【導讀】在各種電子實驗中，電源是最基本的需要。設計出一種高精度的可。中需要使用不同的電壓值來測試的要求。本文設計了一種高精度程控穩(wěn)壓電源。硬件方面包括變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路、市電220V電壓通過變壓器流入系統(tǒng)，經(jīng)過整流、濾波后。變成近似的直流電壓，再經(jīng)過穩(wěn)壓部分穩(wěn)壓后獲得穩(wěn)定的直流輸出。壓部分由達林頓管作為調整管，由運放作為反饋取樣之后的放大電路，利用放大電路來提高調整管的反應靈敏度電壓穩(wěn)定性。的輸出，并且控制數(shù)碼管顯示輸出電壓。擇最佳電路來實現(xiàn)設計目標的。

　　

【正文】 穩(wěn)壓電路基本上沒有影響。當電路發(fā)生異常時，保護電路起作用。穩(wěn)壓電源的保護功能基本上有兩種，其一，過流或短路保護，這是為防止穩(wěn)壓電源輸出過載或短路時流過調整管的電流過大而造成調整管損壞。其二，過電壓保護，這是為了防止穩(wěn)壓電源出現(xiàn)異常時輸出過大電壓而損壞伏在。另外，還有過熱 保護。 用穩(wěn)壓管保護 電路如圖 所示：電路中的 R 為檢測電阻，用以檢測輸出電流的大河南工業(yè)職業(yè)技術學院 20 小， D 為低壓硅穩(wěn)壓管，可以在必要的時候對調整管基極電流起到分流的和限制的作用。 當輸出電流 OI 小于一定值時， beU ＋ OI *R OU ,穩(wěn)壓管 D 的外加電壓小于其反向擊穿電流， D 截至，對整個電路不起無影響；當輸出電流 OI 大于設定值時， beU ＋ OI *R＝ OU ，該穩(wěn)壓管被擊穿，起到穩(wěn)壓作用，使得 beU ＋ OI *R＝穩(wěn)定值，并不再起變化。 圖 31 穩(wěn)壓管保護電路 此時，限制穩(wěn)壓管得最大輸出電流為 OI ＝（ DU beU ） /R.。式中 DU 為保護穩(wěn)壓管得穩(wěn)定值， beU 為調整管發(fā)射結正電壓， R 為檢測電阻。對于硅管， beU 約等于 伏左右，為使 R 不致?lián)p耗太大得輸出功率，其值不應過大，可見 DU 也不應過大，通常為 1～ 2 伏左右。 二極管組成得過流保護電路 電路如圖所示： 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 21 圖 32 二極 管組成的過流保護電路 bR 為保護管的基極電阻， R 為檢測電阻，當檢測電壓 OI R 小于保護管發(fā)射結導通電壓時和 bR 上的壓降時，保護管不工作， OI 在安全范圍內工作；當 OI 大于一定值時， OI R 將使保護管導通，其集電極電流為調整管的基極電流分流，使調整管基極電流、集電極電 流及輸出電流相應減小，從而起到限制作用。 在畢設的電路設計中，取第二種方案，使用過流保護方式，來保護調整管不會被燒掉。 第 4 章 系統(tǒng)軟件設計 41 系統(tǒng)核心指令系統(tǒng) 指令的表示方法成為指令格式，一條指令通常有兩部分組成，即操作碼和操作數(shù)。操作碼用來規(guī)定指令進行什么操作，而操作數(shù)則是指令操作的對象。操作數(shù)可能是一個具體的數(shù)據(jù)，也可能是指出到哪里取得數(shù)據(jù)的地址或符號。在該指令系統(tǒng)中有單字節(jié)指令、雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令三種不同長度的指令，指令長度不同，指令格式也不同。 大多數(shù)指令執(zhí)行時，都需要使用操作數(shù)。尋址方式 就是在指令中說明操作數(shù)所在地址的方法。一般來說，尋址方式越多，功能越強大，靈活性越大，指令系統(tǒng)也就越復雜。該指令系統(tǒng)具有 7 種尋址方式：寄存器尋址方式；直接尋址方式；寄存器間接尋址方式；立即尋址方式；基址寄存器加變址寄存器間接尋址方式；位尋址方式；相對尋址方式等等。 該指令系統(tǒng)大致可分為 5 類：數(shù)據(jù)傳送類指令；算術操作類指令；邏輯運算類指令；控制轉移類指令；位操作類指令等等。 軟件系統(tǒng)流程 整個軟件系統(tǒng)的核心是 D/A 變化、 A/D 變換和數(shù)據(jù)的比較及調整方面。大體思路是：首先，由用戶通過鍵盤輸入所需要的輸出 電壓，在確定后，系統(tǒng)轉換開始，先進行 D/A 轉換，輸出用戶所需電壓的 1/8 作為基準電壓，待系統(tǒng)反應結束后，由取樣電路取得輸出電壓的 1/8 送 A/D 轉換器，待轉化結束后單片機接受取樣數(shù)據(jù)，并調用智能比較調整程序，來控制 MAX508的輸入數(shù)據(jù)，從而影響基準電壓。 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 22 主程序流程如圖 41 所示： 圖 41 主流程圖 系統(tǒng)初始化時，屏蔽中斷，設置好 MAX197 的程序控制字，采用查詢方式查詢 0INT 端，來判斷 A/D 轉換是否完成。調用 D/A 轉換時，首先進行碼制轉換，將 BCD 碼轉換成二進 制碼，然后調用除法程序，根據(jù) MAX508的輸出電壓方式，得到 12 位標準的適合 MAX508 輸出的二進制碼。由 508輸出基準電壓。待 MAX197 轉換完成，讀取數(shù)據(jù)到單片機中，調用比較調整程序，自動調整 508 的輸出，使最終的輸出結果穩(wěn)定而且達到用戶的需河南工業(yè)職業(yè)技術學院 23 要。 D/A 程序包括了調用碼制轉換，調用數(shù)據(jù)調整（即除法程序）及輸出。首先輸出地址，選定MAX508，然后由 P0 口輸出二進制碼，分兩次輸出，先低后高。程序較簡單，就不畫出流程了。 A/D 數(shù)據(jù)接收程序，就是當 A/D 轉換完成后，由單片機接收轉換結果的程序。首先輸出地址 信息，通過 MAX197 的片選端選定芯片，分兩次通過 P0口接收數(shù)據(jù)，存到特定單元 顯示程序，采用動態(tài)顯示的方法，由串口輸出段選碼和位選碼，并調用延時，顯示一段時間，然后換下一位顯示。 除法程序，除法可以由一系列的減法和移位操作實現(xiàn)，商位是以串行方式獲得的，一次得一位。首先，把被除數(shù)得高位與除數(shù)相比較，如被除數(shù)高位大于除數(shù)，則商為 1，并從被除數(shù)中減去除數(shù)，形成一個部分余數(shù)；否則商位為 0，不執(zhí)行減法。然后把新得部分余數(shù)左移一位，并與除數(shù)再次進行比較。循環(huán)此步驟，直到被除數(shù)的所有位都處河南工業(yè)職業(yè)技術學院 24 理完為止，一般商的字長為 n， 則需要循環(huán) n 次這種除法上商前，先比較被除數(shù)與除數(shù)，根據(jù)比較結果決定上商 1 或 0，并且只有在商為 1 時，才執(zhí)行減法，所以稱之為比較法。流程如圖 42 所示： 除法在本程序中的作用就是用來計算輸出的 D/A 轉換碼是多少的。就是用戶所需電壓的 1/8 在 MAX508 的 5 伏電壓的量程下，用什么樣的 12 位二進制數(shù)才能表示。 比較調整程序，就是當單片機接收到 A/D 轉換完成后所送來的反饋結河南工業(yè)職業(yè)技術學院 25 果后，進行比較判斷，來進一步調整 D/A 的輸出，從而使電壓更加穩(wěn)定的程序。流程如圖 43 所示： 之后，判斷結果是否理想，來決定下一步是返 回還是繼續(xù)進行 D/A 變換，繼續(xù)調整輸出電壓。 第 5 章 實驗設計中的不足 硬件部分采用了多個芯片，但沒找到合適的要求供電一致的芯片，故而使用了多個 78 系列穩(wěn)壓芯片為單片機、 D/A、 A/D 等供電，使得系統(tǒng)散熱大，不易于集成化，而且費用較高。改進方法是試著尋找供電一致的芯片或試著由系統(tǒng)自己供電，減少 78 系列芯片的使用。 軟件方面采用查詢方式相應按鍵，會產(chǎn)成相應不及時的問題。在 D/A和 A/D 數(shù)據(jù)處理時采用了除法子程序，處理時間比較長。在數(shù)據(jù)處理方面占用的大量的數(shù)據(jù)存儲空間，而且程序編寫出來比較復雜。同 時匯編語言編譯器的糾錯功能不是很強大，造成了軟件調試困難。以后再開發(fā)硬件系統(tǒng)時，除要求對硬件操作很高的場合外，會使用單片機 C 語言進行編程，以簡化設計過程等等 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 26 結 論 本文給出了一個高精度程控穩(wěn)壓電源的解決方案，初步設計了能夠人為控制輸出，輸出范圍在 0～ 25V 之間的，穩(wěn)定精度能達到要求的程控穩(wěn)壓電源。 該系統(tǒng)由硬件和軟件部分組成，在查閱并學習現(xiàn)有的模塊電路之后，選合適的電路進行組合。硬件部分由 220V 輸入， 24V 輸出變壓器、橋式整流電路、π型 RC 濾波電路、帶有運放的串聯(lián)調整型晶體管穩(wěn)壓電路組出核心模 擬電路部分，由單片機、 D/A 芯片 MAX50 A/D 芯片 MAX197組成數(shù)控電路，外圍電路包括數(shù)碼管顯示部分、按鍵部分、保護電路部分。軟件部分利用單片機語言編程，控制 D/A數(shù)據(jù)輸出和 A/D轉換數(shù)據(jù)的接收，通過接收反饋電壓，對輸出進行調整并顯示輸出電壓。 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)主要由穩(wěn)壓調整部分和單片機控制部分。運放 LM324的正端接 D/A 輸出的基準電壓，負端接反饋電壓，單片機控制基準電壓的輸出，同時根據(jù)反饋電壓來調整基準電壓的大小。基本過程：用戶輸入所需電壓，根據(jù)所需電壓計算 D/A 的輸出，通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)定輸出， 同時反饋輸出電壓給單片機。單片機根據(jù)反饋電壓的大小，與基準電壓比較并調整，同時判斷輸出是否達到要求。 系統(tǒng)在芯片供電方面和軟件設計方面存在不足，造成費用較高，系統(tǒng)反應時間較長。 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 27 參考文獻 1 黃珍貴 .基于 D/A 轉換器的程控電源設計 .沈陽工業(yè)學院學報 , 12～ 16 2 周加超 .直流穩(wěn)壓電源的演變過程 .科技情報開發(fā)與經(jīng)濟 , 25～ 27 3 賀洪江 .一種高精度數(shù)控直流電源的設計 .河北建筑科技學院學報 , ,33～ 39 4 程曉玲 ,數(shù)字給定式 穩(wěn)壓電源的設計 ,天津輕工業(yè)學院學報 , 45～ 46 5 程杰寶 ,實用高效率直流穩(wěn)壓電源 .實用電子制作 ,25～ 26 6 陳希 .可網(wǎng)絡化管理的高精度多路數(shù)控直流電源 .浙江師范大學學報 , ,23～ 26 7 樊俊峰 .新型分布式直流電源系統(tǒng)（碩士學位論文） .河海大學 , ,5～ 11 8 朱艷萍 .軟開關高功率因數(shù)“綠色 ” 開關電源研究（碩士學位論文） . 燕山大學 ,31～ 34 9 張毅剛，彭喜元，姜守達 . 新編 MCS51 單片機 應用設計 . 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社， 2020， 25~26,29~50,53~67,203~213,322~376 10 周志敏，周紀海 . 開關電源實用技術設計與應用 .人民郵電出版社，2020， 1～ 16 11 康華光 ,陳大欽 ,電子技術基礎模擬部分 .高等教育出版社 ,1999，443467 12 曲學基，王增福，曲敬凱 .穩(wěn)定電源基本原理與工藝設計，電子工業(yè)出版社， 2020， 142～ 200 13 何希才，張名莉 .新型穩(wěn)壓電源及應用實例，電子工業(yè)出版社， ，1～ 54 14 段九州 .電源電路實 用設計手冊，遼寧科學技術出版社， ， 1～ 41河南工業(yè)職業(yè)技術學院 28 附錄 1 MAX508 引腳圖如圖： 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 29 附錄 2 整體電路圖： 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 30 附錄 3 LM324 引腳圖： MAX197 引腳圖： 河南工業(yè)職業(yè)技術學院 31 致謝 在我的畢業(yè)論文將要完成的時候，想要說的感謝很多。這篇并不太長的論文，不僅使我想到近半年來的艱辛工作，三年來的寒窗苦讀，更是我人生最重要的一段時間的一個句號 首先要感謝韓艷贊老師。 課題在選題及研究過程中得到 韓 老師的悉心指導。 韓 老師多次為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。 韓 老師一絲不茍的作風 ，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人， 使我 終生受益無 窮 。對 韓 老師的感激之情是無法用言語表達的 。 其次，我要感謝在座的各位老師。在座的各位老師的各位老師不但在大學三年里教會了很多知識和技能，使我順利完成了畢業(yè)設計任務，而且更重要的是教會了我怎樣做人，我想這些都會讓我受益終身。在此我表示衷心的感謝！ 最后，我要感謝我的母校 ,感謝她這三年來的培育 !