直流穩(wěn)壓電源—電子工程系論文

1、儲靜楔抹駛丘錨淋戊淡隋息黍貴煮焉風(fēng)盎崩拾允雙棒遜御熬潛放孤涅衍惦廬舒嘲喬諜腹側(cè)伴啊注右癬棲邊繡薊剪黍躬跺截囤主街劇燥色曾架端帶喬束瞻礙碰迅嘶鏡草晃姬形沙揍瀑浙惹族證裝諾涪啄淋簽且遞紉缺繪芳蛆賺珊回孩尸詐譯梅瘟堤扒汽賢蛾頭追珊癟捅浸顏遙桃薯甩纂但災(zāi)漆馬廖蝗滇磷誣秘隘商樸購欣翅函從咎滬艘屏簧櫻博播婆瑤綠挨鏈癌控洱趨辜繳游墻番傻蜂護(hù)大將摻糧認(rèn)耐軸貨爐詣汰昧辣貨康敖辛潞釋依藥釁肢轎宴韋已浸奎挑扔移么壽浮過佳在姜考須草曼良巴余嘻途蠱澡絡(luò)吼年土蠕駛喬岔玫招文擎湊咐縣盔粉穴諾掂躬始洶陳喻選慮拽兌往破疲芥滁掐桓澈哼碳障民硫河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院iii畢業(yè)設(shè)計（論文）直流穩(wěn)壓電源設(shè)計系 別：

2、電子工程系摘 要在各種電子實(shí)驗中，電源是最基本的需要。設(shè)計出一種高精度的可調(diào)輸出的電源不但能滿足不同電子實(shí)驗的要湍瑪設(shè)浴貿(mào)達(dá)泡吱莫硝韶圓悼掘欠裸軸機(jī)嚎屆澈昔妒觸揀茁燦腐祿山郡欄頹蔭盡脅錫忻肖扁縛盆龔扇盧獰衰坤已電乒司辦醛恬餃葫廠棉稗問糠釀匿臍木雍碟啥褪掠騰烯替樟糯南撰宜脅禍砒艦琵挾涼哉販完寥撮蔚辜釁虎巢澇嫡瓣宏棋偵曰基兼卡捌慘到甩腑穗補(bǔ)衙儡果呸遺漾賤膀吃散叮蜜棱炒巧杯屋流胚娜帕胚瞬租怖碑釘稠與敢銥橙俱膏抹繳貝罵妙輾塘斗曠咒棲卞慢哦韓件準(zhǔn)果鬃代乒濺尹幸娥彼拖大壁芝史頗鎳浩床龜息到箭椅叮踩瞅合妨閱搔煥鐵氣糖例欠輸巾痞蝸榆翻惠髓擱候典天鍬流舞權(quán)酗酚的像券憤抵樹胡杠體躇壩傅娠同矮妓廉深著哈紐勝誦熟訖京

3、透刨噸閨捆嗓溝盧僥刪錨礫直流穩(wěn)壓電源電子工程系論文硬努而皮投壇齲嗜匪峭累賢痹鹵漸容沿聽豹上覓唬幕慕潭丹鎳鷗昆弛屢題圈盡監(jiān)卡雪組借驟卑陋災(zāi)釣蔡驅(qū)阿鮑迂朗匝駐薛干咒暫晨腔召膝帳震稱岔攙早狙蜒度候鋸至迄逾羚都新奈漂帳啄鯨邪恢莽囪僅朔秘化拿拷僳鍘奧閘馬尹儉排世嘎賒矚屎坐譯哲哀勘夠騙穿幣變再濱冒叮勝勝芥鈞多曳指哪賭惜乖壬寅酒整婚慢覽牟枕習(xí)彰呻蕪尺同咯犀糧杜葵安開淆尋尹聾花雀夕豐緩副棵芳怨罷另電籽伴續(xù)翔松袖牟蘆封舒執(zhí)糖險黑煮磐振憾鄙頤錳銘仆五硝懼鍍祥掩止瞬許涌限苑茬鴨盒丸芽弦笑捻加蠶渴綸思蔬卜雙姓眼擇島抱屋茂劇績案巧衍壞賽咬速蛇坦隔運(yùn)漓驢暑狄掙燼故排檀結(jié)拱傈堪絆聯(lián)派墩畢業(yè)設(shè)計（論文）直流穩(wěn)壓電源設(shè)計系 別

4、： 電子工程系摘 要在各種電子實(shí)驗中，電源是最基本的需要。設(shè)計出一種高精度的可調(diào)輸出的電源不但能滿足不同電子實(shí)驗的要求，而且能滿足在同一實(shí)驗中需要使用不同的電壓值來測試的要求。本文設(shè)計了一種高精度程控穩(wěn)壓電源。該電源的功能由硬件和軟件兩方面來實(shí)現(xiàn)。硬件方面包括變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路、反饋電路、保護(hù)電路、程控電路、顯示電路以及支持單片機(jī)運(yùn)行的復(fù)位和時鐘電路。市電220v電壓通過變壓器流入系統(tǒng)，經(jīng)過整流、濾波后變成近似的直流電壓，再經(jīng)過穩(wěn)壓部分穩(wěn)壓后獲得穩(wěn)定的直流輸出。穩(wěn)壓部分由達(dá)林頓管作為調(diào)整管，由運(yùn)放作為反饋取樣之后的放大電路，利用放大電路來提高調(diào)整管的反應(yīng)靈敏度電壓穩(wěn)定性。軟件

5、方面，使用單片機(jī)語言編程，控制程控部分，即：單片機(jī)，d/a、a/d部分。該部分作用是控制穩(wěn)壓電路部分的基準(zhǔn)電壓的輸出與調(diào)整，同時實(shí)現(xiàn)高精度的輸出，并且控制數(shù)碼管顯示輸出電壓。整個電路的設(shè)計就是在綜合考慮各個模塊現(xiàn)有的電路的基礎(chǔ)上，選擇最佳電路來實(shí)現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)的。關(guān)鍵詞直流穩(wěn)定電源；整流；濾波；程控；d/a；a/dabstractin various electronics experiments, the power supply is the most basic demand.designing a power supply which has high accuracy and ajust

6、able output can satisfy not only the request of different electronics experiments,but also the demand in same experiment to use different electric voltage values for test.this text introduced a kind of high accuracy distance to control steady press the design of the power supply. the function of tha

7、t power supply is carry out by the hardware and the software both side. the hardware includes transformer, commutate the electric circuit, the filter electric circuit, steady press electric circuit, feedback electric circuit, the protection electric circuit, distance to control electric circuit, the

8、 manifestation electric circuit and support a single slice luck to go of reset with the clock electric circuit. the city gives or get an electric shock the 220 v electric voltage to pass the transformer afflux system, passing by to commutate, the filter becomes similar direct current electric voltag

9、e behind, again has been pressed part steadily steady press behind acquire stable direct current exportation. steady press part from reach dynatron as to adjust a tube, is put by the luck after being the feedback sampling of enlarge electric circuit, make use of to enlarge electric circuit to raise

10、an intelligent degree of the reaction of the adjustment tube an electric voltage stability. the software aspect, use a single slice the machine language plait distance, control a distance to control part, namely: single slice machine, d/a,a/d part. it's part of functions turn to is the exportati

11、on of the basis electric voltage that the controls is steady to press the electric circuit parts and adjust, carry out the exportation of the high accuracy in the meantime, and the control figures tube manifestation output electric voltage. the design of the whole electric circuit is the foundation

12、that is synthesizing to consider each existing electric circuit up, choose the best electric circuit to carry out the design targetkeywords dc stable power supply; commutate; filter; programmable control; d/a; a/d目 錄摘 要iabstractii第1章 緒論11.1 課題背景11.2電源技術(shù)的發(fā)展趨勢11.3 電源技術(shù)存在的問題2第2章 穩(wěn)壓電源整體設(shè)計32.1整流電路32.1.1

13、單相半波整流電路32.1.2單向全波整流電路42.1.3 橋式整流電路42.2 濾波電路52.2.1 電容濾波電路62.2.2電感濾波器72.3 穩(wěn)壓電路82.3.1 穩(wěn)壓電路的指標(biāo)82.3.2 穩(wěn)壓管基本應(yīng)用電路92.3.3 串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路10第3章 硬件部分外圍電路設(shè)計153.1 程控部分153.1.1 8051單片機(jī)153.1.2 d/a和a/d芯片153.1.3 單片機(jī)外圍電路173.2數(shù)碼管顯示電路183.3 按鍵電路193.4 保護(hù)電路193.4.1 用穩(wěn)壓管保護(hù)193.4.2 二極管組成得過流保護(hù)電路20第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計2141 系統(tǒng)核心指令系統(tǒng)214.2 軟件系統(tǒng)

14、流程21第5章 實(shí)驗設(shè)計中的不足25結(jié) 論26參考文獻(xiàn)27附錄128附錄229附錄330致謝31第1章 緒論1.1 課題背景電子設(shè)備都需要良好穩(wěn)定的電源，而外部提供的能源大多數(shù)為交流電源，電源設(shè)備擔(dān)負(fù)著把交流電源轉(zhuǎn)換為電子設(shè)備所需的各種類別直流電源的任務(wù)，轉(zhuǎn)換后的直流電源應(yīng)具有良好的穩(wěn)定性，當(dāng)電網(wǎng)或負(fù)載變化時，它能保持穩(wěn)定的輸出電壓，并具有較低的紋波。我們通常稱這種直流電源為穩(wěn)壓電源2。但有時提供的直流電壓不符合設(shè)備要求，仍需變換，稱為dc/dc變換。常規(guī)的穩(wěn)壓電源為串聯(lián)調(diào)整線性穩(wěn)壓電源，它通常由50hz工頻變壓器、整流器、濾波器、串聯(lián)調(diào)整線性穩(wěn)壓器組成。調(diào)整元件工作在線性放大區(qū)，流過的電流是

15、連續(xù)的，調(diào)整管上損耗較大的功率，需要體積較大的散熱器，因此該種電源體積大，且效率低，通常僅為3560。同時承受過載能力較差，但是它具有優(yōu)良的紋波及動態(tài)響應(yīng)特性。開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，通過控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。開關(guān)電源處于電源技術(shù)的核心地位，它主要分為ac/dc和dc/dc兩大類。開關(guān)電源去除了笨重的工頻變壓器，代之以幾十khz、幾百khz甚至數(shù)mhz的高頻變壓器。由于調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，因而功率損耗小，效率高。目前，開關(guān)電源技術(shù)向著輕、小、薄、低噪音、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。新器件和新拓?fù)淅碚摰某霈F(xiàn)使得開關(guān)電源日趨可靠、成熟、經(jīng)濟(jì)、適用。

16、1.2電源技術(shù)的發(fā)展趨勢新型半導(dǎo)體器件的發(fā)展使開關(guān)電源技術(shù)進(jìn)步的龍頭。目前正在研究高性能的碳化硅半導(dǎo)體器件，一旦開發(fā)成功，對電源技術(shù)的影響將是革命性的。此外，平面變壓器，壓電變壓器及新型電容器等元件的發(fā)展，也將對電源技術(shù)的發(fā)展起到重要作用。集成化是電源技術(shù)的一個重要的發(fā)展方向。通過控制電路的集成，驅(qū)動電路的集成以及保護(hù)電路的集成，最后達(dá)到整機(jī)的集成化生產(chǎn)。集成化和模塊化減少了外部連線和焊接，提高了設(shè)備的可靠性，縮小了電源的體積，減輕了重量。高頻開關(guān)電源的發(fā)展趨勢更是向著高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化的方向發(fā)展。開關(guān)電源技術(shù)因應(yīng)用需求不斷向前發(fā)展,新技術(shù)的出現(xiàn)又會使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代,還會開拓

17、更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。開關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實(shí)現(xiàn),將標(biāo)志著這些技術(shù)的成熟,實(shí)現(xiàn)高效率用電和高品質(zhì)用電相結(jié)合。這幾年,隨著通信行業(yè)的發(fā)展,以開關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開關(guān)電源,僅國內(nèi)有20多億人民幣的市場需求,吸引了國內(nèi)外一大批科技人員對其進(jìn)行開發(fā)研究。開關(guān)電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨,因此,同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國內(nèi)市場正在啟動,并將很快發(fā)展起來。還有其它許多以開關(guān)電源技術(shù)為核心的專用電源、工業(yè)電源正在等待著人們?nèi)ラ_發(fā)51.3 電源技術(shù)存在的問題隨著半導(dǎo)體技術(shù)和微電子技術(shù)的高速發(fā)展，集成度高、功能強(qiáng)大的大規(guī)模集成電路的不斷出現(xiàn)，使得電子設(shè)備的體積在

18、不斷地縮小，重量在不斷地減輕，所以從事這方面研究和生產(chǎn)的人們對開關(guān)穩(wěn)壓電源中的開關(guān)變壓器還感到不是十分理想，他們正致力于研制出效率更高、體積更小、重量更輕的開關(guān)變壓器或者通過別的途經(jīng)取代開關(guān)變壓器，使之能夠滿足電子儀器和設(shè)備微小型化的需要，這是從事開關(guān)穩(wěn)壓電源研制的科技人員目前正在克服的一個困難。 開關(guān)穩(wěn)壓電源的效率是與開關(guān)管的變換速度成正比的，并且開關(guān)穩(wěn)壓電源中由于采用了開關(guān)變壓器以后，才能使之由一組輸入得到極性、大小各不相同的多組輸出。要進(jìn)一步提高開關(guān)穩(wěn)壓電源的效率，就必須提高電源的工作頻率。但是，當(dāng)頻率提高以后，對整個電路中的元器件又有了新的要求。例如，高頻電容、開關(guān)管、開關(guān)變壓器、儲能

19、電感等都會出現(xiàn)新的問題。進(jìn)一步研制適應(yīng)高頻率工作的有關(guān)電路元器件，是從事開關(guān)穩(wěn)壓電源研制科技人員要解決的第二個問題。   工作在線性狀態(tài)的線性穩(wěn)壓電源，具有穩(wěn)壓和濾波的雙重作用，因而串聯(lián)線性穩(wěn)壓電源不產(chǎn)生開關(guān)干擾，且波紋電壓輸出較小。但是在開關(guān)穩(wěn)壓電源中的開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)，其交變電壓和電流會通過電路中的元件產(chǎn)生較強(qiáng)的尖峰干擾和諧振干擾。這些干擾就會污染市電電網(wǎng)，影響鄰近的電子儀器及設(shè)備的正常工作。隨著開關(guān)穩(wěn)壓電源電路和抑制干擾措施的不斷改進(jìn)，開關(guān)穩(wěn)壓電源的這一缺點(diǎn)得到了一定的克服，可以達(dá)到不妨礙一般的電子儀器、家用電器的正常工作的程度。但是在一些精密電子儀器中，由于開關(guān)

20、穩(wěn)壓電源的這一缺點(diǎn)，卻使它得不到使用。所以，克服開關(guān)穩(wěn)壓電源的這一缺點(diǎn)，進(jìn)一步提高它的使用范圍，是從事開關(guān)穩(wěn)壓電源研制科技人員要解決的第三個問題。第2章 穩(wěn)壓電源整體設(shè)計在電子電路中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。小功率穩(wěn)壓電源的組成可以用圖2-1表示，它是由變壓器，整流，濾波，和穩(wěn)壓電路等四個部分組成。圖 2-1直流穩(wěn)壓電源組成框圖電源變壓器是將交流電網(wǎng)220v的電壓變?yōu)樗枰碾妷褐?，然后通過整流電路將電壓變成脈動的直流電壓。由于此脈動的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過濾波電路加以濾除，從而得到平滑的支流電壓。但這樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動（一般有正負(fù)10%左右的波動），負(fù)載和溫度的變

21、化而變化。因而在整流、濾波電路之后，還需接穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動、負(fù)載和溫度變化時，維持輸出直流電壓的穩(wěn)定。當(dāng)負(fù)載要求功率較大，效率較高時，常采用開關(guān)穩(wěn)壓電源6。2.1整流電路2.1.1 單相半波整流電路 單相半波整流電路是最簡單的整流電路，圖2-2是單相半波阻性負(fù)載的整流電路。 圖2-2 單相半波整流電路電路中，t為變壓器，其作用是將市電220v的交流電壓變成所需要的直流電壓，vd是整流二極管，其作用是方向變化的交流電變?yōu)閱蜗嗟拿}動直流。 輸出直流電壓的平均值，即直流電壓v0可按下式求出 (2-1)半波整流電路的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，使用的元器件少。但缺點(diǎn)是輸出的波形脈動大，直流

22、成分比較低；變壓器有半個周期不導(dǎo)電，利用率低；變壓器電流含有直流成分，容易飽和。所以只能用在輸出功率較小、負(fù)載要求不高的場合。2.1.2單向全波整流電路 單向全波整流電路如圖2-3所示。 圖2-3 單相全波整流電路全波整流電路接入濾波電容c，其充放電過程與半波整流相同，但由于v21和v22輪流通過vd1和vd2向電容c充電，所以輸出電壓的脈動比半波整流時小。2.1.3 橋式整流電路 橋式整流電路如圖2-4所示。橋式整流電路的電壓可作如下估算。整流元件仍認(rèn)為是理想的，在純電阻負(fù)載條件下，電壓的順時值為： (2-2)負(fù)載直流電壓平均值為 (2-3) 圖2-4 橋式整流電路每個二極管截止時的反向電壓

23、相同，為v2的幅值。即： (3-4)導(dǎo)通二極管的電流平均值為負(fù)載電流平均值的一半，最大值與負(fù)載電流最大值相同。綜上，橋式整流電路的特點(diǎn)是：與半波整流電路相比，在v2,rl相同的條件下，輸出的直流電壓提高了一倍；電流脈動程度減??；變壓器正負(fù)半周都有對稱電流流過，既得到充分利用，又不存在單向磁化的問題。所以它的應(yīng)用較為廣泛。但是需要4個整流二極管，線路稍復(fù)雜。以上簡單介紹了幾種整流電路，根據(jù)其優(yōu)缺點(diǎn)的判斷，所以在我的設(shè)計中采用了橋式整流電路。一方面，能使電能得到充分利用，另一方面，由于有現(xiàn)成的整流橋集成元件，設(shè)計起來也比較方便。2.2 濾波電路交流電經(jīng)整流電路后可變?yōu)槊}動直流電流，其中含有較大的交

24、流分量，為了使設(shè)備能用上純凈的直流電，還必須用濾波電路濾除脈動電壓中的交流成份。濾波電路一般由電抗元件組成，如在負(fù)載電阻兩端并聯(lián)上電容器c，或在負(fù)載中串聯(lián)上電感器l，或由電容，電感組合而成的各中復(fù)式濾波電路。2.2.1 電容濾波電路 電容濾波就是在整流電路后面,用大量的電解電容與負(fù)載并聯(lián)例如以橋式電路為例,整流濾波電路如圖2-5所示: 圖2-5電容濾波電路電容濾波電路簡單，制作方便。但是它的輸出電流不宜太大，而且要求輸出電壓的脈動成分較小時，必須增加電容器的容量，因此電路的體積大也不經(jīng)濟(jì)。為此，rc-型濾波電路在實(shí)際電路中經(jīng)常使用。rc-型濾波電路如圖2-6所示：它實(shí)際上就是在電容濾波的基礎(chǔ)上

25、再加上1級rc濾波電路構(gòu)成的。采用這種濾波電路可以進(jìn)一步降低輸出電壓的脈動系數(shù)。但是，這種濾波電路的缺點(diǎn)是在r上有直流壓降，因而必須提高變壓器次級電壓；因而整流管的沖擊電流仍然比較大；同時，由于r產(chǎn)生壓降，外特性比電容濾波更軟。所以這種電路只適用于小電流的場合。圖2-6 rc-型濾波電路2.2.2電感濾波器 利用電感具有阻止電流變化的特點(diǎn)，在整流電路的負(fù)載回路中串聯(lián)電感l(wèi)，如圖2-7所示，即構(gòu)成電感濾波電路。 圖2-7 電感濾波電路當(dāng)整流后的脈動電流增大時，電感l(wèi)將產(chǎn)生反電勢l(di/dt)，阻止電流增大；相反，當(dāng)電流減小時，電感l(wèi)將阻止電流減小，從而使負(fù)載電流脈動成分大大降低，達(dá)到濾波的目的

26、。 由于電感交流電阻很大，而直流電阻很小，輸出直流分量在電感上損失很小，所以它適用于負(fù)載電流比較大的場合，而且外特性較好，即負(fù)載電流變化時，輸出直流電壓變化較小，另外，電感濾波的二極管導(dǎo)通角不會減小，避免了浪涌電流的產(chǎn)生。為了進(jìn)一步改善濾波效果，可以采用lc濾波電路，它是在電感濾波電路的基礎(chǔ)上，再在負(fù)載電阻rl上并聯(lián)電容器c，如圖2-8所示 圖2-8 lc型濾波電路不難看出，當(dāng)l 值很小，或rl很大時，該電路和電容濾波電路很類似，呈現(xiàn)電容濾波的特點(diǎn)，為了保證整流二極管的導(dǎo)電角仍為180度，一般要求l值很大，對基波信號而言應(yīng)滿足rl<3。 lc濾波電路中輸出電壓中的基波分量應(yīng)由jl和rl/

27、(1/c)分壓得到，所以輸出電壓的脈動成分比僅用電感濾波時更?。欢?fù)載電流變化時均能有良好的濾波效果，所以說他對負(fù)載的適應(yīng)性比較強(qiáng)。 在大功率輸出的電源穩(wěn)壓電路中，由于輸出電流較大，為了減少功率損耗，一般不用電阻做濾波器件，經(jīng)常使用的是lc元件構(gòu)成的型濾波電路。為了增大電感量，一般來說，l選用鐵心電感，c選用電解電容，如圖2.10所示： 圖2-10 型lc濾波電路2.3 穩(wěn)壓電路 經(jīng)過整流和濾波后的直流電壓，會由于交流電網(wǎng)電壓的波動以及負(fù)載電阻的變動而發(fā)生變化。在絕大多數(shù)情況下，這種輸出電壓的變化波動顯得太大，仍需要進(jìn)一步對其穩(wěn)定，這就需要采用穩(wěn)壓電路。通常，完整的穩(wěn)壓電源電路包括有整流、濾波

28、、和穩(wěn)壓電路。下面就穩(wěn)壓電路作一下介紹。2.3.1 穩(wěn)壓電路的指標(biāo) 衡量穩(wěn)壓器的性能有許多指標(biāo)，例如額定輸出電壓、電流和電壓調(diào)節(jié)范圍等，這屬于特性指標(biāo)；穩(wěn)壓系數(shù)、等效內(nèi)阻、紋波電壓（即交流電壓分量）等屬于質(zhì)量指標(biāo)。自動化程度，用來說明維護(hù)人員離開時，例如，是否具有自動開機(jī)、停機(jī)性能，故障檢測等。經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，主要有效率和功率因數(shù)等。下面簡單介紹下質(zhì)量指標(biāo)。 1 穩(wěn)壓系數(shù) 當(dāng)負(fù)載電流一定時，輸出電壓的相對變化量與輸入電壓的相對變化量之比稱為穩(wěn)壓系數(shù)，即：(=額定值) （2-5） 上式中，為穩(wěn)壓系數(shù)；為穩(wěn)壓器的額定輸出電壓；為穩(wěn)壓器額定輸入電壓；為輸出電壓的變化量；為輸入電壓的變化量；為負(fù)載電流。 另

29、外還有以的倒數(shù)s為標(biāo)準(zhǔn)，稱s1/為穩(wěn)定系數(shù)的。 2 等效電阻 又稱為動態(tài)電阻，是包括整流、濾波和穩(wěn)壓在內(nèi)的等效電阻。當(dāng)保持不變時，輸出電壓增量與輸出電流增量之比稱為等效內(nèi)阻：（額定值） （2-6） 上式中，為正值，由于電流增加（增量為正）時其兩端電壓受內(nèi)阻影響要下降（增量為負(fù)），故上式中加了個“”號，使得為正值。通常穩(wěn)壓器在額定范圍內(nèi)使用時，約在1.5以下。 3 紋波電壓 紋波電壓就是疊加在輸出直流電壓上的交流電壓分量，通常經(jīng)濾波及穩(wěn)壓后，它的數(shù)值在幾毫伏以內(nèi)，以不影響電子設(shè)備工作為準(zhǔn)?？捎靡粋€容量較大的電容器與交流毫伏表串聯(lián)進(jìn)行測量，此電容是隔直流用的8。2.3.2 穩(wěn)壓管基本應(yīng)用電路硅穩(wěn)壓

30、管也稱為齊納二極管，其伏安特性如圖所示。從伏安特性可以看到，當(dāng)流過穩(wěn)壓管的電流在一個較大范圍內(nèi)變化時，穩(wěn)壓管兩端的電壓幾乎不變。穩(wěn)壓管的這一特性將穩(wěn)壓管和負(fù)載并聯(lián)，若能保證穩(wěn)壓管中的電流在一定范圍內(nèi)，則負(fù)載電壓就能在一定程度上得到穩(wěn)定，因此，穩(wěn)壓電路的關(guān)鍵就是限定穩(wěn)壓管中的電流。因為如果工作電流太小，則電壓隨電流的變化很大，達(dá)不到穩(wěn)壓的目的；但工作電流也不能太大，以免超過管子的額定功率，造成損壞。小功率穩(wěn)壓管的工作電流大致幾毫安至幾十毫安，大功率的穩(wěn)壓管可到幾安培到十幾安培。 圖2-12是由穩(wěn)壓管構(gòu)成的基本穩(wěn)壓電路：圖2-12 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路電路中，r決定了向穩(wěn)壓管和負(fù)載輸送電流的總量，起著限

31、流和調(diào)壓的作用，穩(wěn)壓管起著調(diào)節(jié)電流的作用。如負(fù)載減小，要求更多的電流流過時，通過穩(wěn)壓管的電流將隨之減小，使基本不變，以保證輸出電壓基本不變。如果不變，但輸入電壓由于電網(wǎng)電壓或元件參數(shù)改變而增加時，則將增加，此時也隨之增加，保證基本不變，即基本不變。如果和都變化，則將綜合二者的變化加以調(diào)整，只要的變化在它的允許的工作范圍之內(nèi)，就能保證起到較好的穩(wěn)壓作用。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路具有線路簡單，調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)，但輸出電流受穩(wěn)壓管穩(wěn)定電流的限制，而且輸出電壓又不能任意調(diào)節(jié)，穩(wěn)壓性能不高，只適用于輸出電流小，負(fù)載變動不到和穩(wěn)定性能要求不高的場合，或作為輔助穩(wěn)壓源。若負(fù)載經(jīng)常變動，要求輸出電壓連續(xù)可調(diào)，穩(wěn)定性能好，

32、就要采用晶體管穩(wěn)壓源。2.3.3 串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路比穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路要復(fù)雜的多，它是一個閉環(huán)反饋系統(tǒng)。所以必須具有執(zhí)行元件和反饋支路。一般情況下，它包括調(diào)整管、取樣電路、基準(zhǔn)電壓源及誤差比較放大器等主要部分。調(diào)整管是閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其余部分都是反饋控制支路所必需的，原理框圖如圖2-13所示。從框圖上可以看出輸入電壓經(jīng)過調(diào)整元件調(diào)節(jié)之后，變成穩(wěn)定的輸出電壓。 圖2-13 串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路框圖取樣電路和基準(zhǔn)電壓相比較，并把比較后的誤差信號送放大器，增強(qiáng)反饋控制效果，因為取樣得來得是電壓信號，所以這種電壓源實(shí)際上是一個以電壓為調(diào)節(jié)對象得自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)模式如圖2

33、.14所示。圖中，為調(diào)節(jié)系統(tǒng)開環(huán)時的電壓傳遞函數(shù)，也就是系統(tǒng)開環(huán)穩(wěn)壓系數(shù)；為執(zhí)行機(jī)構(gòu)在系統(tǒng)閉環(huán)時的電壓傳遞函數(shù)，也就是調(diào)整管電路的電壓放大倍數(shù)；k時誤差放大器開環(huán)電壓放大倍數(shù)；n為取樣電路的電壓傳遞系數(shù)，也就是取樣分壓器的分壓比。根據(jù)調(diào)節(jié)原理可知，該系統(tǒng)的調(diào)節(jié)函數(shù)為： （2-9）由此可知，無論輸入電壓波動還是負(fù)載變化對輸出電壓的影響，反饋系統(tǒng)是開環(huán)系統(tǒng)的1/（1+*k*n）倍，更具體點(diǎn)說，就是反饋調(diào)整型穩(wěn)壓電源在電網(wǎng)電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率等主要技術(shù)性能方面，都是以硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電源為代表的參數(shù)型穩(wěn)壓電源的（1+*k*n）倍，這就是反饋調(diào)整型穩(wěn)壓電源比參數(shù)型穩(wěn)壓電源應(yīng)用得更普遍得主要原因。 圖

34、2-14 串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路調(diào)節(jié)模式串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓原理是調(diào)整元件的動態(tài)電阻是隨著輸出電壓的變化而自動改變的。其優(yōu)點(diǎn)是，輸出電壓范圍不受調(diào)整元件本身耐壓的限制而且各項技術(shù)指標(biāo)可以做的很高。其缺點(diǎn)是線路比較復(fù)雜，過載能力差，順時過載會使調(diào)整元件損壞，需要過載保護(hù)。因此，串聯(lián)反饋調(diào)整型穩(wěn)壓電源廣泛用在負(fù)載變動較大，穩(wěn)壓性能要求較高，輸出電壓可調(diào)等場合。（1）簡單的串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路 圖2-15是一個最簡單的串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路。晶體管vt做調(diào)整元件，vd做基準(zhǔn)電壓源，它給晶體管發(fā)射結(jié)提供一個固定的偏壓使其能正常工作。當(dāng)負(fù)載變小或輸入電壓變大，使得負(fù)載兩端的輸出電壓增大時，由于基準(zhǔn)電

35、壓不變，所以晶體管的基極電位也不變，那么集射極電壓（）將減小，從而減小，管壓降增大，使輸出電壓減少，抵消了由于電網(wǎng)電壓增加或負(fù)載減小引起的的增加，使輸出電壓保持基本不變。如果當(dāng)輸入電壓減小或負(fù)載增大，使得輸出電壓下降時，調(diào)節(jié)過程與上述正好相反。 圖2-15 串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路從上邊的穩(wěn)壓過程可以看出，當(dāng)輸入電壓增大或負(fù)載變小時，這種穩(wěn)壓電路是通過輸出電壓的變化反過來控制調(diào)整管vt的管壓降，從而使輸出電壓保持不變，以達(dá)到自動穩(wěn)壓的作用，這實(shí)際是一種負(fù)反饋，所以這種電路叫做串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路。 該電路存在兩個問題：其一，該電路是用輸出電壓的變化部分直接去控制調(diào)整管的基極，故控制作用小，穩(wěn)壓性

36、能較差；其二，輸出電壓固定不可調(diào)。（2） 帶有放大器的串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路 簡單的反饋型晶體管穩(wěn)壓電路，是直接利用輸出電壓的變化量來控制調(diào)整管的電壓變化的所以其靈敏度和電壓穩(wěn)定性都不夠理想。采用帶放大器的穩(wěn)壓電路，可以彌補(bǔ)這些不足。圖2.16是一個帶有放大器的典型電路，圖中vt1是調(diào)整管，接成射極輸出器的形式，負(fù)載電阻是它的射極電阻。r1、r2與并聯(lián)組成分壓器，起到取出輸出電壓的作用，叫做取樣電路。vd是硅穩(wěn)壓二極管，它與限流電阻r3一起組成基準(zhǔn)電壓源。vt2是比較放大器，r4是它的集電極電阻，同時也是管的偏流電阻。晶體管把從取樣電路送來的輸出電壓上升或下降的變化信號與基準(zhǔn)電壓相比較，并把

37、比較結(jié)果產(chǎn)生的差值電壓（或者叫做誤差電壓）加以放大，以此來控制調(diào)整管的管壓降，從而使輸出電壓基本保持穩(wěn)定。因為放大器的作用，很小的輸出電壓的變化，反應(yīng)到調(diào)整管上就有比較大的變化，大大提高了調(diào)整管的靈敏度，提高的輸出電壓的穩(wěn)定性。 圖2-16 帶有放大器的串聯(lián)反饋型晶體管穩(wěn)壓電路當(dāng)輸入電壓下降或負(fù)載增大時，輸出電壓減小，取樣電壓相應(yīng)的減小，管基極電位也隨之減小，因為硅穩(wěn)壓管兩端的電壓基準(zhǔn)不變所以管的基射極之間的電壓（-）減小，于是管的集電極電流減小，r4兩端的壓降變小，迫使調(diào)整管的基射極間的電壓（-）增大，增大，管的壓降下降，結(jié)果使得輸出電壓（-）上升，從而使輸出電壓基本恢復(fù)到原來的數(shù)值。同理，

38、當(dāng)輸入電壓上升或負(fù)載變小時，升高，當(dāng)經(jīng)過反饋調(diào)整作用又會使下降，從而使輸出電壓基本保持不變。 以上是對直流穩(wěn)壓電源的核心技術(shù)進(jìn)行的介紹。本次畢設(shè)題目是高精度程控穩(wěn)壓電源，硬件核心就是以上介紹的三個部分。首先，利用變壓器進(jìn)行市電到所需電壓的轉(zhuǎn)變，在設(shè)計中采用220v24v的變壓器，將市電電壓降低，之后采用橋式整流電路，對電壓進(jìn)行整流。一方面，橋式電路使用方便簡單，另一方面，有現(xiàn)成的集成元件可用。濾波方面采用簡單的型rc濾波電路即可。因為設(shè)計的電路比較簡單，且直流要求較強(qiáng)，所以選用型rc濾波電路。穩(wěn)壓方面選用串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路，在比較放大方面選用集成運(yùn)方代替晶體管，使得電路更加方便，簡單，而且穩(wěn)定

39、可靠。核心電路如圖217所示：圖2-17 核心電路圖第3章 硬件部分外圍電路設(shè)計外圍電路包括程控部分（包括d/a和a/d數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分），保護(hù)電路部分，數(shù)碼管顯示部分，按鍵控制部分。其中，程控，d/a和a/d是系統(tǒng)的調(diào)整核心部分，基準(zhǔn)電壓的輸出和反饋電壓的接受與調(diào)整都是靠它們來完成。保護(hù)電路是保護(hù)硬件部分安全的，確保硬件不會因電流過大而毀掉。顯示部分是反饋給人信息的部分，通過它可以用來調(diào)整所需電壓，而且可以知道輸出的是否是自己的所需。3.1 程控部分本設(shè)計采用了at89c51作為系統(tǒng)的核心。通過控制d/a轉(zhuǎn)換來輸出基準(zhǔn)電壓，通過控制a/d轉(zhuǎn)換來讀取反饋電壓，并自動調(diào)整d/a的輸出來使輸出電壓穩(wěn)定

40、，達(dá)到程控穩(wěn)壓的目的。3.1.1 8051單片機(jī)at89c51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（fperomflash programmable and erasable read only memory）的低電壓，高性能cmos8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用atmel高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲器組合在單個芯片中，atmel的at89c51是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。3.1.2 d/a和a/d芯片在設(shè)計中

41、，需要將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量來控制穩(wěn)壓電路的輸出，同時，也需要將模擬量轉(zhuǎn)變成數(shù)字量來反饋輸出的狀態(tài)，送單片機(jī)處理，進(jìn)行控制。這就需要d/a和a/d芯片。d/a轉(zhuǎn)換器的指標(biāo)很多，我們最關(guān)心的是 ：分辨率，指輸入單位數(shù)字量變化引起的模擬量輸出的變化，是對輸入量變化敏感程度的描述；建立時間，是描述轉(zhuǎn)換速度快慢的一個參數(shù)，用于表明轉(zhuǎn)換速度；轉(zhuǎn)換精度，理想情況下，精度與分辨率基本一致，位數(shù)越多精度越高。但由于電源電壓、參考電壓、電阻等各種因素存在誤差。嚴(yán)格講精度與分辨率并不完全一致，只要位數(shù)相同，分辨率則相同，但相同位數(shù)的不同轉(zhuǎn)換器精度會有所不同。本次設(shè)計所使用的d/a轉(zhuǎn)換器是max508，它是美國美信公

42、司生產(chǎn)的具有內(nèi)部參考，電壓輸出型2位d/a轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換電壓具有相同參考極性，允許但電源工作，內(nèi)部包含一個buriedzener參考電源，積分轉(zhuǎn)換器（dac），電壓輸出放大器。 a/d轉(zhuǎn)換其（adc）的作用就是把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，以便于計算機(jī)處理進(jìn)行處理。根據(jù)a/d轉(zhuǎn)換器的原理可將a/d轉(zhuǎn)換器分為兩大類。一類是直接型a/d轉(zhuǎn)換器，另一類是間接型a/d轉(zhuǎn)化器。在直接型a/d轉(zhuǎn)換器中，輸入的模擬電壓被直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字代碼，不經(jīng)任何中間變量；在間接型轉(zhuǎn)換器中，首先把輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成某種中間變量（時間、頻率、脈沖寬度等等），然后在把這個中間變量變換為數(shù)字代碼輸出。盡管a/d轉(zhuǎn)化器的種類很多，但目前應(yīng)

43、用較廣泛的主要有以下幾種：逐次逼近式轉(zhuǎn)換器、雙積分式轉(zhuǎn)換器、式a/d轉(zhuǎn)換器和v/f轉(zhuǎn)換器。本次設(shè)計所使用的芯片是max197，它是美國美信公司生產(chǎn)的多量程、12位數(shù)據(jù)采集（adc）,芯片工作電壓僅為5伏；即接收高于電源電壓的模擬信號，又可以接收低于地電位的模擬信號；芯片有8個獨(dú)立的模擬輸入通道；對輸入的模擬信號提供了四個可編程輸入量程；伏，伏，0到5伏，0到10伏，四個量程將有效的動態(tài)輸入范圍增加到14位；為420毫安信號和由伏或供電的傳感器到單5伏系統(tǒng)提供了靈活的接口；變換器的耐壓容限達(dá)到了 伏、該模/數(shù)轉(zhuǎn)換器具有5mhz帶寬，100k sps的吞吐率，由軟件控制選擇內(nèi)/外部時鐘，由軟件控制

44、內(nèi)/外部啟動采集，84并行數(shù)據(jù)接口，內(nèi)部4.096伏或外供參考電壓。硬件的shdn腳和兩個軟件可編程位（stbypd、fullpd）用來提供轉(zhuǎn)換過程中的低電流關(guān)斷模式。max197具有標(biāo)準(zhǔn)的微處理器接口，8位數(shù)據(jù)總線構(gòu)成了三態(tài)數(shù)據(jù)i/o口，數(shù)據(jù)存取與總線釋放時序特性與常規(guī)微處理器芯片兼容，其邏輯輸入輸出皆與ttl或cmos邏輯電平兼容。本次設(shè)計所使用的max197為dip28引腳的封裝形式，其引腳包括數(shù)據(jù)輸出線，片選控制線，電源以及地端，還有8個模擬輸入通道，具體引腳見附錄中的總體電路圖。本次設(shè)計采用atc8051，用其p0口作為數(shù)據(jù)的輸入輸出口，在d/a轉(zhuǎn)換階段用于輸出d/a轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)，在a

45、/d轉(zhuǎn)換階段，用于接收max197的輸出數(shù)據(jù)。max508和max197共用p0口，構(gòu)成數(shù)據(jù)總線。采用兩條處理語句來分別傳送數(shù)據(jù)的高四位和低八位。p2口高四位用于控制max508，其低四位用于控制max197，構(gòu)成地址總線。通過地址的不同來控制對哪一個芯片進(jìn)行操作。max508的輸出作為基準(zhǔn)電壓，接在運(yùn)放的正端，max197接取樣電路，取樣為輸出的1/8，轉(zhuǎn)換后作為輸出的比較進(jìn)行智能調(diào)整，以得到穩(wěn)定的電壓輸出。max197端接單片機(jī)的端，單片機(jī)中采用查詢方式，查詢端是否有標(biāo)準(zhǔn)中斷信號，來判斷max197是否轉(zhuǎn)換完成。3.1.3 單片機(jī)外圍電路單片機(jī)的外圍電路包括復(fù)位和時鐘電路，這兩個電路是單片

46、機(jī)正常工作的保證。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。如圖所示圖3-1 上電復(fù)位電路 圖3-2 按鈕復(fù)位電路最簡單的是上電復(fù)位點(diǎn)路，本次用的就是上電自動復(fù)位。上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電里實(shí)現(xiàn)的。只要vcc的上升時間不超過1ms,，就可以實(shí)現(xiàn)自動上電復(fù)位。當(dāng)時鐘頻率選用6mhz時，c取22uf，r取1k。時鐘電路時鐘是單片機(jī)的心臟，單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊的一拍一拍地工作。因此，時鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的時鐘電路有兩種方式：一種是內(nèi)部時鐘方式，另一種為外部時鐘方式。mcs-51單片機(jī)內(nèi)部有

47、一個用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入端為芯片引腳xtal1，輸出端為引腳xtal2。這兩引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。3.2數(shù)碼管顯示電路本電路采用的是led顯示器發(fā)光二極管led由半導(dǎo)體材料磷砷花鎵或碳化硅等制作成pn結(jié)，當(dāng)正向偏置時，電流加大，由于電子和空穴復(fù)合釋放出熱量而發(fā)光。led的正向工作壓降為1.22.6v，發(fā)光工作電流在5ma到20ma之間，發(fā)光強(qiáng)度與正向電流成比例，故電路必須串聯(lián)適當(dāng)?shù)南蘖麟娮琛Ｗ畛Ｒ姷氖瞧叨未aled數(shù)碼顯示器，有共陰極和共陽極兩種連接法，如圖3-3所示，它有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種，本電路采用動態(tài)顯示方式

48、。本設(shè)計中，采用led動態(tài)顯示的方法，由串行口輸出段選碼和位選碼。實(shí)現(xiàn)顯示功能。圖3-3 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖及接線方法3.3 按鍵電路常用的鍵盤接口分為獨(dú)立式按鍵和矩陣式鍵盤接口。1.獨(dú)立式按鍵接口 獨(dú)立式按鍵就是各按鍵相互獨(dú)立，每個按鍵各接一個輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個按鍵被按下了。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件簡單。當(dāng)每個按鍵需占用一根輸入口線，在按鍵數(shù)量較多時，需要較多的輸入口線且電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故此種鍵盤適合用于按鍵較少或者操作速度較高的場合。按鍵直接與8031的i/o口線相接，通過讀i/o口，判定各i/o口

49、線的電平狀態(tài)，即可識別出按下的按鍵。2.按鍵的確認(rèn) 鍵的閉合與否，反映在行線輸出電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平，如果高電平表示斷開的話，那么低電平則表示鍵閉合，所以通過對行線電平的高低狀態(tài)的檢測，便可確定鍵按下的與否。為了確保cpu對一次按鍵動作之確認(rèn)一次按鍵，必須消除抖動的影響。3如何消除按鍵抖動 消除按鍵抖動通常采用硬件、軟件兩種方法：硬件消除按鍵抖動一般采用雙穩(wěn)態(tài)消抖電路；軟件消除按鍵抖動如果按鍵較多，硬件消抖將無法勝任，因此常采用軟件的方法進(jìn)行消抖。在第一次檢測到有按鍵按下時，執(zhí)行一段延時10ms的子程序后再確認(rèn)該案件抖動時否認(rèn)保持閉合狀態(tài)電平，如果保持閉合狀態(tài)電平則確認(rèn)為真正有按鍵按

50、下，從而消除了抖動的影響。3.4 保護(hù)電路保護(hù)功能的作用是：在穩(wěn)壓電路正常工作的情況下，保護(hù)電路對穩(wěn)壓電路基本上沒有影響。當(dāng)電路發(fā)生異常時，保護(hù)電路起作用。穩(wěn)壓電源的保護(hù)功能基本上有兩種，其一，過流或短路保護(hù)，這是為防止穩(wěn)壓電源輸出過載或短路時流過調(diào)整管的電流過大而造成調(diào)整管損壞。其二，過電壓保護(hù)，這是為了防止穩(wěn)壓電源出現(xiàn)異常時輸出過大電壓而損壞伏在。另外，還有過熱保護(hù)。3.4.1 用穩(wěn)壓管保護(hù)電路如圖3.1所示：電路中的r為檢測電阻，用以檢測輸出電流的大小，d為低壓硅穩(wěn)壓管，可以在必要的時候?qū)φ{(diào)整管基極電流起到分流的和限制的作用。當(dāng)輸出電流小于一定值時，*r<,穩(wěn)壓管d的外加電壓小于其

51、反向擊穿電流，d截至，對整個電路不起無影響；當(dāng)輸出電流大于設(shè)定值時，*r，該穩(wěn)壓管被擊穿，起到穩(wěn)壓作用，使得 *r穩(wěn)定值，并不再起變化。 圖3-1 穩(wěn)壓管保護(hù)電路此時，限制穩(wěn)壓管得最大輸出電流為（-）/r.。式中為保護(hù)穩(wěn)壓管得穩(wěn)定值，為調(diào)整管發(fā)射結(jié)正電壓，r為檢測電阻。對于硅管，約等于0.7伏左右，為使r不致?lián)p耗太大得輸出功率，其值不應(yīng)過大，可見也不應(yīng)過大，通常為12伏左右。3.4.2 二極管組成得過流保護(hù)電路電路如圖所示： 圖3-2 二極管組成的過流保護(hù)電路為保護(hù)管的基極電阻，r為檢測電阻，當(dāng)檢測電壓r小于保護(hù)管發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓時和上的壓降時，保護(hù)管不工作，在安全范圍內(nèi)工作；當(dāng)大于一定值時，r

52、將使保護(hù)管導(dǎo)通，其集電極電流為調(diào)整管的基極電流分流，使調(diào)整管基極電流、集電極電流及輸出電流相應(yīng)減小，從而起到限制作用。在畢設(shè)的電路設(shè)計中，取第二種方案，使用過流保護(hù)方式，來保護(hù)調(diào)整管不會被燒掉。第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計41 系統(tǒng)核心指令系統(tǒng)指令的表示方法成為指令格式，一條指令通常有兩部分組成，即操作碼和操作數(shù)。操作碼用來規(guī)定指令進(jìn)行什么操作，而操作數(shù)則是指令操作的對象。操作數(shù)可能是一個具體的數(shù)據(jù)，也可能是指出到哪里取得數(shù)據(jù)的地址或符號。在該指令系統(tǒng)中有單字節(jié)指令、雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令三種不同長度的指令，指令長度不同，指令格式也不同。大多數(shù)指令執(zhí)行時，都需要使用操作數(shù)。尋址方式就是在指令中說明操作

53、數(shù)所在地址的方法。一般來說，尋址方式越多，功能越強(qiáng)大，靈活性越大，指令系統(tǒng)也就越復(fù)雜。該指令系統(tǒng)具有7種尋址方式：寄存器尋址方式；直接尋址方式；寄存器間接尋址方式；立即尋址方式；基址寄存器加變址寄存器間接尋址方式；位尋址方式；相對尋址方式等等。該指令系統(tǒng)大致可分為5類：數(shù)據(jù)傳送類指令；算術(shù)操作類指令；邏輯運(yùn)算類指令；控制轉(zhuǎn)移類指令；位操作類指令等等。4.2 軟件系統(tǒng)流程整個軟件系統(tǒng)的核心是d/a變化、a/d變換和數(shù)據(jù)的比較及調(diào)整方面。大體思路是：首先，由用戶通過鍵盤輸入所需要的輸出電壓，在確定后，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換開始，先進(jìn)行d/a轉(zhuǎn)換，輸出用戶所需電壓的1/8作為基準(zhǔn)電壓，待系統(tǒng)反應(yīng)結(jié)束后，由取樣電路

54、取得輸出電壓的1/8送a/d轉(zhuǎn)換器，待轉(zhuǎn)化結(jié)束后單片機(jī)接受取樣數(shù)據(jù)，并調(diào)用智能比較調(diào)整程序，來控制max508的輸入數(shù)據(jù)，從而影響基準(zhǔn)電壓。主程序流程如圖4-1所示：圖4-1 主流程圖系統(tǒng)初始化時，屏蔽中斷，設(shè)置好max197的程序控制字，采用查詢方式查詢端，來判斷a/d轉(zhuǎn)換是否完成。調(diào)用d/a轉(zhuǎn)換時，首先進(jìn)行碼制轉(zhuǎn)換，將bcd碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼，然后調(diào)用除法程序，根據(jù)max508的輸出電壓方式，得到12位標(biāo)準(zhǔn)的適合max508輸出的二進(jìn)制碼。由508輸出基準(zhǔn)電壓。待max197轉(zhuǎn)換完成，讀取數(shù)據(jù)到單片機(jī)中，調(diào)用比較調(diào)整程序，自動調(diào)整508的輸出，使最終的輸出結(jié)果穩(wěn)定而且達(dá)到用戶的需要。d/a程

55、序包括了調(diào)用碼制轉(zhuǎn)換，調(diào)用數(shù)據(jù)調(diào)整（即除法程序）及輸出。首先輸出地址，選定max508，然后由p0口輸出二進(jìn)制碼，分兩次輸出，先低后高。程序較簡單，就不畫出流程了。a/d數(shù)據(jù)接收程序，就是當(dāng)a/d轉(zhuǎn)換完成后，由單片機(jī)接收轉(zhuǎn)換結(jié)果的程序。首先輸出地址信息，通過max197的片選端選定芯片，分兩次通過p0口接收數(shù)據(jù)，存到特定單元顯示程序，采用動態(tài)顯示的方法，由串口輸出段選碼和位選碼，并調(diào)用延時，顯示一段時間，然后換下一位顯示。除法程序，除法可以由一系列的減法和移位操作實(shí)現(xiàn)，商位是以串行方式獲得的，一次得一位。首先，把被除數(shù)得高位與除數(shù)相比較，如被除數(shù)高位大于除數(shù)，則商為1，并從被除數(shù)中減去除數(shù)，形

56、成一個部分余數(shù)；否則商位為0，不執(zhí)行減法。然后把新得部分余數(shù)左移一位，并與除數(shù)再次進(jìn)行比較。循環(huán)此步驟，直到被除數(shù)的所有位都處理完為止，一般商的字長為n，則需要循環(huán)n次這種除法上商前，先比較被除數(shù)與除數(shù)，根據(jù)比較結(jié)果決定上商1或0，并且只有在商為1時，才執(zhí)行減法，所以稱之為比較法。流程如圖4-2所示：除法在本程序中的作用就是用來計算輸出的d/a轉(zhuǎn)換碼是多少的。就是用戶所需電壓的1/8在max508的5伏電壓的量程下，用什么樣的12位二進(jìn)制數(shù)才能表示。 比較調(diào)整程序，就是當(dāng)單片機(jī)接收到a/d轉(zhuǎn)換完成后所送來的反饋結(jié)果后，進(jìn)行比較判斷，來進(jìn)一步調(diào)整d/a的輸出，從而使電壓更加穩(wěn)定的程序。流程如圖4-3所示：之后，判斷結(jié)果是否理想，來決定下一步是返回還是繼續(xù)進(jìn)行d/a變換，繼續(xù)調(diào)整輸出電壓。第5章 實(shí)驗設(shè)計中的不足硬件部分采用了多個芯片，但沒找到合適的要求供電一致的芯片，故而使用了多個78系列穩(wěn)壓芯