数控直流稳压源毕业设计

I 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；TLC5615 II High precision DC current source based on 51 MCU

Abstract: 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 III 目 录

1 引言 ................................................................ 1

2 设计原理 ........................................................... 1

3 单元电路的设计 ..................................................... 2

3.1 DA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

4.1 STC89C52单片机 .................................................. 3

4.2 TLC5615芯片 .................................................... 4

4.3 TLC431芯片 ..................................................... 5

4.4 LM324芯片 ...................................................... 5

5 硬件电路设计 ........................................................ 6

5.1 电源电路 ......................................................... 6

5.2 DA输出电路 ..................................................... 6

5.3 稳压输出电路 ..................................................... 6

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

6.2 DA转换流程图 .................................................... 9

7 系统调试与仿真 .................................................... 10

7.1 系统仿真 ....................................................... 10

7.2 DA输出仿真： .................................................. 11

7.3 PCB制作 ....................................................... 12

7.4 硬件调试 ....................................................... 13

7.5 软件调试 ....................................................... 14

8 结束语 ............................................................. 15

参考文献 ............................................................. 16

致谢 ................................................................. 17

附录一 程序清单 ...................................................... 18 延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）

1 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。大到超级计算机、小到袖珍计算器，所有的电子设备都必须在电源电路的支持下才能正常工作。当然这些电源电路的样式、复杂程度千差万别。可以说电源电路是一切电子设备的基础，没有电源电路就不会有如此种类繁多的电子设备。

数控直流稳压电源主要用微处理器等配合其它控制器件控制电源的电压输出，实现数控可调，高精度输出，过流保护，数字显示等。其调节的范围大，利用高精度的DA转换器，可以实现数控电源高精度输出，同时步进可调。这种高精度的的数控稳压电源可以满足对电源要求比较高的场合。

数控直流稳压电源还可以将输出电压值进行采样处理，再送回微处理器进行处理，从而实现输出的闭环控制。还可以对输出的电流进行检测，当输出过载时，可以立即切断输出，保护电源不被烧坏。

2 设计原理

该方案以STC 51系列单片机89C52为控制核心，单片机控制DA输出模拟电压，然后经过运算放大器放大电压，再经功率管放大电流。通过采样电路对输出电压值进行采样，实现闭环控制。单片机对采样值进行处理，在显示部分显示设定电压值和输出电压值。若输出超过当前设定的值，则单片机启动报警同时关闭输出以保护电源。系统的框图结构如图2-1所示。

图2-1系统的框图结构 按键

显示 单 片

机 D/A输出 放大电流

过流保护 输出 电 源 供 电 延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）

2 3 单元电路的设计

3.1 DA的选择与论证

方案一：采用我们熟悉的8位DA，DAC0832；

方案二：采用我们熟悉的10位DA，TLC5615；

方案三：采用内部自带基准源的12位DA MAX531。

对于方案一：选择DAC0832虽符合题目的要求，但是输出精度不高，误差大，所以我们放弃方案一。

对于方案二：为10位DA，输出精度更高，同时也可通过程序改进精度，使其变为精度更高的步进0.01V，同时该DA芯片价格比较合理。

对于方案三：MAX531内部自带2.048V基准源，输出精度高，但价格太贵，本着满足设计要求尽量节约成本的前提，我们放弃方案三。

综上所述，我们选择方案二。

3.2 稳压输出方案选择与论证

方案一：DA输出的电压经过集成运算放大器进行放大，再将放大之后的电压输出到LM317的调节端，利用LM317能够可调输出，实现稳压输出。下图2-1是方案一的原理图：

图3-1方案一原理框图

方案二：DA输出的电压经过集成运算放大器放大，再将放大之后的电压与达林顿管的基极相连，利用达林顿管放大电流，从而达到稳定电压输出。下图是方案二的原理图：

图3-2方案二原理框图 DA输出 集成运算放大

输出 T1

R1 T2 DA输出 LM317 集成运算放大 输出

AD 延安大学西安创新学院本科毕业论文（设计）

3 对于方案一：可以实现稳压输出，但是由于LM317自身调节的范围为1.2V-37V，而我们设计时要求为从0V输出到9.9V，所以不能满足。

对于方案二：利用达林顿管的性质，做成闭环回路控制。其输出电压不受负载影响。当DA输出为0时，其输出也为0，所以满足设计的要求。

综合所述，所以我们选择方案二。

3.3 显示模块的选择与论证

方案一：采用1602液晶屏作为显示模块

方案二：采用四位共阳极数码管作为显示模块

对于方案一：1602可以显示2行英文字符和数字，电路连接简单，占用单片机I/0口少。缺点是显示字符小，不易看清，价格太高，程序编写复杂

对于方案二：采用数码管至少要4位，则要占用12个I/O口，数码管显示时采用动态扫描功耗较低。显示清楚，易于辨认。程序编写简单，价格低。缺点是显示信息量较少，不能显示符号。

综合考虑，我们决定选取方案二。

3.4 输入按键的选择与论证

方案一：采用4*4键盘

方案二：采用5按键，第一个和第二个加减0.1V，第三个和第四个加减1V，第五个确认输出。

对于方案一：主要采用4*4的矩阵键盘，可以设置0-9和步进，小数点等按键，可以快速的输入。但是4*4键盘占用的PCB面积较大，增加了PCB的成本，增加了PCB的布线难度，并且得占用8个单片机I/0口，这种方案不可取。