【正文】 基于單片機(jī)的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)作 者 姓 名 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師姓名 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 講師 目 錄摘 要 1第一章 引言 1. 數(shù)控電源的發(fā)展史 1. 數(shù)控電源的應(yīng)用范圍 2. 數(shù)控電源的優(yōu)點(diǎn) 2第二章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和方案選擇 3. 設(shè)計(jì)要求 3. 方案論證與比較 3 3 數(shù)字顯示方案 4第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 4. 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4. 微控制器模塊 5 8051單片機(jī)的性能 5 8051單片機(jī)的最小系統(tǒng) 6. 電源模塊 7 7+5v供電模塊 7. W117電阻網(wǎng)絡(luò)和繼電器驅(qū)動(dòng)電路 8. 顯示電路 10. 鍵盤電路 10第四章 軟件 11. 主程序 11. 掃描鍵盤程序 17. 顯示驅(qū)動(dòng)程序 18第五章 總結(jié) 23第六章 附件（電路圖） 24參考文獻(xiàn) 25致謝 26摘 要數(shù)控直流穩(wěn)壓源就是能用數(shù)字來控制電源輸出電壓的大小，而且能使輸出的直流電壓能保持穩(wěn)定、精確的直流電壓源；數(shù)控電源是針對(duì)傳統(tǒng)電源的不足設(shè)計(jì)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，市場(chǎng)前景廣闊。在本文中控制部分主要以8051單片機(jī)為核心制作控制電路，穩(wěn)壓部分主要以w117為核心制作三端穩(wěn)壓電路，顯示部分采用數(shù)碼管顯示，輸入采用鍵盤式輸入再加一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路；通過軟件編程有效的實(shí)現(xiàn)可控、可顯的電源輸出。關(guān)鍵詞：直流穩(wěn)壓電源； 8051單片機(jī)； 數(shù)碼管顯示。第一章 引言. 數(shù)控電源的發(fā)展史電源技術(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(guó)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(guó)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。從組成上，數(shù)控電源可分成器件、主電路與控制等三部分。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。數(shù)字化智能電源是針對(duì)傳統(tǒng)電源的不足設(shè)計(jì)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。. 數(shù)控電源的應(yīng)用范圍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。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(shí)現(xiàn)電壓的調(diào)節(jié),并由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,。從上世紀(jì)九十年代末起，隨著對(duì)系統(tǒng)更高效率和更低功耗的需求，電信與數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的技術(shù)更新推動(dòng)電源行業(yè)中直流/直流電源轉(zhuǎn)換器向更高靈活性和智能化方向發(fā)展。整流系統(tǒng)由以前的分立元件和集成電路控制發(fā)展為微機(jī)控制, 從而使直流電源智能化, 基本實(shí)現(xiàn)了直流電源的無人值守直流穩(wěn)壓電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。數(shù)控電源采用按鍵盤，可對(duì)輸出電壓進(jìn)行設(shè)置, 輸出由單片機(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)壓方法采用單片機(jī)控制, 單片機(jī)通過A/D 采樣輸出電壓, 與設(shè)定值進(jìn)行比較, 若有偏差則調(diào)整輸出, 越限則輸出報(bào)警信號(hào)并截流。工作過程中, 穩(wěn)壓電源的工作狀態(tài)(輸出電壓、電流等各種工作狀態(tài)) 均由單片機(jī)輸出驅(qū)動(dòng)LCD顯示, 由鍵盤控制進(jìn)行動(dòng)態(tài)邏輯切換。以單片機(jī)為核心的智能化高精度簡(jiǎn)易直流電源的設(shè)計(jì),電源采用數(shù)字調(diào)節(jié)、輸出精度高, 特別適用于各種有較高精度要求的場(chǎng)合。. 數(shù)控電源的優(yōu)點(diǎn)(1)易于采用先進(jìn)的控制方法和智能控制策略，使電源模塊的智能化程度更高，性能更完美。(2)控制靈活，系統(tǒng)升級(jí)方便，甚至可以在線修改控制算法，而不必改動(dòng)硬件線路。(3)控制系統(tǒng)的可靠性提高，易于標(biāo)準(zhǔn)化，可以針對(duì)不同的系統(tǒng)(或不同型號(hào)的產(chǎn)品)，采用統(tǒng)一的控制板，而只是對(duì)控制軟件做一些調(diào)整即可。第二章 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和方案選擇. 設(shè)計(jì)要求系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)范圍為0～12V，最大輸出電流1A，具有過載和短路保護(hù)功能。輸出電壓可用1602LCD液晶顯示。鍵盤設(shè)有6個(gè)鍵，復(fù)位鍵，步進(jìn)增減1V兩個(gè)鍵。復(fù)位鍵用于啟動(dòng)參數(shù)設(shè)定狀態(tài)（5V），步進(jìn)增減鍵用于設(shè)定參數(shù)數(shù)值，確認(rèn)鍵用于確認(rèn)輸出設(shè)定值.電源開機(jī)設(shè)定電壓輸出默認(rèn)值為5V。通過步進(jìn)增減按鍵功能選擇可在不同的設(shè)定參數(shù)之間切換，再按確認(rèn)鍵進(jìn)入設(shè)定電壓輸出狀態(tài)。若按復(fù)位鍵，則電壓輸出恢復(fù)5V。系統(tǒng)設(shè)有自動(dòng)識(shí)別功能，將不接受超出使用范圍（0～12V）的設(shè)定值. 方案論證與比較方案一：簡(jiǎn)單的并聯(lián)型穩(wěn)壓電源并聯(lián)型穩(wěn)壓電源的調(diào)整元件與負(fù)載并聯(lián)，因而具有極低的輸出電阻，動(dòng)態(tài)特性好，電路簡(jiǎn)單，并具有自動(dòng)保護(hù)功能；負(fù)載短路時(shí)調(diào)整管截止，可靠性高，但效率低，尤其是在小電流時(shí)調(diào)整管需承受很大的電流，損耗過大。方案二：串聯(lián)型穩(wěn)壓電源并聯(lián)穩(wěn)壓電源有效率低、輸出電壓調(diào)節(jié)范圍小和穩(wěn)定度不高這三個(gè)缺點(diǎn)。而串聯(lián)穩(wěn)壓電源可以避免這些缺點(diǎn)，同時(shí)串聯(lián)穩(wěn)壓電源可以通過三端穩(wěn)壓實(shí)現(xiàn)，而