【正文】 邏輯 門電 路 。 P1 口管腳寫入 1 后， 通過 內(nèi)部上拉 電阻 使端口為 高 電平 ， 此時 可用作輸入 口 ， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 運用 Flash 編程時， P0 口 作為接受指令字節(jié)；在程序校檢時，輸出指令字節(jié)，此時要求外接上拉電阻。每 位 可吸收 8 個 TTL 門電流。 （ b） GND：接地 端 。 AT89C51 芯片引腳圖如圖 所示。這種設(shè)計總體上能充分利用單片機(jī)各個接口而不必添加額外芯片，大大減少成本和電路板面積。主要是對 AT89C51 單片機(jī)的各個 I/O口的充分利用。方案原理圖如圖 所示 。采用常用的 51芯片作為控制器， P0 口與 DAC0832 的數(shù)據(jù)口直接相連，比較輸出電壓模塊 LM324的電壓分辨率 。 與方案一、二相比，方案三中提及的智能穩(wěn)壓電源具有小型化、高效率、低成本、高可靠性、低干擾、模塊化和智能化等優(yōu)點 。但用數(shù)字量控制的作用更加明顯。它的功耗小，效率高，穩(wěn)壓范圍寬，電路形式靈活多樣，功耗小，效率高。 方案 二 ：設(shè)計開關(guān)電源。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 4 頁 共 34 頁 2 總體方案論證 本章從系統(tǒng)方案 與設(shè)計等一些方面來進(jìn)行論證。 本論文共分 6 個部分，主要闡述了設(shè)計方案的選擇和確定以及對系統(tǒng)硬件設(shè)計、軟件設(shè)計作了較為具體的論述。 第五部分對數(shù)控直流電源的性能參數(shù)進(jìn)行測量與評估，以及對誤差進(jìn)行分析。 第三部分模塊化詳細(xì)闡述了基于 51 單片數(shù)控直流電源的系 統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)和設(shè)計框圖，包括數(shù)據(jù)單片機(jī)控制模塊、 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、 穩(wěn)壓控制模塊、及鍵盤模塊。 輸出電壓 范圍： ~10V， 電壓步進(jìn) ： ； 輸入電壓由液晶顯示； 自制鍵盤，可以通過鍵盤輸入電壓值； 輸出電壓值可在輸出端用萬用表測得； 論文的總體結(jié)構(gòu) 第一部分簡要介紹課題的背景、意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，介紹本文的主要研究內(nèi)容 , 包括實現(xiàn)的目標(biāo)、功能的完備和性能指標(biāo)。如何有效的實現(xiàn)這些功能也是課題所需研究解決的問題。 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源要實現(xiàn)電壓的鍵盤化輸出控制，同時要具備輸出、 電壓比較 及數(shù)組存貯與預(yù)置等功能。實現(xiàn)的途徑很多，可以用 鍵盤控制液晶顯示，配以軟件設(shè)置實現(xiàn) 的步進(jìn)，通過 DAC 的模擬輸出控制電源 輸出 ，或者用其它更有效的方法，因此如何選擇簡單有效的方法是本課題需要解決的首要問題。 課題的主要內(nèi)容 （ 1） 如何實現(xiàn)對電源的輸出控制 。國內(nèi)廠家生產(chǎn)的直流穩(wěn)壓電源雖然也在向數(shù)字化方向發(fā)展，但多限于對輸出顯示實現(xiàn)數(shù)碼顯示，或?qū)崿F(xiàn)多組數(shù)值預(yù)置。一方面， 電源產(chǎn)業(yè)規(guī)模的發(fā)展在加快；另一方面，在國家資助和創(chuàng)新意識帶領(lǐng) 下，我國電力電子技術(shù)的研究從吸收消化和一般跟蹤發(fā)展到前沿跟蹤和基礎(chǔ)創(chuàng)新，電源產(chǎn)業(yè)界涌現(xiàn)了一些技術(shù)難度較大，具有國際先進(jìn)水平的 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 2 頁 共 34 頁 產(chǎn)品，而且還產(chǎn)生了一大批具有代表性的研究成果和產(chǎn)品；目前國內(nèi)還開展了跟蹤國際多方面前沿性課題的研究或基礎(chǔ)創(chuàng)新研究。而基于單片機(jī)控制的直流穩(wěn)壓電源能較好地解決以上傳統(tǒng)穩(wěn)壓電源的不足。傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源通常 配以 電位器和波段開關(guān)來實現(xiàn)電壓的調(diào) 節(jié)，并由電壓表指示電壓值的大小。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 源 。 現(xiàn)代 家用電器和其他電子 產(chǎn)品 中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的儀器設(shè)備之一 ,廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域，是實驗員、電子設(shè)計人員進(jìn)行實驗和科研 不可或缺 的電子儀器。 課題背景及意義 數(shù)控電源技術(shù)是一門實踐性很強的工程技術(shù)，服務(wù)于 諸多行業(yè) 。數(shù)控電源一般采用單片機(jī)系統(tǒng)來構(gòu)成。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 1 頁 共 34 頁 1 緒論 在現(xiàn)在的生活中，我們常常會用到各種電源，電源技術(shù)服務(wù)于各行各業(yè)。直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)中常用設(shè)備，廣泛應(yīng)用于實驗、教學(xué)、科研等領(lǐng)域。單片機(jī)數(shù)控電源是以單片機(jī)為 控制核心，配以相應(yīng)的外圍電路和功能軟件， 實現(xiàn)具有一定電壓調(diào)節(jié)功能的電源，該設(shè)計包含硬件部分和軟件部分，對硬件和軟件合理的調(diào)配和使用，從而實現(xiàn)數(shù)控電源的設(shè)計。 現(xiàn) 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 眾 多學(xué)科領(lǐng)域 。在電子 系統(tǒng) 中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源來供電 ，傳統(tǒng)直流電源的 穩(wěn)壓過程是由電源變壓器、整流、濾波、穩(wěn)壓等四部分組成 ，因而 具有 功能簡單、干擾大、可靠性低、精度低且體積大、復(fù)雜度高 的缺點 。但在實際生活中，都是由 市電 供電。濾波器用于濾去整流輸出電壓中的 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 電源電路 小型化。因此，電壓的調(diào)整精度不高，讀數(shù) 不夠 直觀，電位器也易 耗 損。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在我國，以 電子學(xué)為核心技術(shù)的電源產(chǎn)業(yè)，從二十 世紀(jì) 60 年代中期到了 90 年代以來，電源產(chǎn)業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展時期， 電信與數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的技術(shù)更新推動電源行業(yè)向更高靈活性和智能化方向發(fā)展 。但是我國 直流穩(wěn)壓 電源產(chǎn)業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比，存在著很大的差距和不足 ， 在電源產(chǎn)品 的可靠性、開發(fā)投入、生產(chǎn)規(guī)模、工藝水平、先進(jìn)檢測設(shè)備、智能化、持續(xù)創(chuàng)新能力等方面有很大差距，尤其在實現(xiàn)直流穩(wěn)壓電源的智能化、網(wǎng)絡(luò)化方面的研究不是很多?？傮w說來，國內(nèi)直流穩(wěn)壓電源 制造 技術(shù)在實現(xiàn)智能化等方面相對落后，面對激烈的國際競爭，是個嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。 系統(tǒng)設(shè)計的目的是要用 單片機(jī) 來替代傳統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源中手動旋轉(zhuǎn)電位器 ， 實現(xiàn)輸出電壓在電源量程范圍內(nèi)步進(jìn) 可調(diào)，精度要求高。 （ 2） 數(shù)控直流電源功能的完備 。另外，根據(jù)要求電源還應(yīng)該可以通過按鍵選擇一些特殊的功能。 （ 3） 設(shè)計要求 。 第二部分提出了數(shù)控直流電源的總的設(shè)計思路和幾種實現(xiàn)方案論證，以及相關(guān)系統(tǒng)實現(xiàn)的功能，對這些方案的可行性進(jìn)行比較分析，選擇了一種基于 51 單片機(jī)系統(tǒng) 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 3 頁 共 34 頁 的數(shù)控直流電源的方案，并對該方案運用的基礎(chǔ)知識和使用的器件作出扼要的介紹。 第四部分主要闡述了數(shù)控直流電源的軟件系統(tǒng)的設(shè)計思路和軟件設(shè)計流程。 第六部分對本數(shù)控直流電源的給出了本課題的結(jié)論 。由于本人知識、實際應(yīng)用水平及工程實際水平有限，在本次畢業(yè)設(shè)計中難免產(chǎn)生一些錯誤，敬請各位老師批評指正。 方案的比較與選擇 方案一：設(shè)計線性穩(wěn)壓電源，是目前常使用的直流穩(wěn)壓電源，它利用分立器件組成，體積大，效率低，可靠性差，操作使用不方便，自我保護(hù)功能不夠全，因而故障率高。在前期方案設(shè)計中采用 PWM 脈寬調(diào)制。在制作過程中發(fā)現(xiàn)， PWM3占空比的線性變化使相應(yīng)的電流呈非線性變化，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)濾波電容的存在對占空比很小的 PWM 波積分效果明顯，導(dǎo)致電壓的非線性變化更顯著，特別是 PWM 占空比很小 時 (希望得到輸出的電壓很小 )，利用單片開關(guān)電源的 PWM 技術(shù)控制開關(guān)的占空比來調(diào)整輸出電壓的，以達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的。 方案三：設(shè)計智能型穩(wěn)壓電源，以單片機(jī)為控制核心，結(jié)構(gòu)緊湊，價格低廉，性能卓越，而且由于單片機(jī)具有計算和控制能力，利用它對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行各種計算，從而可排除和減少由于干擾信號和模擬電路引起的誤差，提高穩(wěn)壓電源輸出電壓和控制電流精密度，降低了對模擬電路的要求。終上所述，選擇方案三。 所以，當(dāng) MCU 輸出數(shù)據(jù)增加 1 的時候，最終輸出電壓增加 ，當(dāng)調(diào)節(jié)電壓的時候，可以以每次 的梯度增加或者降低電壓 ，并通過 LCD 電路來顯示 ，本主電路的原理是通過 MCU 控制 DAC0832 的輸出電壓大小，通過 DAC0832的轉(zhuǎn)換， 給電壓 比較 模塊 ， 真正的電壓 、 電流還是由 比較 電壓 輸出 模塊 LM324 輸出。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 5 頁 共 34 頁 圖 方案原理圖 系統(tǒng)主要模塊的概述 本設(shè)計采用 AT89C51 單片機(jī)、 DAC083 四運算放大器 LM32獨立鍵盤和液晶顯示 LCD1602 來實現(xiàn)整體電路功能。 P0 口連接液晶顯示電路， P1 口連接獨立鍵盤電路， P2 口直接連接 DAC0832 芯片輸出電壓，最終的電壓通過帶有真差動輸入的四運算放大器。 AT89C51 單片機(jī)性 能 AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8 位單片機(jī)，內(nèi)含 4K容量的可反擦寫的只讀程序存儲器和 128 字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器，該器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)通用 8 位中央處理器和 flash 存儲單元，功能強大可應(yīng)用于許多高性價比的場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。 鍵盤控制 51 單片機(jī) DAC 比較電路 輸出電壓 顯示電路 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 6 頁 共 34 頁 圖 AT89C51 引腳圖 （ 1） AT89C51 主要功能指標(biāo)： （ a） 與 MCS51 指令集完全兼容； （ b） 4k 字節(jié) 可重擦寫 Flash 閃速存儲器； （ c） 1000 次擦寫周期； （ d） 全靜態(tài)操作： 0Hz~24MHz； （ e） 三級加密程序存儲器； （ f） 128 8 字節(jié)內(nèi)部 RAM； （ g） 32 個可編程 I/O 口； （ h） 2 個 16 位定時 /計數(shù)器； （ i） 6 個中斷源； （ j） 可編程串行 UART 通道； （ k） 低功耗空閑和掉電模式； （ 2） AT89C51 的引腳及功能介紹： （ a） VCC：供電電 源 端 。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 7 頁 共 34 頁 （ c） P0 口 ：