【正文】 方案中使用運(yùn)算放大器放大電壓，由于運(yùn)算放大器具有很大的電源電壓抑制化，可以大大減少輸出端的紋波電壓，避免了線性調(diào)壓電源整流濾波后的紋波對(duì)輸出的影響。其具體硬件框圖如圖 所示： 圖 數(shù)控直流電壓源硬件框圖 設(shè)計(jì) 方案優(yōu)勢(shì) 89C52單片 機(jī)作為一個(gè)整體 ，完成整個(gè)數(shù)控部分的功能。通過(guò)運(yùn)放 UA741將 DA的輸出電流轉(zhuǎn)化為電壓，再通過(guò)運(yùn)放 UA741將電壓反相并放大。 本設(shè)計(jì)采用 AT89C52 芯片作為單片機(jī)的控制單元，以 常用的 DAC0832 作為 D/A轉(zhuǎn)換單元， AT89C52 芯片的 P0 口和 DAC0832 的數(shù)據(jù)口直接相連， DA 的 CS， XFER ， 2WR ， 1WR 接 地 ，讓 DA 工作在 直通 方式下。 該電路 具有 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單 ， 應(yīng)用廣泛，精度較高等特點(diǎn) 。其設(shè)計(jì)方法是由單片機(jī)通過(guò) D/A，控制驅(qū)動(dòng)模塊輸出一個(gè)穩(wěn)定電壓，同時(shí)穩(wěn)壓方法采用三端可調(diào)穩(wěn)壓管進(jìn)行調(diào)整，輸出電壓通過(guò)電阻反饋給運(yùn)放，與設(shè)定值進(jìn)行比較，若有偏差則調(diào)整輸出。 本 數(shù)控 直流 電 壓 源，可以達(dá)到每步 電壓調(diào)整 ，輸出 電壓范圍 ，電流可以達(dá)到 3A。 電源電路 負(fù)責(zé) 提供各個(gè)芯片電源、數(shù)碼管、放大器所需電壓 ； 顯示電路用于顯示電源輸出電壓的大小，并直觀的顯示按鍵電路 對(duì)電壓的調(diào)整；控制電路在本設(shè)計(jì)中居于中心大腦地位，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理與傳送，將數(shù)字信號(hào)傳遞給數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，將鍵盤電路的調(diào)整輸出給數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和顯示電 路；數(shù)模轉(zhuǎn)換電路負(fù)責(zé)將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M電壓信號(hào)并輸出給電壓調(diào)整 電路；電壓調(diào)整 電路負(fù)責(zé)將數(shù)模轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓信號(hào)倒相放大傳送給穩(wěn)壓電路；整個(gè)系統(tǒng)的最后一步 —— 穩(wěn)壓電路，負(fù)責(zé)把最后形成的直流電壓信號(hào)輸出。 3 本課題研究?jī)?nèi)容 及方法 隨著時(shí)代的發(fā)展，數(shù)字電子 技術(shù)已經(jīng)普及到我們生活、工作、科研等各個(gè)領(lǐng)域，本文將設(shè)計(jì) 一種數(shù)控直流電源，本電源由電源電路、顯示電路、控制電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路 ， 電壓調(diào)整 電路五 部分組成，含有 單片機(jī)系統(tǒng)、鍵盤、數(shù)碼管顯示器、 D/A 轉(zhuǎn)換電路、 電壓反相放大電路 ， 穩(wěn)壓電路等幾部分 。 隨著人們生活水平的不斷提高，數(shù)字化控制無(wú)疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人帶來(lái)的方便也是不可否定的，其中數(shù)控制直流穩(wěn)壓電源就是一個(gè)很好的典型例子。隨著時(shí)間的推移，由于板載電源管理的更廣泛應(yīng)用和行業(yè)能源節(jié)約和運(yùn)行最優(yōu)化的關(guān)注，電源行業(yè)和半導(dǎo)體生產(chǎn)商們便開(kāi)始共同開(kāi)發(fā)這種名為 “數(shù)控電源”的新產(chǎn)品。在八十年代的第一代分布式供電系統(tǒng)開(kāi)始轉(zhuǎn)向到二十世紀(jì)末更為先進(jìn)的第四代分布式供電結(jié)構(gòu)以及中間母線結(jié)構(gòu)，直流電源行業(yè)正面臨著新的挑戰(zhàn)，即如何在現(xiàn)有系統(tǒng)加入嵌入式電源智能系統(tǒng)和數(shù)字控制。新的變換技術(shù)和控制理論的不斷發(fā)展，各種類型專用的集成電路、數(shù)字信號(hào)處理器件的研制應(yīng)用，到 90年代，已經(jīng)出現(xiàn)了數(shù)控精度達(dá)到 的數(shù)控電源，功率密度達(dá)到每立方英寸 50W的數(shù)控電源。因此數(shù)控電源主要的發(fā)展方向，是針對(duì)上述缺點(diǎn)不斷加以改善。在以后的一段 時(shí)間里，數(shù)控電源技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。數(shù)控電源是從 80 年代才真正發(fā)展起來(lái)的，期間系統(tǒng)的電力電子理論開(kāi)始建立。只有滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，才能夠進(jìn)入市場(chǎng)。隨著數(shù)控電源在電子裝置中的普遍使用，普通電源在工作時(shí)產(chǎn)生誤差，會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的精確度。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。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 電源技術(shù)尤其是數(shù)控電源技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的工程技術(shù)，服務(wù)于各行各業(yè)。 而且成本小，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，便于在大規(guī)模的社會(huì)生產(chǎn)中采用。濾波器用于濾除整流輸出電壓中的紋波，一般傳統(tǒng)電路由濾波扼流圈和電容器組成，若由晶體管濾波器來(lái)替代，則可縮小直流電源的體積，減輕其重量，且晶體管濾波直流電源不需直流穩(wěn)壓器就能用作家用電器的電源，這既降低了家用電器的成本，又縮小了其體積，使家用電器 2 小型化。 眾多家用電器以及各類電子電氣設(shè)備 均需要直流穩(wěn)壓電源對(duì)其進(jìn)行供電。 總體來(lái)說(shuō)， 傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源實(shí)現(xiàn)方式 亟待改進(jìn)。而普通的直流穩(wěn)壓電源或多或少存在這樣或那樣的問(wèn)題，它們的電 壓輸出是通過(guò)波段開(kāi)關(guān)和電位器來(lái)控制的，當(dāng)輸出電壓需要精確輸出，或者 在一個(gè)小范圍內(nèi)微調(diào)時(shí)，困難相對(duì)來(lái)說(shuō)就很大；而且，隨著使用時(shí)間的增加，模擬電路元器件在使用過(guò)程中難免發(fā)生磨損，波段開(kāi)關(guān)與電位器均會(huì)或多或少產(chǎn)生接觸不良現(xiàn)象，這會(huì)造成電壓輸 出的誤差。 關(guān)鍵詞 ： 數(shù)控；步進(jìn)；動(dòng)態(tài)顯示；三端可調(diào)穩(wěn)壓器 第一章 序言 研究目的及研究意義 穩(wěn)壓電源按輸出電壓的類型分為直流穩(wěn)壓電源和交流穩(wěn)壓電源。 設(shè)計(jì)使用 3 三位一體數(shù)碼管，可以顯示三位數(shù)，一個(gè)小數(shù)位，比如可以顯示 ，采用動(dòng)態(tài)掃描驅(qū)動(dòng)方式。該 電路的原理是通過(guò) MCU 控制 DA的輸出電壓大小，通過(guò)放大器放大，放大后的電壓作為 LM350 的參考電壓，真正的電壓還是由電壓模塊 LM350 輸出。另外該方案采用了兩個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)輸出電壓的方便設(shè)定， 具有微調(diào)整功能， 顯示部分我們采用了 LED 數(shù)碼管來(lái)動(dòng)態(tài)顯示輸出電壓值。 目 錄 第一章 序言 ...................................................... 1 ......................................... 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ............................................ 2 本課題研究?jī)?nèi)容及方法 ...................................... 3 第二章 數(shù)控直流電壓源設(shè)計(jì)方案 ..................................... 4 原理介紹 .................................................. 4 設(shè)計(jì)方案優(yōu)勢(shì) .............................................. 4 數(shù)控直流電壓源所用元器件 ................................... 5 單片機(jī) AT89C52 芯片 .................................... 5 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC0832 .................................... 6 集成運(yùn)放 UA741 ........................................ 7 電壓穩(wěn)壓器 LM350 ...................................... 8 第三章 數(shù)控直流電壓源硬件電路的設(shè)計(jì) .............................. 10 D/A 轉(zhuǎn)換電路的工作原理 .................................... 10 電壓調(diào)整電路的工作原理 .................................... 11 時(shí)鐘振蕩電路的工作原理 .................................... 12 電壓預(yù)置復(fù)位電路的工作原理 ................................ 12 鍵盤電路的工作原理 ....................................... 13 鍵盤電路的分類 ...................................... 13 鍵盤電路的工作原理 ................................... 14 顯示電路的工作原理 ....................................... 14 LED 顯示 器連接方法 ................................... 14 LED 顯示方式 ......................................... 15 電源電路工作原理 ......................................... 15 第四章 數(shù)控直流電壓源軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .............................. 17 軟件設(shè)計(jì)原理 ............................................. 17 顯示子程序流程圖 ......................................... 19 鍵掃子程序流程圖 ......................................... 20 結(jié) 論 .......................................................... 21 參考文獻(xiàn) ........................................................ 22 致謝 ............................................................ 22 ABSTRACT ........................................................ 23 附錄 ............................................................ 24 附錄 1 設(shè)計(jì)硬件電路圖 ......................................... 24 附錄 2 軟件部分源程序 ......................................... 25 主程序源程序清單 ...................................... 25 顯示子程序的源程序清單 ................................. 26 鍵掃子程序源程序清單 ................................... 28 延時(shí)及啟動(dòng) 0832 子程序的源程序清單 ...................... 29 附錄 3 數(shù)控直流電壓源設(shè)計(jì)實(shí)物圖 ............................... 30 1 數(shù)控直流電壓源 設(shè)計(jì) 摘要： 本設(shè)計(jì)是 以 AT89C52 單片機(jī)為核心控制芯片，實(shí)現(xiàn)數(shù)控直流電源功能的方案。 設(shè)計(jì)采用 8 位精度的 DA 轉(zhuǎn)換器 DAC083三端可調(diào)穩(wěn)壓器 LM350 和 UA741 運(yùn)算放大器構(gòu)成穩(wěn)壓源，實(shí)現(xiàn)了輸出電壓范圍為＋ ～ +，電壓步進(jìn) 的數(shù)控穩(wěn)壓電源，具有較高的精度與穩(wěn)定性。 我們自行設(shè)計(jì)了 ? 15V 和 5V 電源為系統(tǒng)供電。 利 用 兩個(gè)按鈕調(diào)整電壓、并且通過(guò)共陰極三位一體 LED 顯示輸出的電壓值。 與傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源相比具有操作方便，電源穩(wěn)定性高以及其輸出電壓大小采用數(shù)碼顯示的特點(diǎn)。其中直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一，直流穩(wěn)壓電源有許多基本功能和要求， 例如輸出電壓值能夠在額定輸出電壓值以下 任意設(shè)定和正常工作；對(duì)輸出的電壓值要求精確的顯示和識(shí)別。另外，傳統(tǒng)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路構(gòu)成較為復(fù)雜，穩(wěn)壓精度不高。 現(xiàn)當(dāng)代社會(huì)是信息技術(shù)不斷發(fā)展的社會(huì)，模擬技術(shù)逐漸被更為優(yōu)越 方便的數(shù)字技術(shù)取代，大規(guī)模的社會(huì)化生產(chǎn)也要求更高的技術(shù)和效率。而我們生活中 用電均為 220v 的交流供電， 這就需要通過(guò)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。 基于單片機(jī)控制的數(shù)控直流電 壓源可以克服模擬穩(wěn)