毕业设计(论文)--基于单片机的数控直流稳压电源.docVIP

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：2-15V，步进0.1V，纹波≤10mV； 2、输出电流0.5A； 3、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 1.02~1．03V)，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，，使得输出电压达到稳压的目的。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。数控模块采用AT89C51单片机完成整个数控部分的功能，同时,AT89C51作为一个智能化的可编程器件，便于系统功能的扩展。显示模块（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/A转换电路、放大电路和稳压电路组成。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LED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。 （3） 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。 AT89C51的管脚排列如上图所示，9管脚接复位电路，18、19管脚为晶振的两个输入端，20管脚接地，40管脚接+5V。 晶振Y1和两个电容C2、C3构成自激震荡，连接到单片机的X1和X2端，电解电容C4、电阻R5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R5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S5弹起后，+5V电源通过R6对电容C4重新充电，RST管脚出现复位正脉冲。 2、D/A转换电路设计： 如上图所示，DA0832的8位数据线D0~D7与单片机的P1口连接，1管脚（CS）和17管脚（Xfer）接地，8管脚(Vref)的参考电压为5V，则LSB=5V/2^8=0.02V，即最小分表率为0.02V。11管脚（Iout1）和12管脚（Iout2）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DAC0832的Iout2接地，采用Iout1输出，然后接运算放大LM358P将输出电流转化为电压。经过LM358P转化后的电压值也为5V。为了达到与单片机预设电压范围2~15V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=R2/R1=5.5K/1.1K=5。这里的R2由于找不到5.5K的电阻，所以用电位器代替。因为DA0832转换后的电压的范围为0~5V，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，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=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LM317。在这里，LM317作为电流稳压器，其应用电路如下图所示，其中,所以R1的值应该为2.5Ω。可是，我们在实验室能找到的最小电阻是200Ω，这还是远远大于2.5Ω。所以我们的输出电流才6ma。这里还要说的是，本来我们采用的运算放大器是Lm324n，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Lm358p，所以我们也采用了Lm358p。 4、显示模块设计： 如上图所示，显示部分采用数码管sr410561k，锁存器74HC573。数码管段码A~D