53單片機(jī)的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)報(bào)告-在線瀏覽
2025-06-30 18:16本頁面
【正文】 引言直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一．廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域．傳統(tǒng)的多功能直流穩(wěn)壓電源功能簡單、難控制、可靠性低．干抗大，精度低且體積大、復(fù)雜度高．瞢通直流穩(wěn)壓電源品種很多．但均存在以下問題：輸出電壓懸通過粗調(diào)（波段開關(guān)）及細(xì)調(diào)（電位器）來調(diào)節(jié)．這樣，當(dāng)輸出電壓需要精確輸出，或需要在一個(gè)小范圈內(nèi)改變時(shí)(如I．)，困難就較大．另外，隨著使用時(shí)問的增加，波段開關(guān)及電位器難免接觸不良，對(duì)輸出會(huì)有影響．常常通過硬件對(duì)過載進(jìn)行限流或截流型保護(hù)，電路構(gòu)成復(fù)雜，穩(wěn)壓精度也不高．本文設(shè)計(jì)了一種以單片機(jī)為核心的智能化高精度簡易直流電源，克服了傳統(tǒng)直流電壓源的缺點(diǎn)，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。1. 緒論 什么是直流穩(wěn)壓電源？直流穩(wěn)壓電源又稱直流穩(wěn)壓器。穩(wěn)壓器的參數(shù)有電壓穩(wěn)定度、紋波系數(shù)和響應(yīng)速度等。紋波系數(shù)表示在額定工作情況下，輸出電壓中交流分量的大?。缓笳弑硎据斎腚妷夯蜇?fù)載急劇變化時(shí)，電壓回到正常值所需時(shí)間。前者由工頻變壓器把單相或三相交流電壓變到適當(dāng)值，然后經(jīng)整流、濾波，獲得不穩(wěn)定的直流電源，再經(jīng)穩(wěn)壓電路得到穩(wěn)定電壓(或電流)。后者以改變調(diào)整元件(或開關(guān))的通斷時(shí)間比來調(diào)節(jié)輸出電壓，從而達(dá)到穩(wěn)壓。所以，80年代以來發(fā)展迅速。用改變晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間來調(diào)整輸出電壓。輸入是不穩(wěn)定的直流電壓，以改變開關(guān)電路的通斷比得到單向脈動(dòng)直流，再經(jīng)濾波后得到穩(wěn)定直流電壓。不穩(wěn)定直流電壓先經(jīng)逆變器變換成高頻交流電，再經(jīng)變壓、整流、濾波后，從所得新的直流輸出電壓取樣，反饋控制逆變器工作頻率，達(dá)到穩(wěn)定輸出直流電壓的目的。傳統(tǒng)的多功能直流穩(wěn)壓電源功能簡單、難控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、復(fù)雜度高。這樣，當(dāng)輸出電壓需要精確輸出，或需要在一個(gè)小范圍內(nèi)改變時(shí)（~103V)，困難就較大。常常通過硬件對(duì)過載進(jìn)行限流或截流型保護(hù)，電路構(gòu)成復(fù)雜，穩(wěn)壓精度也不高。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，各種電子，電器設(shè)備對(duì)電源的性能要求提高，電源不斷朝數(shù)字化，高效率，模塊化和智能化發(fā)展。單片機(jī)對(duì)直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行控制，改善了電源的性能，使用方便靈活，且成本較低，同時(shí)控制系統(tǒng)在軟件上還可進(jìn)一步改進(jìn)，以擴(kuò)展其功能，而并不需要增加硬件開銷，從而提高電源的性能價(jià)格比。 研究背景及意義直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一,廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域。普通直流穩(wěn)壓電源品種很多, 但均存在以下二個(gè)問題: 1) 輸出電壓是通過粗調(diào)(波段開關(guān)) 及細(xì)調(diào)(電位器)來調(diào)節(jié)。另外, 隨著使用時(shí)間的增加, 波段開關(guān)及電位器難免接觸不良, 對(duì)輸出會(huì)有影響。在家用電器和其他各類電子設(shè)備中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。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。傳統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源通常采用電位器和波段開關(guān)來實(shí)現(xiàn)電壓的調(diào)節(jié),并由電壓表指示電壓值的大小. 因此,電壓的調(diào)整精度不高,讀數(shù)欠直觀,。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀從上世紀(jì)九十年代末起，隨著對(duì)系統(tǒng)更高效率和更低功耗的需求，電信與數(shù)據(jù)通訊設(shè)備的技術(shù)更新推動(dòng)電源行業(yè)中直流/直流電源轉(zhuǎn)換器向更高靈活性和智能化方向發(fā)展。 早在90年代中，半導(dǎo)體生產(chǎn)商們就開發(fā)出了數(shù)控電源管理技術(shù)，而在當(dāng)時(shí)，這種方案的性價(jià)比與當(dāng)時(shí)廣泛使用的模擬控制方案相比處與劣勢(shì)，因而無法被廣泛采用。 現(xiàn)今隨著直流電源技術(shù)的飛躍發(fā)展, 整流系統(tǒng)由以前的分立元件和集成電路控制發(fā)展為微機(jī)控制, 從而使直流電源智能化, 具有遙測(cè)、遙信、遙控的三遙功能, 基本實(shí)現(xiàn)了直流電源的無人值守2. 基礎(chǔ)知識(shí)直流穩(wěn)壓電源是最常用的儀器設(shè)備, 在科研及實(shí)驗(yàn)中都是必不可少的。該電源采用薄膜輕觸鍵盤, 可對(duì)輸出電壓及報(bào)警閾值以快慢兩種方式進(jìn)行設(shè)置, 輸出由單片機(jī)通過D/A , 控制驅(qū)動(dòng)模塊輸出一個(gè)穩(wěn)定電壓。 芯片的原理及應(yīng)用 AT89C53簡介AT89C53單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖所示。圖（1）單片機(jī)最小系統(tǒng)圖（2）部分為振蕩電路，復(fù)位電路及電源EA圖（2）AT89S53/STC89C58單片機(jī)作為整機(jī)的控制單元，通過改變輸入數(shù)字量來改變輸出電壓值，從而使輸出功率管的基極電壓發(fā)生變化，間接地改變輸出電壓的大小。AT89S53是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含12k Bytes ISPD(Insystem programmable Downloadable)串行編程可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S53可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。圖（3）AT89S53引腳圖此外，AT89S53設(shè)計(jì)和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置省電模式。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。由于它體積小，兼容性強(qiáng)，性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。ADC0832具有以下特點(diǎn)： 8位分辨率； 雙通道A/D轉(zhuǎn)換： 輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容：5V電源供電時(shí)輸入電壓在0～5V之間； 工作頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為32 u S： 一般功耗僅為15mW:8P、14PDIP（雙列直插）、PICC多種封裝； 商用級(jí)芯片溫寬為0 0 Cto+700 C，工業(yè)級(jí)芯片溫寬為400 C to +850 C；ADC0832為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級(jí)，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32U S．據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。通過Dl數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。但由于DO端與DI端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將DO和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用a 當(dāng)ADC0832未工作時(shí)其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用，CLK和DO/DI的電平可任意。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換
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