【正文】 安徽礦業(yè)職業(yè)技術學院2015屆畢業(yè)設計（論文）礦業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)課題（設計）題 目 基于單片機程控精密直流電源的設計 摘 要隨著電子信息產業(yè)的迅速發(fā)展，推動了電源行業(yè)朝著更高靈活性和智能化的方向發(fā)展。穩(wěn)壓直流電源在各種電子產品和電子實驗中都扮演著越來越重要的角色。 本文設計了一款穩(wěn)定性好、精度高、輸出可程控的線性直流電源。該電源功能實現設計包含硬件部分和軟件部分兩大塊。其中硬件部分由電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路、保護電路、程控電路、顯示電路以及支持單片機運行的電路。交流電網的220V流入變壓器變壓后，經過整流、濾波電路成為近似的直流電壓，再通過穩(wěn)壓電路獲得穩(wěn)定的直流輸出。整個設計是一個模塊化的設計方法，每個模塊電路功能的基礎上，綜合考慮，選擇最佳的組合來實現設計的目的。 此方案的控制部分采用8031單片機，輸出部分也不再采用傳統(tǒng)的調整管方式，而是在D/A轉換之后，經過穩(wěn)定的功率放大而得到。因為使用了單片機，整個系統(tǒng)可編程，使得系統(tǒng)的靈活性大大增加。該直流穩(wěn)壓電源輸出范圍0V—10V的直流電壓，采用鍵盤預置電壓值的控制方式。本設計具有線路簡單、響應迅速、穩(wěn)定性好等特點，由于采用直接對輸出電壓進行采樣并顯示輸出實際電壓值，一旦系統(tǒng)工作異常，出現預置值與輸出值偏差過大，用戶可以根據該信息予以處理。本文詳細分析了電源的拓樸圖及工作原理。關鍵詞: 直流穩(wěn)壓電源 ；8031單片機；程控 ；精密；功率放大 目 錄第1章 緒 論……………………………………………………………………………………1 研究背景…………………………………………………………………………………1 …………………………………………………………………………2 總體設計方案……………………………………………………………………………3第二章 系統(tǒng)硬件部分設計……………………………………………………………………4 穩(wěn)定電源模塊……………………………………………………………………………4 整流電路………………………………………………………………………………… 濾波電路………………………………………………………………………………… 單片機最小控制模塊…………………………………………………………………… 按鍵控制模塊…………………………………………………………………………… 顯示器模塊……………………………………………………………………………… D/A數模轉換模塊………………………………………………………………………… 穩(wěn)壓控制模塊………………………………………………………………………………第三章 系統(tǒng)軟件部分設計……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… 程序設計流程圖…………………………………………………………………………… 按鍵設置流程圖…………………………………………………………………………… D/A轉換流程圖……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………第四章 結 論………………………………………………………………………………………參看文獻……………………………………………………………………………………………致 謝………………………………………………………………………………………………附 錄……………………………………………………………………………………………… 緒 論 研究背景伴隨著改革開放的步伐，我國的電子信息產業(yè)從90年代開始有了非常迅猛的發(fā)展。隨著各種高新技術的引進與飛速更新，電源產業(yè)也經歷了從無到有，從有到高端的發(fā)展路程。從最原始的低端化學電源，到之后高端數控電源，電源行業(yè)跟隨著科技發(fā)展的步伐，朝著越來越靈活，越來越智能的方向發(fā)展。由于國家對科學技術的重視與資金支持，我們的電力電子技術的研究已經能緊緊跟隨國外先進技術的步伐，可以生產出技術含量高，達到國際先進水平的產品。從國內外目前已掌握的技術來看，完全由硬件實現的電流源多采用固定值的控制，而數控電流源的電流可任意設定，且控制精度較高。然而同發(fā)達國家相比，仍然存在很大的差距和不足：在電源產品的質量、可靠性、開發(fā)投入、生產規(guī)模、工藝水平、先進檢測設備、智能化、網絡化、持續(xù)創(chuàng)新能力等方面的差距為10—15年，尤其在實現直流恒流的智能化、網絡化方面的研究不是很多。目前國內在這兩方面研究比較多的是成都電子科技大學和廣州華南理工大學，主要是利用單片機和可編程系統(tǒng)器件來控制開關直流穩(wěn)壓電源或數字化電壓達到數控的目的，但和國外的比較起來，效果不是很理想，還存在很大的差距和不足?？偟膩碚f，國內直流恒流源技術在實現智能化等方面相對落后，面對激烈的國際競爭，是個嚴重的挑戰(zhàn)。 研究目的和意義電源作為電子設備的核心部分，其性能的好壞直接影響到電子設備的可靠性。所涉及到的電源技術應用十分廣泛，服務于很多行業(yè)和產品之中。時下的電源技術融合了電氣、電子、系統(tǒng)集成、控制理論、材料等諸多領域。隨著社會的發(fā)展和科技的進步，對電源技術的發(fā)展提供了廣闊的空間，同時也相應的提出了更高的要求。時下市場上許多數控電流源存在的問題主要表現在：輸出精度不是很高，負載能力不是太強，性價比不高，操作程序復雜，工作狀態(tài)不太穩(wěn)定等方面。此次研究就是想通過AT89C51單片機作為控制系統(tǒng)來提升輸出精度，再加上采用模塊組合優(yōu)化穩(wěn)壓電路的方法來提升整個電源的負載能力，設計出所需要的符合標準的可以程控、輸出電壓數碼顯示的線性穩(wěn)壓直流電源，努力優(yōu)化組合現有的先進技術，不斷推動直流穩(wěn)壓電源行業(yè)的進步，為將來更先進的技術和目的的實現打下堅實的基礎。 總體設計方案單片機技術的運用，不僅可以達到純數字電路的效果，還可以大大簡化電路，利用軟件對電路進行保護，使得整體上能夠保證高精度、高性能、低功耗等優(yōu)點。 總體方案電路框圖 2 系統(tǒng)的硬件部分設計 穩(wěn)壓電源模塊在電子電路中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。小功率穩(wěn)壓電源的組成可以用圖21表示，它是由變壓器，整流，濾波，和穩(wěn)壓電路等四個部分組成。圖 電源變壓器是將交流電網220V的電壓變?yōu)樗枰碾妷褐?，然后通過整流電路將電壓變成脈動的直流電壓。由于此脈動的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過濾波電路加以濾除，從而得到平滑的支流電壓。但這樣的電壓還隨電網電壓波動（一般有正負10%左右的波動），負載和溫度的變化而變化。因而在整流、濾波電路之后，還需接穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當電網電壓波動、負載和溫度變化時，維持輸出直流電壓的穩(wěn)定。當負載要求功率較大，效率較高時，常采用開關穩(wěn)壓電源[1]。方案一：半波整流電路。它由電源變壓器T整流二極管D和負載電阻組成,變壓器的初級接交流電源,次級所感應的交流電壓為其中為次級電壓的峰值, 為有效值。電路的工作過程是：在的正半周（）,二極管因加正向偏壓而導通,有電流流過負載電阻。由于將二極管看作理想器件,故上的電壓與的正半周電壓基本相同。在的負半周（）,二極管D因加反向電壓而截止, 上無電流流過, 上的電壓= 0。半波整流電路結構簡單,元件少,但是輸出電壓直流成分較?。ㄖ挥邪雮€波）,脈動程度較大,整流效率低,所以僅適用于輸出電流小、允許脈動程度大、要求較低的場合[2]。二極管半波整流電路實際上利用了二極管的單向導電特性。方案二：全波整流電路。 全波整流原理圖它是由次級具有中心抽頭的電源變壓器Tr、兩個整流二極管、和負載電阻組成。變壓器次級電壓和大小相等，相位相反，即 式中，是變壓器次級半邊繞組交流電壓的有效值。全波整流電路的工作過程是：在的正半周（）正偏導通，反偏截止，上有自上而下的電流流過，上的電壓與相同。在的負半周（），反偏截止，正偏導通，上也有自上而下的電流流過，上的電壓與相同[3]。全波整流輸出電壓的直流成分（較半波）增大，脈動程度減小，但變壓器需要中心抽頭、制造麻煩，整流二極管需承受的反向電壓高，故一般適用于要求輸出電壓不太高的場合。方案三：橋式整流電路。，是使用非常多的一種整流電路。這種電路，只要增加兩只二極管口連接成橋式結構，便具有全波整流電路的優(yōu)點，同時還能在一定程度上克服了它的不足。