基于数控稳压电源的设计-毕业论文.doc

1、xxxx 学院xxxx 届毕业设计（论文）基 于 数 控 稳 压 电 源 的 设 计学 院（部）： xxxx 专 业： xxxx 学 生 姓 名： xxx 班 级： xxxx 学号 xxxx 指导教师姓名： xxxx 职称 xxxx 最终评定成绩 xxxx 年 xx 月 xxxx 毕业设计（论文）基 于 数 控 稳 压 电 源 的 设 计学 院（部）：xxxx专 业：xxxx学 号：xxxx学 生 姓 名： xxxx指 导 教 师： xxxxxxxx 年 xx 月2摘 要该电源包括直流稳压电路模块，调整电压电路模块和电流检测模块等部分组成。本设计采用 AT89S52 为主控芯片，DAC0832

2、 数模转换控制电压输出，ADC0809 模数转换处理反馈信号和提取检测输出电流值LCD12864 作为显示，另加集成运放 LM235 和其他部件共同完成数控电源系统。按键对其输出电压值进行步进(0.1V)控制，电压可调范围(015V)，通过负载来实时检测电流输出。关键字： AT89S52；DAC0832 ；ADC0809; LCD128643AbstractThe power module includes DC voltage regulator circuit to adjust the voltage and current detection circuit module module

3、s and other components.This design uses AT89S52 chip for the master, DAC0832 digital-analog converter control voltageoutput, ADC0809 analog to digital conversion process feedback signal and the output current detection value LCD12864 extracted as the display, plus integrated operational amplifier LM

4、235 and other parts together to complete digitally controlled power systems.Key value of its output voltage step (0.1V) control, voltage adjustable range (0 12V), current through the load to real-time detection output.Keywords: AT89S52; DAC0832; ADC0809; LCD128644目 录摘 要 .2Abstract.3第 1章 绪论 .61.1 背景与

5、意义 .62.1 发展与前景 .7第 2章 设计原理及设计方案 .82.1 设计任务与要求 .82. 2 设计方案 .82.3 方案的比较与论证 .92.3.1 数控部分 .92.3.2 输出部分 .92.3.3 显示部分 .102.4 系统设计 .11第 3章 硬件设计 .123.1 AT89S51 单片机介绍 .123.1.1 单片机的引脚 .133.1.2 89S51 单机的电源线 .143.1.3 89S51 单片机的外接晶体引脚 .143.1.4 89S51 单片机复位方式 .153.2 电路设计与分配 .173.3 数控模块 .183.4 显示模块 .193 .5 稳压输出模块 .

6、203.6 直流稳压电源模块 .21第 4章 软件设计 .224.1 软件设计 .225第 5章 电路的安装与调试 .285.1 电路安装检测 .285.2 硬件调试 .295.3 系统调试 .295.4 软硬件联调 .305.5 系统测试和分析 .30致 谢 .31附录 1 原理图 .33附录 2 PCB 板图 .34附录 3 实物图 .35附录 4 调试图 .36附录 5 仿真 .38附录 6 参考文献 .39附录 7 程序清单 .406第 1章 绪论1.1 背景与意义 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

7、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。随着数控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。电源在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。只有满足产品标准，才能够进入市场。随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。数控电源是从 80 年代才真正的发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。在以后的一段时间里，数控电

8、源技术有了长足的发展。但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件的研制应用，到 90 年代，己出现了数控精度达到 0.05V 的数控电源，功率密度达到每立方英寸 50W 的数控电源。从组成上，数控电源可分成器件、主电路与控制等三部分。目前在电力电子器件方面，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而且经常跳变，使用麻烦。72.1 发展与前景数字化智能电源模块是针对传

9、统智能电源模块的不足提出的，数字化能够减少生产过程中的不确定因素和人为参与的环节数，有效地解决电源模块中诸如可靠性、智能化和产品一致性等工程问题，极大地提高生产效率和产品的可维护性。电源采用数字控制，具有以下明显优点:1)易于采用先进的控制方法和智能控制策略，使电源模块的智能化程度更高，性能更完美。2)控制灵活，系统升级方便，甚至可以在线修改控制算法，而不必改动硬件线路。3)控制系统的可靠性提高，易于标准化，可以针对不同的系统(或不同型号的产品)，采用统一的控制板，而只是对控制软件做一些调整即可。4)系统维护方便，一旦出现故障，可以很方便地通过RS232接口或RS485接口或USB接口进行调试

10、，故障查询，历史记录查询，故障诊断，软件修复，甚至控制参数的在线修改、调试;也可以通过MODEM远程操作。5)系统的一致性好，成本低，生产制造方便。由于控制软件不像模拟器件那样存在差异，所以，其一致性很好。由于采用软件控制，控制板的体积将大大减小，生产成本下降。6)易组成高可靠性的多模块逆变电源并联运行系统。为了得到高性能的并联运行逆变电源系统，每个并联运行的逆变电源单元模块都采用全数字化控制，易于在模块之间更好地进行均流控制和通讯或者在模块中实现复杂的均流控制算法(不需要通讯)，从而实现高可靠性、高冗余度的逆变电源并联运行系统。8第 2章 设计原理及设计方案2.1 设计 任务与要求设计一台微

11、机控制的数控直流电压源，为电子设备供电。在设计过程中，使用仿真软件进行仿真调试。输出电压范围 0-15v，步进值为 0.1V负载电流=100mA，有过流保护；纹波有效值=50mV；数字显示输出电压及电流；要求做出实物和 protues 仿真。2. 2 设计方案方案一：采用传统的调整管方案，用到了数字技术中的可逆计数器，D/A 转换器，译码显示等电路，主要特点在于使用一套十进制计数器完成系统的控制功能， ，输出电压的调节是通过+，-两键操作，步进电压精确到0.5V 控制可逆计数器分别作加，减计数，可逆计数器的二进制数字输出分两路运行：一路用于驱动数字显示电路，精确显示当前输出电压值；另一路进入数

12、模转换电路（D/A 转换电路） ，数模转换电路将数字量按比例，转换成模拟电压，然后经过射极跟随器控制,调整输出级，输出稳定直流电压。方案二：采用 51 系列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，从而使输出功率管的基极电压发生变化，间接地改变输出电压的大小。为了能够使系统具备检测实际输出电压值的大小，可以经过 ADC0809 进行模数转换，间接用单片机实时对电压进行采样，然后进行数据处理及显示。采用软件方法来解决数据9的预置以及电流的步进控制，使系统硬件更加简洁，各类功能易于实现本系统以直流电源为核心，利用 51 系列单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电流，设

13、置步进等级可达 0.1V，并可由数码管显示实际输出电压值和电压设定值。利用单片机程控输出数字信号，经过 D/A 转换器（DA0832）输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电电流的变化而输出不同的电压。单片机系统还兼顾对恒压源进行实时监控，输出电压经过电流/电压转变后，通过 A/D 转换芯片，实时把模拟量转化为数据量，经单片机分析处理， 通过数据形式的反馈环节，使电压更加稳定，构成稳定的压控电压源。2.3 方案的比较与论证2.3.1 数控部分方案一采用中、小规模器件实现系统的数控部分，使用的芯片很多，造成控制电路内部接口信号繁琐，中间相互关联多，抗干扰能力差

14、。在方案二中采用单片机完成整个数控部分的功能。2.3.2 输出部分方案一：采用传统的晶体管调整稳压电路。由取样环节、基准电压、比较放大、调整管四个部分组成，利用晶体管的电流放大作用，增大负载电流；在电路中引入深度电压负反馈使输出电压稳定；并且，通过改变反馈网络参数使输出电压可调。但在实际仿真中，发现输出电压达不到调节要求。方案二：采用集成运放反馈放大电路。集成运放放大器是一种高增益的电流放大器，一般工作在闭环状态，只要外接少数几个电阻，就可以构成具有深度负反馈的放大器，是输出电压稳定可调。经运放反馈输出后，再接一个电压跟随器提高驱动能力。该方案仿真很成功，故采用。电路如下图 2-3-2 所示：