【正文】 均是采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 , 對(duì)過載進(jìn)行限流或截流 型保護(hù) , 電路構(gòu)成復(fù)雜 ,穩(wěn)壓精度也不高。傳統(tǒng)的多功能直流穩(wěn)壓電源功能簡(jiǎn)單、比較難于控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、復(fù)雜度高。就是在實(shí)驗(yàn)開始前對(duì)一些參數(shù)進(jìn)行預(yù)設(shè)。 關(guān)鍵詞 : 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源 AT89C51 TLC1543 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì) Design of Digital Power source Abstract The method of this paper based on the AT89C51 microcontroller core of the numerical controller DC power supply design theory and realization. The digital DC power supply from the analog power, display circuit, control circuit, regulator circuit and analogtodigital converter circuit posed of five parts. Analog power supply to provide the various chips, digital amplifier control and the required operating voltage, display circuit for displaying the size of power supply output voltage, output voltage value may be stepping through the control button (177。輔助電源提供各個(gè)芯片、數(shù)碼管和放大器所需工作電壓，顯示電路用于顯示電源輸出電壓的大小，輸出電壓值可通過按鍵對(duì)其進(jìn)行步進(jìn)（ 177。 該系統(tǒng)原理是以 AT89S52 單片機(jī)為控制單元，以模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 TLC1534 對(duì)采樣值進(jìn)行轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。該系統(tǒng)具有抗干擾性能好，可靠性高，及最終輸出電壓值與真實(shí)顯示值精確度較高等優(yōu)點(diǎn)。眾所周知，許多科學(xué)實(shí)驗(yàn)都離不開電源，并且在這些 實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常會(huì)對(duì)通電時(shí)間、電壓高低、電流大小以及動(dòng)態(tài)指標(biāo)有著特殊的要求，因此，如果實(shí)驗(yàn)電源不僅具有良好的輸出質(zhì)量而且還具有多功能以及一定的智能化，那么就省去了許多不精確的人為操作，取而代之的是精確的微機(jī)控制，而我們所要做的就是顯示輸出電壓、電流，預(yù)置輸出電壓值等功能。 直流穩(wěn) 壓電源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一 ,廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域。另外 , 隨著使用時(shí)間的增加 , 波段開關(guān)及電位器難免接觸不良 , 對(duì)輸出會(huì)有影響。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。只有滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，才能夠進(jìn)入市場(chǎng)。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。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)。從組成上，數(shù) 控電源可分成器件、主電路與控制等三部分。在普通可調(diào)直流穩(wěn)壓電源中，通過調(diào)節(jié)電位器去改變?nèi)与妷褐担瑥亩@得不同的輸出電壓。這樣在校正輸出電壓時(shí)，只需用高精度電壓表，測(cè)出當(dāng)前實(shí)際輸出的電壓值，通過 PC 機(jī)串口發(fā)送給數(shù)控電壓源便可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校正。 直流穩(wěn)壓電源又稱直流穩(wěn)壓器。紋波系數(shù)表示在額定工作情況下，輸出電壓中交流分量的大??；后者表示輸入電壓或負(fù)載急劇變化時(shí)，電壓回到正 常值所需時(shí)間。后者以改變調(diào)整元件 (或開關(guān) )的通斷時(shí)間比來調(diào)節(jié)輸出電壓，從而達(dá)到穩(wěn)壓。用改變晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間來調(diào)整輸出電壓。不穩(wěn)定直流電壓先經(jīng)逆變器變換成高頻交流電，再經(jīng)變壓、整流、濾波后，從所得新的直流輸出電壓取樣，反饋控制逆變器工作頻率，達(dá)到穩(wěn)定輸出直流電壓的目的 [2]。它主要由電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路四部分組成。但是，這種單向脈動(dòng)電壓往往包含著很大的脈動(dòng)成分，距離理想的直流電壓還差得很遠(yuǎn)。 4. 穩(wěn)壓部分 穩(wěn)壓電路的作用是采取某些措施，使輸出的 直流電壓在電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)保持穩(wěn)定。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) [3]。 二、 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的組成 從組成上，數(shù)控電源可分成鍵盤顯示電路、控制電路、 D/A、 A/D 轉(zhuǎn)換電路、穩(wěn)壓電路等四部分。 4. 系統(tǒng)維護(hù)方便，一旦出現(xiàn)故障，可以很方便地通過 RS232 接口或 RS485接口或 USB 接口進(jìn)行調(diào)試，故障查詢，歷史記錄查詢，故障診斷，軟件修復(fù)，甚至控制參數(shù)的在線修改、調(diào)試 。因此本文在設(shè)計(jì)中采用方案二。 本次設(shè)計(jì)所要解決的問題是： (1)采用 51 系列單片機(jī)作為整機(jī)的控制單元，通過改變輸入數(shù)字量來改變輸出電壓值，從而使輸出功率管的基極電壓發(fā)生變化，間接地改變輸出電壓的大小。 (5)了解各個(gè)芯片管腳的功能，掌握單片機(jī)的接口控制及編程方法。 穩(wěn)壓控制：采用從輸出端電壓反饋控制形式來實(shí)現(xiàn)，主要由利用 LM358 作比較，調(diào)整管實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓?？傮w結(jié)構(gòu)由 DAC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊， TLC1543 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，輔助電源模塊，串聯(lián)線性穩(wěn)壓模塊，硬件控制單片機(jī)模塊，顯示模塊，鍵盤模塊 7 個(gè)模塊組成 . 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì) 3 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 芯片方案選擇 由于數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片有很多種，在這里我 提供有個(gè)選擇方案： 方案一：采用 MX7541 是高速高精度 12 位數(shù)字 /模擬轉(zhuǎn)換器芯片，功耗低，而且其線性失真可低達(dá) %，特別適合于精密模擬數(shù)據(jù)的獲得和控制。 DAC0832 的簡(jiǎn)介 DAC0832 為單片 20 腳雙 列直插式 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器，可以直接與 0831 單片機(jī)，PC 機(jī)接口。要是需要相應(yīng)的模擬信號(hào)，可通過一個(gè)高輸入阻抗的線性運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。 圖 32 DAC0832 的引腳分布 其引腳功能如表 31 所示。當(dāng)電壓控制 字從 0，1， 2， …… 到 256 時(shí)，電源輸出電壓為 ， ， …… 。它可以從主機(jī)高速傳輸數(shù)據(jù)。 TLC1543 中的轉(zhuǎn)換器結(jié)合外部輸入的差分高阻抗的基準(zhǔn)電壓，具有簡(jiǎn)化比率轉(zhuǎn)換、刻度以及模擬電路與邏輯電路和電源噪聲隔離的 特點(diǎn) [5]。1LSB Max 6. 片內(nèi)系統(tǒng)時(shí)鐘 7. 轉(zhuǎn)換結(jié)束（ EndofConversion， EOC）輸出 8. 采用 CMOS 技術(shù) 以下是其工作原理圖 [13]： 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì) TLC1543 的引腳功能 TLC1543 引腳的分布如圖 42 所示。 制作電路中的 +5v 的電源，這要用到三端固定穩(wěn)壓芯片，一個(gè)整流，濾波過程。當(dāng) Ui 為負(fù)時(shí)，二極管 D D4 導(dǎo)通， D D3 截止，電流從 c 流向 b， U1 仍然輸出正電壓 ,實(shí)現(xiàn)了交流到直流的轉(zhuǎn)變。 穩(wěn)壓： 波后的電壓 U2 輸入三端穩(wěn)壓芯片 LM7805 便可將穩(wěn)定輸出電壓 +5V，在上圖中的一個(gè)二極管 D3 是一個(gè)保護(hù)二極管，它的 作用是保護(hù)穩(wěn)壓芯片。其結(jié)構(gòu)如圖 52 所示。與門的 C 輸入端在振蕩器對(duì)外充電時(shí)為高電平， D 輸入端在比較器的輸入電平低于閾值電平時(shí)為高電平。 串聯(lián)線性穩(wěn)壓模塊 串聯(lián)線性穩(wěn)壓電路原理框圖如圖 54 所示，它由四部分組成：調(diào)整電路、比較放大電路、基準(zhǔn)電壓和取樣電路。本設(shè)計(jì)所用的是由運(yùn)放組成比較放大器的穩(wěn)壓電路 中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì) 圖54 串聯(lián)線形穩(wěn)壓電路原理框圖 集成運(yùn)放作比較電路 該集成運(yùn)放穩(wěn)壓電路由四部分組成：調(diào)整管﹑比較放大﹑取樣和基準(zhǔn)電壓。 基準(zhǔn)電壓：基準(zhǔn)電壓由穩(wěn)壓管 Dz 提供，接到放大電路的同相輸入端。如果放大電路的放大倍數(shù)比較大，則只要輸出電壓產(chǎn)生一點(diǎn)微小的變化，即能引起調(diào)整管的基極電壓發(fā) 生較大的變化，提高了穩(wěn)壓效果。圖中 R4 和 R5 為精密電阻，它們的比值對(duì)采樣和輸出電壓的比有聯(lián)系。此外它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì) 標(biāo) 準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標(biāo)準(zhǔn)三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比。還 可以把調(diào)整端接到一個(gè)可編程電壓上，實(shí)現(xiàn)可編程的電源輸出。典型負(fù)載調(diào)整率 %。調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)。 LM317 有三個(gè)引腳 .一個(gè)輸入一個(gè)輸出一個(gè)電壓調(diào)節(jié)。而現(xiàn)在最強(qiáng)大的單片機(jī)系統(tǒng)甚至可以將聲音、圖像、網(wǎng)絡(luò)、復(fù)雜的輸入輸出系統(tǒng)集成在一塊芯片上 [11]。 INTEL 的 Z80 是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器，從此以后，單片機(jī)和專用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。基于這一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。而傳統(tǒng)的 8 位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高，處理能力比起 80 年代提高了數(shù)百倍。 單片機(jī)又 稱單片微控制器 ,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片 ,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。 單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如 CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲(chǔ)器件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很多，不過價(jià)錢也是低的，一般不超過 10 元即可用它來做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。 單片機(jī)在硬件資源方面的利 用率必須很高才行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。 VSS： 電源地端。 EA/Vpp： EA為英文 External Access的縮寫，表示存取外部程序代碼之意，低電平動(dòng)作，也就是說當(dāng)此引腳接低電平后，系統(tǒng)會(huì)取用外部的程序代碼（存于外部 EPROM 中）來執(zhí)行 程序。 ALE/PROG： ALE 是英文 Address Latch Enable的縮寫，表示地址鎖存器啟用信號(hào)。 PSEN： 此為 Program Store Enable的縮寫，其意為程序儲(chǔ)存啟用，當(dāng) 8051 被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式時(shí)（ EA=0），會(huì)送出此信號(hào)以便取得程序代碼，通常這支腳是接到 EPROM 的 OE 腳。如果當(dāng) EA 引腳為低電平時(shí)（即取用外部程序代碼或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）， P0 就以多工方式提供地址總線（ A0～ A7）及數(shù)據(jù)總線（ D0～ D7）。 PORT1（ ～ ）： 端口 1 也是具有內(nèi)部提升電路的雙向 I/O 端口，其 輸出緩沖器可以推動(dòng) 4 個(gè) LS TTL負(fù)載，同樣地若將端口 1 的輸出設(shè)為高電平，便是由此端口來輸入數(shù)據(jù)。 ： TXD，串行通信輸出。 ： T1，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器 1 輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。另外，該引腳被略微拉高。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將 不出現(xiàn)。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。如果采用動(dòng)態(tài)掃描方式顯示，剛占用 CPU 的時(shí)間，如果采用靜態(tài)顯示則需要加鎖存器，耗費(fèi)硬件制作時(shí)間，就該題目來說，需要設(shè)定電壓顯示，又與實(shí)際電壓比較再顯示， LCD 顯示更為清晰、直觀，從上面諸多因數(shù)來看，采有 LCD 顯示比較理想。它的顯示運(yùn)行原理如下： 讀狀態(tài)：輸入： RS=L， RW=H， E=H；輸出： D0~D7=狀態(tài)字 寫指令：輸入： RS=H， RW=L， D0~D7=指令碼， E=高肪沖；輸出：無 讀數(shù)據(jù)：輸入： RS=H， RW=H， E=H；輸出； D0~D7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù)：輸入： RS=L， RW=L， D0~D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖；輸出：無 鍵盤模塊 對(duì)于鍵盤只要四項(xiàng)功能 “設(shè)定 ”﹑ “標(biāo)定 ”﹑ “↑” “↓” ,通過鍵盤實(shí)現(xiàn)步進(jìn) ，默認(rèn)設(shè)置為 5V，在此基礎(chǔ)上步進(jìn)或步減，實(shí)現(xiàn)在 0～ 12V 內(nèi)的連續(xù)可調(diào)，如圖 612所示。 Keil c51 匯編， PLM 語(yǔ)言和 C 語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)，界面友好。 單片機(jī)循環(huán)對(duì)按鍵進(jìn)行掃描，若檢測(cè)到有按鍵按下，則判斷是哪個(gè)鍵按下， 再去執(zhí)行各按鍵所對(duì)應(yīng)的程序。第一次如此大規(guī)模的查找資料，第一次自己設(shè)計(jì)制作這么個(gè)產(chǎn)品，也是頗有成就的。在本次設(shè)計(jì)過程中 ,對(duì)紋波也沒有提出嚴(yán)格要求 ,所以常用的穩(wěn)壓集成電路就可以滿足要求。因此，到 4 月中旬已基本完成了初稿。我相信這段畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程及所做的 努力將受用于一身。高精度數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的研制對(duì)準(zhǔn)了這個(gè)發(fā)展方向，加上計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，使之具 有非常廣闊的發(fā)展空間。老師們淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，樸實(shí)無華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。趙老師在我畢業(yè)論文的撰寫過程中，給我提供了很大的幫助和指導(dǎo)。感謝你們，大學(xué)生活中給我了那 么多的幫助與鼓勵(lì)，在我有困難的時(shí)候，總能幫我解決。寢室的密友，你們的天賦猶如上天恩賜，有了你們我的生活更加精彩。 uchar port,m。 sbit AD_add=P2^3。 //單片機(jī)引腳配置 uchar code led7[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99, 0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff}。z) fo