【導(dǎo)讀】在各種電子實(shí)驗(yàn)中，電源是最基本的需要。設(shè)計(jì)出一種高精度的可。中需要使用不同的電壓值來(lái)測(cè)試的要求。本文設(shè)計(jì)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(guò)變壓器流入系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)整流、濾波后。變成近似的直流電壓，再經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓部分穩(wěn)壓后獲得穩(wěn)定的直流輸出。壓部分由達(dá)林頓管作為調(diào)整管，由運(yùn)放作為反饋取樣之后的放大電路，利用放大電路來(lái)提高調(diào)整管的反應(yīng)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(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)的。

　　

【正文】 護(hù)電路對(duì)穩(wěn)壓電路基本上沒(méi)有影響。當(dāng)電路發(fā)生異常時(shí)，保護(hù)電路起作用。穩(wěn)壓電源的保護(hù)功能基本上有兩種，其一，過(guò)流或短路保護(hù)，這是為防止穩(wěn)壓電源輸出過(guò)載或短路時(shí)流過(guò)調(diào)整管的電流過(guò)大而造成調(diào)整管損壞。其二，過(guò)電壓保護(hù)，這是為了防止穩(wěn)壓電源出現(xiàn)異常時(shí)輸出過(guò)大電壓而損壞伏在。另外，還有過(guò)熱 保護(hù)。 用穩(wěn)壓管保護(hù) 電路如圖 所示：電路中的 R 為檢測(cè)電阻，用以檢測(cè)輸出電流的大河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 20 小， D 為低壓硅穩(wěn)壓管，可以在必要的時(shí)候?qū)φ{(diào)整管基極電流起到分流的和限制的作用。 當(dāng)輸出電流 OI 小于一定值時(shí)， 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(duì)整個(gè)電路不起無(wú)影響；當(dāng)輸出電流 OI 大于設(shè)定值時(shí)， 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(hù)電路 此時(shí)，限制穩(wěn)壓管得最大輸出電流為 OI ＝（ DU beU ） /R.。式中 DU 為保護(hù)穩(wěn)壓管得穩(wěn)定值， beU 為調(diào)整管發(fā)射結(jié)正電壓， R 為檢測(cè)電阻。對(duì)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(yīng)過(guò)大，可見(jiàn) DU 也不應(yīng)過(guò)大，通常為 1～ 2 伏左右。 二極管組成得過(guò)流保護(hù)電路 電路如圖所示： 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 21 圖 32 二極 管組成的過(guò)流保護(hù)電路 bR 為保護(hù)管的基極電阻， R 為檢測(cè)電阻，當(dāng)檢測(cè)電壓 OI R 小于保護(hù)管發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓時(shí)和 bR 上的壓降時(shí)，保護(hù)管不工作， OI 在安全范圍內(nèi)工作；當(dāng) OI 大于一定值時(shí)， OI R 將使保護(hù)管導(dǎo)通，其集電極電流為調(diào)整管的基極電流分流，使調(diào)整管基極電流、集電極電 流及輸出電流相應(yīng)減小，從而起到限制作用。 在畢設(shè)的電路設(shè)計(jì)中，取第二種方案，使用過(guò)流保護(hù)方式，來(lái)保護(hù)調(diào)整管不會(huì)被燒掉。 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 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(lái)規(guī)定指令進(jìn)行什么操作，而操作數(shù)則是指令操作的對(duì)象。操作數(shù)可能是一個(gè)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(hào)。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(zhǎng)度的指令，指令長(zhǎng)度不同，指令格式也不同。 大多數(shù)指令執(zhí)行時(shí)，都需要使用操作數(shù)。尋址方式 就是在指令中說(shuō)明操作數(shù)所在地址的方法。一般來(lái)說(shuō)，尋址方式越多，功能越強(qiáng)大，靈活性越大，指令系統(tǒng)也就越復(fù)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(duì)尋址方式等等。 該指令系統(tǒng)大致可分為 5 類(lèi)：數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令；算術(shù)操作類(lèi)指令；邏輯運(yùn)算類(lèi)指令；控制轉(zhuǎn)移類(lèi)指令；位操作類(lèi)指令等等。 軟件系統(tǒng)流程 整個(gè)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(diào)整方面。大體思路是：首先，由用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)輸入所需要的輸出 電壓，在確定后，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換開(kāi)始，先進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換，輸出用戶(hù)所需電壓的 1/8 作為基準(zhǔn)電壓，待系統(tǒng)反應(yīng)結(jié)束后，由取樣電路取得輸出電壓的 1/8 送 A/D 轉(zhuǎn)換器，待轉(zhuǎn)化結(jié)束后單片機(jī)接受取樣數(shù)據(jù)，并調(diào)用智能比較調(diào)整程序，來(lái)控制 MAX508的輸入數(shù)據(jù)，從而影響基準(zhǔn)電壓。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)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(shí)，屏蔽中斷，設(shè)置好 MAX197 的程序控制字，采用查詢(xún)方式查詢(xún) 0INT 端，來(lái)判斷 A/D 轉(zhuǎn)換是否完成。調(diào)用 D/A 轉(zhuǎn)換時(shí)，首先進(jìn)行碼制轉(zhuǎn)換，將 BCD碼轉(zhuǎn)換成二進(jìn) 制碼，然后調(diào)用除法程序，根據(jù) MAX508的輸出電壓方式，得到 12 位標(biāo)準(zhǔn)的適合 MAX508 輸出的二進(jìn)制碼。由 508輸出基準(zhǔn)電壓。待 MAX197 轉(zhuǎn)換完成，讀取數(shù)據(jù)到單片機(jī)中，調(diào)用比較調(diào)整程序，自動(dòng)調(diào)整 508 的輸出，使最終的輸出結(jié)果穩(wěn)定而且達(dá)到用戶(hù)的需河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 23 要。 D/A 程序包括了調(diào)用碼制轉(zhuǎn)換，調(diào)用數(shù)據(jù)調(diào)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(jìn)制碼，分兩次輸出，先低后高。程序較簡(jiǎn)單，就不畫(huà)出流程了。 A/D 數(shù)據(jù)接收程序，就是當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換完成后，由單片機(jī)接收轉(zhuǎn)換結(jié)果的程序。首先輸出地址 信息，通過(guò) MAX197 的片選端選定芯片，分兩次通過(guò) P0口接收數(shù)據(jù)，存到特定單元 顯示程序，采用動(dòng)態(tài)顯示的方法，由串口輸出段選碼和位選碼，并調(diào)用延時(shí)，顯示一段時(shí)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(shí)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(gè)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(jìn)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(shù)學(xué)院 24 理完為止，一般商的字長(zhǎng)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(jié)果決定上商 1 或 0，并且只有在商為 1 時(shí)，才執(zhí)行減法，所以稱(chēng)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(lái)計(jì)算輸出的 D/A 轉(zhuǎn)換碼是多少的。就是用戶(hù)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(jìn)制數(shù)才能表示。 比較調(diào)整程序，就是當(dāng)單片機(jī)接收到 A/D 轉(zhuǎn)換完成后所送來(lái)的反饋結(jié)河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 25 果后，進(jìn)行比較判斷，來(lái)進(jìn)一步調(diào)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(jié)果是否理想，來(lái)決定下一步是返 回還是繼續(xù)進(jìn)行 D/A 變換，繼續(xù)調(diào)整輸出電壓。 第 5 章 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的不足 硬件部分采用了多個(gè)芯片，但沒(méi)找到合適的要求供電一致的芯片，故而使用了多個(gè) 78 系列穩(wěn)壓芯片為單片機(jī)、 D/A、 A/D 等供電，使得系統(tǒng)散熱大，不易于集成化，而且費(fèi)用較高。改進(jìn)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(xún)方式相應(yīng)按鍵，會(huì)產(chǎn)成相應(yīng)不及時(shí)的問(wèn)題。在 D/A和 A/D 數(shù)據(jù)處理時(shí)采用了除法子程序，處理時(shí)間比較長(zhǎng)。在數(shù)據(jù)處理方面占用的大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，而且程序編寫(xiě)出來(lái)比較復(fù)雜。同 時(shí)匯編語(yǔ)言編譯器的糾錯(cuò)功能不是很強(qiáng)大，造成了軟件調(diào)試?yán)щy。以后再開(kāi)發(fā)硬件系統(tǒng)時(shí)，除要求對(duì)硬件操作很高的場(chǎng)合外，會(huì)使用單片機(jī) C 語(yǔ)言進(jìn)行編程，以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)過(guò)程等等 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 26 結(jié) 論 本文給出了一個(gè)高精度程控穩(wěn)壓電源的解決方案，初步設(shè)計(jì)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(dá)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(xué)習(xí)現(xiàn)有的模塊電路之后，選合適的電路進(jìn)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(yùn)放的串聯(lián)調(diào)整型晶體管穩(wěn)壓電路組出核心模 擬電路部分，由單片機(jī)、 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(hù)電路部分。軟件部分利用單片機(jī)語(yǔ)言編程，控制 D/A數(shù)據(jù)輸出和 A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的接收，通過(guò)接收反饋電壓，對(duì)輸出進(jìn)行調(diào)整并顯示輸出電壓。 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)主要由穩(wěn)壓調(diào)整部分和單片機(jī)控制部分。運(yùn)放 LM324的正端接 D/A 輸出的基準(zhǔn)電壓，負(fù)端接反饋電壓，單片機(jī)控制基準(zhǔn)電壓的輸出，同時(shí)根據(jù)反饋電壓來(lái)調(diào)整基準(zhǔn)電壓的大小?；具^(guò)程：用戶(hù)輸入所需電壓，根據(jù)所需電壓計(jì)算 D/A 的輸出，通過(guò)穩(wěn)壓電路穩(wěn)定輸出， 同時(shí)反饋輸出電壓給單片機(jī)。單片機(jī)根據(jù)反饋電壓的大小，與基準(zhǔn)電壓比較并調(diào)整，同時(shí)判斷輸出是否達(dá)到要求。 系統(tǒng)在芯片供電方面和軟件設(shè)計(jì)方面存在不足，造成費(fèi)用較高，系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 27 參考文獻(xiàn) 1 黃珍貴 .基于 D/A 轉(zhuǎn)換器的程控電源設(shè)計(jì) .沈陽(yáng)工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào) , 12～ 16 2 周加超 .直流穩(wěn)壓電源的演變過(guò)程 .科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì) , 25～ 27 3 賀洪江 .一種高精度數(shù)控直流電源的設(shè)計(jì) .河北建筑科技學(xué)院學(xué)報(bào) , ,33～ 39 4 程曉玲 ,數(shù)字給定式 穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì) ,天津輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào) , 45～ 46 5 程杰寶 ,實(shí)用高效率直流穩(wěn)壓電源 .實(shí)用電子制作 ,25～ 26 6 陳希 .可網(wǎng)絡(luò)化管理的高精度多路數(shù)控直流電源 .浙江師范大學(xué)學(xué)報(bào) , ,23～ 26 7 樊俊峰 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老師多次為我指點(diǎn)迷津，幫助我開(kāi)拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。 韓 老師一絲不茍的作風(fēng) ，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人， 使我 終生受益無(wú) 窮 。對(duì) 韓 老師的感激之情是無(wú)法用言語(yǔ)表達(dá)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(xué)三年里教會(huì)了很多知識(shí)和技能，使我順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，而且更重要的是教會(huì)了我怎樣做人，我想這些都會(huì)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(lái)的培育