【正文】 設(shè)計(jì) （ 論 文） 題 目： A 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 答 辯 委 員會(huì) 人，出席 人 答 辯 委 員會(huì) 主任（ 簽 字）： 答 辯 委 員會(huì) 副主任（ 簽 字）： 答 辯 委 員會(huì) 委員 ： ， ， ， ， ， ， 平 頂 山工 業(yè)職業(yè) 技 術(shù)學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論 文）評(píng)語(yǔ) 第 頁(yè) 共 頁(yè) 學(xué) 生姓名： 專業(yè) 年 級(jí) 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論 文） 題 目： 評(píng) 閱 人： 指 導(dǎo)教師 ： （ 簽 字） 年 月 日 成 績(jī) ： 系（科）主任： （ 簽 字） 年 月 日 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論 文）及答 辯評(píng)語(yǔ) ： 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 51 單片機(jī)數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì) 摘要 本文主要論述了一種基于 51 單片機(jī)為核心控制器的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法。 文章最后對(duì)數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的主要性能參數(shù)進(jìn)行 了 測(cè)定和總結(jié)，并對(duì)其發(fā)展前景進(jìn)行了展望。在 電子電路中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源來(lái)供電。這樣，當(dāng)輸出電壓需要精確輸出，或需要在一個(gè)小范圍內(nèi)改變時(shí)，困難就較大。但在實(shí)際生活中，都是有 220V 的交流電網(wǎng)供電。因此，電壓的調(diào)整精度不高，讀數(shù)欠直觀，電位器也易磨損。 隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對(duì)物質(zhì)需求也越來(lái)越高，特別是一些高新技術(shù)產(chǎn)品。智能模塊電源采用電流型控制模式，集中式散熱技術(shù)，實(shí)時(shí)多任務(wù)監(jiān)控，具有高效、高可靠、 超低輻射，維護(hù)快捷等優(yōu)點(diǎn)，跡象結(jié)構(gòu)緊湊，防腐與散熱也作了多方面的加強(qiáng)。實(shí)現(xiàn)的途徑很多，可以用 DAC 的模擬輸出控制電源的基準(zhǔn)電壓或分壓電阻，或者用其它更有效地方法，因此如何選擇簡(jiǎn)單有效地方法是本課題余姚解決的首要問(wèn)題。 性能指標(biāo) 輸出最大電壓： 25V 輸出最大電流： 電壓步進(jìn)： 電壓分辨率： 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 3 論文的 總體結(jié)構(gòu) 第一部分簡(jiǎn)要介紹課題的背景、意義、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，介紹本文的主要研究?jī)?nèi)容，包括實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)、功能的完備和性能指標(biāo)。 第五部分對(duì)數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)量與評(píng)估，以及對(duì)誤差進(jìn)行分析。 紋波系數(shù)盡可能小，輸出穩(wěn)定。 經(jīng)典理論驗(yàn)證平臺(tái)先硬件后軟件，先局部后整體。 液晶屏顯示電路，該系統(tǒng)使用 LCD1602 液晶顯示屏，可以清晰地顯示分別組成顯示電路的十位、個(gè)位、小數(shù)點(diǎn)位，同時(shí)還能顯示英文名稱和電壓 /電流單位?？臻e模式下， CPU 暫停工作，而 RAM 定時(shí)計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM 的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 液晶顯示屏（ 1602） LCD1602 簡(jiǎn)介 LCD1602 可以在 LCD 顯示屏上完整顯示 32 個(gè)英文字符和日文等一些字符，適合顯示英文文字信息量較小的地方。 固定三端穩(wěn)壓器的類別 三端穩(wěn)壓器的通用產(chǎn)品有 78 系列（下電源）和 79 系列（負(fù)電源），輸出電壓由具體型號(hào)中的后面兩個(gè)數(shù)字代表，有 5V， 6V， 8V， 9V， 12 V，15V， 18 V， 24V 等檔次。但壓差取得大時(shí)，平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 又會(huì)增加集成塊的功耗，所以，兩者應(yīng)兼顧，即 保證在最大負(fù)載電流時(shí)調(diào)整管不進(jìn)入飽和，又不致于功耗偏大。 圖中的引腳號(hào)標(biāo)注方法是按照引腳電位從高到底的順序標(biāo)注的 。對(duì)于 78**正壓系列，輸入是最高電位，自然是 ① 腳，地端為最低電位，即 ③ 腳，如附圖所示。這樣在 78**系列平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 中，散熱片和地相連接，而在 79**系列中，散熱片卻和輸入端相連接。兩個(gè)信號(hào)輸入端中， Vi （ ）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的位相反； Vi+（ +）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的相位相同。電路無(wú)需調(diào)試。按圖中所給數(shù)值 ， Av=10。 同相交流放大器 見附圖。 R4 的阻值范圍為幾千歐姆到幾十千歐姆。 附圖中使用兩個(gè)運(yùn)放組成一個(gè)電壓上下限比較器 ,電阻 R R1ˊ組成分壓電路 ,為運(yùn)放 A1 設(shè)定比較電平 U1。運(yùn)放 A A2只要有一個(gè)輸出高電平 ,晶體管 BG1 就會(huì)導(dǎo)通 ,發(fā)光二極管 LED 就 會(huì)點(diǎn)亮。 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片 DAC0832 芯片內(nèi)有兩級(jí)輸入寄存器，使 DAC0832 具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式，以便適于各種電路的需要 (如要求多路 D/A 異步輸入、同步轉(zhuǎn)換等 )。 ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線，高電平有效。 WR2：為 DAC 寄存器寫選通輸入線。其值與 Iout1 之和為一常數(shù)。s。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 ADC0804 的引腳及其功能 CS、 RD、 WR（引腳 3） ： 是數(shù)字控制輸入端，滿足標(biāo)準(zhǔn) TTL 邏輯電平。 其 典 型 應(yīng) 用 參 數(shù) 為 ： R=10kΩ， C=150pF ，CLKf ≈640kHz，每秒鐘可轉(zhuǎn)換 1 萬(wàn)次。如果 CS 和 WR端與 INTR 端相連，則 ADC0804 就處于自動(dòng)循環(huán)轉(zhuǎn)換狀態(tài)。此時(shí) )(?INV 端應(yīng)接至等于 minV 的恒定電壓上，而輸入電壓 INV 仍加到 )(?INV 端上。所以輸出電壓的范圍可以通過(guò)調(diào)整 VREF/2 引腳處的電壓加以改變，轉(zhuǎn)換器的零點(diǎn)無(wú)需調(diào)整。 如 MCU AT89C51 輸出顯示（ LCD1602） EEPROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（ 24C02） （ 24C02） 按鍵（四個(gè)） 數(shù)模轉(zhuǎn)換 DAC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換（ ADC0804） I/U 轉(zhuǎn)換 LM324 輸出 電壓放大 LM324 電流采樣 電源（ +12V、 12V、 +5V、 5V） 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 16 圖所示： 穩(wěn)壓控制模塊 通過(guò)鍵盤控制 MCU 產(chǎn)生 8 位數(shù)字信號(hào)（ 0255），通過(guò) P3 口送至 8 位數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片（ DAC0832）轉(zhuǎn)換成模擬電流信號(hào)，再經(jīng)運(yùn)放作 I/U 轉(zhuǎn)換，得到控制穩(wěn)壓電源輸出部分的基準(zhǔn)電壓； 電壓與電流采樣 模塊 電壓與電流采樣模塊是系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì) ADC 的說(shuō)明：以輸入電壓為標(biāo)準(zhǔn)，如果輸入電壓大于設(shè)定的電壓值，則減小 DA 輸出電壓一位數(shù)值，再采樣比較，如此循環(huán)，直到輸入 的 電壓等于設(shè)定的電壓 值或者接近設(shè)定的電壓值（有事不可能完全相等）。前者顯示高，制作成本低，適合做遠(yuǎn)距離顯示，但由于其耗電較大，所以端口隨顯示 的數(shù)據(jù)位數(shù)增加而增加。通過(guò)單片 機(jī)編程控制第 4 腳 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端， 第 5 腳 R/W 讀 /寫選擇端，第 6 腳 E 使能信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)顯示效果。12V 電壓為運(yùn)算放大器供電；同時(shí)，又經(jīng)過(guò)三端穩(wěn)壓 780 7905 得到 DC177。基本思路：按鍵掃描 — D/A 轉(zhuǎn)換、電壓 /電流數(shù)值顯示 — 讀 A/D 轉(zhuǎn)換并比較糾正電壓 /電流數(shù)值顯示 — 按鍵掃描，按前述循環(huán)。同時(shí)系統(tǒng)不斷采集外部數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)相關(guān)運(yùn)算、分析，然后發(fā)出命令對(duì)實(shí)際值進(jìn)行相應(yīng)的修正，控制輸出電壓可調(diào)、穩(wěn)定。 硬件測(cè)試 電源部分提供整個(gè)電路所需各種電壓（包括 DAC 芯片所需的基準(zhǔn)穩(wěn)壓5V和 89S51 的 +5V），由電源變壓器和整流濾波電路及兩個(gè)輔助穩(wěn)壓輸出構(gòu)成，電源變壓 器的功率由需要輸出的電流大小決定，確保有充足的功率余量。找一塊數(shù)字表將其并聯(lián)在輸出電路上，按