基于單片機的智能穩(wěn)壓電源設計

1、洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文）基于單片機的智能穩(wěn)壓電源的設計摘 要 本文介紹了一種基于單片機的智能穩(wěn)壓電源的設計方案，其核心技術是通過單片機控制數(shù)模轉換來改變其后的穩(wěn)壓模塊的輸出。該系統(tǒng)由整流濾波初步穩(wěn)壓部分、單片機控制部分、DAC和顯示部分組成，該穩(wěn)壓電源能連續(xù)步進可調，并且可實時顯示，彌補了傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源的不足。關鍵詞：單片機，穩(wěn)壓電源，連續(xù)步進可調，DACDesign of Intelligent Power Supply Based on MCU This paper introduces a single-chip microcomputer-based Intelligent Powe

2、r Supply Design program, its core technology through the MCU to control digital-to-analog converters to change the voltage regulator module subsequent output. The system consists of rectifier filter preliminary regulator of the MCU control of the DAC and display components, the power supply can be c

3、ontinuously adjustable stepper, and can be real-time display, made up for the shortcomings of traditional voltage regulator power supply.Key words： MCU，Regulated Power Supply，Stepping and adjustable row，DACIV目錄前言1第1章 概述21.1研究的目的和意義21.2國內外研究狀況21.3 研究方法及內容21.4穩(wěn)壓電源的介紹31.5 穩(wěn)壓電源的分類41.5.1 DC/DC變換41.5.2 AC

4、/DC變換5第2章 設計原理62.1設計原理62.1.1穩(wěn)壓電源基本原理62.1.2 穩(wěn)壓電路設計方案62.2系統(tǒng)框圖8第三章 主要器件介紹93.1 AT89C51簡介93.2 DAC0832工作原理103.3數(shù)碼管顯示原理113.3.1數(shù)碼管結構113.3.2數(shù)碼管工作原理123.4 TL082芯片的簡介12第4章 硬件電路與數(shù)據(jù)測試154.1整流濾波、初步穩(wěn)壓154.2 AT89C51主控部分164.3 數(shù)模轉換DAC0832174.4穩(wěn)壓部分174.5顯示電路184.6數(shù)據(jù)測試與分析18第5章 軟件設計205.1 軟件流程圖20結論21謝 辭22參考文獻23附錄24外文資料翻譯30前言通

5、信電源是保證通信暢通的基礎，其基礎地位確保了電源專業(yè)將長久的興旺發(fā)展并保持其專業(yè)的穩(wěn)定性和獨立性，特殊的作用不會被其它專業(yè)所取代，所以自60年代以來通信電源事業(yè)一直方興未艾，技術在不斷的進步，設備在不斷的更新，專業(yè)地位日益得到提高，特別是進入90年代以來，隨著通信事業(yè)超常規(guī)的快速發(fā)展，電源專業(yè)尤為得到了長足的進步，新型的電子器件、新設備、微電子技術、計算機集中監(jiān)控技術等正在廣泛的被通信電源所采用。全球通信電源技術發(fā)展呈現(xiàn)以下幾大趨勢：(1)高效率，高功率密度，高的使用環(huán)境溫度；運營商的設備不斷增多、用電量加劇、機房面積緊張等客觀因素的存在，對電源產(chǎn)品提出了高效率、高功率密度、寬的使用環(huán)境溫度的

6、要求。(2)網(wǎng)絡化智能化的監(jiān)控管理；隨著網(wǎng)絡的日益發(fā)展，巨大網(wǎng)絡設備需要大量人力、物力投在設備的管理和維護工作上，如：通信設施所處環(huán)境越來越復雜，人煙稀少、交通不便這些都增大了維護的難度。這對電源設備的監(jiān)控管理提出了新的要求。(3)全數(shù)字化控制；數(shù)字化技術的發(fā)展逐步表現(xiàn)出了傳統(tǒng)模擬技術無法實現(xiàn)的優(yōu)勢，如：采用全數(shù)字化控制技術，有效縮小電源體積降低了成本，大大提高了設備的可靠性和對用戶的適應性。(4)安全、防護、良好EMC指標；考慮到設備復雜的運行環(huán)境，電源設備須滿足相關的安全、防護、防雷標準，才能保證電源的可靠運行。(5)綠色環(huán)保；環(huán)保一方面的指標是，通信電源的電流諧波符合要求。降低電源的輸入

7、諧波，不但可以改善電源對電網(wǎng)的負載特性，減小給電網(wǎng)帶來的污染，也可減少對其他網(wǎng)絡設備的諧波干擾。另一個重要方面是，材料可循環(huán)利用和對環(huán)境無污染。這方面需要產(chǎn)品滿足WEEE、ROHS指令。WEEE、ROHS指令包括兩部分的內容，即涉及循環(huán)再利用WEEE和限制使用有害物質的ROHS。所以設計一個智能電源十分必要。第1章 概述1.1研究的目的和意義直流穩(wěn)壓電源是一種常見的電子儀器,應用于電子電路、教學實驗等領域。目前使用的直流穩(wěn)壓電源大部分是線性電源,利用分立器件組成,其體積大,效率低,可靠性差,操作使用起來不方便,自我的保護功能不夠,因而發(fā)生故障的幾率高。隨著電子技術的飛速發(fā)展,各種電子、電器設備

8、對穩(wěn)壓電源的性能要求日益提高,穩(wěn)壓電源不斷朝著小型化、高效率、低成本、高可靠性、低電磁干擾、模塊化和智能化方向發(fā)展,以單片機系統(tǒng)為核心而設計制造出來的新一代智能型穩(wěn)壓電源不但電路簡單,結構緊湊,價格低廉,性能卓越,而且由于單片機具有計算和控制能力,利用它對采樣數(shù)據(jù)進行各種計算,從而可排除和減少由于干擾信號和模擬電路引起的誤差,提高穩(wěn)壓電源輸出電壓和控制電流精度,降低了模擬電路的要求。1.2國內外研究狀況 在我國,以電力電子學為核心技術的電源產(chǎn)業(yè),從二十世紀60年代中期開始形成,到了90年代以來,電源產(chǎn)業(yè)進入快速發(fā)展時期。一方面, 電源產(chǎn)業(yè)規(guī)模的發(fā)展在加快;另一方面,在國家自然科學基金的資助下或

9、創(chuàng)新意識指導下,我國電力電子技術的研究從吸收消化和一般跟蹤發(fā)展到前沿跟蹤和基礎創(chuàng)新,電源產(chǎn)業(yè)界涌現(xiàn)了一些技術難度較大,具有國際先進水平的產(chǎn)品,而且還產(chǎn)生了一大批具有代表性的研究成果和產(chǎn)品;目前國內還開展了跟蹤國際多方面前沿性課題的研究或基礎創(chuàng)新研究。但是我國電源產(chǎn)業(yè)與發(fā)達國家相比,存在著很大的差距和不足:在電源產(chǎn)品的質量、可靠性、開發(fā)投入、生產(chǎn)規(guī)模、工藝水平、先進檢測設備、智能化、網(wǎng)絡化、持續(xù)創(chuàng)新能力等方面的差距為10-15年,尤其在實現(xiàn)直流穩(wěn)壓電源的智能化、網(wǎng)絡化方面的研究不是很多。 1.3 研究方法及內容 本系統(tǒng)研究的直流穩(wěn)壓電源主要是符合智能化、數(shù)字化以及模塊化的特點。智能化主要是指系統(tǒng)

10、有可編程模塊可以對系統(tǒng)進行智能控制。數(shù)字化主要是指系統(tǒng)輸出電壓通過7段數(shù)碼管顯示,并且可以通過按鍵對輸出電壓進行連續(xù)步進數(shù)字化調節(jié)。模塊化是指系統(tǒng)由各個相關模塊組成,提高了系統(tǒng)的可靠性。 本設計介紹了基于單片機控制的開關穩(wěn)壓電源,以高性能單片機為控制核心,組成數(shù)據(jù)處理電路,在檢測和控制軟件支持下,調整和控制開關電源的工作狀態(tài)。第2章 開關穩(wěn)壓電源的原理及實現(xiàn)方法。 1.4 穩(wěn)壓電源的介紹 電是工業(yè)的動力,是人類生活的源泉,電源是產(chǎn)生電的裝置,表示電源特性的參數(shù)有功率、電壓、電流、頻率等,在同一參數(shù)要求下,又有重量、體積、效率和可靠性等指標。我們用的電,一般都需要經(jīng)過轉換才能適合使用的需要,例如

11、交流轉換成直流,高電壓變成低電壓,大功率變換成小功率等。 開關電源是采用功率半導體器件作為開關,通過控制開關輸出脈沖信號的占空比調整輸出電壓。以功率晶體管(GTR)為例,當開關管飽和導通時,集電極和發(fā)射極倆端的壓降接近零;當開關管截止時,其集電極電流為零。開關型穩(wěn)壓電源直接從電網(wǎng)電壓進行整流、濾波、調整。開關型電源不同于線性電源供應器,一個開關電源晶體管之間快速切換非常全面的和全關閉狀態(tài),最大限度地減少浪費能源。所以,電路功耗很小,效率可達到80%-90%,比普通線性穩(wěn)壓電源提高了近一倍,故開關電源被譽為高效節(jié)能型電源 開關電源是利用現(xiàn)代電力電子技術,控制開關管開通和關斷的時間比率,維持穩(wěn)定輸

12、出電壓的一種電源,開關電源一般由脈沖寬度調制(PWM)控制IC和MOSFET構成。開關電源和線性電源相比,二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長,但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上,反而高于開關電源,這一點稱為成本反轉點。隨著電力電子技術的發(fā)展和創(chuàng)新,使得開關電源技術也在不斷地創(chuàng)新,這一成本反轉點日益向低輸出電力端移動,這為開關電源提供了廣闊的發(fā)展空間。 目前,開關電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用于以電子計算機為主導的各種終端設備、通信設備等幾乎所有的電子設備,是當今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。目前市場上出售的開關電源中采用雙極性晶體管制成的100kHz、

13、用MOS-FET制成的500kHz電源,雖已實用化,但其頻率有待進一步提高。要提高開關頻率,就要減少開關損耗,而要減少開關損耗,就需要有高速開關元器件。然而,開關速度提高后,會受電路中分布電感和電容或二極管中存儲電荷的影響而產(chǎn)生浪涌或噪聲。這樣,不僅會影響周圍電子設備,還會大大降低電源本身的可靠性。其中,為防止隨開關啟-閉所發(fā)生的電壓浪涌,可采用R-C或L-C緩沖器,而對由二極管存儲電荷所致的電流浪涌可采用非晶態(tài)等磁芯制成的磁緩沖器。不過,對1MHz以上的高頻,要采用諧振電路,以使開關上的電壓或通過開關的電流呈正弦波,這樣既可減少開關損耗,同時也可控制浪涌的發(fā)生。這種開關方式稱為諧振式開關。目

14、前對這種開關電源的研究很活躍,因為采用這種方式不需要大幅度提高開關速度就可以在理論上把開關損耗降到零,而且噪聲也小,可望成為開關電源高頻化的一種主要方式。當前,世界上許多國家都在致力于數(shù)兆Hz的變換器的實用化研究。1.5 穩(wěn)壓電源的分類 現(xiàn)在的穩(wěn)壓電源技術領域是邊開發(fā)相關電力電子器件,邊開發(fā)開關變頻技術,兩者相互促進推動著開關電源每年以超過兩位數(shù)字的增長率向著輕、小、薄、低噪聲、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。開關電源可分為AC/DC和DC/DC兩大類,DC/DC變換器現(xiàn)已實現(xiàn)模塊化,且設計技術及生產(chǎn)工藝在國內外均已成熟和標準化,并已得到用戶的認可,但AC/DC的模塊化,因其自身的特性使得在模塊化的

15、進程中,遇到較為復雜的技術和工藝制造問題。以下分別對兩類開關電源的結構和特性作以闡述。1.5.1 DC/DC變換 DC/DC變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓,也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有兩種,一是脈寬調制方式Ts不變,改變ton(通用),二是頻率調制方式,ton不變,改變Ts(易產(chǎn)生干擾)。其具體的電路由以下幾類: (1) Buck電路?降壓斬波器,其輸出平均電壓Uo小于輸入電壓Ui,極性相同。 (2) Boost電路?升壓斬波器,其輸出平均電壓Uo大于輸入電壓Ui,極性相同。 (3) Buck-Boost電路?降壓或升壓斬波器,其輸出平均電壓Uo大于或小于輸入電壓Ui,極性相

16、反,電感傳輸。 (4) Cuk電路?降壓或升壓斬波器,其輸出平均電壓Uo 大于或小于輸入電壓Ui,極性相反,電容傳輸。 當今軟開關技術使得DC/DC發(fā)生了質的飛躍,美國VICOR公司設計制造的多種ECI軟開關DC/DC變換器,其最大輸出功率有300W、600W、800W等,相應的功率密度為(6、2、10、17)W/cm3,效率為(80-90)%。日本NemicLambda公司最新推出的一種采用軟開關技術的高頻開關電源模塊RM系列,其開關頻率為(200300)kHz,功率密度已達到27 W/cm3,采用同步整流器(MOS-FET代替肖特基二極管),是整個電路效率提高到90%。 1.5.2 AC/

17、DC變換 AC/DC變換是將交流變換為直流,其功率流向可以是雙向的,功率流由電源流向負載的稱為“整流”,功率流由負載返回電源的稱為“有源逆變”。AC/DC變換器輸入為50/60Hz的交流電,因必須經(jīng)整流、濾波,因此體積相對較大的濾波電容器是必不可少的,同時因遇到安全標準(如UL、CCEE等)及EMC指令的限制(如IEC、FCC、CSA),交流輸入側必須加EMC濾波及使用符合安全標準的元件,這樣就限制AC/DC電源體積的小型化,另外,由于內部的高頻、高壓、大電流開關動作,使得解決EMC電磁兼容問題難度加大,也就對內部高密度安裝電路設計提出了很高的要求,由于同樣的原因,高電壓、大電流開關使得電源工

18、作消耗增大,限制了AC/DC變換器模塊化的進程,因此必須采用電源系統(tǒng)優(yōu)化設計方法才能使其工作效率達到一定的滿意程度。 AC/DC變換按電路的接線方式可分為,半波電路、全波電路。按電源相數(shù)可分為單項、三相、多相。按電路工作象限又可分為一象限、二象限、三象限、四象限。第2章 設計原理2.1設計原理2.1.1穩(wěn)壓電源基本原理直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器T、整流、濾波和穩(wěn)壓電路四部分組成，其原理框圖如圖2-1所示。電網(wǎng)供給的交流電壓u1(220V,50Hz) 經(jīng)電源變壓器降壓后，得到符合電路需要的交流電壓u2，然后由整流電路變換成方向不變、大小隨時間變化的脈動電壓u3，再用濾波器濾去其交流分量，就可得到比

19、較平直的直流電壓uI。但這樣的直流輸出電壓，還會隨交流電網(wǎng)電壓的波動或負載的變動而變化。在對直流供電要求較高的場合，還需要使用穩(wěn)壓電路，以保證輸出直流電壓更加穩(wěn)定。圖2-1 直流穩(wěn)壓電源框圖2.1.2 穩(wěn)壓電路設計方案 方案一：采用LM78XX系列三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，電路如圖2-2 圖2-2 三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓電路方案二：采用LM317系列可調三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，電路如圖2-3 圖2-3 可調三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓電路方案三：由運放組成的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源，電路如圖2-4圖2-4 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路方案一與方案二都可實現(xiàn)穩(wěn)定的電壓輸出，而且電路結構簡單，但方案一電壓輸出固定，方案二雖然電壓可調但很難實現(xiàn)步進調節(jié)。方案三既

20、可實現(xiàn)穩(wěn)定的電壓輸出，而且輸出電壓連續(xù)步進可調，滿足設計要求。在方案三中用到了運放、單片機、數(shù)模轉換DAC0832，這些器件都需要穩(wěn)定的工作電壓，因此系統(tǒng)最終的選擇方案一與方案三相結合，采用方案一實現(xiàn)系統(tǒng)的工作電壓，采用方案三實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)壓電源的連續(xù)步進可調。2.2系統(tǒng)框圖系統(tǒng)由各個模塊組成，由各個模塊組成的系統(tǒng)框圖如圖2-5所示。顯示電路調整電路AT89C51單片機 取樣電路比較電路按鍵控制DAC電源電路圖2-5系統(tǒng)框圖8第三章 主要器件介紹3.1 AT89C51簡介本課題設計的直流穩(wěn)壓電源的核心控制器件選用AT89C511。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPERO

21、MFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的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，AT8920C51是他的精簡版，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，引腳圖如圖3-1。 圖3-1 AT89C51引腳圖AT89C51主要特性·與MCS-51 兼容 ·4K字節(jié)可編程閃爍存儲器 ·壽命：100

22、0寫/擦循環(huán)·數(shù)據(jù)保留時間：10年·全靜態(tài)工作：0Hz-24Hz·三級程序存儲器鎖定·128*8位內部RAM·32可編程I/O線·兩個16位定時器/計數(shù)器·5個中斷源 ·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式·片內振蕩器和時鐘電路3.2 DAC0832工作原理直流穩(wěn)壓電源的數(shù)模轉換采用通用芯片DAC0832。DAC0832的原理框圖如圖3-2所示。DAC0832主要由8位輸入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉換器以及輸入控制電路四部分組成。8 位輸入寄存器用于存放主機送來的數(shù)字量，使輸入數(shù)字

23、量得到緩沖和鎖存，由加以控制；8位DAC寄存器用于存放待轉換的數(shù)字量，由加以控制；8位D/A轉換器輸出與數(shù)字量成正比的模擬電流；由與門、非與門組成的輸入控制電路來控制2個寄存器的選通或鎖存狀態(tài)。圖3-2 DAC0832原理框圖當WR2和XFER同時有效時，8位DAC寄存器端為高電平“1”，此時DAC寄存器的輸出端Q跟隨輸入端D也就是輸入寄存器Q端的電平變化；反之，當端為低電平“0”時，第一級8位輸入寄存器Q端的狀態(tài)則鎖存到第二級8位DAC寄存器中，以便第三級8位DAC轉換器進行D/A轉換。一般情況下為了簡化接口電路，使第二級8位DAC寄存器的輸入端到輸出端直通，只有第一級8位輸入寄存器置成可選

24、通、可鎖存的單緩沖輸入方式。 特殊情況下可采用雙緩沖輸入方式，即把兩個寄存器都分別接成受控方式。DAC單極性輸出方式如圖 3-3 所示圖3-3 DAC單極性輸出電路3.3數(shù)碼管顯示原理 3.3.1數(shù)碼管結構輸出電壓采用7段數(shù)碼管進行顯示。數(shù)碼管由8個發(fā)光二極管（以下簡稱字段）構成，通過不同的組合可用來顯示數(shù)字0 9、字符A F、H、L、P、R、U、Y、符號“-”及小數(shù)點“.”。數(shù)碼管的外型結構如圖3-4（a）所示。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽極兩種結構，分別如圖3-4（b）和圖3-4（c）所示。（a） 外型結構 （b） 共陰極 （c）共陽極圖3-4 數(shù)碼管結構圖3.3.2數(shù)碼管工作原理共陽極數(shù)碼管

25、的8個發(fā)光二極管的陽極（二極管正端）連接在一起，通常，公共陽極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅動電路輸出端。當某段驅動電路的輸出端為低電平時，則該端所連接的字段導通并點亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅動電路能吸收額定的段導通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導通電流來確定相應的限流電阻。共陰極數(shù)碼管的8個發(fā)光二極管的陰極（二極管負端）連接在一起，通常，公共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅動電路輸出端，當某段驅動電路的輸出端為高電平時，則該端所連接的字段導通并點亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時，要求段驅動電路能提供額定的段導通電流，

26、還需根據(jù)外接電源及額定段導通電流來確定相應的限流電阻.3.3.3數(shù)碼管字形編碼要使數(shù)碼管顯示出相應的數(shù)字或字符必須使段數(shù)據(jù)口輸出相應的字形編碼。對照圖3-4（a），字型碼各位定義如下：數(shù)據(jù)線D0與a字段對應，D1字段與b字段對應，依此類推。如使用共陽極數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為0表示對應字段亮，數(shù)據(jù)為1表示對應字段暗；如使用共陰極數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為0表示對應字段暗，數(shù)據(jù)為1表示對應字段亮。如要顯示“0”，共陽極數(shù)碼管的字型編碼應為：11000000B（即C0H）；共陰極數(shù)碼管的字型編碼應為：00111111B（即3FH）。依此類推可求得數(shù)碼管字形編碼如表3-2所示3.4 TL082芯片的簡介TL082是一通用

27、的J-FET雙運算放大器。其特點是：較低的辦入偏置電壓和偏置電流；輸出設有短路保護電路；輸入級具有較高的輸入阻抗；內建頻率補償電路；較高的壓擺率:16V/us(典型值);最大工作電壓：Vccmax=+/-18V.替換型號： MB4708，NJM081，PC802TL082雙運放引腳電壓：如圖表3-1腳號有信號電壓/V引腳功能腳號有信號電壓/V引腳功能10正相輸出155.2正相輸出221反相輸出165.6反相輸出231正相輸出17-12輸出24-14控制電壓810中心偏移控制電壓表3-1顯示字符字形共 陽 極共 陰 極dpgfedcba字型碼dpgfedcba字形碼0011000000C0H00

28、1111113FH1111111001F9H0000011006H2210100100A4H010110115BH3310110000B0H010011114FH441001100199H0110011066H551001001092H011011016DH661000001082H011111017DH7711111000F8H0000011107H881000000080H011111117FH991001000090H011011116FHAA1000100088H0111011177HBB1000001183H011111007CHCC11000110C6H0011100139HDD1

29、0100001A1H010111105EHEE1000011086H0111100179HFF100011108EH0111000171HHH1000100189H0111011076HLL11000111C7H0011100038HPP100011008CH0111001173HRR11001110CEH0011000131HUU11000001C1H001111103EHYY1001000191H011011106EH-10111111BFH0100000040H.011111117FH1000000080H熄滅滅11111111FFH0000000000H表3-2 數(shù)碼管字型編碼表第4章

30、 硬件電路與數(shù)據(jù)測試4.1整流濾波、初步穩(wěn)壓整流就是把交流電變成脈動的直流電的過程，整流的基本器件是二極管，利用二極管的單向導電性即可把交流電轉換成脈動的直流電，橋式整流電路如圖4-1所示2。 圖4-1 整流濾波電路濾波是為了降低輸出電壓的脈動成分，得到較為平滑的直流電源，常有的濾波電路有電容濾波、RC（LC）型的濾波形式。電容是一個能儲存電荷的元件。有了電荷，兩極板之間就有電壓UC=Q/C。在電容量不變時，要改變兩端電壓就必須改變兩端電荷，而電荷改變的速度，取決于充放電時間常數(shù)。時間常數(shù)越大，電荷改變得越慢，則電壓變化也越慢，即交流分量越小，也就“濾除”了交流分量，經(jīng)過濾波后，輸出電壓的紋波

31、減小，直流成分得到提高；固定三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓電路如圖4-2所示，在輸入與公共端之間、輸出端與公共端之間分別接了0.33uf、0.1uf的電容,可以防止自激振蕩。圖4-2 三端穩(wěn)壓電路4.2 AT89C51主控部分單片機AT89C51是系統(tǒng)的控制核心，主要是通過控制數(shù)摸轉換來實現(xiàn)對穩(wěn)壓電源的調節(jié)，并且控制顯示電路，電路如圖4-3所示。 圖4-3 AT89C51主控電路主控電路中包括AT89C51工作的基本電路：復位電路和晶振電路，還有兩個按鍵：+SW鍵和-SW鍵，這兩個按鍵用于控制輸出電壓的增加與減小。4.3 數(shù)模轉換DAC0832 DAC模塊是整個系統(tǒng)的紐帶，連接著控制部分與穩(wěn)壓部分，電路如圖4

32、-4圖4-4 數(shù)模轉換電路該數(shù)模轉換電路采用的是DAC0832單極性輸出方式，輸出Vo=-B*Vref/256，其中B的值為D0D7組成的8位二進制，取值范圍為0255，Vref是參考電壓，該電壓有電阻R2和可變電阻R3分壓所得，通過調節(jié)可變電阻可以改變參考電壓Vref。4.4穩(wěn)壓部分穩(wěn)壓部分是系統(tǒng)的實現(xiàn)核心，DAC模塊輸出的模擬信號決定最終的輸出電壓，電路如圖4-5所示 。 圖4-5 穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓電路中電阻R7和R8組成取樣電路，對輸出電壓進行取樣，運放TL082構成比較電路，對采樣電壓與數(shù)模轉換輸出的電壓進行比較以控制調整電路，三極管Q1和Q2構成調整電路，調整電路通過改變三極管的管壓降

33、來調整輸出電壓。4.5顯示電路顯示電路是對系統(tǒng)輸出電壓進行顯示，使得整個系統(tǒng)更加合理話，由于只顯示輸出的電壓，所以顯示器件采用數(shù)碼管，電路如圖4-6所示；圖4-6 數(shù)碼管顯示電路4.6數(shù)據(jù)測試與分析數(shù)據(jù)測試主要是測試輸出電壓與設定值之間的誤差。測試數(shù)據(jù)如表4-1表4-1 測試數(shù)據(jù)設定值(V)輸出電壓(V)誤差(V)12.92.840.0623.22.970.0333.53.480.0245.04.980.0257.06.980.0269.18.080.02710.210.180.02811.010.960.04911.111.010.09從表4-1中的數(shù)據(jù)可以看出第1組和第9組輸出電壓與設定值

34、偏差比較大，設定值在3.2V11V時輸出電壓偏差不大。為了減小誤差，所以將電壓的設定值限定在3.2V11V之間。系統(tǒng)輸出電壓在3.2V11V之間步進可調。19第5章 軟件設計5.1 軟件流程圖系統(tǒng)軟件流程圖直觀的描述了如何實現(xiàn)對系統(tǒng)輸出電壓的調節(jié)。首先對系統(tǒng)的輸出電壓進行初始化，設定為5V（常用電壓值），然后通過判斷按鍵是+鍵或是-鍵對系統(tǒng)的輸出電壓進行相應的調節(jié)，并保證輸出電壓不超出設定范圍，如圖5-1圖5-1 系統(tǒng)軟件流程21結論該設計采用閉環(huán)反饋調整的方法，設計出了實用的直流電壓源，其電壓輸出的級數(shù)與D/A的位數(shù)有緊密關系，本設計采用了8位的D/A，若采用12位或16位的D/A轉換器進行

35、相應的閉環(huán)調整，直流電源的精度會進一步提高。由于該電源在結合了線性電源與開關電源各自優(yōu)點的基礎上還加入了單片機控制，不僅小巧、輕便、輸出特性良好而且還操作簡單，具有控制智能化等特點，因此，十分適用于各種科學實驗與小功率的電子設備中，相信會有很好的應用前景。謝 辭致謝時光荏苒，大學三年的學習時光已經(jīng)接近尾聲，在此我想對我的母校，我的父母、親人們，我的老師和同學們表達我由衷的謝意。感謝我的家人對我大學四年學習的默默支持;感謝我的母校洛陽理工學院給了我在大學四年深造的機會，讓我能繼續(xù)學習和提高;感謝 李的老師和同學們四年來的關心和鼓勵。老師們課堂上的激情洋溢，課堂下的諄諄教誨;同學們在學習中的認真熱

36、情，生活上的熱心主動，所有這些都讓我的四年充滿了感動。這次畢業(yè)論文設計我得到了很多老師和同學的幫助，其中我的論文指導老師李老師對我的關心和支持尤為重要。每次遇到難題，我都會向李老師尋求幫助，而李老師每次不管忙或閑，總會耐心給我講解。李老師平日里工作繁多，但我做畢業(yè)設計的每個階段，從選題到查閱資料，外文翻譯，論文提綱的確定，中期論文的修改，后期論文格式調整等各個環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導。這幾個月以來，李老師不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想給我以無微不至的關懷，在此謹向 李老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。同時感謝在整個畢業(yè)設計期間和我交流過的同學，和曾經(jīng)在各個方面給予過我?guī)椭幕锇閭儯?/p>

37、此，我再一次真誠地向幫助過我的老師和同學表示感謝。參考文獻1 譚博學，苗匯靜.集成電路原理及應用.北京：電子工業(yè)出版社，2003，3050.2 童詩白,華成英.模擬電子技術基礎. 北京：高等教育出版社,2001，200215.3 韓建文.瓊州大學學報第11卷 第2期 2004，4560.4 譚浩強,張基溫,唐永炎.C語言程序設計教程. 北京：高等教育出版社,1992，163198.5 黃友銳.單片機原理及應用.安徽：合肥工業(yè)大學出版社，2006，6775.6 劉建輝，冀常鵬.單片機智能控制技術.國防工業(yè)出版社，2007，4556.7 王增福,魏永明.新編線性直流穩(wěn)壓電源. 北京：電子工業(yè)出版社

38、,2004，100421.8 李伯成.基于MCS-51單片機的嵌入式系統(tǒng)設計.北京：電子工業(yè)出版社，2004，109112.9 范立南. 單片微型計算機控制系統(tǒng)設計. 北京:人民郵電出版社,2004，28142.10 蔡明生. 電子設計 . 北京:高等教育教育出版社,2004，57214.11 吳黎明. 單片機原理及應用技術.北京：科學出版社，2003.12 張俊謨.單片機中級教程原理與應用.北京：北京航空航天大學出版社，2006，67.13 張志良，馬彪.單片機原理與控制技術.北京：機械工業(yè)出版社，2001.14 沈任元，吳勇.常用電子元器件簡明手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2004.15 何

39、立民.單片機高級教程應用與設計.北京：北京航天航空大學出版社，2007.36附錄附錄一 系統(tǒng)源程序ORG 30HSTART:MOV R1,#64H ；輸出電壓初使化 MOV 40H,#0 ；設定為5V MOV 41H,#5 MOV 42H,#0DL: JB P1.0,DL1 ；+鍵按鍵處理 CALL DELAY CJNE R1,#078H,DL3 JMP DL2DL3: INC R1 ；輸出電壓增加 INC R1 INC 42H MOV R5,42H CJNE R5,#0AH,DL2 MOV 42H,#0 INC 41H MOV R5,41H CJNE R5,#0AH,DL2 MOV 41H,

40、#0 INC 40H JMP DL2DL1: JB P1.1,DL2 ；-鍵按鍵處理 CALL DELAY CJNE R1,#0DCH,DL4 JMP DL2DL4: DEC R1 ；輸出電壓減少 DEC R1 DEC 42H MOV R5,42H CJNE R5,#0FFH,DL2 MOV 42H,#9 DEC 41H MOV R5,41H CJNE R5,#0FFH,DL2 MOV 41H,#9 DEC 40H MOV R5,40H CJNE R5,#0FFH,DL2 MOV 40H,#0DL2: MOV P0,R1 ；數(shù)據(jù)顯示 CALL DISP JMP DLDELAY:MOV R4,#

41、02H ； 延時DELAY3:MOV R3,#0FFHDELAY1:MOV R2,#04FHDELAY2:DJNZ R2,DELAY2 DJNZ R3,DELAY1 DJNZ R4,DELAY3 RETDISP: MOV P3,#0F7H ；顯示子程序 MOV P2,#3EH ；顯示單位 CALL DELA MOV DPTR,#TAB ；顯示小數(shù)位 MOV A,42H MOVC A,A+DPTR MOV P3,#0FBH MOV P2,A CALL DELA MOV A,41H ；顯示個位數(shù) MOVC A,A+DPTR ；至小數(shù)點 ADD A,#80H MOV P3,#0FDH MOV P2,

42、A CALL DELA MOV R5,40H CJNE R5,#0,DISP1 RETDISP1: MOV A,40H ；顯示十位數(shù) MOVC A,A+DPTR MOV P3,#0FEH MOV P2,A CALL DELA RETDELA: MOV R3,#04FH ；延時DELA1: MOV R2,#57HDELA2: DJNZ R2,DELA2 DJNZ R3,DELA1 RETTAB:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH,77H ；數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)表 END附錄二 系統(tǒng)總電路圖一 附錄三 系統(tǒng)電路圖二附錄四 系統(tǒng)電路圖三 外文資料翻譯Str

43、ucture and function of the MCS-51 series Structure and function of the MCS-51 series one-chip computer MCS-51 is a name of a piece of one-chip computer series which Intel Company produces. This company introduced 8 top-grade one-chip computers of MCS-51 series in 1980 after introducing 8 one-chip co

44、mputers of MCS-48 series in 1976. It belong to a lot of kinds this line of one-chip computer the chips have,such as 8051, 8031, 8751, 80C51BH, 80C31BH,etc., their basic composition, basic performance and instruction system are all the same. 8051 daily representatives- 51 serial one-chip computers .

45、An one-chip computer system is made up of several following parts: ( 1) One microprocessor of 8 (CPU). ( 2) At slice data memory RAM (128B/256B),it use not depositting not can reading /data that write, such as result not middle of operation, final result and data wanted to show, etc. ( 3) Procedure

46、memory ROM/EPROM (4KB/8KB ), is used to preserve the procedure , some initial data and form in slice. But does not take ROM/EPROM within some one-chip computers, such as 8031 , 8032, 80C ,etc. ( 4) Four 8 run side by side I/O interface P0 four P3, each mouth can use as introduction , may use as expo

47、rting too. ( 5) Two timer / counter, each timer / counter may set up and count in the way, used to count to the external incident, can set up into a timing way too, and can according to count or result of timing realize the control of the computer. ( 6) Five cut off cutting off the control system of

48、 the source . ( 7) One all duplexing serial I/O mouth of UART (universal asynchronous receiver/transmitter (UART) ), is it realize one-chip computer or one-chip computer and serial communication of computer to use for. ( 8) Stretch oscillator and clock produce circuit, quartz crystal finely tune ele

49、ctric capacity need outer. Allow oscillation frequency as 12 megahertas now at most. Every the above-mentioned part was joined through the inside data bus .Among them, CPU is a core of the one-chip computer, it is the control of the computer and command centre, made up of such parts as arithmetic un

50、it and controller , etc. The arithmetic unit can carry on 8 persons of arithmetic operation and unit ALU of logic operation while including one, the 1 storing device temporarilies of 8, storing device 2 temporarily, 8's accumulation device ACC, register B and procedure state register PSW, etc. P

51、erson who accumulate ACC count by 2 input ends entered of checking etc. temporarily as one operation often, come from person who store 1 operation is it is it make operation to go on to count temporarily , operation result and loopback ACC with another one. In addition, ACC is often regarded as the transfer station of data transmission on 8051 inside . The sa