简易数控直流稳压电源设计方案

X学院信息工程系毕业实习与设计设计题目简易数控直流稳压电源指导老师_________易X智老师_________学生姓名_________X____________学生学号____________________________专业年级层次电子信息工程技术实习点X电子科技有限公司X学院信息工程系制2目录简易数控直流稳压电源（摘要）……………………………………………3第一章研究背景及意义……………………………………………………4第二章芯片的原理及应用…………………………………………………6第三章多位LED显示的串口实现原理…………………………………10第四章电路原理和硬件实现………………………………………………11第五章程序设计……………………………………………………………14第六章电路测试……………………………………………………………16结束语…………………………………………………………………17参考文献…………………………………………………………………18附录…………………………………………………………………………19材料清单……………………………………………………………………243简易数控直流稳压电源设计【摘要】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。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组成,直流稳压电源是最常用的仪器设备,在科研及实验中都是必不可少的。【关键字】电源，稳压，数控，程序，电路图.4第一章研究背景及意义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。从组成上，数控电源可分成器件、主电路与控制等三部分。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。数字化智能电源是针对传统电源的不足设计的，数字化能够减少生产过程中的不确定因素和人为参与的环节数，有效地解决电源模块中诸如可靠性、智能化和产品一致性等工程问题，极大地提高生产效率和产品的可维护性。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。传统的直流稳压电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节,并由电压表指示电压值的大小.因此,电压的调整精度不高,读数欠直观,电位器也易磨损.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。5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。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组成,直流稳压电源是最常用的仪器设备,在科研及实验中都是必不可少的。数控电源采用按键盘，可对输出电压及报警阈值以快慢两种方式进行设置,输出由单片机通过D/A,控制驱动模块输出一个稳定电压。同时稳压方法采用单片机控制,单片机通过A/D采样输出电压,与设定值进行比较,若有偏差则调整输出,越限则输出报警信号并截流。工作过程中,稳压电源的工作状态(输出电压、电流等各种工作状态)均由单片机输出驱动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。电源采用数字控制，具有以下明显优点:1)易于采用先进的控制方法和智能控制策略，使电源模块的智能化程度更高，性能更完美。2)控制灵活，系统升级方便，甚至可以在线修改控制算法，而不必改动硬件线路。3)控制系统的可靠性提高，易于标准化，可以针对不同的系统(或不同型号的产品)，采用统一的控制板，而只是对控制软件做一些调整即可。6第二章芯片的原理及应用AT89C51简介89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器.具有4K字节可编程闪烁存储器,可擦除的的只读存储器(PEROM),89C51是一种高效微控制器.89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案.程序存储器锁定、128*8位内部RAM、32可编程I/O线、两个16位定时器/计数器、5个中断源、可编程串行通道、低功耗的闲置和掉电模式、片内振荡器和时钟电路。89C51管脚图789C51P3口定义管脚号功能P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7RXD(串行通信输入)TXD(串行通信输出)/INT0(外部中断0输入，低电平有效)/INT1(外部中断1输入，低电平有效)T0(定时器0)T1(定时器1)/WR(写控制脚)/RD（读控制脚)TL082内含两个差分放大器，能够自动调零。74LS164图及引脚功能：74LS164有14条引脚.74LS164为TTL单向8位移位寄存器,可实现串行输入,异步清零,输入端低逻辑时阻止数据输入,在下一个时钟脉冲重起触发器低电平,这样阻止多余的数据。并行输出其中A、B（第1、2脚）为串行数据输入端，2个引脚按逻辑与运算规律输入信号，共一个输入信号时可并接CLK为时钟输入端，可连接到串行口的TXD端。每一个时钟信号台的上升沿加到CLK端时，移拉寄存器移一位，D0位首先送出，最后是D7位，8位二进制数全部移入74LS164中。MR（第9脚）为复位端，当MR=0时，移位寄存器各位复0，8只有当R=1时，时钟脉冲才起作用。Q0…Q7(第3-6和10-13引脚)并行输出端分别接LED显示器的各段对应的引脚上。DAC0832：DAC0832是8位分辨率D/A转换集成芯片，与处理器完全兼容，其价格低廉，接口简单，转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到了广泛的应用。管脚定义：DI0~DI7：数据输入线，TLL电平。ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。CS：片选信号输入线，低电平有效。WR1：为输入寄存器的写选通信号。XFER：数据传送控制信号输入线，低电平有效。WR2：为DAC寄存器写选通输入线。Iout1:电流输出线。当输入全为1时Iout1最大。9Iout2:电流输出线。其值与Iout1之和为一常数。Rfb:反馈信号输入线,芯片内部有反馈电阻.Vcc:电源输入线(+5v~+15v)7805、7812：7805和7812分别是稳压输出5V和12V的功能。10第三章多位LED显示的串口实现原理该实现方式是通过89C51串行输入,再串行输出到74LS164,再经过74LS164并行输出到数码显示管。单片机89C51的串行口设定工作在方式0状态.在方式0时,89C51的串行口起到一个一位寄存器的作用.RXD引脚输出端,TXD引脚输出移位时钟.一个字节输出完毕AT89C51自动发送中断标志TI置位.这种显示方式的优点是可以显示位数多，显示亮度大，显示程序简单，主程序不必扫描显示接口，因此有更多的时间用于完成其它任务。LED的8个段选端通过电阻和74LS164的并行输出口即8根选线相连接。电路中设计了2位LED显示器，其功能为：左一位为个位数，小数点后的小数位。11第四章电路原理和硬件实现电路框图：整体电路图12内部电路及原理分析：电路组成本电源由模拟电源、显示电路、控制电路、数模转换电路、放大电路四部分组成.准确说就是电源提供各个芯片电源、数码管、放大器所需电压;显示电路用于显示电源输出电压的大小。1.数码显示电路显示电路由二个数码管和2个74LS164组成。二个数码管分别组成显示电路的个位、小数点位，这2个数码管为带小数点的七段LED数码管。为节约资源，采用CPU的串行口RXD和TXD通过74LS164进行输出口线扩展。单片机的两个并行口分别作为信号输出口和时钟控制信号。采用单片机的P3.4、P3.5作为控制加减的控制口。12M晶振为单片机提供时钟信号。电容C3和电阻R1组成复位电路。74LS164是串入并出的8位移位寄存器，在⑧脚所加脉冲的上升沿作用下，把①、②脚（一般并联使用）输入的串行数据锁存在并行输出端，通过这些并行口线驱动数码管的各字段。数码管选用共阳的KPS-5101（BHBD15），当74LS164的输出端口某线为低电位时，对应的字段被点亮。2.电源电路线性电源由18V变压器经过全波整流，电容整流滤波，通过三端稳压管7815、7812、7805稳压为芯片AT89C51、DAC0832、TL082、74LS164、3DD15D、数码管提供电压。3.(-15V电源)－15V电源电路由18V经过全波整流，电容整流滤波，通过三端稳压管7915稳压输出4.D/A转换电路D/A转换电路主要由AT89C51（单片机）、数/码转换器DAC0832及TL082差分放大器等芯片组成。AT89C51的P0口作为数据端口与DAC0832的8位数据线相连。AT89C51内含4K字节的ROM，无需外部存储器，因此选用它可使电路得到简化。本系统中，因为CPU的工作任务是单一的，而且数据传送的目的地址也是单一的，因此，DAC0832采用直通的工作方式，芯片的CS/(低电平有效)、WR1/、XFER/、WR2/四个使能端均与地相接处有效状态，这个工作方式不需要给DAC0832分配地址空间，CPU的P1口的数据变化直接反映到DAC0832的输出端。DAC0832是一种典型的8位转换器，内部为双缓冲寄存器即输入寄存器和DAC寄存器，WR1/、WR2/、分别为该两寄存器的写信号输出端，ILE为输入锁存使能端，高电平有效，CS/为片选端，XFER/为传输控制端，它和WR2/共同控制DAC寄存器的工作状态。DAC0832有两个接地端AGND（模拟电路接地端）和DGND（数字信号）接地端，一般情况下，这两个地端13均并联接地。DAC0832的D/A转换电路为倒T型R-2R电阻网络，故有IOUT1和IOUT2两个电流输出端，根据不同的电路组成，该芯片可以有两种输出模式，一种为电流输