「基于单片机的数控直流稳压电源」.pdf

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1、 基于单片机的数控直流稳压电源 一、引言（1)题目要求:利用 LM317 三端稳压器,设计制作一个数控稳压电源，要求：1、输出电压:-15，步进.1V,纹波10mV；2、输出电流 0.5A；、输出电压值由数码管显示,由“+”、“-”键分别控制输出电压的步进(2)概况：直流稳压电源是电子技术常用的设备之一,广泛的应用于教学、科研等领域。传统的多 功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普 通直流稳压电源品种很多但均存在以下问题：输出电压是通过粗调(波段开关)及细调（电 位器）来调节。这样，当输出电压需要精确输出，或需要在一个小范围内改变时（如 1.021.0

2、3V)，困难就较大。另外，随着使用时间的增加,波段开关及电位器难免接触不良,对输出会有影响。常常通过硬件对过载进行限流或截流型保护,电路构成复杂，稳压精度也 不高。本文设计了一种以单片机为核心的智能化高精度简易直流电源，克服了传统直流电压 源的缺点,具有很高的应用价值。二、系统设计(1）方案论证:方案：采用单片机控制此方案采用 AT89C51 单片机作为整机的控制单元，通过改变输入数字量来改变输出电压值。这里主要利用单片机程控输出数字信号,经过 D/A 转换器（DA083)输出模拟量，然后使用运算放大器把 电流转换成电压,在通过三段稳压器LM17使得输出电压和输出电流达到稳压的目的。方案论证：

3、1、输出模块:使用运算放大器做前级的运算放大器,由于运算放大器具有很大的电源电压抑制比，可以减少输出端的纹波电压。使用31做电流稳压器,把电流稳定到 0.5。、数控模块:采用T9C51 单片机完成整个数控部分的功能，同时,AT9C51 作为一个智能化的可编程器件,便于系统功能的扩展。3、显示模块：本来准备使用液晶显示，可是想想我们的层次不够,液晶现实的额程序不会写，只能退而其次，选择使用单片机通过锁存器控制8 段 LD 数码管直接显示,这样可以精确的显示输出电压。(2)系统结构:系统结构设计图如上图所示。该系统主要由单片机最小控制系统、显示电路、独立按键、D/转换电路、放大电路和稳压电路组成。

4、单片机设定预输出值,并可以通过独立键盘改变单片机的预设值。然后通过DAC0832转化为模拟量，再经过运算放大和稳压稳流电路最后输出预设电压值,通过E显示能够直观的看到预设值。因为器材原因,我们设计的稳压电源采用的是外部稳压器提供的电 单 片 机 显示电路 按键 D/A 转换 放大电路 稳压电路 输出电路 源。这样虽然算不上是一个完整的数控直流稳压电源,但是,除了这点,我们设计的电源基本已经复合要求。()硬件设计:1、最小系统控制电路设计:最小控制系统由 STC 单片机、晶振、独立键盘和复位电路等组成。如下图所示。T951 的管脚排列如上图所示,9 管脚接复位电路,、1管脚为晶振的两个输入端，0

5、 管脚接地，40 管脚接+5V。晶振和两个电容 C2、C3 构成自激震荡，连接到单片机的1 和端,电解电容 C4、电阻5 和按键 S5 构成复位电路,连接到单片机的复位端。当按键S5 按下后，复位端通过5 与5V 电源接通,电容迅速放电,使 RST 管脚为高电平；当复位按键 S弹起后,+V 电源通过 R对电容 C4 重新充电,R管脚出现复位正脉冲。2、/A 转换电路设计：如上图所示,DA0832 的位数据线 D0D7 与单片机的1 口连接,1 管脚(S）和7 管脚（Xer)接地,8 管脚(Vef）的参考电压为V,则 LS5/8=.V,即最小分表率为 0.02V。1管脚(Iou1）和 1管脚（I

6、out2）为电流输出端。3、放大电路与稳压稳流电路设计：如上图所示,本设计中将AC8的 Io2 接地,采用 Iout输出，然后接运算放大35将输出电流转化为电压。经过 LM35转化后的电压值也为 5V。为了达到与单片机预设电压范围 215V 同步，输出端电压需要经过二级放大。第一级不放大,直接将 D/A 输出的电流转化为电压,第二级放大，放大 倍数n=R2/R5.5K/1.1K=5。这里的 R由于找不到 5.5的电阻,所以用电位器代替。因为 DA082 转换后的电压的范围为 05V，即 DA0832 的 8 位输入端全为高电平 1 时,输出电压为 5V，输入端全为低电平0 时,输出电压为 0V

7、，且呈线性变化。为此为了使输出与LED 显示同步，必须经过放大倍数n=5 的二级放大。再经过运放放大后的电压已经复合要求，可是电流却没有复合要求,这就要用到了三段稳压器 L317。在这里,LM7 作为电流稳压器，其应用电路如下图所示,其中1125.1RVIRVlAdjrefout，所以1 的值应该为 2.5。可是，我们在实验室能找到的最小电阻是 200，这还是远远大于.5。所以我们的输出电流才 6。这里还要说的是,本来我们采用的运算放大器是m3，可是,因为我的不小心，在测试运放放大的时候，把芯片烧坏了。并且我们手头没有多余的芯片，幸亏和我们做同一方案的同学有运放58，所以我们也采用了 Lm358。4、显示模块设计: