基于STC单片机的数控恒压源的设计说明书.doc

word完美格式 精心整理 学习帮手 基于STC单片机的数控恒压源的设计 【摘要】直流稳压电源的应用非常的广泛，质量优良的直流稳压电源，才能满足各种电子线路的要求。所以直流稳压电源的设计颇为重要，特别是数控制流稳压电源。本文主要介绍数控直流稳压电源的设计，对其中涉及的PWM输出、AD采样、单片机等也有详细介绍。将单片机数字控制技术, 有机地融入直流稳压电源的设计中, 就能设计出一款高性价比的多功能数字化通用直流稳压电源。该设计除了对电压的数字控制的功能外还有可监测实际电压输出和数字电压表的功能。因此设计具有高精度，多功能，液晶显示的特点。 第一章 直流稳压电源的基本原理 在电子电路中，通常都需要电压稳压的直流电源供电。日常生活中也需要将交流电转变成直流电，形成直流稳压电源。直流稳压电源的基本原理直流电源电路一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成。如图1-1 图1-1直流稳压电源的工作原理 电源变压器的作用是将电网220V的交流电压变成整流电路所需要的电压U1。 1.1整流滤波电路 整流电路的作用是将交流电压U1，变换成脉动的直流U2，它主要有半波整流、全波整流方式，可以由整流二极管构成整流桥堆来执行，常见的整流二极管有1N4007、1N5148等，桥堆有RS210等。滤波电路作用是将脉动自流U2滤除纹波，变成纹波小的U3，常见的电路有RC滤波、LC滤波、等，常用的选RC滤波电路。其中它们的关系为：Ui=nU1其中，n为变压器的变化。 U2=(1.1~1.2)U1 每只二极管或桥堆所承受的最大反向电压URM=U1 对于桥式整流电路中，每只二极管的平均电流ID(AV)=1/2IR==0.45U1/R。RC滤波电路中，C的选择应适应下式，即RC放电时间常数应满足RC=（3~5）T/2式中，T为输入交流信号周期，R为整流滤波电路的等效负载电阻。常用的整流滤波电路如图1-2所示，桥式整流滤波电路。 图1-2桥式整流、电容滤波电路 图1-3交流电压U的波形 1.2 稳压电路 稳压的作用是将滤波电路定的电路输比电压经稳压后，输出较稳定的电压。常见的稳压电路有三端稳压器、串联式稳压电路等。本文采用三端稳压器，三端固定式稳压器的基本应用电路如下图所示，只要把正输入电压Ui加到MC7805的输入端，MC7805的公共端接地，其输出端便能输出芯片标称正电压U0，在实际应用电路中，芯片输入端和输出端与地之间除分别接大容量滤波电容外，通常还需在芯片引出脚根部接小容量电容Ci,C0到地。Ci用于抑制芯片自激振荡，C0用于压窄芯片的高频带宽，减小高频噪声。Ci和C0的具体取值应随芯片输出电压高低及应用电路的方式不同而异。 图1-4 三端固定式稳压电路 正、负输出稳压电源 正、负输出稳压电源能同时输出两组数值相同、极性相反的恒定电压。 图1-5所示为正、负输出电压固定的稳压电源。它由输出电压极性不同的两片集成稳正器MC7815和MC7915构成，电路十分简单。两芯片输入端分别加上i 20V的输入电压。 图1-5 正、负输出电压固定稳压电源 1.3 电源设计 根据以上原理电源部分则使用三端集成稳压芯片7815和7915输出稳定+15V和-15V，对运算放大器OP07和LF356进行双电压供电。因此电源的设计： 正负15V电源电路如下图所示，对于滤波电容的选择，要考虑：1.整流管的压降；2.7815、7915最小允许压降Ud；3.电网波动10%。从而允许波纹的峰峰值Δτt=18×（1-10%）-0.7-Ud-15=4.9v 接近似电流放电计算，假设θ=0（通角），则C===1430μf选取滤波电容C=2200μf/30V +5V电源 允许的最大纹波峰峰值Δτt（max）=9×（1-10%）-1.4-2.3-5=2.76V C===3600μf 选取滤波电容C=4700μf/16V 图1-6 ±15V电源设计电路原理图 图1-7 5V电源电路原理图 第二章 数控恒压源的实现方案 传统的直流稳压电源输出是通过粗调波段开关及细调电位器来调节的，并由电位表指示电压值的大小。这种直流稳压电源存在读数不直观、电位器易磨损、稳压精度不高、不易调准、电位构成复杂、体积大等缺点，而基于单片机控制的数控直流电源不但实现了直流稳压的功能，而且没有上述的缺点。 2.1设计要求 ＞ 输出电压范围：0．0—10.0V ＞ 输出电压的调整方式：步进 步进数值为0．1V ＞ 显示方式：LCD液晶显示； ＞ 监测DA的输出电压值； 2.2数控电源的方案论证 图2-1设计总体框图 上图所示数控电源的输出电压数值由键盘控制。通过键盘把需要输出的电压值以步进方式输入到单片机。这里电压采用单片机的PWM模拟电压输