单片机数控稳压电源 毕业设计.doc

目录内容提要2关键词2引言2一、绪论2（一） 设计任务2（二） 任务的技术要求2二、方案的选择（一） 论证的方案3（二）方案的选择3三、主要实验器材（一）设计电路的元件4（二）主要芯片的引脚与功能4四、设计思路（一）主电路结构6（二）系统仿真与调试7五、实物图展示10六、原理图及pcb图11结论13参考文献13附录14单片机数控稳压电源内容摘要 本次设计是数控直流稳压电源，实现电压在010v之间可调，小步进0.4，大步进2v的功能。整个设计方案包括键盘/显示器及接口电路、单片机与d/a转换电路、输出放大电路、采样显示电路、供电电源电路几个部分。设计以at89c51单片机为控制核心。关键词 可调稳压 单片机 数模转换 引言电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。电力电子技术是电能的最佳应用技术之一。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。一、 绪论采用单片机的数字可调稳压电源价格低廉采用普遍使用的元件就能实现其功能，显示清晰直观，传统的模拟可调稳压电源没有读数，在读数过程中很不方便，并且长时间使用会造成输出电压不稳。数字可调稳压电源则采用先进的数显技术，使测量结果一目了然，只要仪表不发生跳数现象，测量结果就是唯一的，不仅保证读数的客观性与准确性，还符合人们的读数习惯，能缩短读数和记录的时间。模拟可调稳压电源大多是通过调节电位器的阻值改变输出直流电压，电位器特别容易磨损，使用一段时间后就会出现接触不良，引起输出电压不稳定。数字可调稳压电源是通过接触按钮以步进方式选取不同的输出电压，再有数码管显示输出电压机器工作状态，工作稳定可靠。采用单片机的数字可调稳压电源，它具有输出电压容易改变、价格低廉、显示清晰直观、准确度高、扩展能力强等特点。（一）设计任务单片机控制数字显示可调稳压电源（二）任务的技术要求1).输出电压为(010v) v2).输出误差0.1v3).额定输出电流500ma二、 方案的选择（一）论证的方案数控稳压电源是电子设备的重要部分，其质量好坏直接影响着电子设备的可靠性，而且电子设备的故障60%来自电源。因此电源越来越受到人们的重视。电子电路及电子设备对电源最基本的要求就是电源的输出电压或输出电流要稳定。通过查阅大量资料，显示电路和控制电路是本电路的核心部分，对它的选择有以下三种方案：1、方案一：采用模拟电路采用模拟电路的可调稳压电路就是用一个多档开关来控制输出电压,而所谓的显示系统只是在多档开关的每个档的旁边注明电压值。随着电子行业的发展，它不耐用的弊端已经使它逐渐离开历史的舞台。2、方案二：采用纯数字电路纯数字电路的稳压电源避免了硬件之间的磨损，使得使用寿命大大提高，而且其输出电压也不会随时间产生误差。但是它的电路较为复杂，制作时很困难，由于电路的复杂产生的问题也会很多。3、方案三：采用单片机的方法采用单片机的数字稳压电源是将数字电路和单片机很好地结合在一起，不但能够达到数字电路的效果，而且能够大大地简化复杂的纯数字电路。采用单片机后，还可以用软件实现保护功能，要扩展其他的功能也非常容易。（二）方案的选择经过全方位的对比，使电路的设计更加合理化，切合技术指标的标准，觉得使用方案三单片机的方法简洁、灵活、可扩展性好更加的适合这次的毕业设计，并能够达到指标要求。三、 主要实验器材（一）设计电路的元件stc89c52单片机，7815、7915、7805三端稳压器（to-220f封装），18v 30w变压器、dac0832（数模转换），lm324运算放大器，dac0804(模数转换)，4位数码管显示、按键4个、继电器、蜂鸣器、电阻电容若干。（二）主要芯片的引脚与功能 stc89c52 lm324 dac0832 1、lm324简介lm324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为mc1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。每一组运算放大器有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“v+”、“v-”为正、负电源端，“vo”为输出端。两个信号输入端中，vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端vo的信号与该输入端的位相反；vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端vo的信号与该输入端的相位相同。2、dac0832芯片简介dac0832是8分辨率的d/a转换集成芯片，如图3-5所示。与微处理器完全兼容。这个da芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。d/a转换器由8位输入锁存器、8位dac寄存器、8位d/a转换电路及转换控制电路构成。(1)dac0832的主要特性参数及引脚功能分辨率为8位；电流稳定时间1us；可单缓冲、双缓冲或直接数字输入；只需在满量程下调整其线性度；单一电源供电（+5v+15v）；低功耗，200mw。d0d7：8位数据输入线，ttl电平，有效时间应大于90ns(否则锁存器的数据会出错)；ile：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效；cs：片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效；wr1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由ile、cs、wr1的逻辑组合产生le1，当le1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，le1的负跳变时将输入数据锁存；xfer：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效；wr2：dac寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由wr1、xfer的逻辑组合产生le2，当le2为高电平时，dac寄存器的输出随寄存器的输入而变化，le2的负跳变时将数据锁存器的内容打入dac寄存器并开始d/a转换。iout1：电流输出端1，其值随dac寄存器的内容线性变化；iout2：电流输出端2，其值与iout1值之和为一常数；rfb：反馈信号输入线，改变rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度；vcc：电源输入端，vcc的范围为+5v+15v；vref：基准电压输入线，vref的范围为-10v+10v；agnd：模拟信号地 ；dgnd：数字信号地(2)dac0832的工作方式根据对dac0832的数据锁存器和dac寄存器的不同的控制方式，dac0832有三种工作方式：直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。四、 设计思路采用stc89c52单片机作为系统的控制核心，满足可以输出010v直流电压，01a直流电流；具有电压预置与电压步进功能；课编程数控直流稳压电源可以实时显示输出的电压。（一） 主电路结构数码管显示稳压块 7815 79157805变压器18v 30wstc89c52单片lm324等比较、放大数控稳压电路lm317等（给芯片供电）dac0832等数模转换模块键盘稳定的电压输出adc0804模数转换电流采样保护（二）系统仿真与调试（电源部分） 电源部分由lm78xx和lm79xx系列输出固定电压给不同的芯片供电。 上图中通过按键控制p0口与p2口得电位显示及输出，9脚为复位脚，5、6、7、8脚为数码显示的位脚，p0口为数字段脚控制数码管的显示及ad转换。第18页 共18页（dac0832数模转换部分）上图中通过stc89c52的p2口的输出来控制io口电流的输出，经过一级方向后反馈给dac0832。（adc0804模数转换部分）上图中通过uo的实时输出电压经过adc0804转换后反馈给的单片机中而后送出显示。（调整管部分） 通过二级放大后电压对调整管的控制使输出达到稳压的效果。（过流保护部分） 当流过的电流超过安全范围时，将使得电路断电，起到保护电路的作用。 （显示图)采用四位共阴数码显示管（整体仿真电路图）五、 实物图展示六、 原理图及pcb图（一）原理电路图完整原理电路图（二） pcb图pcb接线图pcb_3d正面pcb_3d反面结论通过这次焊接电路，我真正进入到电子技术实习的操作中去了，以前毕竟接触过电烙铁，这次焊接起来相对轻松。而电子电路主要是基于电路板的，元器件的连接都需要焊接在电路板上，所以焊接质量的好坏直接关系到以后制作的成败。影响焊接质量主要取决于焊接工具、助焊剂、焊料和焊接技术。对焊接工具、助焊剂、焊料这样的物品我们是没任何办法的，唯一可以改善的就是我们的焊接技术，所以焊接技术就直接决定了我们实习的成败。焊接时虽然胆战心惊，但还是总结出了心得，就是焊锡要用一点点下去，电烙铁要在锡水熔化后产生光亮就拿开，这样就能焊出光亮圆滑的焊点了。由于器件较多，焊的时候还要注意不能将不相干的引脚焊在一起。通过这次焊接，发现整个电路板的布局很重要，前期如果布局得当，后面焊接起来相对轻松不少，能减少许多工作量，对整个电路的成功与否有很大关系。焊接的时候有许多注意事项注意分清楚电源和地线位置，最好焊接好后用万用表测量确认，避免烧坏单片机和其他器件；单片机的滤波电容尽可能贴近单片机电源引脚焊接，以增强滤波效果。为便于系统扩展，建议用双排针将单片机所有引脚全部引出。单片机及其下载部分焊好后可以利用下载器下载一个*.hex文件。能够下载后再焊接和调试程序。参考1 新概念51单片机c语言教程入门、提高、开发、拓展全攻略m.郭天祥编著.电子工业出版社. 2009年1月2 c语言设计（第四版）m.谭浩强.清华大学出版社.2010年3月 3 单片机c语言程序设计实训100例基于8051+proteus仿真r.雨林木风.2011年7月.4 “百度一下你就知道”附录（一） 程序清单#include reg52.h#include intrins.h#include math.h#define uint unsigned int#define uchar unsigned charsbit da_up = p14; /按键大进步sbit up = p10; /按键小进步sbit da_do = p16; /按键大退步sbit do = p12; /按键小退步sbit cc = p13; /4555驱动sbit aa = p11; sbit wr1= p15;/ad输出控制位uchar code table=/无小数点0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;uchar code table1=/带小数点0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10;uint shu3,ss,gewei,shiwei,baiwei,qianwei,z;float shu0;/*-ms延时模块-*/void delayms(uint xsm)/延时xsmuint i,j;for(i=xsm;i0;i-)for(j=110;j0;j-);/*-显示函数模块（用于动态扫描数码管）-*/void deplay()cc=0;aa=0;p0=tableqianwei;/第四位输出delayms(4); cc=1;aa=0;p0=table1baiwei;/第三位输出delayms(4);cc=0;aa=1;p0=tableshiwei; /第二位输出delayms(4);cc=1;aa=1;p0=tablegewei; /第一位输出delayms(4);/*-按键步进模块-*/void kay()/*- 步进加(细调)-*/if(up=0)/增加输出0.4vdelayms(10);if(up=0)ss+=4;if(ss0x65)/防止按键短暂无效ss=0;while(!up)deplay();/*- 步进加(粗调)-*/if(da_up=0) /增加输出2vdelayms(10);if(da_up=0)ss+=20; if(ss0x65)/防止按键短暂无效ss=0;while(!da_up)deplay();/*-步进减(细调)-*/if(do=0)/减少输出0.4vdelayms(10);if(do=0)ss-=4; if(ss0x65)/防止按键短暂无效ss=0x64;while(!do)deplay();/*-步进减(粗调)-*/if(da_do=0)/减少输出2vdelayms(10);if(da_do=0)ss-=20;if(ss0x65)ss=0x64;while(!da_do)/防止按键短暂无效deplay();/*- ad转换模块(0.03906=10v*1/256)-*/ void ad_play()_nop_();/防止ad转换时间不足wr1=0;_nop_();/防止ad转换时间不足wr1=1;shu3=p3;shu0=0.03906*shu3; /*- 显示位转换模块-*/void play() z=shu0*100; qianwei=z/1000; baiwei=z%1000/100; shiwei=z%100/10;gewei=z%10;deplay();/*-主函数-*/void main()p2=0;p1=0x55;ss=0;wr1=1;while(1)p2=ss;/用于传输