【正文】 目 錄 第一章 序言 ...................................................... 1 ......................................... 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ............................................ 2 本課題研究內(nèi)容及方法 ...................................... 3 第二章 數(shù)控直流電壓源設(shè)計方案 ..................................... 4 原理介紹 .................................................. 4 設(shè)計方案優(yōu)勢 .............................................. 4 數(shù)控直流電壓源所用元器件 ................................... 5 單片機 AT89C52 芯片 .................................... 5 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC0832 .................................... 6 集成運放 UA741 ........................................ 7 電壓穩(wěn)壓器 LM350 ...................................... 8 第三章 數(shù)控直流電壓源硬件電路的設(shè)計 .............................. 10 D/A 轉(zhuǎn)換電路的工作原理 .................................... 10 電壓調(diào)整電路的工作原理 .................................... 11 時鐘振蕩電路的工作原理 .................................... 12 電壓預(yù)置復(fù)位電路的工作原理 ................................ 12 鍵盤電路的工作原理 ....................................... 13 鍵盤電路的分類 ...................................... 13 鍵盤電路的工作原理 ................................... 14 顯示電路的工作原理 ....................................... 14 LED 顯示 器連接方法 ................................... 14 LED 顯示方式 ......................................... 15 電源電路工作原理 ......................................... 15 第四章 數(shù)控直流電壓源軟件系統(tǒng)的設(shè)計 .............................. 17 軟件設(shè)計原理 ............................................. 17 顯示子程序流程圖 ......................................... 19 鍵掃子程序流程圖 ......................................... 20 結(jié) 論 .......................................................... 21 參考文獻(xiàn) ........................................................ 22 致謝 ............................................................ 22 ABSTRACT ........................................................ 23 附錄 ............................................................ 24 附錄 1 設(shè)計硬件電路圖 ......................................... 24 附錄 2 軟件部分源程序 ......................................... 25 主程序源程序清單 ...................................... 25 顯示子程序的源程序清單 ................................. 26 鍵掃子程序源程序清單 ................................... 28 延時及啟動 0832 子程序的源程序清單 ...................... 29 附錄 3 數(shù)控直流電壓源設(shè)計實物圖 ............................... 30 1 數(shù)控直流電壓源 設(shè)計 摘要： 本設(shè)計是 以 AT89C52 單片機為核心控制芯片，實現(xiàn)數(shù)控直流電源功能的方案。 設(shè)計采用 8 位精度的 DA 轉(zhuǎn)換器 DAC083三端可調(diào)穩(wěn)壓器 LM350 和 UA741 運算放大器構(gòu)成穩(wěn)壓源，實現(xiàn)了輸出電壓范圍為＋ ～ +，電壓步進 的數(shù)控穩(wěn)壓電源，具有較高的精度與穩(wěn)定性。另外該方案采用了兩個按鍵實現(xiàn)輸出電壓的方便設(shè)定， 具有微調(diào)整功能， 顯示部分我們采用了 LED 數(shù)碼管來動態(tài)顯示輸出電壓值。 我們自行設(shè)計了 ? 15V 和 5V 電源為系統(tǒng)供電。該 電路的原理是通過 MCU 控制 DA的輸出電壓大小，通過放大器放大，放大后的電壓作為 LM350 的參考電壓，真正的電壓還是由電壓模塊 LM350 輸出。 利 用 兩個按鈕調(diào)整電壓、并且通過共陰極三位一體 LED 顯示輸出的電壓值。 設(shè)計使用 3 三位一體數(shù)碼管，可以顯示三位數(shù)，一個小數(shù)位，比如可以顯示 ，采用動態(tài)掃描驅(qū)動方式。 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。 關(guān)鍵詞 ： 數(shù)控；步進；動態(tài)顯示；三端可調(diào)穩(wěn)壓器 第一章 序言 研究目的及研究意義 穩(wěn)壓電源按輸出電壓的類型分為直流穩(wěn)壓電源和交流穩(wěn)壓電源。其中直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一，直流穩(wěn)壓電源有許多基本功能和要求， 例如輸出電壓值能夠在額定輸出電壓值以下 任意設(shè)定和正常工作；對輸出的電壓值要求精確的顯示和識別。而普通的直流穩(wěn)壓電源或多或少存在這樣或那樣的問題，它們的電 壓輸出是通過波段開關(guān)和電位器來控制的，當(dāng)輸出電壓需要精確輸出，或者 在一個小范圍內(nèi)微調(diào)時，困難相對來說就很大；而且，隨著使用時間的增加，模擬電路元器件在使用過程中難免發(fā)生磨損，波段開關(guān)與電位器均會或多或少產(chǎn)生接觸不良現(xiàn)象，這會造成電壓輸 出的誤差。另外，傳統(tǒng)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路構(gòu)成較為復(fù)雜，穩(wěn)壓精度不高。 總體來說， 傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源實現(xiàn)方式 亟待改進。 現(xiàn)當(dāng)代社會是信息技術(shù)不斷發(fā)展的社會，模擬技術(shù)逐漸被更為優(yōu)越 方便的數(shù)字技術(shù)取代，大規(guī)模的社會化生產(chǎn)也要求更高的技術(shù)和效率。 眾多家用電器以及各類電子電氣設(shè)備 均需要直流穩(wěn)壓電源對其進行供電。而我們生活中 用電均為 220v 的交流供電， 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。濾波器用于濾除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 2 小型化。 基于單片機控制的數(shù)控直流電 壓源可以克服模擬穩(wěn)壓電源構(gòu)成復(fù)雜，元器件磨損嚴(yán)重，穩(wěn)壓精度不高，讀數(shù)不方便等缺點，更穩(wěn)定更直觀的完成模擬穩(wěn)壓電源的任務(wù)。 而且成本小，經(jīng)濟實惠，便于在大規(guī)模的社會生產(chǎn)中采用。 所以，對于數(shù)控直流電壓源的研究與設(shè)計 步進是技術(shù)上的革新，而且有實際的經(jīng)濟性， 可以提高生產(chǎn)效率，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中的不二選擇。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 電源技術(shù)尤其是數(shù)控電源技術(shù)是一門實踐性很強的工程技術(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。隨著計算機 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，普通電源在工作時產(chǎn)生誤差，會影響整個系統(tǒng)的精確度。電源在使用時會造成很多不良后果，世界各國紛紛對電源產(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)，才能夠進入市場。 隨著經(jīng)濟全球化的發(fā)展，滿足國際標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品才能獲得進出的通行 證。數(shù)控電源是從 80 年代才真正發(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)展提供了一個良好的基礎(chǔ)。在以后的一段 時間里，數(shù)控電源技術(shù)有了長足的發(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。因此數(shù)控電源主要的發(fā)展方向，是針對上述缺點不斷加以改善。單片機技術(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，各種類型專用的集成電路、數(shù)字信號處理器件的研制應(yīng)用，到 90年代，已經(jīng)出現(xiàn)了數(shù)控精度達(dá)到 的數(shù)控電源，功率密度達(dá)到每立方英寸 50W的數(shù)控電源。 而且， 從上世紀(jì)九十年代末起，隨著對系統(tǒng)更高效率和更低功耗的需求，電信與數(shù)據(jù)通信設(shè)備的技術(shù)更 新推動電源行業(yè)中的直流電源轉(zhuǎn)換器向更高靈活性和智能化方向發(fā)展。在八十年代的第一代分布式供電系統(tǒng)開始轉(zhuǎn)向到二十世紀(jì)末更為先進的第四代分布式供電結(jié)構(gòu)以及中間母線結(jié)構(gòu)，直流電源行業(yè)正面臨著新的挑戰(zhàn)，即如何在現(xiàn)有系統(tǒng)加入嵌入式電源智能系統(tǒng)和數(shù)字控制。 早在九十年代，半導(dǎo)體生產(chǎn)商們就開發(fā)出了數(shù)控電源管理技術(shù)，而在當(dāng)時，這種方案的性價比與當(dāng)時廣泛使用的模擬控制方案相比處于劣勢，因而無法被廣泛采用。隨著時間的推移，由于板載電源管理的更廣泛應(yīng)用和行業(yè)能源節(jié)約和運行最優(yōu)化的關(guān)注，電源行業(yè)和半導(dǎo)體生產(chǎn)商們便開始共同開發(fā)這種名為 “數(shù)控電源”的新產(chǎn)品。 現(xiàn)今隨著直流電源技術(shù)的飛躍發(fā)展，整流系統(tǒng)由以前的分立元件和集成電路控制發(fā)展為微機控制，從而使直流電源智能化，具有遙測、遙信、遙控的三遙功能，基本實現(xiàn)了直流電源的無人值守，自動運行 [7]。 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)壓電源就是一個很好的典型例子。但人們對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。 3 本課題研究內(nèi)容 及方法 隨著時代的發(fā)展，數(shù)字電子 技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活、工作、科研等各個領(lǐng)域，本文將設(shè)計 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 ， 電壓調(diào)整 電路五 部分組成，含有 單片機系統(tǒng)、鍵盤、數(shù)碼管顯示器、 D/A 轉(zhuǎn)換電路、 電壓反相放大電路 ， 穩(wěn)壓電路等幾部分 。 單片機系統(tǒng)選用 AT89C51型號單片機， 獨立式鍵盤 ,采用 DAC0832輸出模擬量， UA741作反相