全國電子設(shè)計(jì)大賽數(shù)控直流穩(wěn)壓電源(已修改)
2025-04-28 23:07 本頁面
【正文】 一、項(xiàng)目參加人員、負(fù)責(zé)內(nèi)容以及技術(shù)特長(zhǎng)：主要人員負(fù)責(zé)內(nèi)容技術(shù)特長(zhǎng)自制穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)，撰寫論文電路精度的調(diào)節(jié), 數(shù)字電路設(shè)計(jì)，應(yīng)用軟件鍵盤、數(shù)控部分、數(shù)字顯示的設(shè)計(jì)，單片機(jī)編程單片機(jī)編程以及電路設(shè)計(jì) D/A轉(zhuǎn)換以及精度，輸出電路的設(shè)計(jì) 模擬電路設(shè)計(jì)二、項(xiàng)目背景數(shù)控直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一，廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的多功能直流穩(wěn)壓電源功能簡(jiǎn)單、難控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、復(fù)雜度高。普通直流穩(wěn)壓電源品種很多, 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(shí)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。電源技術(shù)尤其是數(shù)控電源技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的工程技術(shù)，服務(wù)于各行各業(yè)。電力電子技術(shù)是電能的最佳應(yīng)用技術(shù)之一。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。隨著計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)發(fā)展而來的現(xiàn)代信息技術(shù)革命，給電力電子技術(shù)提供了廣闊的發(fā)展前景，同時(shí)也給電源提出了更高的要求。隨著數(shù)控電源在電子裝置中的普遍使用，普通電源在工作時(shí)產(chǎn)生的誤差，會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的精確度。電源在使用時(shí)會(huì)造成很多不良后果，世界各國紛紛對(duì)電源產(chǎn)品提出了不同要求并制定了一系列的產(chǎn)品精度標(biāo)準(zhǔn)。只有滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，才能夠進(jìn)入市場(chǎng)。隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，滿足國際標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品才能獲得進(jìn)出的通行證。數(shù)控電源是從80年代才真正的發(fā)展起來的，期間系統(tǒng)的電力電子理論開始建立。這些理論為其后來的發(fā)展提供了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。在以后的一段時(shí)間里，數(shù)控電源技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。但其產(chǎn)品存在數(shù)控程度達(dá)不到要求、分辨率不高、功率密度比較低、可靠性較差的缺點(diǎn)。因此數(shù)控電源主要的發(fā)展方向，是針對(duì)上述缺點(diǎn)不斷加以改善。單片機(jī)技術(shù)及電壓轉(zhuǎn)換模塊的出現(xiàn)為精確數(shù)控電源的發(fā)展提供了有利的條件。新的變換技術(shù)和控制理論的不斷發(fā)展，各種類型專用集成電路、數(shù)字信號(hào)處理器件的研制應(yīng)用，到90年代，功率密度達(dá)到每立方英寸50W的數(shù)控電源。目前在電力電子器件方面，幾乎都為旋紐開關(guān)調(diào)節(jié)電壓，調(diào)節(jié)精度不高，而且經(jīng)常跳變，使用麻煩。隨著人們生活水平的不斷提高,數(shù)字化控制無疑是人們追求的目標(biāo)之一,它所給人帶來的方便也是不可否定的,其中數(shù)控制直流穩(wěn)壓電源就是一個(gè)很好的典型例子。但人們對(duì)它的要求也越來越高,要為現(xiàn)代人工作、科研、生活提供更好的更方便的設(shè)施，就需要從數(shù)字電子技術(shù)入手，一切向數(shù)字化和智能化方向發(fā)展。 數(shù)字化智能電源模塊是針對(duì)傳統(tǒng)智能電源模塊的不足提出的，數(shù)字化能夠減少生產(chǎn)過程中的不確定因素和人為參與的環(huán)節(jié)數(shù)，有效地解決電源模塊中諸如可靠性、智能化和產(chǎn)品一致性等工程問題，極大地提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的可維護(hù)性。三、主要研究?jī)?nèi)容一、設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)出有一定輸出電壓范圍和功能的數(shù)控電源。其原理示意圖如下：輸出電路數(shù)控部分“+”“”鍵數(shù)字顯示 +10V 10V +5V自制穩(wěn)壓電源 220V二、設(shè)計(jì)要求1．基本要求（1）輸出電壓：范圍 0～＋，步進(jìn) ，紋波不大于 10mV；（2）輸出電流：500mA；（3）輸出電壓值由數(shù)碼管顯示；（4）由“＋”、“－”兩鍵分別控制輸出電壓步進(jìn)增減；（5）為實(shí)現(xiàn)上述幾部件工作，自制一穩(wěn)壓直流電源，輸出177。10V，＋5V。 2．發(fā)揮部分（1）輸出電壓可預(yù)置在 0～ 之間的任意一個(gè)值；（2）用自動(dòng)掃描代替人工按鍵，實(shí)現(xiàn)輸出電壓變化（步進(jìn) 不變）；（3）擴(kuò)展輸出電壓種類（比如三角波等）。四、總體思路與研究方案1. 總體思路隨著時(shí)代的發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活、工作、科研等各個(gè)領(lǐng)域，本文將介紹一種數(shù)控直流電源，本電源由電源電路、顯示電路、控制電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路四部分組成。準(zhǔn)確說就是電源電路提供各個(gè)芯片電源、數(shù)碼管、放大器所需電壓，顯示電路用于顯示電源輸出電壓的大小，同時(shí)分析了數(shù)字技術(shù)和模擬技術(shù)相互轉(zhuǎn)換的概念。與傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源相比具有操作方便，電源穩(wěn)定性高以及其輸出電壓大小采用數(shù)碼顯示的特點(diǎn)。數(shù)控電壓源是最常用的儀器設(shè)備，在科研及實(shí)驗(yàn)中都是必不可少的。目前所使用的直流可調(diào)電源中，幾乎都為旋紐開關(guān)調(diào)節(jié)電壓，調(diào)節(jié)精度不高，而且經(jīng)常跳變，使用麻煩。利用數(shù)控電壓源，。針對(duì)以上問題，本課題設(shè)計(jì)了一種以單片機(jī)為核心的數(shù)控式高精度簡(jiǎn)易直流電源的設(shè)計(jì)，該電源采用數(shù)字調(diào)節(jié)、閉環(huán)實(shí)時(shí)監(jiān)控、輸出精度高，特別適用于各種有較高精度要求的場(chǎng)合。其設(shè)計(jì)方法是由單片機(jī)通過D/A，控制驅(qū)動(dòng)模塊輸出一個(gè)穩(wěn)定電壓，同時(shí)穩(wěn)壓方法采用三端可調(diào)穩(wěn)壓管進(jìn)行調(diào)整，輸出電壓通過電阻反饋給運(yùn)放，與設(shè)定值進(jìn)行比較，若有偏差則調(diào)整輸出。工作過程中，單片機(jī)輸出驅(qū)動(dòng)LED顯示，通過鍵盤可設(shè)置和調(diào)整電壓值。該電路具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛，精度較高等特點(diǎn)。本文介紹的簡(jiǎn)易數(shù)控直流穩(wěn)壓電源，其中輸出電壓的調(diào)節(jié)是通過“+” 和“”兩個(gè)按鍵來操作的；，減計(jì)數(shù)；可逆計(jì)數(shù)器的二進(jìn)制數(shù)字輸出分兩路運(yùn)行，一路用于驅(qū)動(dòng)數(shù)字顯示電路，精確顯示當(dāng)前輸出電壓值；另一路進(jìn)入數(shù)模轉(zhuǎn)換電路（D/A轉(zhuǎn)換電路）；數(shù)模轉(zhuǎn)換電路將數(shù)字量按比例，轉(zhuǎn)換成模擬電壓，然后經(jīng)過射極跟隨器的控制,調(diào)整輸出級(jí)，使輸出穩(wěn)定直流電壓。 2. 實(shí)施方案 目前數(shù)控電壓源已廣泛使用，要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)其方案比較多，主要有以下幾種方案： 方案一：采用單片機(jī)的數(shù)控電壓源的設(shè)計(jì)采用常用的AT89C51單片機(jī)作為控制器，P0口和DAC1232的數(shù)據(jù)口直接相連，和接單片機(jī)的端，讓DA工作在單緩沖方式下。DA的8腳接參考電壓，DA的基準(zhǔn)電壓接10V電源，也就是說DA輸入數(shù)據(jù)端每增加1。通過運(yùn)放OP07將DA的輸出電流轉(zhuǎn)化為電壓，再通過運(yùn)放OP07將電壓反相并放大輸出電壓并穩(wěn)壓，最后通過示波器觀察其波紋，：A/D轉(zhuǎn)換
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