數(shù)控電壓源畢業(yè)論文

1、<p>　　【摘　要】數(shù)控直流穩(wěn)壓源就是能用數(shù)字來控制電源輸出電壓的大小，而且能使輸出的直流電壓能保持穩(wěn)定、精確的直流電壓源；本文介紹了利用數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路、輔助電源電路、去抖電路等組成的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源電路，詳述了電源的基本電路結(jié)構(gòu)和控制策略；它與傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源相比，具有操作方便、電壓穩(wěn)定度高的特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、成本低，輸出電壓在0～9.9V之間連續(xù)可調(diào)，其輸出電壓大小以0.1V步進(jìn)，輸出電壓的大小調(diào)節(jié)是通過“＋”

2、“－”兩鍵操作的，而且可根據(jù)實(shí)際要求組成具有不同輸出電壓值的穩(wěn)壓源電路。該電源控制電路選用89C51單片機(jī)控制主電路采用串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓技術(shù)具有線路簡單、響應(yīng)迅速、穩(wěn)定性好、效率高等特點(diǎn)。詳細(xì)分析了電源的拓樸圖及工作原理。</p><p>　　關(guān)鍵詞：穩(wěn)壓電源；單片微型機(jī)；數(shù)控直流；D/A轉(zhuǎn)換</p><p>　　Abstract: NC is the source DC can be use

3、d to control the figure the size of power supply output voltage, but also the output DC voltage to maintain stability, precise DC voltage source; This article describes the use of D / A converter circuit, auxiliary power

4、 supply circuit, go Buffeting NC circuit composed of DC regulated power supply circuit, power supply detailing the basic circuit structure and control strategy; It with the traditional regulated power supply, compared wi

5、th convenient operat</p><p>　　Keywords: ds:voltage-stabiilzedp owers ource; monolithicm cirocomputer; NC DC; D / A converter</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　數(shù) 控 直 流 穩(wěn) 壓 電 源

6、 是 一 種 常 見 的 電 子 儀 器，廣 泛 地 應(yīng) 用 于 電 子 電 路 、 教 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 和 科 學(xué) 研 究 等 領(lǐng) 域 。 目 前 使 用 的 直 流 穩(wěn) 壓 電 源 大 部 分 是 線 性 電 源 ， 利 用 分 立 器 件 組 成 ， 其 體 積 大，效 率 低 ， 可 靠 性 性 差 ， 操 作 使 用 不 方 便，自 我 保 護(hù) 功 能 不 夠 ， 因 而 故 障 率 高 。 隨 著 電 子 技 術(shù) 的 飛 速 發(fā)

7、 展 ， 各 種 電 子 、 電 器 設(shè) 備 對 穩(wěn) 壓 電 源 的 性 能 要 求 日 益 提 高，穩(wěn) 壓 電 源 不 斷 朝 著 小 型 化 ， 高 效 率 ， 低 成 本 ， 高 可 靠 性 ， 低 電 磁 干 擾 ， 模 塊 化 和 智 能 化 方 向 發(fā) 展 。 以 單 片 機(jī) 系 統(tǒng) 為 核 心 而 設(shè) 計(jì) 制 造 出 來 的 新 一 代 穩(wěn) 壓 電 源 不 但 電 路 簡 單 ， 結(jié) 構(gòu) 緊 湊，價(jià) 格 低 廉 ， 性 能

8、 卓 越 ， 而 且 由 于 單 片 機(jī) 具 有 計(jì) 算 和 控 制 能 力 ， 利 用 </p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　摘要…………………………………………………………………………………2關(guān)鍵詞………………………………………………………………………………2Abstract……………………………………………………………………………2

9、Key Words……………………………………………………………………………2引言…………………………………………………………………………………21.概述………………………………………………………………………………41.1系統(tǒng)概述……………………………………………………………………………………41.2 本設(shè)計(jì)方案思路……………………………………………………………………………41.3穩(wěn)壓源的技術(shù)指標(biāo)和要求……………………………

10、……………………………………42.總體設(shè)計(jì)框圖 ……………………………………………………………………53.單元電路設(shè)計(jì)………………………………………………………………………53.1穩(wěn)壓電源部分…………………………………………………………………………………53.2顯示部分………………………………………………………………………………………</p><p><b>　　1、概述</b>&l

11、t;/p><p><b>　　1.1、系統(tǒng)概述：</b></p><p>　　電源技術(shù)尤其是數(shù)控電源技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的工程技術(shù)，服務(wù)于各行各業(yè)。隨著數(shù)控電源在電子裝置中的普遍使用，普通電源在工作時(shí)產(chǎn)生的誤差，會影響整個(gè)系統(tǒng)的精確度。數(shù)控電源是從80年代才真正的發(fā)展起來的，期間系統(tǒng)的電力電子理論開始建立。這些理論為其后來的發(fā)展提供了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。在以后的一段時(shí)間里，數(shù)

12、控電源技術(shù)有了長足的發(fā)展。但其產(chǎn)品存在數(shù)控程度達(dá)不到要求、分辨率不高、功率密度比較低、可靠性較差的缺點(diǎn)。因此數(shù)控電源主要的發(fā)展方向，是針對上述缺點(diǎn)不斷加以改善。單片機(jī)技術(shù)及電壓轉(zhuǎn)換模塊的出現(xiàn)為精確數(shù)控電源的發(fā)展提供了有利的條件。新的變換技術(shù)和控制理論的不斷發(fā)展，各種類型專用集成電路、數(shù)字信號處理器件的研制應(yīng)用，到90年代，己出現(xiàn)了數(shù)控精度達(dá)到0.05V的數(shù)控電源，功率密度達(dá)到每立方英寸50W的數(shù)控電源。從組成上，數(shù)控電源可分成器件、主電

13、路與控制等三部分。目前在電力電子器件方面，幾乎都為旋紐開關(guān)調(diào)節(jié)電壓，調(diào)節(jié)精度不高，而且經(jīng)常跳變，使用麻煩數(shù)字化電源模塊是針對傳統(tǒng)電源模塊的不足提出的，數(shù)字化能夠減少生產(chǎn)過程中的不確定因素和人為參與的環(huán)節(jié)數(shù)，有效地解決電源模塊中諸如可靠性、智能化和產(chǎn)品一致性等工程問</p><p>　　1.2、本設(shè)計(jì)方案思路</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的工作原理框圖如圖1所示。主

14、要包括三大部分：數(shù)字控制部分、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換部分（D/A變換器）及可調(diào)穩(wěn)壓電源。數(shù)字控制部分用+、- 按鍵控制一可逆二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，二進(jìn)制計(jì)數(shù)器的輸出輸入到D/A變換器，經(jīng)D/A器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓，此電壓經(jīng)過放大到合適的電壓值后，去控制穩(wěn)壓電源的輸出，使穩(wěn)壓電源的輸出電壓以0.1V的步進(jìn)值增或減。</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　1.3、穩(wěn)

15、壓源的技術(shù)指標(biāo)與要求</p><p>　　設(shè)計(jì)并制作有一定輸出電壓調(diào)節(jié)范圍和功能的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源?；疽笕缦拢?lt;/p><p>　　(1)、輸出直流電壓調(diào)節(jié)范圍0～10V.</p><p>　　(2)、輸出直流電壓能步進(jìn)調(diào)節(jié)，步進(jìn)值為0.1V。</p><p>　　(3)、由"+"、"-"兩鍵分別控

16、制輸出電壓步進(jìn)增和減。</p><p>　　(4)、輸出電壓類型可選：三角波、方波、直流電壓。</p><p><b>　　2、總體設(shè)計(jì)框圖</b></p><p><b>　　圖2</b></p><p><b>　　3、單元電路設(shè)計(jì)</b></p><p

17、>　　3.1、穩(wěn)壓電源部分</p><p><b>　　圖3</b></p><p>　　在圖3中，該部分主要是由三端穩(wěn)壓器LM7812、LM7912、LM7805和若干個(gè)電容、二極管元器件組成，220 V市電經(jīng)220 V／12 V變壓器降壓后得到的雙12 V交流電壓，經(jīng)三端穩(wěn)壓器LM7812和LM7912得到+12 V和-12V，再經(jīng)過LM7805得到+5 V

18、的電壓。</p><p><b>　　3.2、顯示部分</b></p><p>　　在圖4中，顯示部分比較簡單，主要是由兩個(gè)數(shù)碼管和若干電阻組成，兩個(gè)數(shù)碼管分別顯示電壓的個(gè)位和十分位，該部分是由單片機(jī)完成的，數(shù)碼管的各端口以依次連到AT89S51的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.7口，完成對電壓的顯示功能。</p>

19、;<p><b>　　圖4</b></p><p>　　3.3、模數(shù)轉(zhuǎn)換部分</p><p><b>　　圖5</b></p><p>　　本系統(tǒng)中的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路如圖5所示。它由DAC0832、兩級低漂移的運(yùn)放μA714及VREF電路組成。DAC0832和運(yùn)放U3A將CPU發(fā)出的8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成0～-5

20、V的電壓，然后經(jīng)運(yùn)放U3B反向放大2倍，以得到0～10 V電壓。因此，該DAC的轉(zhuǎn)換分辨率為10／(28-1)=0.04 V，即CPU輸出給DAC的數(shù)據(jù)變化為1 Bit，DAC輸出電壓的變化為0.04 V。VREF電路為DAC提供基準(zhǔn)電壓，調(diào)節(jié)R5A，可使基準(zhǔn)電壓保持為5 V。</p><p>　　3.4、數(shù)字控制部分</p><p><b>　　圖6</b><

21、/p><p>　　數(shù)字部分主要是有AT89C51控制，它通過控制按鍵來達(dá)到對數(shù)字的控制，我們可以通過按鍵對電壓進(jìn)行調(diào)整，按照實(shí)際需要可以通過按鍵得到所需的電壓，調(diào)節(jié)范圍是0～10 V。</p><p><b>　　4、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　圖7</b></p><p>　　本

22、電路的主程序流程如圖7所示。</p><p><b>　　5、制作與調(diào)試</b></p><p>　　5.1、硬件電路的布線與焊接</p><p><b>　　自制電路板的制作</b></p><p>　　原料：熱印紙，覆銅板，三氯化鐵溶液</p><p>　　電路圖經(jīng)過我們

23、在PROTEL中的自動(dòng)排線和手動(dòng)排線產(chǎn)生PCB原理圖，我們將原理圖打印在熱印紙上，然后在經(jīng)過高溫，將墨覆到銅板上，產(chǎn)生清晰的電路布線圖。由于打印或人為的原因很可能出現(xiàn)斷線的結(jié)果，所以我們要認(rèn)真檢查，如出現(xiàn)斷線我們可用油漆涂上，使斷口再次被連在一起。為了能使那些墨都能覆在覆銅板上我們最好把覆銅板在壓印機(jī)上過兩遍。</p><p><b>　　元器件的焊接：</b></p><

24、;p>　?、俸讣仨毦哂辛己玫目珊感?不是所有的金屬都就有良好的可焊性.焊接時(shí),由于高溫是焊件的表面產(chǎn)生氧化膜,影響焊件的可焊性.為了提高焊件的可焊性,一般采用表面鍍錫,鍍銀等措施來防御表面的氧化。</p><p>　　②為了使焊件和焊錫之間有良好的接觸,焊件表面必須保持清潔.在焊接前必須把氧化膜清除干凈,否則將無法保證焊接質(zhì)量。</p><p>　　③要使用合適的助焊劑.不同的焊接

25、工藝應(yīng)使用不同的助焊劑.在焊接電子線路板等精密電子產(chǎn)品的時(shí)候,衛(wèi)士焊接可靠穩(wěn)定,通常采用松香助焊劑.一般使用酒精將松香溶解成松香水使用。</p><p>　?、芎讣訜岬竭m當(dāng)?shù)臏囟?需要強(qiáng)調(diào)的是,需要強(qiáng)調(diào)的是,不但焊錫要加熱到熔化,而且應(yīng)當(dāng)同時(shí)將焊件加熱到能夠熔化焊錫的溫度。</p><p>　　5.2、電路組裝和調(diào)試</p><p>　　在電路組裝過程中，遇到的最

26、大問題是，起初考慮不周全，芯片分布不夠合理，出現(xiàn)了許多"特長線"。不但影響布線速度，而且也會給后來的調(diào)試帶來不必要的麻煩。當(dāng)時(shí)已經(jīng)布線不少，不可能重新開始，再三權(quán)衡，最后只移動(dòng)了一個(gè)芯片，問題就得到了很大改善。其次就是布線，因?yàn)橐蟛粶?zhǔn)交叉，且橫平豎直，所以在保證連通的情況下，在布線上也下了不少工夫。 調(diào)試過程中，第一輪用萬用表歐姆檔測試，就遇了實(shí)驗(yàn)板上有插孔不通的情況，導(dǎo)致芯片不能正常工作。相對于別的辦法

27、，我選擇了導(dǎo)線顯式連通，因?yàn)槠涓魑讓?shí)現(xiàn)。對于高阻導(dǎo)線則只能換掉。第二輪接電后，用萬用表的電壓檔測試單元電路的狀態(tài)。如：經(jīng)過每一級三端穩(wěn)壓器后輸出的電壓否為穩(wěn)定電壓，并且與所需電壓偏差會不會很大，根據(jù)測試結(jié)果對電路進(jìn)行必要的改進(jìn)，從而達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。</p><p><b>　　6、分析與心得</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)剛開始，拿著選定的題目不知如何入

28、手。畢竟畢業(yè)設(shè)計(jì)不同于實(shí)驗(yàn)課，電路圖都要自己設(shè)計(jì)。靜下心來，仔細(xì)分析題目，再加上指導(dǎo)老師的說明與提示，心中才有了譜。將整個(gè)系統(tǒng)根據(jù)不同的功能化分成模塊，再分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，逐個(gè)攻破，最后再將其整合即可。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過程中，既有用過的芯片，又有沒用過的，只能自己查表，分析功能。即學(xué)即用。最后調(diào)試階段哪怕一個(gè)小小的錯(cuò)誤也會使結(jié)果出不來。只好一條線一條線地查，一個(gè)孔一個(gè)孔的測。結(jié)果終于出來了，又發(fā)現(xiàn)還有其他

29、地方需要改進(jìn)。如顯示不正常，還有就是按鍵失靈等等。</p><p>　　通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我受益頗多，既鞏固了課堂上學(xué)到的理論知識，又掌握了常用集成電路芯片的使用。在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思想和方法，學(xué)會了科學(xué)的分析實(shí)際問題，通過查資料、分析資料及請教老師和同學(xué)等多種途徑，獨(dú)立解決問題。同時(shí)也培養(yǎng)了我認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。</p><p><b>　　結(jié)束語</b

30、></p><p>　　本文設(shè)計(jì)的數(shù)字控制直流穩(wěn)壓電源，利用AT89C51單片機(jī)及其外圍擴(kuò)展電路。采用了鍵盤及數(shù)碼顯示，該電源具有調(diào)整方便、步進(jìn)精度高等特點(diǎn)，可作為電子儀器直流標(biāo)準(zhǔn)電壓源，其數(shù)字化輸入方便，快捷。在該系統(tǒng)中，采用了橋式整流電路以及三端集成穩(wěn)壓器提高穩(wěn)壓電源的精度。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p&

31、gt;　　1.電工基礎(chǔ) 浙江大學(xué)電工基礎(chǔ)教研室 人民教育出版社</p><p>　　2.模擬電子技術(shù) 清華大學(xué)電子教研室 童詩白主編 人民教育出版社</p><p>　　3.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 清華大學(xué)電子教研室 閻石主編 人民教育出版社</p><p>　　4.單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)

32、 蘇家健等編 高等教育出版社</p><p>　　5.電力電子技術(shù) 丁道宏 航空工業(yè)出版社 </p><p><b>　　相關(guān)程序：</b></p><p>　　#include <REGX52.H></p><p>　　Unsigned char led[15]={0x6

33、f,0x7f,0x07,0x7d,0x6d,0x66,0x4f,0x5b,0x06,0x3f,0x39,0x52,0x64,0x37,0x0e};</p><p>　　// 9 8 76 5 4 32 1 0 -</p><p>　　void main()//主函數(shù)</p><p&

34、gt;<b>　　{</b></p><p>　　void ledout(unsigned char ATA,char add,char j);</p><p>　　void delays(unsigned char t);</p><p>　　unsigned char odata,key,temp;</p><p>

35、　　unsigned int F,f=0x100; //初始頻率</p><p>　　char add=0,j=1;</p><p>　　odata = 155; //電壓初值為5v</p><p><b>　　j=1;</b></p><p><b>　　while(1)</b></p&g

36、t;<p><b>　　{</b></p><p>　　for(F=f;F<0x110;F++)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P3=0xff;</b></p><p><b>　　key=P3;</b&

37、gt;</p><p>　　if (key!=0xff)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i;</p><p>　　for(i=0;i<10;i++)</p><p><b>　　{</b></p>

38、<p>　　ledout(odata,add,j);</p><p>　　delays(10);</p><p>　　ledout(odata,add,-j);</p><p>　　delays(10);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　ke

39、y=P3;</b></p><p>　　if (key==0xff) break;</p><p>　　for(i=0;i<10;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　ledout(odata,add,j);</p><p>　　delays(10

40、);</p><p>　　ledout(odata,add,-j);</p><p>　　delays(10);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(add==0) temp=odata; //記錄當(dāng)前電壓值</p><p>　　switch(key)&l

41、t;/p><p><b>　　{ </b></p><p>　　case 0x7f: if (add==0)</p><p>　　if(odata>57)</p><p>　　odata=odata-2; //電壓加0.1V</p><p><b>　　break;<

42、/b></p><p>　　case 0xbf: if (add==0)</p><p>　　if(odata<255)</p><p>　　odata=odata+2;</p><p><b>　　break;</b></p><p>　　case 0xdf: if(add==0)&

43、lt;/p><p>　　{ //三角波</p><p>　　f=0x100; //1時(shí)為頻率最高，最大允許256</p><p>　　odata=155; </p><p><b>　　add=1;</b></p><p><b>　　} </b&

44、gt;</p><p>　　else if(add==1) </p><p>　　{//方波</p><p>　　//f=f*200; //頻率跟隨</p><p><b>　　f=0x100;</b></p><p>　　odata=55; </p

45、><p><b>　　add=200;</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　else if(add==-1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　//f=f*200;</p>&

46、lt;p>　　f=0x100; </p><p>　　odata=55; </p><p><b>　　add=200;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(add==200) </p><p&

47、gt;　　{//直流電壓</p><p>　　add=0; </p><p>　　odata=temp;//電壓記憶恢復(fù)</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{<

48、;/b></p><p>　　add=0; </p><p>　　odata=temp;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　break;</b></p><p>　　case 0xef: if(add!=0)</p&g

49、t;<p><b>　　{</b></p><p>　　f=f/2; //頻率頻率加</p><p><b>　　if (f==1)</b></p><p>　　if(add==1)</p><p><b>　　f=0x100;</b></p>

50、;<p>　　else f=0x3200;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><

51、;p>　　if(odata==255)</p><p><b>　　add=-add;</b></p><p>　　odata=odata+add;</p><p>　　if(odata==55)</p><p><b>　　add=-add;</b></p><p>

52、　　P0=odata; //送數(shù)據(jù)</p><p><b>　　}</b></p><p>　　ledout(odata,add,j); //送顯示</p><p><b>　　j=-j;</b></p><p><b>　　}</b></p>

53、<p>　　}</p><p>　　void ledout(unsigned char ATA,char add,char j)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char DH,DL,temp;</p><p>　　switch(add)<

54、/p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　case 0:</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　temp=((ATA-55)/2)-1; //十進(jìn)制轉(zhuǎn)換</p><p>　　DH=temp/10;&l

55、t;/p><p>　　DL=temp%10;</p><p><b>　　}break;</b></p><p><b>　　case 1:</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　DH=11;</b>

56、;</p><p><b>　　DL=12;</b></p><p><b>　　}break;</b></p><p><b>　　case -1:</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>

57、;　　DH=11;</b></p><p><b>　　DL=12;</b></p><p><b>　　}break;</b></p><p><b>　　case 200:</b></p><p><b>　　{</b></p>

58、<p><b>　　DH=13;</b></p><p><b>　　DL=14;</b></p><p><b>　　}break;</b></p><p>　　case -200:</p><p><b>　　{</b></p>

59、;<p><b>　　DH=13;</b></p><p><b>　　DL=14;</b></p><p><b>　　}break;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　switch(j)

60、</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　case 1:</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　P1=led[DH]; //送數(shù)碼管高位顯示</p><p>　　P1_7=

61、1; //動(dòng)態(tài)顯示</p><p><b>　　}break;</b></p><p><b>　　case -1:</b></p><p>　　P1=led[DL]; //送數(shù)碼管低位顯示</p><p><b>　　break;</b></p>&l

62、t;p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void delays(unsigned char t)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char s;</p><