【正文】 1 基于 51 單片機(jī) 的 數(shù)控直流電源設(shè)計 學(xué)號： XXXXXXXXXX 姓名： XXX 日期： 2021 年 12 月 I 目錄 第 1 章 緒論 ................................................................................................ 1 課題的背景及意義 .......................................................................... 1 課程設(shè)計的主要內(nèi)容 ...................................................................... 1 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計 ................................................................................. 3 方案設(shè)計與論證 .............................................................................. 3 系統(tǒng)總框圖 ..................................................................................... 4 第 3 章 硬件設(shè)計 ....................................................................................... 6 硬件選型 ......................................................................................... 6 系統(tǒng)供電部分 ........................................................................ 6 控制器部分 ........................................................................... 6 顯示部分 ............................................................................... 6 鍵盤部分 ............................................................................... 6 數(shù)模 /模數(shù)轉(zhuǎn)換部分 ............................................................... 7 掉電記憶部分 ........................................................................ 7 硬件電路設(shè)計 ................................................................................. 7 電源模塊 ............................................................................... 7 DA 轉(zhuǎn)換模塊 ....................................................................... 8 電壓調(diào)整模塊 ...................................................................... 9 鍵盤模塊 ..............................................................................10 EEPROM 拓展模塊 ............................................................... 11 顯示模塊 ..............................................................................12 第 4 章 軟件設(shè)計 ........................................................................................13 主程序流程 .....................................................................................13 鍵盤程序流程圖 ...........................................................................14 EEPROM 讀寫程序流程 ...............................................................15 DAC0832 程序流程 .........................................................................16 TLC1543 程序流程 .......................................................................17 第 5 章 系統(tǒng)測試及誤差分析 .....................................................................18 系統(tǒng)測試 ........................................................................................18 軟件測試 ..............................................................................18 硬件測試 ..............................................................................18 II 系統(tǒng)整體測試 .......................................................................18 誤差分析 ........................................................................................19 結(jié)論（心得體會） ......................................................................................21 參考文獻(xiàn) .....................................................................................................22 附錄一 .........................................................................................................23 附錄二 .........................................................................................................24 1 第 1 章 緒論 課題 的背景及意義 電源技術(shù)尤其是數(shù)控電源技術(shù)是一門實踐性很強(qiáng)的工程技術(shù)，服務(wù)于各行各業(yè)。當(dāng)今電源技術(shù)融合了電氣、電子、系統(tǒng)集成、控制理論、材料等諸多 學(xué)科領(lǐng)域。直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的儀器設(shè)備之一，廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域，是電子實驗員、電子設(shè)計人員及電路開發(fā)部門進(jìn)行實驗操作和研究不可缺少的電子儀器。在電子電路中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源來供電。而整個穩(wěn)壓過程是由電源變壓器、整流、濾波、穩(wěn)壓等四部分組成。然而這種傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源功能簡單、不好控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、復(fù)雜度高。普通的直流穩(wěn)壓電源品種有很多，但均存在以下兩個問題：輸出電壓是通過粗調(diào)（波段開關(guān)）及細(xì)調(diào)（電位器）來調(diào)節(jié)。這樣，當(dāng)輸出電壓需要精確輸出，或需要在一個小范 圍內(nèi)改變時，困難就較大。另外，隨著使用時間的增加，波段開關(guān)及電位器難免接觸不良，對輸出會有影響。穩(wěn)壓方式均是采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，對過載進(jìn)行限流或截流型保護(hù)，電路構(gòu)成復(fù)雜，穩(wěn)壓精度也不高。在家用電器和其他各類電子 設(shè)備中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。但在實際生活中，都是 由 220V 的交流電網(wǎng)供電。這就需要通過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓電路將交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電。濾波器用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般傳統(tǒng)電路由濾波扼流圈和電容器組成，若由晶體管濾波器來替代，則可縮小直流電源的體積，減輕其重量，且晶體管濾波直 流電源不需直流穩(wěn)壓器就能用作家用電器的電源，這既降低 了家用電器的成本， 又 縮小了其體積，使家用電器小型化。傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源通常采用電位器和波段開關(guān)來實現(xiàn)電壓的調(diào)節(jié)，并有電壓表指示電壓值的大小。因此，電壓的調(diào)整精度不高，讀數(shù)欠直觀，電位器也易磨損。而基于單片機(jī)控制的直流穩(wěn)壓電源能較好地解決以上傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源的不足。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是計算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用的工控產(chǎn)品均需要有低紋波、寬調(diào)整范圍的高壓電源，而在一些高能物理領(lǐng)域，更是急需電腦或單片機(jī)控制的低紋波、寬調(diào)整范圍的電源。 課程設(shè)計的主要內(nèi)容 2 本設(shè)計給出的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓范圍為 0~13V, 額定工作電流為 , 并具有“ +”、“ ”步進(jìn)電壓調(diào)節(jié)功能 , 其最小步進(jìn)為 V,紋波不大于 10 mV, 此外 , 還可用 LCD液晶顯示器顯示設(shè)定電壓值和輸出電壓值。 該系統(tǒng)原理是以 STC89C52單片機(jī)為控制單元，以數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片 DAC0832輸出參考 電流 控制電壓調(diào)整模塊 NE5534輸出電壓大小，同時輸出穩(wěn)壓采用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 TLC1543將采樣電壓模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再通過單片機(jī)實現(xiàn)閉環(huán)控制。 3 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè) 計 方案設(shè)計與論證 方案一：設(shè)計開關(guān)電源。在前期方案設(shè)計中采用 PWM 脈寬調(diào)制。它的功耗小，效率高，穩(wěn)壓范圍寬，電路形式靈活多樣，功耗小，效率高。在制作過程中發(fā)現(xiàn)， PWM 占空比的線性變化使相應(yīng)的電流呈非線性變化，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)濾波電容的存在對占空比很小的 PWM 波積分效果明顯，導(dǎo)致電壓的非線性變化更顯著，特別是 PWM 占空比很小時 (希望得到輸出的電壓很小 )，利用單片開關(guān)電源的 PWM 技術(shù)控制開關(guān)的占空比來調(diào)整輸出電壓的，以達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的。但用數(shù)字量控制的作用更加明顯。 方案二：用 D/A 和運算放大器做電流 源，即采用 D/A 輸出調(diào)節(jié)晶體管的偏值電流（電壓）。采用此方案能有效的縮短調(diào)節(jié)時間，并能提高輸出精度。設(shè)計方案，包括了微控制器模塊、 D/A 轉(zhuǎn)換模塊、 穩(wěn)壓控制模塊、顯示模塊、鍵盤模塊、電源模塊 五 部分構(gòu)成 ,形成開環(huán)控制。采用常用的51 芯片作為控制器， P0 口和 DAC