【正文】 德州學(xué)院 機電工程系 2021屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計） 編號 : 畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 題 目 基于單片機的智能穩(wěn)壓電源的設(shè)計 指導(dǎo)教師 金秀慧 學(xué)生姓名 陳增輝 學(xué) 號 202101702030 專 業(yè) 自動化 教學(xué)單位 德 州學(xué)院機電工程系 二 O 一二 年 五 月 四 日 德州學(xué)院 機電工程系 2021屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計） 基于單片機的智能穩(wěn)壓電源的設(shè)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(shè)計方案，其核心技術(shù)是通過單片機控制數(shù)模轉(zhuǎn)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(diào)，并且可實時顯示，彌補了傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源的不足。 關(guān)鍵詞： 單片機；穩(wěn)壓電源； 連續(xù)步進可調(diào)； DAC； Design of Intelligent Power Supply Based on MCU Chen Zenghui (Mechanical and Electronic Engineering Department of Dezhou University, Dezhou Shandong, 253023) Abstract ： This paper introduces a singlechip microputerbased Intelligent Power Supply Design program, its core technology through the MCU to control digitaltoanalog 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 ponents, the power supply can be continuously adjustable stepper, and can be realtime display, made up for the shortings of traditional voltage regulator power supply. Key words： MCU。 Regulated Power Supply。 Stepping and adjustable row。DAC 德州學(xué)院 機電工程系 2021屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計） 目錄 第一章 概述 ………………………………………………………………………1 直流穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向 ………………………………………………..1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 ……………………………………………………………..1 系統(tǒng)研究方向 ……………………………………………………………..2 第二章 設(shè)計原理 ………… ..…………………… ……………………………… 3 設(shè)計原理 …………………………………………………………………..3 系統(tǒng)框圖 …………………………………………………………………..4 第三章 主要器件介紹 …………………………………………………………… 5 AT89C51 簡介 ……………………………………………………………...5 DAC0832 工作原理 ………………………………………………………...6 數(shù)碼管顯示原理 ………………………………………………………….. 7 第四章 硬件電路與數(shù)據(jù)測試 …………………………………………… ..… ..9 整流濾波、初步穩(wěn)壓 ……………………………………………………..9 AT89C51 主控部分 ………………………………………………………..10 數(shù)模轉(zhuǎn)換 DAC0832………………………………………………………..10 穩(wěn)壓部分 ………………………………………………………………….11 顯示電路 ………………………………………………………………….11 數(shù)據(jù)測 試與分析 ………………………………………………………...12 第五章 軟件設(shè)計 .……………………………………………………………… .13 軟件流程圖 ………………………………………………………………..13 結(jié)束語 ……………………………………………………………………………… 14 參考文獻 …………………………………………………………………………… 15 附錄一 ……………………………………………………………………………… 16 附錄二 ……………………………………………………………………………… 18 附 錄三 ……………………………………………………………………………… 19 德州學(xué)院 機電工程系 2021屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計） 第一章 概述 1. 1 直流穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向 智能化 目前在研制高精度、高性能、多功能的測量控制儀表時，幾乎沒有不考慮采用微處理器的。以微處理器為主體取代傳統(tǒng)儀器儀表的常規(guī)電子線路，將計算機技術(shù)與測量控制技術(shù)結(jié)合在一起，組成新一代的所謂“智能化測量控制儀表”。智能儀器解決了許多傳統(tǒng)儀表不能或不易解決的難題，同時還能簡化系統(tǒng)電路，提高系統(tǒng)的可靠性，加快產(chǎn)品的開發(fā)速度。直流穩(wěn)壓電源一方面為儀器儀表提供電能量，是 儀器儀表的“動力源”，另一面它本身就是儀器儀表，因此，它有可能而且應(yīng)當智能化。具體地說，智能化的直流穩(wěn)壓電源電源應(yīng)當具有以下功能特點 : ① 操作自動化。系統(tǒng)的整個測量過程如鍵盤掃描、量程選擇、開關(guān)啟動閉合、數(shù)據(jù)的采集、傳輸與處理以及顯示打印等都用微控制器來控制操作，實現(xiàn)測量過程的全部自動化。 ②具有自檢測功能，包括自動調(diào)零、自動故障檢測與狀態(tài)檢驗、自動校準、自診斷及量程自動轉(zhuǎn)換等。系統(tǒng)能自動檢測出故障的部位甚至故障的原因。 ③具有友好的人機對話能力。智能化的直流穩(wěn)壓電源使用鍵盤代替?zhèn)鹘y(tǒng)直流穩(wěn)壓電源中的切換開 關(guān)，操作人員只需通過鍵盤輸入命令，就能實現(xiàn)某種測量功能。與此同時，智能直流穩(wěn)壓電源還通過顯示屏將儀器的運行情況、工作狀態(tài)以及測量數(shù)據(jù)的處理結(jié)果及時告訴操作人員，使系統(tǒng)的操作更加方便直觀。 ④網(wǎng)絡(luò)管理能力。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用日益普及和信息處理技術(shù)的不斷發(fā)展，直流穩(wěn)壓電源通過 RS232 接口實現(xiàn)與上位 PC 機通信，從而使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員可以隨時監(jiān)視電源設(shè)備運行狀態(tài)、各項技術(shù)參數(shù) 。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員可通過網(wǎng)絡(luò)定時開關(guān)電源，實現(xiàn)遠程開關(guān)機等功能。 數(shù)字化 在傳統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源中，控制部分是按模擬信號來設(shè)計和工作的。在六、 七十年代，電力電子技術(shù)完全是建立在模擬電路基礎(chǔ)上的。但是，現(xiàn)在數(shù)字式信號、數(shù)字電路顯得越來越重要，數(shù)字信號處理技術(shù)日趨完善成熟，顯示出越來越多的優(yōu)點 :便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾 (提高抗干擾能力 )、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測遙調(diào)，也便于自診斷、容錯等技術(shù)的植入。 模塊化 電源的模塊化有兩方面的含義，其一是指功率器件的模塊化 。其二是指電源單元的模塊化。模塊化的目的不僅在于使用方便，縮小整機體積，更重要的是取消傳統(tǒng)連線，把寄生參數(shù)降到最小，從而把器件承受的電應(yīng)力降至最低 ，提高系統(tǒng)的可靠 性。大功率的電源，由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考慮，一般采德州學(xué)院 機電工程系 2021屆 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計） 用多個獨立的模塊單元并聯(lián)工作，采用均流技術(shù)，所有模塊共同分擔負載電流，一旦其中某個模塊失效，其它模塊再平均分擔負載電流。極大的提高系統(tǒng)可靠性，即使萬一出現(xiàn)單模塊故障，也不會影響系統(tǒng)的正常工作。 綠色化 電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義 :首先是顯著節(jié)電，這意味著發(fā)電容量的節(jié)約，而發(fā)電是造成環(huán)境污染的重要原因，所以節(jié)電就可以減少對環(huán)境的污染 。其次這些電源不能 (或少 )對電網(wǎng)產(chǎn)生污染，國際電工委員會 (IEC 對此制定 了一系列標準，如工 EC555, IEC917,IECI000 等。 20世紀末，各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生，為 21 世紀批量生產(chǎn)各種綠色直流穩(wěn)壓電源產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ) [7]。 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，直流穩(wěn)壓電源的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛。其好壞直接影響著電子設(shè)備或電子系統(tǒng)的工作性能。直流穩(wěn)壓電源是電子設(shè)計中常用的設(shè)備之一，廣泛應(yīng)用于電子電路的各個領(lǐng)域。直流穩(wěn)壓電源分連續(xù)導(dǎo)電式與開關(guān)式兩類。前者由工頻變壓器把單相或三相交流電壓變到適當值，然后經(jīng)整流、濾波，獲得不穩(wěn)定的直流電源，再經(jīng)穩(wěn)壓電路 得到穩(wěn)定電壓 (或電流 )。這種電源線路簡單，紋波小，相互干擾小，但體積大，耗材多，效率低 (常低于 40％～ 60％ )。后者以改變調(diào)整元件 (或開關(guān) )的通斷時間比來調(diào)節(jié)輸出電壓，從而達到穩(wěn)壓。這類電源功耗小，效率可達 85％左右，但缺點是紋波大、相互干擾大。 直流穩(wěn)壓電路的分類主要有四類：①穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路，這種穩(wěn)壓電路中利用硅穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓特性，實現(xiàn)直流工作電壓的穩(wěn)壓輸出。這種直流穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓特性一半，往往只用于穩(wěn)定局部的直流電壓。在整機電源電路中一般不用。②串聯(lián)調(diào)整管穩(wěn)壓電路，這種穩(wěn)壓電路利用了三極管 集電極與發(fā)射極之間阻抗隨基極電流大小變化而變化的特性，進行直流輸出電壓的自動調(diào)整，實現(xiàn)直流輸出電壓的穩(wěn)定。在這種穩(wěn)壓電路中的三極管（調(diào)整管）一直處于導(dǎo)通狀態(tài)。③開關(guān)型穩(wěn)壓電路，這是一種高性能的直流穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓原理比較復(fù)雜，在這種電路中的三極管（開關(guān)管）處于導(dǎo)通、截止兩種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換中，即工作在開關(guān)狀態(tài)，所以開關(guān)型穩(wěn)壓電路由此得名。④三端集成穩(wěn)壓電路，這是一種集成電路的穩(wěn)壓電路，其功能是穩(wěn)定直流輸出電壓。這種集成電路只有三根引腳，使用很方便，在許多場合都有著廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源功能簡單，難于控制，可靠 性低，干擾大，精度低且體積大，復(fù)雜度高。