直流穩(wěn)壓恒流數控電源設計

第1章緒論1.1研究目的及意義提供穩(wěn)定的電源供應：直流穩(wěn)壓恒流電源能夠提供穩(wěn)定的輸出電壓和可調的輸出電流，保證電子設備正常運行。該研究旨在設計一種高品質的電源，以滿足各種領域對電源穩(wěn)定性和可靠性的要求。實現高精度的電源輸出：在很多應用中，對電源輸出的精度要求較高，特別是對于一些精密儀器、實驗室設備或通信系統(tǒng)等。本論文研究的數控電源設計旨在通過先進的控制算法和電路設計，實現高精度的電源輸出，以滿足精密應用的需求。提供靈活的電源調節(jié)功能：直流穩(wěn)壓恒流數控電源的設計使得用戶能夠靈活調節(jié)輸出電壓和電流，以適應不同的負載需求。這種靈活性對于實驗室研究、電子制造和各種測試應用非常重要。本研究旨在設計一種方便操作和調節(jié)的數控電源，以滿足用戶對靈活性的需求。探索數控技術在電源設計中的應用：數控技術在各個領域都得到廣泛應用，通過將數控技術引入電源設計，可以提高電源的可控性和可編程性。本論文的研究目的是探索數控技術在直流穩(wěn)壓恒流電源設計中的應用，以推動電源技術的發(fā)展和創(chuàng)新。綜上所述，本論文的研究目的是設計一種直流穩(wěn)壓恒流數控電源，以提供穩(wěn)定、高精度和靈活調節(jié)的電源輸出。該研究對于滿足各個領域對高品質電源的需求，推動電源技術的發(fā)展以及數控技術在電源設計中的應用具有重要的意義。1.2國內外研究現狀直流穩(wěn)壓恒流數控電源是一種電子電源設備，具有輸出精度高、負載適應能力強、輸出穩(wěn)定性好等優(yōu)點，廣泛應用于工業(yè)自動化、科學研究、電子測試、醫(yī)療設備等領域。在國內外已經有很多研究團隊對該領域進行了深入的研究，本文將對這些研究現狀進行梳理和總結。國內在直流穩(wěn)壓恒流數控電源的研究方面已經有了一定的積累，以下是幾篇具有代表性的論文：2020年，謝明亮，馬學強，蘇向陽在《數控直流穩(wěn)壓電源》中介紹了一種基于單片機控制的高精度直流穩(wěn)壓恒流電源設計方案，通過單片機實現對輸出電壓和輸出電流的PID控制，提高了電源的穩(wěn)定性和精度[1]。2021年，吳彤和孫廣輝在《基于AT89S52的數控直流電源設計》中提出了一種基于51單片機的直流穩(wěn)壓恒流電源設計方案，通過鍵盤控制電路輸出并在LCD上顯示輸出電壓值，從而實現數控電源輸出[2]。該電源設計具有相對簡單、操作方便、效率高、性能穩(wěn)定等優(yōu)勢。本系統(tǒng)使用鍵盤預設值電壓值，以單片機為控制核心，通過D/A模塊完成數字信號與模擬信號的轉換，經運算電路實現穩(wěn)定電壓值的輸出，使用ICL7136直接驅動四位LCD液晶顯示器進行電源電壓顯示，系統(tǒng)工作電壓則通過自制直流電源來提供。2019年，盧誠在《基于FPGA的DC-DC數控電源設計與實現》介紹了一種基于FPGA的直流穩(wěn)壓恒流電源設計方案，通過FPGA實現了電源輸出參數的高速控制和調節(jié)，提高了電源的響應速度和精度[3]。國外在直流穩(wěn)壓恒流數控電源的研究方面也非常活躍，以下是幾篇具有代表性的論文：2019年，KORTUMK在《Smarteyedata:devdtopahealtofoundationformedicalrescarchusingSmartDataapplications》中介紹了一種基于數字控制的直流穩(wěn)壓恒流電源設計方案，通過數字控制器實現了輸出電壓和電流的精確控制，并使用了多級保護措施保障電源的可靠性和安全性[4]。2019年，HIRNEIBC在《ResearchofOnlineWaterQualityMonitoringSystemBasedonZigbeeNetwork》中介紹了一種針對工業(yè)應用的高精度、高穩(wěn)定性的直流穩(wěn)壓恒流電源設計方案，通過多級穩(wěn)壓器和數字控制器實現了電源的穩(wěn)定性和精度[18]。2020年，RaafiB在《DesignandDevelopmentofFuzzy-PIDControllerforFour-wheeledMobileRoboticStability:AC'aseStudyontheUphillRoad》中介紹了一種基于微處理器的高精度直流穩(wěn)壓恒流電源設計方案，通過使用微處理器實現了PID控制和數字化調節(jié)，提高了電源的穩(wěn)定性和精度，并使用了多種保護措施確保電源的可靠性和安全性[20]。從以上介紹的論文可以看出，國內外在直流穩(wěn)壓恒流數控電源的研究方面已經取得了一些重要的進展。研究人員通過采用不同的控制方案和保護措施，實現了電源輸出精度高、穩(wěn)定性好、負載適應能力強等優(yōu)點，為電源的應用提供了更好的技術保障。總體來說，直流穩(wěn)壓恒流數控電源的研究方向主要集中在控制器和保護措施的設計上，其中數字控制器和PID算法等技術已經得到廣泛應用。未來的研究重點將更多地關注電源的智能化、數字化和網絡化等方面，使得電源更加便捷、高效和可靠，滿足不同領域的應用需求。1.3主要研究內容直流穩(wěn)壓恒流數控電源是一種用于提供恒定電壓和電流輸出的電源設備，廣泛應用于電子、通訊、醫(yī)療、航空航天等領域。其主要研究內容包括以下幾個方面：1、控制器設計：直流穩(wěn)壓恒流數控電源的控制器是電源的關鍵組成部分，它能夠通過對電源輸出進行精確的控制，實現恒定的電壓和電流輸出。當前常用的控制器設計包括模擬控制和數字控制兩種方式。其中，數字控制器由于其可編程性和精度更高的優(yōu)點，已成為主流的設計方案。2、保護措施設計：在實際應用中，直流穩(wěn)壓恒流數控電源需要具備多種保護措施，以確保電源的可靠性和安全性。當前常見的保護措施包括過壓保護、過流保護、過熱保護、短路保護等。通過對電源輸出和內部電路的監(jiān)測和控制，及時判斷并采取相應的保護措施，可以有效地保障電源的正常運行。3、輸出電路設計：輸出電路是直流穩(wěn)壓恒流數控電源的另一個關鍵組成部分，它負責將電源輸出的電壓和電流經過濾波和調節(jié)后輸出到負載端。當前常用的輸出電路設計包括線性輸出電路和開關輸出電路兩種方式。其中，開關輸出電路由于其高效、可靠的優(yōu)點，已成為主流的設計方案。4、數字化設計：直流穩(wěn)壓恒流數控電源的數字化設計是電源設計中的一個新趨勢。數字化設計可以使用數字芯片、單片機、DSP等器件，實現數字控制和數字化調節(jié)，提高電源的穩(wěn)定性和精度。同時，數字化設計還可以將電源控制和數據傳輸等功能集成到一個平臺上，使得電源更加智能化、高效化。綜上所述，直流穩(wěn)壓恒流數控電源的主要研究內容包括控制器設計、保護措施設計、輸出電路設計和數字化設計等方面。這些研究內容的不斷深入，將為電源的應用提供更好的技術支持。

第2章系統(tǒng)總體結構2.1設計方案本設計是一種基于51單片機技術的直流穩(wěn)壓恒流數控電源設計。通過STC89C52單片機作為基本控制核心，主要包括單片機、數模轉換模塊、運放模塊、顯示模塊，對數模轉換芯片TLC5615的輸出穩(wěn)壓電源作為基準電壓?？傮w框圖如下。圖2-1總體框圖2.2元器件選型2.2.1單片機目前應用最多的是STM32和51單片機。性能和處理能力：STC89C52：STC89C52是一款基于8051內核的單片機，運行頻率通常為12MHz。它具有較低的處理能力和存儲容量，適合于一些簡單的應用場景。STM32：STM32是STMicroelectronics推出的基于ARMCortex-M內核的系列微控制器，具有較高的處理能力和豐富的外設。它的運行頻率可以從幾十兆赫茲到幾百兆赫茲不等，適用于更復雜和要求更高性能的應用。外設和功能：STC89C52：STC89C52擁有基本的GPIO（通用輸入/輸出）引腳、定時器/計數器、串行通信接口等常見外設，可以滿足一般的控制需求。STM32：STM32系列微控制器具有豐富的外設和功能模塊，如多個UART、SPI、I2C接口、PWM輸出、ADC/DAC模塊、定時器/計數器、DMA控制器等。這些外設可以提供更多的擴展和控制選項。開發(fā)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)：STC89C52：STC89C52的開發(fā)工具鏈和開發(fā)環(huán)境相對較為簡單，常用的編程語言是C語言。STC提供了官方的集成開發(fā)環(huán)境（IDE）和編譯器。STM32：STM32系列微控制器的開發(fā)環(huán)境相對成熟，支持多種集成開發(fā)環(huán)境（如Keil、IAR）和編程語言（如C/C++），具有較完善的開發(fā)工具和文檔資源。此外，STM32在開源社區(qū)也有廣泛的支持和社區(qū)資源。成本和可用性：STC89C52：STC89C52是一款較為經濟實惠的微控制器，適用于一些對成本敏感的項目。由于廣泛使用，其供應和可用性較好。STM32：STM32系列微控制器的價格因型號和配置而有所差異，一般來說相對較高。由于其廣泛應用和較大的市場份額，STM32的供應和可用性也很好。綜上所述，STC89C52適合于簡單的控制應用，成本較低，適用于對性能要求不高的設計；圖2-2STC89C52STC89C52RC/RD+系列單片機是STC（STCMicrocontroller）公司推出的一款基于8051內核的高性能單片機系列。它在STC89C52系列的基礎上進行了改進和升級，提供了更高的工作頻率和更多的存儲容量，適用于需要較高性能和較大存儲空間的應用。以下是對STC89C52RC/RD+系列單片機的一些特點和功能的介紹：高性能和處理能力：STC89C52RC/RD+系列單片機采用12T+2P結構，最高可達到12MHz的工作頻率。具有高效的指令集和強大的運算能力，能夠處理復雜的算法和邏輯。存儲容量：內置8KB的閃存程序存儲器，用于存儲程序代碼。512字節(jié)的RAM，用于存儲臨時數據和變量。外設和功能：具備基本的GPIO（通用輸入/輸出）引腳，可用于控制和驅動外部設備。多個定時器/計數器，用于計時和生成精確的時間延遲。UART串行通信接口，支持與其他設備的串行通信。SPI和I2C總線接口，用于與外部設備進行通信。寬電壓工作范圍，適應不同的電源電壓要求。中斷系統(tǒng)：支持多個中斷源，可以實現高效的中斷處理和事件響應。具備中斷優(yōu)先級控制，可以根據需求設置中斷的優(yōu)先級。低功耗模式：支持多種低功耗模式，如IDLE模式和POWERDOWN模式，以實現節(jié)能和延長電池壽命。外部擴展性：提供了豐富的外部擴展接口和功能引腳，可連接LCD顯示模塊、ADC/DAC模塊、存儲器等外部設備。具備強大的IO口驅動能力，可直接驅動LED、蜂鳴器和其他外圍設備。開發(fā)工具和生態(tài)系統(tǒng)：STC提供了完善的開發(fā)工具鏈、集成開發(fā)環(huán)境（IDE）和編譯器，支持C語言編程。提供了豐富的開發(fā)文檔、參考資料和示例代碼，便于開發(fā)者進行快速開發(fā)和調試。2.2.2數模轉換模塊圖2-3TLC5615TLC5615是一款數字到模擬轉換器（DAC），由德州儀器（TexasInstruments）公司生產。它提供了高精度的模擬輸出，適用于各種應用場景，包括工業(yè)控制、儀器儀表、通信設備和自動化系統(tǒng)等。以下是TLC5615數模轉換模塊的一些特點和功能的介紹：分辨率和精度：TLC5615是一款12位的DAC，提供了高分辨率的模擬輸出。具備較高的精度，能夠輸出精確的模擬電壓信號。SPI接口：TLC5615通過SPI（串行外設接口）與微控制器或其他設備進行通信。支持全雙工的串行數據傳輸，具有較高的傳輸速度和穩(wěn)定性。內部參考電壓：TLC5615內部集成了參考電壓源，無需外部提供參考電壓。這樣可以簡化設計，并提供穩(wěn)定和精確的參考電壓。電壓輸出范圍：TLC5615可以提供0V到VREF（參考電壓）之間的可調電壓輸出。可以根據需要進行精確的電壓輸出范圍設置。電源電壓和工作溫度范圍：TLC5615支持寬電源電壓范圍，通常在2.7V至5.5V之間工作?？稍诠I(yè)標準的工作溫度范圍內使用，通常為-40°C至85°C。低功耗和節(jié)能模式：TLC5615具有低功耗特性，適用于要求節(jié)能和電池壽命延長的應用?？梢酝ㄟ^進入休眠模式或斷電模式來降低功耗。應用領域：TLC5615廣泛應用于各種需要數字到模擬轉換的場景，如工業(yè)自動化、儀器儀表、通信設備和控制系統(tǒng)等?？梢酝ㄟ^TLC5615提供的高精度和可調輸出，實現精確的模擬控制和測量?？偟膩碚f，TLC5615數模轉換模塊是一款高精度、可靠性和靈活性的DAC模塊，適用于各種需要數字到模擬轉換的應用。其通過SPI接口與控制器進行通信，并提供精確的模擬輸出，可以滿足對模擬信號精度和穩(wěn)定性要求較高的系統(tǒng)設計。

2.2.3運放模塊本設計用的是LM358運放模塊。圖2-4LM358LM358是一種雙運算放大器（OperationalAmplifier，簡稱OpAmp），常用于模擬電路中的信號放大、濾波、比較和運算等應用。它由德州儀器（TexasInstruments）公司生產，是一款廣泛使用的低成本、低功耗的運放器。以下是LM358運放模塊的一些特點和功能的介紹：雙運算放大器：LM358具有兩個獨立的運放器，可以同時處理兩個不同的信號或應用。每個運放器都有一個非反相輸入端（非反相輸入端）和一個反相輸入端（反相輸入端），以及一個輸出端。低電壓和低功耗：LM358的供電電壓范圍通常在3V至32V之間，適應各種低電壓系統(tǒng)設計。具有低功耗特性，適合要求節(jié)能和電池壽命延長的應用。寬輸入電壓范圍：LM358具有寬輸入電壓范圍，可以接受較大的輸入信號?？梢蕴幚韥碜愿鞣N傳感器和信號源的不同幅度的輸入信號。高增益和帶寬：LM358具有高增益和寬帶寬特性，能夠放大和處理高頻信號?？捎糜谝纛l放大、濾波和其他對頻率響應要求較高的應用。輸出能力：LM358的輸出能力較強，可以直接驅動負載電阻。能夠提供相對較大的輸出電流和電壓范圍。溫度穩(wěn)定性：LM358具有良好的溫度穩(wěn)定性，能夠在不同的溫度環(huán)境下提供可靠的性能。應用領域：LM358廣泛應用于各種模擬電路中，如信號放大、濾波、比較、運算、傳感器接口、電壓控制等應用?？梢栽诟鞣N電子設備中找到LM358運放模塊的應用，包括消費電子產品、工業(yè)自動化、儀器儀表、通信設備和電源管理等領域。2.2.4顯示模塊圖2-5數碼管LED數碼管顯示模塊是一種常見的數字顯示設備，通常由多個發(fā)光二極管（LED）組成，用于顯示數字、字母和符號等信息。以下是LED數碼管顯示模塊的一些特點和功能的介紹：數字顯示能力：LED數碼管顯示模塊通常由七段式LED組成，每個數字由七個獨立的LED組成，可以顯示0至9的數字。通過多個七段式LED的組合，可以實現顯示多個位數的數字。字符和符號顯示：除了數字，LED數碼管顯示模塊還可以顯示一些基本的字母和符號，如字母A到F、小數點和減號等。這樣可以實現更多的顯示選項和信息表達。亮度控制：LED數碼管顯示模塊通常具有可調的亮度控制功能，可以根據環(huán)境和需求調整顯示的亮度水平。通過調整驅動電流或使用PWM（脈沖寬度調制）技術，可以實現亮度的控制。多位數顯示：LED數碼管顯示模塊可以通過串聯或并聯多個七段式LED，實現多位數的顯示。這樣可以顯示更大的數字范圍或更復雜的信息，如時間、溫度等。驅動電路：LED數碼管顯示模塊通常需要一個驅動電路，用于控制每個LED的亮滅狀態(tài)。驅動電路可以使用數字集成電路（如譯碼器和驅動器）或微控制器等進行控制。應用領域：LED數碼管顯示模塊廣泛應用于各種領域，如計時器、儀表盤、計數器、溫度顯示、電子鐘、電子秤等。可以在各種電子設備和系統(tǒng)中找到LED數碼管顯示模塊的應用，包括家用電器、儀器儀表、工業(yè)控制和消費電子產品等。LED數碼管顯示模塊是一種常用的數字顯示設備，具有數字顯示能力、亮度可調、多位數顯示和字符顯示等特點。它在各種應用中提供可靠的數字信息顯示，并可以根據需要進行亮度控制和擴展。

第3章系統(tǒng)的硬件部分設計3.1系統(tǒng)總體設計本設計是一種基于51單片機技術的直流穩(wěn)壓恒流數控電源設計。通過STC89C52單片機作為基本控制核心，對數模轉換芯片DAC0832的輸出穩(wěn)壓電源作為基準電壓。該系統(tǒng)應完成的主要功能有:1.設定并顯示當前輸出電壓；2.輸出電流2A；3.按鍵調節(jié)電壓，步進值為0.1V4.通過電位器調節(jié)輸出電壓精度總體原理圖如下所示：圖3-1總體原理圖3.2系統(tǒng)的主要功能模塊設計3.2.1數模轉換模塊設計本設計用到的數模轉換模塊為TLC5615。（如圖3-2）圖3-2A/D轉換模塊原理圖數模轉換采用德州儀器的TLC5615，此為一片10位串行單5V電源DAC，直接電壓輸出。單片機P33、P32、P34分別連接TLC5615的時鐘端、片選端、數據端即可控制它輸出想要的電壓。此時TLC5615的6腳及參考電壓輸入端需接入2.5V的參考電壓。根據公式可知，當參考電壓為2.5V時，TLC5615將最大輸出5V電壓。（3-1）數字輸入信號：數模轉換模塊接收來自數字源（如微控制器、數字信號處理器等）的數字輸入信號。數字輸入信號通常是一個二進制編碼，表示離散的數字數值。數字-模擬映射：數模轉換模塊將輸入的數字信號映射為對應的模擬電壓或電流輸出。映射的過程可以通過不同的數學算法和電路實現，具體取決于DAC的類型和設計。數字-模擬轉換過程：數模轉換過程包括兩個主要步驟：采樣和重構。采樣：根據輸入的數字信號，DAC將其離散化為一系列采樣點。重構：采樣點按照一定的插值和濾波算法進行重構，得到連續(xù)的模擬輸出信號。數模轉換技術：數模轉換技術可以分為兩大類：串行轉換和并行轉換。串行轉換：逐位或逐字節(jié)地將輸入數字信號轉換為模擬輸出信號，需要較長的轉換時間。并行轉換：同時轉換多個位或字節(jié)，實現更快速的轉換速度。輸出電壓范圍和精度：數模轉換模塊通常具有規(guī)定的輸出電壓范圍和精度。輸出電壓范圍取決于DAC的供電電壓和設計參數，可以是單電源或雙電源模式。輸出精度表示模擬輸出信號與輸入數字信號之間的準確性和誤差。外部參考電壓：一些數模轉換模塊需要外部參考電壓，用于確定輸出電壓的最大和最小值。外部參考電壓通常通過引腳連接到數模轉換模塊，并通過內部的參考電壓源進行比較。3.2.2LM358運放模塊設計圖3-3LM358運放原理圖差分放大器：LM358由兩個差分放大器組成，分別為非反相輸入端（非反相輸入端）和反相輸入端（反相輸入端）。差分放大器接收兩個輸入信號（非反相輸入端和反相輸入端）并計算它們之間的差值。開環(huán)放大器：在LM358中，差分放大器的輸出直接反饋到非反相輸入端，形成一個開環(huán)放大器。開環(huán)放大器的增益非常高，輸入信號經過放大后，可以達到非常大的輸出幅度。反饋電路：為了穩(wěn)定放大器的工作，避免輸出的失真和漂移，LM358通常采用反饋電路。反饋電路將放大器的輸出信號與輸入端之間的差值進行比較，并通過反饋路徑將一部分輸出信號重新引入到輸入端。輸入阻抗和輸入偏置電流：LM358的輸入阻抗相對較高，可以接受輸入信號的電流或電壓。輸入偏置電流是流入非反相輸入端和流出反相輸入端的微小電流，影響著輸入端的偏置和輸出的準確性。輸出阻抗和電壓范圍：LM358的輸出阻抗相對較低，可以驅動較小的負載電阻。輸出電壓范圍通常取決于供電電壓和設計參數，可以是單電源或雙電源模式。反饋類型：LM358可以采用負反饋或正反饋的方式進行反饋。圖3-4數碼管顯示模塊原理圖3.2.3數碼管顯示模塊設計數碼管基本結構：數碼管通常由7個發(fā)光二極管（LED）組成，排列成數字“8”的形狀，其中每個LED稱為一個段（segment）。這些段被標記為a、b、c、d、e、f和g。數碼管編碼：每個數字（0-9）和一些字母和符號都可以用七段式編碼表示。對于每個數字或字符，將對應的段點亮（ON）或熄滅（OFF）來表示所需的形狀。共陽和共陰數碼管：有兩種常見的數碼管類型：共陽數碼管和共陰數碼管。共陽數碼管表示當段被點亮時，該段的引腳連接到高電平（+Vcc），而共陰數碼管表示當段被點亮時，該段的引腳連接到低電平（GND）。驅動電路：數碼管需要一個驅動電路來控制每個段的點亮狀態(tài)。驅動電路通常由數字集成電路（如譯碼器和驅動器）或微控制器等組成。驅動電路根據輸入的數字或字符編碼，通過控制每個段的電平（ON或OFF）來控制數碼管的顯示。刷新頻率：數碼管顯示通常是通過逐位刷新的方式進行的。在每個顯示周期中，驅動電路依次點亮每個數碼管的相應段，以實現多位數的顯示效果?？焖俚乃⑿骂l率使得人眼感知到連續(xù)的數字顯示。亮度控制：數碼管的亮度可以通過控制驅動電路中的電流限制電阻或使用PWM（脈沖寬度調制）技術進行調節(jié)。通過調整驅動電流或控制LED的通斷時間比例，可以實現亮度的調節(jié)。

第4章系統(tǒng)的軟件設計4.1軟件主流程圖當接通電源后，通過按鍵模塊可以調整輸出電壓；轉動電位器可調整測量精度；通過數碼管電路模塊顯示當前輸出電壓數值。圖4-1整體流程圖4.2按鍵模塊的軟件設計初始化：設置輸入引腳，將按鍵連接的引腳配置為輸入模式。初始化輸出引腳，用于控制電源的輸出。主循環(huán)：在主循環(huán)中，檢測按鍵狀態(tài)。如果檢測到按鍵按下：進行相應的操作，例如增加或減小輸出電壓的設定值。更新輸出電壓，并將其應用到輸出引腳上，控制電源的輸出。如果沒有按鍵按下，則繼續(xù)執(zhí)行主循環(huán)。按鍵狀態(tài)檢測：使用合適的IO口讀取按鍵連接的引腳狀態(tài)。可以采用輪詢方式檢測按鍵狀態(tài)，或者使用中斷來響應按鍵事件。如果按鍵按下，返回相應的按鍵編碼或標識符。輸出電壓調節(jié)：根據按鍵的操作，進行輸出電壓的調節(jié)?？梢愿鶕枨笤黾踊驕p小設定值，并確保輸出電壓在一定范圍內穩(wěn)定。輸出更新：根據調節(jié)后的設定值，更新輸出電壓的值。將更新后的輸出電壓應用到輸出引腳上，控制電源的輸出。圖4-2按鍵模塊設計流程圖4.3數碼管顯示模塊的軟件設計初始化：設置輸出引腳，將數碼管的段選引腳和位選引腳配置為輸出模式。初始化數碼管的顯示值和位選索引。主循環(huán)：在主循環(huán)中，更新數碼管的顯示內容和位選索引。將對應的段選信號輸出到數碼管的段選引腳上，控制數碼管顯示的數字或字符。通過控制位選引腳的狀態(tài)，選擇要顯示的位數，實現多位數碼管的顯示效果。根據需要設置適當的延時，以控制數碼管的刷新頻率和亮度。數碼管顯示內容更新：根據需要更新數碼管的顯示內容。將要顯示的數字或字符轉換為相應的段選信號，確定數碼管每個段的狀態(tài)?？梢允褂貌楸矸ɑ蚱渌惴▽崿F數字或字符到段選信號的映射關系。位選索引更新：更新位選索引，以便在每個循環(huán)中選擇要顯示的位數?？梢匝h(huán)更新索引，或根據需要進行靈活的位選控制。圖4-3數碼管模塊設計流程圖

第5章系統(tǒng)測試5.1系統(tǒng)實物圖圖5-1系統(tǒng)完整實物圖5.2測試原理輸出電壓調節(jié)測試：使用按鍵模塊逐步增加和減小輸出電壓的設定值。檢查電源輸出是否按照設定值進行相應調整。確保輸出電壓在設定范圍內穩(wěn)定。測量精度調節(jié)測試：使用轉動電位器微調測量精度。檢查輸出電壓的測量精度是否得到改善。確保測量誤差在可接受范圍內。數碼管顯示測試：檢查數碼管的顯示是否正確和穩(wěn)定。測試各個位數的顯示是否正常切換。驗證數碼管的亮度和刷新頻率是否符合要求。穩(wěn)壓恒流功能測試：改變負載情況，例如接入不同阻值的負載。檢查電源是否能夠保持穩(wěn)定的輸出電壓和電流。驗證恒流控制是否有效，電源是否能夠快速響應負載變化。穩(wěn)定性和可靠性測試：進行長時間的運行測試，觀察電源的穩(wěn)定性和可靠性。檢查是否有異常發(fā)熱、輸出波動或其他不穩(wěn)定現象。測試電源在不同工作條件下的性能表現。如圖5-2為按鍵模塊。第一個為清零，第二個按鍵為輸出變?yōu)?V，第三個按鍵為減少輸出電壓，第四個按鍵為增加輸出電壓。圖5-2按鍵模塊如圖5-3為輸出模塊，用萬用表測量，萬用表顯示的電壓與數碼管顯示電壓一致（如圖5-4）。圖5-3輸出模塊圖5-4顯示結果如圖5-5為電位器，用來調整精度，如圖5-6為調整前后對比圖5-5電位器。圖5-6精度調試結果第6章總結與展望6.1總結系統(tǒng)軟件的調試過程并不是一帆風順，在調試過程中出現了一些錯誤。但在老師的輔導下，我總算發(fā)現了問題，并糾正了設計中的錯誤和不科學的地區(qū)。設計方案中的問題和解決方法主要包含下面一些層面。(1)在功率模塊模擬仿真過程中，發(fā)現調試輸出值一直達不上設計規(guī)定。查驗基本原理錯誤后，發(fā)現電路板焊接時出現了一些技術問題，于是重新焊接。(2)應用仿真軟件，發(fā)現錯誤代碼。然后調整，發(fā)現在啟用程序流程時，單片機沒有正常復位，在程序流程中添加復位程序流程后才獲得準確的結果。(3)在模擬仿真時，一直提醒存有邏輯錯誤。盡管不危害效果的輸出，但在具體印刷制版過程中確實會危害電源電路。之后通過調研發(fā)現，數據信息發(fā)送錯誤代碼表明時，未能分辨忙碌情況。之后在制定中添加忙碌情況分辨后，系統(tǒng)軟件工作中一切正常，數據信息口也沒有提醒邏輯錯誤。6.2展望設計以電源為研究對象，在具體分析數控電源技術在各個領域的應用問題后，明確提出了一種基于單片機的直流穩(wěn)壓恒流數控電源。全部設計的首要工作中如下所示。(1)根據查看相關資料，確定了電源在各類電子設備中的所存在的問題，在這個基礎上明確提出了一種直流穩(wěn)壓恒流數控電源；(2)對于上一部分提及的問題，明確提出了運用單片機實現對電源輸出電壓的控制，運用單片機設計操縱所有體系的設計計劃方案。(3)硬件配置電源電路以STC89C52主板芯片。盡管模擬仿真說明全部設計徹底可以達到數控電源的規(guī)定，可是全部系統(tǒng)軟件還具有一些問題和優(yōu)化的地區(qū)，必須在之后的探討中進行健全。(1)設計的操作系統(tǒng)包括數模轉化模塊。在具體運用中，須調調試電路及程序完成數模轉換。(2)本設計中沒有操縱誤差實行的優(yōu)化算法。在具體運用中，應引入優(yōu)化算法操縱，如模糊算法、神經網絡控制算法等。根據引入該優(yōu)化算法，可以進一步提高實行高效率。

結論在本研究中，我們基于單片機成功設計了一款直流穩(wěn)壓數控電源。通過對電源的設計、硬件電路的搭建以及軟件程序的編寫，實現了對直流電壓的精確穩(wěn)壓控制，能夠設定并顯示當前輸出電壓，輸出電流2A，通過按鍵來調節(jié)電壓，通過電位器調節(jié)輸出電壓精度。經過實驗證明，該設計具有較好的穩(wěn)定性、精度和可靠性，適用于多種電子設備的電源供應。綜上所述，本研究成功設計了一款基于單片機的直流穩(wěn)壓數控電源，具有較好的穩(wěn)定性、精度和可靠性。該設計對于電子設備的穩(wěn)定供電具有重要意義，為電源控制技術的研究和應用提供了一種有效的方案。未來可以進一步對該設計進行優(yōu)化和改進，例如可以考慮在設計中加入更多的保護功能，如過流保護、過壓保護等，以提高電源的安全性和穩(wěn)定性。同時，可以進一步優(yōu)化控制算法，提高電源的調節(jié)精度和響應速度，以滿足更高的電源供電需求?？偟膩碚f，本研究為基于單片機的直流穩(wěn)壓數控電源的設計提供了一種有效的解決方案，并在實驗中取得了良好的性能表現。這對于電子設備的穩(wěn)定供電以及電源控制技術的研究和應用具有積極的推動作用。未來可以在該研究基礎上進一步深入探究，不斷完善和優(yōu)化設計，為電源控制技術的發(fā)展做出更大的貢獻。

參考文獻[1]李朝青.單片機原理及接口技術(第3版)[M].北京:北京航空航天大學出版社,2020.[2]余孟嘗.數字電子技術基礎簡明教程(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2018.[3]謝明亮，馬學強，蘇向陽.數控直流穩(wěn)壓電源[J.數字技術與應用2020(12).[4]龍本錦,張靖,徐邦賢,何宇,張英.基于STC8A系列單片機的Zeta型數控電源設計與實現[J].微處理機,2022,43(03):56-59.[5]吳彤,孫廣輝.基于AT89S52的數控直流電源設計[J].電子測試,2021,(13):37-39.[6]胡武清,謝富珍.基于AT89C51單片機的數控電源設計[J].南方農機,2019,50(22):131.[7]盧誠.基于FPGA的DC-DC數控電源設計與實現[D].安徽理工大學,2019.[8]柳彥釗.基于STM32的數控開關電源設計[D].西安科技大學,2019.[9]李百惠,楊庚.混合高斯模型的自適應前景提取，中國圖象圖形學報,2018:1620-1627.[9]李珍珍.一種基于PID控制的數控直流穩(wěn)壓電源設計[J].科技視界,2018,(13):127-129.[10]姚世鳳,馮春貴,賀園園,等.物聯網在農業(yè)領域的應用[J].農機化研究.2019,(7).[11]維成楊加國，單片機原理與應用及C51程序設計[M].北京:清華大學出版社.2019.[12]閻石，數字電子技術基礎[M].北京:高等教育出版社.2018.[13]譚浩強.C語言程序設計[M].北京:清華出版社出版，2019.[14]謝自美主編，電子線路設計實驗測試，華中科技大學出版，第二版.35-38.2018.[15]何立民,單片機應用技術選編.北航出版社,第一版.1-20.2020.[16]CeratiG,ElmerP,LantzS,etal.TraditionalTrackingwithKalmanFilteronParallelArchitecturesJournalofPhysics:ConferenceSeries,2018.[17]PengweiHua，XiaowuLiu,JiguoYu,NaDang，XiaoweiZhang.Energy-efficientadaptiveslice-basedsecuredataaggregationschemeinWSN[J].ProcediaComputerScience,2018,129.[18]HIRNEIBC.ResearchofOnlineWaterQualityMonitoringSystemBasedonZigbeeNetwork[J].AdvancesinInformatioSciences&ServiceSciences,2019，4(5):255-261.[19]KORTUMK,MOLLERM，etal.Smarteyedata:devdtopahealtO0%ofoundationformedicalrescarchusingSmartDataapplications[J].DerOphthalmologeZeitschriftDerDeutschenOphthalmologischenGescllschaft,2019.[20]RaafiB.DesignandDevelopmentofFuzzy-PIDControllerforFour-wheeledMobileRoboticStability:AC'aseStudyontheUphillRoad[J].PTEKJournalofEngineering,2020，6(2):6

附錄電路圖源代碼#include"reg52.h"#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitKEY1=P3^7;sbitKEY2=P3^6;sbitKEY3=P3^5;sbitKEY4=P3^4;sbitW1=P2^6;sbitW2=P2^4;sbitW3=P2^2;sbitW4=P2^0;sbitCS_5615=P1^5;sbitCLK_5615=P1^6;sbitDAT_5615=P1^7;sbitCS=P1^2;sbitCLK=P1^1;sbitDIO=P1^0;uintU;ucharGETU=0;bitflag=0;uinta=0;ucharcodetable[]={ 0x5F,0x44,0x9D,0xD5,0xC6,0xD3,0xDB,0x47,0xDF,0xD7};ucharcodetable1[]={ 0x7F,0x64,0xBD,0xF5,0xE6,0xF3,0xFB,0x67,0xFF,0xF7,0x5e};voiddelay_ms(uintz) {uinta,b;for(a=z;a>0;a--)for(b=5;b>0;b--);}voidshuma(uintbuf){ uchara,b,c,d; a=buf/1000; b=buf%1000/100; c=buf%100/10; d=buf%10; W1=0;W2=1;W3=1;W4=1; P0=~table[a]; delay_ms(60); W1=1;W2=0;W3