【正文】 序列，可鍵盤預置信號序列狀態(tài)及數(shù)碼顯示，使用靈活方便，可通過軟件升級達到系統(tǒng)升級，開發(fā)容易，性價比高；CPLD 電路也可實現(xiàn)以上功能，且處理速度更快，但價格偏貴，開發(fā)難度大，多用于高速實時系統(tǒng)。開關電源這種電源主要提供可靠穩(wěn)定的電壓類似開關式恒流源，功率損耗小，效率高，比較經(jīng)濟，但電壓波紋大，難以濾除，會對后續(xù)電路造成影響。所以在設計時充分考慮這些因素，在電路中必要部分加入多種降噪濾波措施。同時，利用 OP547 輸出穩(wěn)定的500mA 直流電流。為此我們選擇了簡易數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設計作為此次競賽的課題。模擬部分利用集成運放繼電器等模塊實現(xiàn)不同波形的輸出；系統(tǒng)還設置了串口通訊、遙控功能。項目組姓 名 學 號 專業(yè)/班級 所在學院 項目中的分工iii成員iv摘 要數(shù)控直流穩(wěn)壓電源是電子技術常用的設備之一，廣泛的應用于教學、科研等領域?，F(xiàn)代電子技術，2022?；?STC89C52 數(shù)控直流電源設計。[3]C 程序設計，譚浩強，第三版，清華大學出版社，2022 年 7 月第二版。10V，＋5V 。提高要求：（1）輸出電壓可預置在 0～ 之間的任意一個值；（2）用自動掃描代替人工按鍵，實現(xiàn)輸出電壓變化（步進 不變） ；（3）擴展輸出電壓種類（比如三角波等） 。參考文獻：[1]何希才，張明莉。微計算機信息，2022，12。[4]劉蘭波。本課題以單片機為控制核心，進行算法控制和集成運放線性負反饋，并通過7219 驅(qū)動四位顯示器進行精確顯示，設計并實現(xiàn)了一臺高精度、低噪聲的數(shù)控直流電流源。經(jīng)測試，輸出電壓范圍達 0—，輸出紋波及噪聲小于 10mV，均達到題目指標。第 1 章 方案論證與原理設計 模擬輸出方案模擬輸出部分是數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的重要組成部分，是決定各項設計指標的關鍵性因素。 參數(shù)優(yōu)化設計由于本題要求的輸出電壓精度高，紋波小。安全保護功能安全保護主要用于輸出電流較大而負載阻值較小時。2線性電源這種電源也提供可靠穩(wěn)定的電壓，結(jié)構(gòu)簡單，紋波電壓?。?0mV 以下），易濾除，抗電磁干擾性能和電源純凈性好。所以選用單片機作為控制系統(tǒng)的的核心接收取樣信號對其處理并發(fā)出控制信號控制負載電流。 本章詳細的介紹了各部分功能電路的設計思想和原理。15V 交流電壓由 P2 端口輸入，經(jīng)過整流、濾波和穩(wěn)壓后，由 P1 端口出端 177。根據(jù)信號處理電路原理圖和系統(tǒng)方案框圖，計177。表 21 穩(wěn)壓器部分參數(shù)測試條件型號輸出/V(典型值)輸出電流/A 輸入范圍/V 最小壓差/VUi(v) Io（ mA）MC7815AC 15 ~ ~30 2 23 1000MC7915AC 15 ~ ~30 2 23 500變壓器選擇因為運放供電需177。15V 電壓輸出的??2=18??變壓器。??????2??=??對于橋式整流電路，流過每個二極管的平均電流是負載電流的一半，即 （22）??=??2????式中 （177。15V） ，故負載估算值為 RL= =。此處選取 1N4001 型二極管,其最高反相電壓 Urm=50V，遠大于穩(wěn)壓器輸入、輸出端電壓差 3V；且其額定電流 I=1A，滿足放電要求。性能改善電容選擇C3,C4 用于改善高頻波紋，當穩(wěn)壓器距離 C1,C2 越遠時，C 3,C4 越大。一般取 C7=C8=100uF。提供+5V 直流電電壓，供給單片機及鍵盤、顯示器等其它器件正常工作。 單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)電路如圖 23 所示。時鐘設計數(shù)控直流穩(wěn)壓電源要求微處理器采樣周期設置為 ，并且實測值和設定值間隔顯示變換周期為 2s 左右，采用 12MHZ 晶振，可滿足系統(tǒng)要求。D/A轉(zhuǎn)換電路為了滿足取樣精度需要，選擇電壓為 的基準電壓，通過其內(nèi)部的 12 位 D/A 變換器，使其步長精度達到 *41≈，通過軟件編程，從 DAC0、DAC1 端口輸出相應信號波，傳到模擬部分完成波形的轉(zhuǎn)換；D/A 是先寫入高 8 位，再寫入低 4 位。圖 241 疊加方波實現(xiàn)圖反相放大調(diào)節(jié)實現(xiàn)原理根據(jù)要求需 0— 電壓，則經(jīng)過功放 OP07AJ 的反相放大器，與前一個反相器想抵，輸出正向電壓，通過調(diào)動滑動變阻器 R32 確定放大倍數(shù)，倍數(shù)為得到 10V 的方波。 （圖 6）圖 243 繼電器與積分器通過 OP547 功率放大器，在電壓不變的情況下，增大電流，達到要求的500mA，S23 為撥鍵開關，按下將會產(chǎn)生輸出。16 位串行數(shù)據(jù) D0D15，其中，D8D11 為寄存器地址位。與數(shù)碼管相連部分， DIG0、DIG DIG DIG 3 端分別接四個數(shù)碼管相連進行位選，SEG A、SEG B、SEG C、SEG D、SEG E、 SEG F、SEG G、SEG DP 分別與數(shù)碼管相應字母的片選端相連進行數(shù)字顯示。自掃：按下該鍵，輸入數(shù)值，再按“確定”鍵，可直接由預設值自動掃描到該數(shù)值。速度：控制電壓自動變化的速度，分快慢兩檔。撥鍵開關 1 個，為輸出“output”，當鍵撥上時輸出信號，撥回時停止輸出。開 始初始化開中斷鍵 盤掃描子程序圖 31 主程序流程圖鍵盤掃描子程序該系統(tǒng)需要 22 個按鍵即可實現(xiàn)所有功能。這樣不僅降低了編程的難度，也提高了程序的穩(wěn)定性。設電壓變化為 ，當前電壓為 Vn，利用 err*coff 進行修正。測試儀器表 41 主要測試儀器清單序號 名 稱 型號、規(guī)格 生產(chǎn)廠家1 數(shù)字示波器 DPO7354 TEK2 數(shù)字萬用表 VC9806 VICTOR 整機調(diào)試在電路板裝配好后，進行整機調(diào)試。 系統(tǒng)性能測試 顯示部分功能測試用鍵盤隨意編輯一個設定值，觀察能否交替顯示設置值和測量值，同時用電壓表測量負載電壓值，比較這 3 個值大小，相差很小，達到了設計指標，負載輸出正常。分別在開路、200mA、500mA 三種狀態(tài)下，進行數(shù)據(jù)段測量和誤差的計算，從而判斷出輸出電壓的精確讀。第 5 章 設計總結(jié)及技術展望本課題設計并實現(xiàn)了數(shù)控直流穩(wěn)壓電源，功能和性能部分超過了題目的基本要求與發(fā)揮要求，圓滿地完成了競賽題目的要求，并從實用性和可行性出發(fā)，對系統(tǒng)做出了一定的技術發(fā)揮和改進。本次設計在完成了題目的要求中仍有不足之處，其中主要的是沒有達到高精度的設計要求。[3]C 程序設計，譚浩強，第三版，清華大學出版社，2022 年 7 月第二版。基于 STC89C52 數(shù)控直流電源設計?，F(xiàn)代電子技術，2022。附錄附錄一 測試儀器清單附表 1 主要測試儀器清單序號 名 稱 型號、規(guī)格 生產(chǎn)廠家3 數(shù)字示波器 DPO7354 TEK4 數(shù)字萬用表 VC9806 VICTOR附錄二 原理電路圖整體電路圖24附錄三 元器件清單型號 個數(shù) 封裝電阻10k 30 直插2k 10 直插 1 直插10K 電位器 1 直插1k 15 直插0Ω 2 直插100k 1 直插51k 1 直插 1 直插3k 1 直插電容100Uf/25V 4 貼片鉭電容22Uf/16V 1 貼片鉭電容330Uf/25V 1 貼片鉭電容104 2 直插LED 燈 6 直插（大）25LED 燈 1 直插（?。㊣N4148 1 直插IN4001 5 直插HFD27005(繼電器) 2 直插LT1460 1 DIP8HDR1*3(插座) 1 直插HDR1*2(插座) 2 直插9013（QNPN） 2 SOT23BUTTON（按鈕） 23 直插MAX7219CNG 1 直插C8051F020 1 TQFP100 1 貼片OP07AJ 5 DIP8C8051F020JTAG 1 直插SM420564(數(shù)碼管) 1 4 合一MC78T05ACT 1 直插12MHZ 晶振 1 直插變壓器（220v 轉(zhuǎn) 15V） 1 無變壓器（220v 轉(zhuǎn) 6V） 1 無附錄四 單片機程序///////////////////////////////////////////////////////////////////////// file name: ///////////////////////////////////////////////////////////////////////include typedef unsigned char uchar。///////////////////////////////////////////////////////////////////////uchar DisBuf[4]。int i。unsigned int measureVol。//////////////////////////////////////////////////////////////////////// GPIO 定義的例子27sbit CLK7219 = P1^5。 //預置鍵指示燈sbit LED_AUTO_SCAN = P0^1。 //三角波輸出指示燈sbit SET = P0^5。 //方波輸出sbit TRI = P3^1。 //自動掃描—sbit INCREASE = P3^4。 //數(shù)字 1sbit NUM_2 = P2^0。 //數(shù)字 5sbit NUM_6 = P2^4。 //數(shù)字 9sbit DECIMAL_POINT = P1^1。 uchar high。 0x0f。uchar high。 0x0f。LOAD7219 = 0。 j 8。CLK7219 = 0。 j 8。CLK7219 = 0。}///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 4 位數(shù)碼管顯示///////////////////////////////////////////////////////////////////////void DisplayLed(void){Send7219(0x01, DisBuf[0])。}///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 定時器 0 中斷///////////////////////////////////////////////////////////////////////void Timer0IntServe(void) interrupt 1{int vol。TH0 = 0x3C。SetDAC0(g_code)。}elseg_code=code_tab[i]。DisBuf[3]=Tab[vol%10]。vol=g_code*。 SetDAC0(g_code)。}} TR0=1。TR1 = 0。if(squareLevel == 0){squareLevel = 1。DAC0L=0xFF。AD0INT = 0。vol= measureVol。//DisBuf[2] = (measureVol / 10) % 10。}void OscInit(){OSCXCN = 0x67。}Delay(0x100)。 // 漏極開路P2MDOUT = 0X00。}///////////////////////////////////////////////////////////////////////// 初始化///////////////////////////////////////////////////////////////////////void Initial(){ P0 = 0xff。DisBuf[0] = 0。DisplayInterval = 0。// initial 7219Send7219(0x09,0x00)。 // display in normal statesSend7219(0x0F,0x00)。 //DAC1 輸出 0VDAC1L=0x00。 // enable temp sensor, onchip VREF, and VREF output bufferAMX0CF = 0X00。 //PGA gain = 1ADC0CN = 0x84。 // Timer3 reload valuesfr16 TMR3 = 0x94。= ~0x01。 //定時器 2 皆設為 16 位TF0 = 0。i=50。vol=g_code*。DisBuf[3]=Tab[vol%10]。LED_AUTO_SCAN = 1。36TR0=0。 //OPEN timer3EIE2 |= 0x02。}void square(){if(g_workmode==WK_DC||g_workmode==WK_TRI){LED_PRESET = 1。LED_SQU = 0。= ~0x02。TR1=1。 //DAC1:DAC1H=0x07。37DisBuf[0]=Tab[14]。}}void trian