【正文】 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源　　論文關(guān)鍵詞： 直流穩(wěn)壓電源　單片機　數(shù)字控制　　論文摘要：本系統(tǒng)以直流電壓源為核心，AT89S52單片機為主控制器，通過鍵盤來設(shè)置直流電源的輸出電壓，輸出電壓范圍為0—，最大電流為330mA，并可由液晶屏顯示實際輸出電壓值。系統(tǒng)有過流保護電路，當輸出電流過大時功率管自動截至，而且有紅色指示燈發(fā)出警報。本系統(tǒng)由單片機程控輸出數(shù)字信號，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器（AD0832）輸出模擬量，再經(jīng)過運算放大器隔離放大，控制輸出功率管的基極，隨著功率管基極電壓的變化而輸出不同的電壓。實際測試結(jié)果表明，本系統(tǒng)實際應用于需要高穩(wěn)定度小功率恒壓源的領(lǐng)域?！　eywords： regulated power supply of direct current。 single2ch ip m icroputer, digital control　　Abstract：This system to dc voltage source as the core, mainly AT89S52 SCM, through the keyboard controller to install dc power supply output voltage, setting stepping class can output voltage, the range of V, the maximum current 330mA for, and can show the actual pipe by digital output voltage values. This system consists of microcontroller program output digital signal, through D/A converter (AD0832) output analog amplifier, through isolating amplifier output power, control of base, with the power to change the passive tube voltage output of different voltage. Test results show that this system application in need of high stability of small power constantvoltage source fields.　　1 引言　　幾乎所有的電子設(shè)備都需要穩(wěn)定的直流電源，因此直流穩(wěn)壓電源的應用非常的廣泛。 直流穩(wěn)壓電源的電路形式有很多種,有串聯(lián)型、開關(guān)型、集成電路、穩(wěn)壓管直流穩(wěn)壓電源等等。在電子設(shè)備中，直流穩(wěn)壓電源的故障率是最高的（長期工作在大電流和大電壓下,電子元器件很容易損壞）但在直流穩(wěn)壓電源中，通過整流、濾波電路所獲得的直流電源的電壓往往是不穩(wěn)定的。輸出電壓在電網(wǎng)電壓波動或負載電流變化時也會隨之有所改變。電子設(shè)備電源電壓的不穩(wěn)定,將會引起很多問題。設(shè)計出質(zhì)量優(yōu)良的直流穩(wěn)壓電源，才能滿足各種電子線路的要求。因此,直流穩(wěn)壓電源的研究就頗為重要。目前產(chǎn)生直流穩(wěn)壓電源的方法大致分為兩種:一種是模擬方法，另一種是數(shù)字方法。前者的電路均采用模擬電路控制，而后者則是通過數(shù)字電路進行自動控制。直流穩(wěn)壓電源朝著數(shù)字化方向發(fā)展。因此對于數(shù)控恒壓源的研究是必要的。隨著科學技術(shù)飛速發(fā)展,對電源可靠性、輸出精度和穩(wěn)定性要求越來越高,利用D/ A 轉(zhuǎn)換器的高分辨率和單片機的自動檢測技術(shù)設(shè)計程控電源就顯示出其優(yōu)越性。程控電源既能方便輸入和選擇預設(shè)電壓值又具有較高精度和穩(wěn)定性，而且可以任意設(shè)定輸出電壓或電流，所有功能由面板上的鍵盤控制單片機實現(xiàn)，給電路實驗帶來極大的方便,提高了工作效率?！　? 系統(tǒng)方案論證與比較　　方案一：采用各類數(shù)字電路來組成鍵盤控制系統(tǒng)，進行信號處理，如選用CPLD等可編程邏輯器件。本方案電路復雜，靈活性不高，效率低，不利于系統(tǒng)的擴展，對信號處理比較困難?！　》桨付翰捎肁T89S52單片機作為整機的控制單元，通過改變DAC0832的輸入數(shù)字量來改變輸出電壓值，從而使輸出功率管的基極電壓發(fā)生變化，間接地改變輸出電壓的大小。為了能夠使系統(tǒng)具備檢測實際輸出電壓值的大小，可以將輸出電壓經(jīng)過ADC0832進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，間接用單片機實時對電壓進行采樣，然后進行數(shù)據(jù)處理及顯示。此系統(tǒng)比較靈活，采用軟件方法來解決數(shù)據(jù)的預置以及電壓的步進控制，使系統(tǒng)硬件更加簡潔，各類功能易于實現(xiàn)，能很好地滿足題目的要求?！　”容^以上兩種方案的優(yōu)缺點，方案二簡潔、靈活、可擴展性好，能達到題目的設(shè)計要求，因此采用方案二來實現(xiàn)?！　? 總體方案框圖 　　系統(tǒng)總體方案框圖如圖1所示: 圖1 系統(tǒng)原理框圖　　4 系統(tǒng)部分功能設(shè)計　　 穩(wěn)壓輸出部分　　 穩(wěn)壓輸出原理與電路　　這部分將數(shù)控部分送來的電壓控制字轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定電壓輸出。D/A轉(zhuǎn)換部分的輸出電壓作為穩(wěn)壓輸出電路的參考電壓。穩(wěn)壓輸出電路的輸出與參考電壓成比例。穩(wěn)壓輸出電路采用的是串聯(lián)式反饋穩(wěn)壓電路（如圖2），在電路中，Q1—TIP122為調(diào)整管，U6A—LM358 為比較放大器，R1R22組成反饋網(wǎng)絡。D/A轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓DAOUT接到 U6A 的同向端，穩(wěn)壓電源的輸出經(jīng)R1R22組成的取樣電路分壓后送到運放U6A的反向端，經(jīng)運放比較放大后，驅(qū)動調(diào)整管Q1。路平衡時，D/A電路的輸出電壓 與取樣后的電壓 相等?！　》€(wěn)壓輸出部分的過流保護電路由R21和Q2組成。設(shè) 為保護動作電流，則當電源輸出電流I增加到 時，R21上的壓降 *R21使得Q2管導通，分掉了Q1上的基極電流，使輸出I不再增加，起到了過流保護作用。圖2 穩(wěn)壓輸出部分　 穩(wěn)壓輸出部分仿真圖　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖3 穩(wěn)壓電路仿真圖　　一般的直流穩(wěn)壓電源是用可變電阻來實現(xiàn)輸出電壓的調(diào)節(jié)，那么要在直流穩(wěn)壓電源的基礎(chǔ)上實現(xiàn)數(shù)字控制的話，實際上很簡單，我們只要將可變電阻換成數(shù)字控制部分來代替，就能實現(xiàn)數(shù)控恒壓源這一課題。所以，首先要做的，就是選擇合適的穩(wěn)壓輸出電路并對其可行性進行了仿真。如圖9，很容易就驗證了此穩(wěn)壓輸出電路的可靠?！　　　?單片機部分　　　　　　　　　　　　　　　圖4 單片機控制部分　　控制部分是系統(tǒng)整機協(xié)調(diào)工作和智能化管理的核心部分，采用AT89S52單片機實現(xiàn)控制功能是其關(guān)鍵，采用單片機不但方便監(jiān)控，并且大大減少硬件設(shè)計?！　?D/A轉(zhuǎn)換部分　　系統(tǒng)設(shè)置D/A轉(zhuǎn)換接口，采用8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器DAC0832。其電路如圖5.　　　　　　　　　　　　圖5 D/A轉(zhuǎn)換部分　　D/A轉(zhuǎn)換部分的輸出電壓作為穩(wěn)壓輸出電路的參考電壓。穩(wěn)壓輸出電路的輸出與參考電壓成比例。8位字長的D/A轉(zhuǎn)換器具有256種狀態(tài)。當電壓控制字從0，1，2，……到256時，，……?！　∑鋾r序圖如圖6：　　　　　　　　　　　　　圖6　DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換時序圖　　Clk為時鐘端，Data為輸入數(shù)據(jù)，LOAD為輸入控制信號。　　每路電壓輸出值的計算：　　　　　　　　　 　　REF為參考電壓，data為輸入8位的比特數(shù)據(jù)；　　我們這里用的REF=5v；　　 A/D轉(zhuǎn)換部分　　A/D轉(zhuǎn)換部分我們采用美國國家半導體公司生產(chǎn)的一種8 位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0832。其電路圖如圖7所示：圖7 A/D轉(zhuǎn)換部分　　ADC0832 是美國國家半導體公司生產(chǎn)的一種8 位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片。由于它體積小，兼容性，性價比高而深受單片機愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。學習并使用ADC0832 可是使我們了解A/D轉(zhuǎn)換器的原理，有助于我們單片機技術(shù)水平的提高。　　 ADC0832 具有以下特點：　　 8位分辨率；　　 雙通道A/D轉(zhuǎn)換；　　 輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容；　　 5V電源供電時輸入電壓在0~5V之間；　　 工作頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換時間為32μS；　　 一般功耗僅為15mW；　　 8P、14P—DIP（雙列直插）、PICC 多種封裝；　　 商用級芯片溫寬為0176。C to +70176。C，工業(yè)級芯片溫寬為?40176。C to +85176。C；　　 芯片接口說明：　　 CS_ 片選使能，低電平芯片使能?！　?CH0 模擬輸入通道0，或作為IN+/使用?！　?CH1 模擬輸入通道1，或作為IN+/使用?！　?GND 芯片參考0 電位（地）。　　 DI 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制?！　?DO 數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。　　 CLK 芯片時鐘輸入?！　?Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復用）。 ADC0832 為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達256級，可以適應一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復用，使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間。芯片轉(zhuǎn)換時間僅為32μS，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇?！　?單片機對ADC0832 的控制原理：　　正常情況下ADC0832 與單片機的接口應為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙向的，所以電路設(shè)計時可以將DO和DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當ADC0832未工作時其CS輸入端應為高電平，此時芯片禁用，CLK 和DO/DI 的電平可任意。當要進行A/D轉(zhuǎn)換時，須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端CLK 輸入時鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第1 個時鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平，表示啟始信號。在第3個脈沖下沉之前DI端應輸入2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。其時序圖如圖8. 　　　　　　　　　　　　　　　　圖8 ADC0832時序表 　　如圖所示，當此2 位數(shù)據(jù)為“1”、“0”時，只對CH0 進行單通道轉(zhuǎn)換。當2位數(shù)據(jù)為“1”、“1”時，只對CH1進行單通道轉(zhuǎn)換。當2 位數(shù)據(jù)為“0”、“0”時，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負輸入端IN進行輸入。當2 位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時，將CH0作為負輸入端IN，CH1 作為正輸入端IN+進行輸入。到第3 個脈沖的下沉之后DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后DO/DI端則開始利用數(shù)據(jù)輸出DO進行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個脈沖下沉開始由DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位DATA7，隨后每一個脈沖下沉DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11個脈沖時發(fā)出最低位數(shù)據(jù)DATA0，一個字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個字節(jié)的下沉輸出DATD0。隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第19[來源:論文天下論文網(wǎng) ]個脈沖時數(shù)據(jù)輸出完成，也標志著一次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束。最后將CS置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行處理就可以了。 　　 鍵盤部分　　由于要實現(xiàn)人機對話，要顯示0—，我們自制3*4按鍵的鍵盤來完成整個系統(tǒng)控制。電路原理如圖9所示。 圖9 鍵盤與顯示電路圖　　按鍵的具體意義如下：1234567890*ENTER　　　　本方案采用YM12864型lcd，可直接顯示4*8個漢字，界面友好，支持串并行兩種連接方式，其電路連接如圖10所示： 圖10 LCD12864與單片機連接圖　　YM12864是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為12864, 內(nèi)置8192個16*16點漢字，和128個16*、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面?？梢燥@示84行1616點陣的漢字。 也可完成圖形顯示。 　　 串行接口　　*注釋1：如在實際應用中僅使用串口通訊模式，可將PSB接固定低電平，也可以將模塊上的J8和“GND”用焊錫短接?！　?注釋2：模塊內(nèi)部接有上電復位電路，因此在不需要經(jīng)常復位的場合可將該端懸空。 　　*注釋3：如背光和模塊共用一個電源，可以將模塊上的JA、JK用焊錫短接?！　?并行接口管腳號管腳名稱電平管腳功能描述1VSS0V電源地2VCC+5V電源正3V0對比度（亮度）調(diào)整