【正文】 ，電壓步減 ，步減范圍為 ~ 之間步減。 KEY4 鍵 作為 電壓步增鍵，當(dāng)按下一次 KEY4 鍵，電壓步增 ，步增范圍為 ~ 之間步減。 KEY3 鍵 作為 電壓步減鍵，當(dāng)按下一次 KEY3 鍵，電壓步減 ，步減范圍為 ~ 之間步減。按下 KEY5 鍵一次，電壓步減 ；按下 KEY6 鍵一次，電壓步增 。 KEY2 鍵 作為預(yù)設(shè)電壓模式鍵，當(dāng)按下一次 KEY1 鍵，外部中斷 0 產(chǎn)生中斷，程序進入中斷服務(wù)程序即預(yù)設(shè)電壓模式。 電壓范圍 LM317 至 37V 連續(xù)可調(diào) 引腳圖如圖 38 所示： 圖 38 LM317 引腳圖 其中： 1 為調(diào)節(jié)端； 2 為電壓輸出端； 3 為電壓輸入端。 調(diào)整管安全工作區(qū)保護。 輸出短路保護。 典型負載調(diào)整率 %。 保證 輸出電流。還可以把調(diào)整端接到一個可編程電壓上，實現(xiàn)可編 程的電源輸出。比如把調(diào)整端懸浮到一個較高的電壓上，可以用來調(diào)節(jié)高達數(shù)百伏的電壓，只要輸入輸出壓差不超過 LM317 的極限就行。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標(biāo)準三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比。通常 LM317 不需要外接電容，除非輸入濾波電容到 LM317 輸入端的連線超過 6 英寸（約 15 厘米）。此外它的線性調(diào)整率和負 載調(diào)整率也比標(biāo)準的固定穩(wěn)壓器好。 LM317 的輸出電壓范圍是 至 37V，負載電流最大為 。 輸出電壓擺幅大 (0 至 ) 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 17 LM317 穩(wěn)壓輸出 LM317 是美國國家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。 共模輸入電壓范圍寬，包括接地 低輸入偏流 15V) 電源電壓范圍寬：單電源 (3— 30V)； 雙電源 (177。 直流電壓增益高 (約 100dB) 圖 37為 LM358的引腳排列圖： 圖 37 LM358引腳圖 其特性參數(shù)如下： 它的使用范圍包括傳感放大器、直流增 益模塊和其他所有可用單 電源供電的使用運算放大器的場合。 圖 36 TLC5615工作電路 TLC5615輸出電壓計算公式： Vout=Vref * N /1024 公式（ 31） 電子科技大學(xué)成都學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 16 其中 Vref為參考電壓， N為輸入的二進制數(shù)。基準電壓輸入端 REFIN 接到由電阻分壓電路部分，其輸入的基準電壓由 R16 進行調(diào)節(jié)。 CS 芯片選擇，低有效 DIN 串行二進制數(shù)輸入端 OUT DAC 模擬電壓輸出 AGND 模擬地 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 15 轉(zhuǎn)換速率快，更新率為 小型 (D)封裝 TLC5615CD 和塑料 DIP(P)封裝 TLC5615CP 的工作溫度范圍均0℃～ 70℃，而小型（ D）封裝 TLC5615ID 和塑料 DIP（ P）封裝 TLC5615IP 的工作溫度在 40 ℃～ 85 ℃的范圍內(nèi)。上電時內(nèi)部自動復(fù)位 高阻抗基準輸入端 單 5V 電源工作 只需要通過 3 根串行總線就可以完成 10 位數(shù)據(jù)的串行輸入，易于和工業(yè)標(biāo)準的微處理器或微控制器單片機接口相連 ,適用于電池供電的測試儀表、移動電話，也適于數(shù)字失調(diào)與增益調(diào)整以及工業(yè)控制場合。D/A 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)決定了電源系統(tǒng)控制電壓輸出的范圍和精度，同時電源系統(tǒng)輸出電壓步進精度涉及的環(huán)節(jié)很多。我們這里選用 TLC5615,該器件是由 TEXAS 儀器公司新推出的串行 10 位數(shù) / 模轉(zhuǎn)換器， 一種 10 位分辨率、單道 D/A 轉(zhuǎn)換芯片。前端濾波電容選取的濾波電容 C=25Uf/25V，之后接 104 瓷片電容。 電源部分包括： +5V、 ? 15V 兩大部分： ? 15V 電源，其電源電路如圖 32 所示 為了得到較好的濾波效果，一般選擇濾波電容的容量應(yīng)滿足以下關(guān)系式： RL*C≥（ 3～ 5） *(T/2) 其中 RL 為負載， C 為濾波電容， T 為電網(wǎng)交流電周期 本設(shè)計采用的是功率為 12W，雙 15V 變壓器，所以 RL=U/I=U*U/W≈ （ U=*15V）。 ⑶穩(wěn)壓芯片分別采用 LM7815， LM7915， LM7805，同時三端穩(wěn)壓器要加裝散熱器。濾波電路一般由電容組成，其作用是脈動電壓中的大部分紋波加以濾除，以得到較平滑的直流電壓。 一般用 78XX 和一塊 79XX 三端穩(wěn)壓器對稱連接的雙電源（正負對稱電源）沒有連續(xù)可調(diào)的功能，但是可以外接電阻實現(xiàn)輸出電壓值可各自單獨調(diào)節(jié)。內(nèi)含過流、過熱和過載保護電路。用一塊 7815 和一塊 7915 三端穩(wěn)壓器對稱連接，可獲得一組正負對稱的穩(wěn)壓電源，而且輸出電壓值可各自單獨調(diào)節(jié)，也可同步調(diào)節(jié)。雖然是固定穩(wěn)壓電路，但 使用外接元件，可獲得不同的電壓和電流。內(nèi)含過流、過熱和過載保護電路。以下是 78XX 系列和 79XX 系列三端穩(wěn)壓器的參數(shù)介紹。其中固定輸出集成穩(wěn)壓器又分為正輸出和負輸出兩大種類。芯片內(nèi)卻集成可各種保護電路，使使用更安全、可靠。集成穩(wěn)壓器具有體積小、可靠性高以及溫度特性好等優(yōu)點，而且使用靈活方便、價格低廉，被廣泛的應(yīng)用于儀器、儀表以及其他各種電子設(shè)備中。本線性電源依舊由電 源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成，如圖 32 所示為線性穩(wěn)壓電源電路圖： 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 11 圖 32 線性電源電路 隨著集成技術(shù)的發(fā)展，穩(wěn)壓電路也迅速實現(xiàn)集成化。以下是該單片機的主要特點及參數(shù)： ● 增強型 6 時鐘 /機器周期， 12 時鐘 /機器周期 8051 CPU ● 工作電壓 （ 5V 單片機） ● 工作頻率范圍： 040MHZ，相當(dāng)于普通 8051 的 080M。 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 9 第３章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 單片機最小系統(tǒng) 該部分為本電路的核心控制部分，單片機選用的是宏晶公司的 STC89C52，該系列單片機以其加密性強，低功耗，超低價格，高速高可靠，強抗靜電及干擾等特性在微控制領(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng) 廣泛。參見CAT5113 的 PDF 發(fā)現(xiàn)其抽頭的耐壓范圍最大為 7V，但同時要求 VDD 也要達到7V，這樣才能大致實現(xiàn) 0~ 的輸出，這些因素都將是造成系統(tǒng)不穩(wěn)定的因素。所以綜合考慮覺得選擇備選方案二 ② 備選方案一中采用 5V 作為參考電壓 GND，而三端穩(wěn)壓芯片 LM7905 其輸出電壓本就存在一定的波動性，這對其可調(diào)精度范圍提高了要求。 方案比較與選擇 在對以上兩種方案進行認真對比與論證之后，最終選定備選方案二作為本次設(shè)計的設(shè)計方案，原因有如下幾點： ① 備選方案一中的電壓步進精度調(diào)控范圍過窄，在未知某些情況下可能因其步進精度過于接近設(shè)計要求而卻無法達到設(shè)計要求。由于數(shù)字電位器為 10 位，完全可達到輸出電壓精度 的要求，同時再對數(shù)字電位器 TLC5615 的輸入?yún)⒖茧妷弘娐凡糠值?R16電電位器進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，即完全可實現(xiàn) 電壓變化。 Vi2 的電壓值固定為 +5V， Vi1 的電壓值范圍為 05V。至于反向輸入端則連接至 10 位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器 TLC5615 的模擬電壓輸出端，其參考電壓為 +，工作電壓取 +5V，這樣數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出電壓范圍為 05V。本方案與方案一相比是不需要采用負電源做 GND 以調(diào)節(jié)輸出電壓，而是直接對 LM317 電壓可調(diào)端 ADJ 直接進行操作。 ①當(dāng) RW 當(dāng)前阻值為 0歐時， R2=(RX+RW)=375歐，由公式可算的 Vout= ②當(dāng) RW 當(dāng)前阻值為 10 歐時，此時 R2=385 歐，帶入公式可得出 Vout= ③當(dāng) RW 當(dāng)前阻值為 100 歐時，此時 R2=475 歐，帶入公式可得出 Vout= ④當(dāng) RW 當(dāng)前阻值為 990 歐時，此時 R2=1365 歐，帶入公式可得 Vout= 至于數(shù)字電位器控制部分，數(shù)字顯示以及按鍵部分可有單片機統(tǒng)一進行控制，該電子科技大學(xué)成都學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文 6 部分 可參考附錄系統(tǒng)總原理圖對應(yīng)部分，至于 5V 與 +15V 可由負輸出三端穩(wěn)壓器 LM7905 和正輸出三端穩(wěn)壓器 LM7815 組成三端穩(wěn)壓電路得到。我們將 LM317 標(biāo)準應(yīng)用電路中的 R2 分為 2 部分，分別有數(shù)字電位器和一個固定阻值為 375 歐的電阻，同時 R1 我們選取固定阻值為 125 歐的電阻。對于對其進行可調(diào)控制， 即想到使用數(shù)字電位，以下圖 22 是按照設(shè)計要求繪制的電路原理圖： 圖 22 方案一調(diào)節(jié)電路 圖中數(shù)字電位器選用的是具有 100 個抽頭且阻值為 1K 的數(shù)字電位器CAT5113 (最小步進阻值為 10 歐 )。同時考慮到題目要求輸出電壓范圍為 0~，所以將 GND 端的電壓設(shè)定為 5V。然而作為穩(wěn)壓電源的輸出電壓計算公 式， R1 和 R2 的阻值是不能隨意設(shè)定的。圖 21 是 LM317標(biāo)準應(yīng)用電路圖： 圖 21 LM317典型應(yīng)用 本電路通過對 R2 電位器的調(diào)節(jié)即可改變電壓輸出，穩(wěn)壓電源的輸出電壓可用下式計算， Vo＝ （ 1＋ R2/R1）。這兩種方案其實現(xiàn)方法大致相同，但各自又有其獨到之處，以下是二種方案的詳細介紹。大致流程為 MCU 對按鍵輸入進行相應(yīng)， MCU 更新 LCD 或者數(shù)碼管顯示，以及控制 DAC 進行相應(yīng)的輸出， DAC 輸出量再進入運放，進行差分放大，放大結(jié)果連接至三端穩(wěn)壓芯片可控輸入端進行調(diào)節(jié)，最終達到電壓控制輸出以及步進。工作過程中，穩(wěn)壓電源的工作狀態(tài) (輸出電壓 ) 均由單片機輸出驅(qū)動 LCD 顯示，由鍵盤控制進行動態(tài)邏輯切換 。 主要內(nèi)容 該電源采用 51 系列單片機作為整機的控制單元，通過改變 線性三端穩(wěn)壓芯片的 ADJ 端 輸入 的 數(shù)字量來改變輸出電壓值，間接地改變 電源 輸出電壓的大小。 ● 第四代： FLASH 的使用使 MCU 技術(shù)進入了第四代。 （ 3 ）將多個 CPU 集成到一個 MCU 中。 ● 第三代：近十年來， MCU 的發(fā)展出現(xiàn)了許多新特點： （ 1 ）在技術(shù)上，由可擴展總線型向純單片型發(fā)展，即只能工作在單片方 式。 ● 第二代：八十年代初，采用 CMOS 工藝，并逐漸被高速低功耗的 HMOS 工藝代替。使用 NMOS 工藝（速度低，功耗大、集成度低）。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞 —— “智能型”，如智能型洗衣機等。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。還有一類計算機，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。不過，這種電腦，通常是指個人計 算機，簡稱 PC 機。同時，學(xué)習(xí)使用單片機了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。 針對以上問題，我們設(shè)計了一套以單片機為核心的智能化穩(wěn)壓電源。從組成上， 數(shù)控電源可分成器件、主電路與控制等三部分。單片機技術(shù)及電壓轉(zhuǎn)換模塊的出現(xiàn)為精確數(shù)控電源的發(fā)展提供了有利的條件。但其產(chǎn)品存在數(shù)控程度達不到要求、分辨率不高、功率密度比較低、可靠性較差的缺點。這些理論為其后來的發(fā)展提供了一個良好的基礎(chǔ)。隨著經(jīng)濟全球化的發(fā)展，滿足國際標(biāo)準的產(chǎn)品才能獲得進出的通行證。電源在使用時會造成很多不良后果，世界各國紛紛對電源產(chǎn)品提出了不同要求并制定了一系列的產(chǎn)品精度標(biāo)準。隨著計算機和通訊技術(shù)發(fā)展而來的現(xiàn)代信息技術(shù)革命，給電力電子技術(shù)提供了廣闊的發(fā)展前景，同時也給電源提出了更高的要求。電力電子技術(shù)是電能的最佳應(yīng)用技術(shù)之 一。實際測試結(jié)果表明，本系統(tǒng)實際應(yīng)用于需要高穩(wěn)定度小功率恒壓源的領(lǐng)域。摘 要 I 摘要 本系統(tǒng)以直流電壓源為核心， ST89C52 單片機為主控制器，通過鍵盤來設(shè)置直流電源的輸出電壓，設(shè)置步進等級可達 ，輸出電壓范圍為 0— ，并可由液晶屏顯示實際輸出電壓值。本系統(tǒng)由單片機程控輸出數(shù)字信號，經(jīng)過 D/A轉(zhuǎn)換器（ TLC5615）輸出模擬量，再經(jīng)過運算放大器隔離放大，控制 LM317，隨著 LM317 的 ADJ 端電壓的變化而輸出不同的電壓。 關(guān)鍵詞： 直流電源 單片機 數(shù)字控制 ABSTRACT II ABSTRACT This system to dc voltage source as the core, mainly STC89S52 SCM, through the keyboard controller to install dc power supply output voltage, setting stepping class can output voltage, the range of V, and can show the actual pipe by digital output voltage values.