数字式可调直流稳压电源的设计

数字式可调稳压电源的设计与制作I摘要单片机实现的数字可调稳压电源由于原理简单、稳定性好、精度高、成本低、易实现等诸多优点而受到越来越广泛的重视。通过对数字可调稳压电源系统的设计，详细介绍了AT89C52单片机及键盘扫描原理、数码管动态显示原理、定时中断原理,从而了解单片机相关指令在各方面的应用，同时还介绍了数模转换芯片DAC0832的工作原理。系统由辅助电源、输入键盘电路、单片机控制电路、数模转换电路、输出稳压电路、显示电路等构成，能输出5V－15V电压，步进值为0.1V和1V。本文采用单片机和其他元件及外围电路，开发一个数字式可调直流稳压电源，能够设定输出电压值，电压输出和显示。关键词：单片机；直流稳压；数字控制；D/A转换IIAbstractSinglechipimplementationofdigitaladjustableregulatedpowersupplybecauseofitssimpleprinciple,goodstability,highprecision,lowcost,easytoimplement,andmanyotheradvantagesbymoreandmorewidelyattention.Throughtothedigitaladjustableregulatedpowersupplysystemdesign,detailedintroducesthesingle-chipmicrocomputerAT89C52andkeyboardscanningprinciple,dynamicdisplayofdigitaltubeprinciple,timinginterruptprinciple,tounderstandSCMrelatedinstructioninallaspectsoftheapplication,atthesametimealsointroducedDAC0832d/aconversionchipworks.Systemconsistsofauxiliarypowersupply,keyboardinputcircuit,single-chipmicrocomputercontrolcircuit,d/aconversioncircuit,outputvoltageregulationcircuit,displaycircuitandsoon,canoutput5Vto15Vvoltage,thestepvalueof0.1Vand1V.Usingmicrocontrollerandothercomponentsandperipheralcircuit,thispaperdevelopedadigitaladjustabledcregulatedpowersupply,cansettheoutputvoltage,outputvoltageanddisplay.Keywords:Singlechipmicrocomputer;Dcvoltage;Digitalcontrol;D/AconversionIII目录1绪论.................................................11.1数字可调稳压电源的背景及意义.......................................11.2数字式可调稳压电源的研究现状及发展趋势.............................11.3课题研究内容.......................................................22方案设计..............................................42.1设计原理...........................................错误!未定义书签。2.2方案设计及论证.....................................................42.2.1方案一.........................................................42.2.2方案二.........................................................42.3方案比较选择.......................................................52.4主要元件介绍.......................................................62.4.1AT89C52.......................................................62.4.2DAC0832.......................................................73数字式可调稳压电路设计........................错误!未定义书签。3.1系统设计...........................................错误!未定义书签。3.2单元电路的设计.....................................................93.2.1单片机主体电路..................................................93.2.2稳压电源电路..................................................103.2.3矩阵键盘电路...................................................113.2.4数码管显示部分电路............................................123.2.5DAC0832数模转换部分电路.......................................133.2.6输出电压控制单元电路..........................................133.2.晶振及复位电路................................................144数字式可调稳压电源软件设计................................154.1系统软件流程图....................................................15IV4.2系统程序介绍......................................................174.2.1初始化硬件程序................................................174.2.2键盘扫描程序..................................................184.2.3键盘服务程序.................................................184.2.4数码显示程序..................................................205电路仿真..................................错误!未定义书签。6结论................................................22参考文献...............................................23致谢.................................................24附录..................................................2511绪论1.1数字可调稳压电源的背景及意义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带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，同时也给电源技术提出了更高的要求。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。数字化智能电源模块是针对传统智能电源模块的不足提出的，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，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。对我们学生而言，在大学的实验室和课程设计里，有一个稳定可调的直流稳压电源是很有必要的。因传统的直流稳压电源输出电压是通过粗调波段开关及细调电位器来调节的，并由电压表指示电压值的大小。这种直流稳压电源存在读数不直观、电位器易磨损、稳压精度不高、不易调准、电路构成复杂、体积大等缺点，而基于单片机控制的数字可调稳压电源能较好地解决以上问题。本题采用单片机和其它元器件及外围电路，开发一个数字式可调稳压电源。能够设定输出电压值、电压值输出显示等功能。通过此系统的设计，也让本人更深刻的掌握单片机基本原理，并熟悉一些外围电路的扩展，以及进一步提高对C语言的软件编程能力。1.2数字式可调稳压电源的研究现状及发展趋势电力电子技术已发展成为一门完整的、自成体系的高科技技术，电源技术属于电力电子技术的范畴。电源技术主要是为信息产业服务的，信息技术的发展又对电源技术提出了更高的要求，从而促进了电源技术的发展，两者相辅相成才有了现今蓬勃发展的信息产业和电源产业。迄今为止，电源已成为非常重要的基础科技和产业，并广泛应用于各行业，从日常生活到最尖端的科学都离不开电源技术的参与和支持，其发展趋势为高频、高效、2高密度化，低压、大电流化和多元化。同时，封装结构、外形尺寸日趋接近国际标准化，以适应全球一体化市场的要求。当前在国内外电源产业中，占主导地位的产品有各种线性稳压电源、通讯用的AC/DC开关电源、交流变频调速电源、电解电镀电源、高频逆变式整流焊接电源、中频感应加热电源、电力操作电源、正弦波逆变电源、UPS、可靠高效低污染的光伏逆变电源、风光互补型电源等。而产品价格、性能指标、品牌效应及使用寿命一直是用户最关心的问题。这就促使国内外电源生产商朝着应用技术数字化、硬件结构模块化、产品性能绿色化、智能化的方向发展。数字化：在传统直流稳压电源中，控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代，电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是现在数字式信号、数字电路显得越来越重要，数字信号处理技术日趋完善成熟，显示出越来越多的优点：便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调，也便于自诊断、容错等技术的植入。模块化：电源的模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化；其二是指电源单元的模块化。模块化的目的不仅在于使用方便，缩小整机体积，更重要的是取消传统连线，把寄生参数降到最小，从而把器件承受的电应力降至最低，提高系统的可靠性。大功率的电源，由于器件容量的限制和增加冗余、提高可靠性方面的考虑，一般采用多个独立的模块单元并联工作，采用均流技术，所有模块共同分担负载电流，一旦其中某个模块失效，其它模块再平均分担负载电流，极大的提高系统可靠性，即使万一出现单模块故障，也不会影响系统的正常工作。绿色化：电源系统的绿色化有两层含义：首先是显著节电，这意味着发电容量的节约，而发电是造成环境污染的重要原因，所以节电就可以减少对环境的污染；其次这些电源不能(或少)对电网产生污染，国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准，如IEC5