，应用越来越广泛，从70年代开始，并用轻量高频变压器替代笨重的工频变压器。高效的开关电源飞速发展，逐步替代传统的的线性电源，开关电源不需要较大的散热器，开关电源自20世纪90年代问世以来，便显示出强大的生命力，并以其优良特性倍受人们的青睐。近年来，开关电源在通信、工业自动化、航空、仪表仪器等领域的应用越来越广泛。随着电源技术的飞速发展，开关稳压电源正朝着小型化、高频化、模块化的方向发展，高效率的开关电源已经得到越来越广泛的应用。随着高频开关电源技术和应用电子技术的高速发展，直流高频开关电源依靠它的高精度、低纹波及高效率等优越性能，正在逐步取代传统的线性电源。同时，高频开关电源系统的高速响应性能、输出短路电流限制及稳压和稳流等优点也使其负载的使用寿命大大增加。评价开关电源的质量指标应该是以安全性、可靠性为第一原则。在电气技术指标满足正常使用要求的条件下，为使电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作，必须设计多种保护电路，比如防浪涌的软启动，防过压、欠压、过流、短路等保护电路。同时，在同一开关电源电路中，设计多种保护电路的相互关联和应注意的问题也要引起足够的重视[15]。 许多功率电子节电设备，往往会变成对电网的污染源：向电网注入严重的高次谐波电流，使总功率因数下降，使电网电压耦合出许多毛刺尖峰，甚至出现畸变。大量的谐波分量倒流入电网，造成对电网的谐波“污染”，一方面电流流过线路阻抗造成谐波电压降，反过来使电网电压也发生畸变;另一方面，会造成电路故障，使用设备损坏。因为它没有采用有源功率因数校正，功率因数较低，只达到 0.9，如果采用有效的功率因数校正，功率因数可以达到0.99以上。开关电源输入端产生功率因数下降问题，利用有源功率因数校正电路，成本只增加5%，成功解决了这个问题。20世纪末，各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生，有了多种校正功率因数的方法[1]。 目前市场上出售的开关电源中采用双极性晶体管制成的100kHz、用MOSFET 管制成的500kHz 电源，虽已实用化，但其频率有待进一步提高。要提高开关频率，就要减少开关损耗，而要减少开关损耗，就需要有高速开关元器件。然而，开关速度提高后，不仅会影响周围电子设备，还会大大降低电源本身的可靠性。对1MHz以上的高频，要采用谐振电路，这样既可减少开关损耗，同时也可控制浪涌的发生。现代电力电子技术是开关电源技术发展的基础。随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电路拓扑的不断出现，现代电源技术将在实际需要的推动下快速发展。在传统的应用技术下，由于功率器件性能的限制而使开关电源的性能受到影响。为了极大发挥各种功率器件的特性，使器件性能对开关电源性
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。
信息科学与技术学院 电子工程系 2014届毕业论文设计 题目基于51单片机的数控直流稳压电源专业电子工程 学生姓名黄丽 学号 1058402106 指导教师张芳铭 论文字数 完成日期
数控直流稳压电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D/A转换电路、辅助电源电路、去抖电路等组成的数控稳压电源电路，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1-10V之间连续可调，其输出电压大小以0.5V步进，输出电压的大小调节是通过“ ”、“-”两个键操作的，而且可以根据实际要求组成具有不同的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。 关键词：稳压电源、单片微型机；数控直流、D/A转换；
第一章绪论 (4) 1.1数控直流稳压电源的产生背景 (4) 1.2系统开发的意义 (5) 1.3系统主要功能 (6) 1.4研究中拟解决的主要问题 ........................................... 错误！未定义书签。第二章系统总体方案设计 ....................................................... 错误！未定义书签。 2.1系统概述........................................................................ 错误！未定义书签。 2.2系统整体概述................................................................ 错误！未定义书签。 2.2.1控制部分.............................................................. 错误！未定义书签。 2.2.2显示部分.............................................................. 错误！未定义书签。 2.2.3 键盘接口部分..................................................... 错误！未定义书签。 2.2.4 电源部分............................................................. 错误！未定义书签。 2.2.5 其它电路部分..................................................... 错误！未定义书签。第三章系统硬件电路设计 ....................................................... 错误！未定义书签。 3.1单片机主控电路设计 ................................................... 错误！未定义书签。 3.2显示电路 ....................................................................... 错误！未定义书签。 3.3按键电路 ....................................................................... 错误！未定义书签。 3.4电源电路 ....................................................................... 错误！未定义书签。 3.5系统时钟及复位电路 ................................................... 错误！未定义书签。 3.6系统总电路 ................................................................... 错误！未定义书签。第四章系统软件设计 ............................................................... 错误！未定义书签。 4.1主程序 ........................................................................... 错误！未定义书签。第五章组装与调试 ................................................................... 错误！未定义书签。 5.1硬件电路的布线与焊接................................................ 错误！未定义书签。 5.2电路组装和调试............................................................ 错误！未定义书签。结束语 ......................................................................................... 错误！未定义书签。参考文献 ..................................................................................... 错误！未定义书签。致谢 ........................................................................................... 错误！未定义书签。附录 ........................................................................................... 错误！未定义书签。
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
数控直流稳压电源1)输出电压：范围0~+9.9V，步进0.1V，纹波不大于8mV。2）输出电流：500mA。 3）输出电压值用数码管LED显示。 4）用+、—两键分别控制输出电压的步进增减。 5）为实现上述几个部件工作，自制一台稳压直流电源，输出+ 、-15V、+5V。 发挥部分：1）输出电压可预置在0~9.9V之间的任何一个值。 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（如三角波等）。 #include
1 引言 随着对系统更高效率与更低功耗的需求,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与智能化方向发展。整流系统由以前的分立元件与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,直流稳压电源就是最常用的仪器设备。 2 简易数控直流稳压电源设计 2、1 设计任务与要求 设计并制作有一定输出电压调节范围与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、5Ω。 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。 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
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 之与的确良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 之与的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+1、8+1、98≥22(V),取UI=22V 、根据UI 可确定变压器次级电压 U 2。 U 2=U I / 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:Ｉ2=(1、5～2)I I ≈(1、5～2)I O =1、5×0、5=0、75(A)、取变压器的效率η＝0、8,则变压器的容量为 P=U 2I 2/η=20×0、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 =1/2×0、5=0、25(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就是,取其放电时间常数R L C 就是其充电周期的确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
题目： 数控电源的设计 ：物理与通信电子学院 学生姓名： 学生学号： 专 业： 完成时间：
摘要 本系统以 AT89S52单片机作为系统的核心，由D/A数字模拟转换模块、按键、LED串口显示模块等模块组成一个数控电源。该系统实现了输出电压：范围2～＋15.0V，步进1V，纹波不大于10mV；输出电流：500mA；输出电压值由数码管显示；由“＋”、“－”两键控制输出电压步进增减。输入模块的按键按下之后，对单片机就有了一个输入，单片机将输入的数字一方面给显示模块，让它们在数码管中显示出来；另一部分输给DAC0832，让它转化为模拟量电流输出，通过运算放大器将这模拟量转化为相应的电压，这电压经过放大后控制LM317的控制端，从而实现输出电压的控制。 关键词：AT89S52单片机, 数控电源, D/A,直流电源
The AT89S52 SCM is the heart of the NC Digital-analog converter module,key module and LED display module.The Output voltage of the syetem is between 2V and +15.0V,Stepped by 1V,the ripple is not more than 10mV,and the output current is 500mA,The value of Output voltage is displayed by Digital control,and the stepping change in output voltage is controlled by "+and "-"keys.When you press the button of the input module,the SCM will have an input.On the one hand ,the SCM transfers the figures into the display module,which display the figures,on the other hand, the SCM transfers the rest information into DAC0832,making it into a simulation of output current.By the operational amplifiers the simulation is changed into the appropriate voltage,which is used to control LM317-control ,so it is success in the control of output voltage. Keywords:AT89S52 monolithic integrated circuit, numerical control power source, D/A,direct-current power supply