1、本科毕业论文015V 直流电压源的设计专 业： 电子信息科学与技术 指导教师： 学生姓名： 学生学号： 目 录摘 要 .IIIABSTRACT .IV第一章 绪 论 .11.1 前言 .11.2 直流稳压源的发展历程 .2第二章 设计任务与设计指标 .42.1 设计任务 .42.2 设计指标 .42.3 题目分析 .4第三章 基于单片机控制的 015V 直流电压源的研究 .53.1 方案选择 .53.1.1 方案电路 .53.1.2 方案的选择与对比 .73.2 AT89C51 简介 .83.2.1 AT89C51 的主要特性 .83.2.2 AT89C51 的引脚功能 .93.3 电流源模块
2、 .133.4 显示模块 .133.5 系统电源模块 .14第四章 硬件电路设计 .154.1 电源电路 .154.2 键盘电路 .174.3 显示电路 .174.4 DAC0832 的输出电路 .194.5 放大扩流电路 .20第五章 软件设计 .225.1 单片机编程语言的介绍 .225.2 单片机程序开发环境 KEIL 的介绍与应用 .235.3 程序模块 .24参考文献： .31致 谢 .32贵州大学科技学院本科毕业论文（设计） 第 1 页015V 直流电压源的设计摘 要随着电力电子与单片机相结合技术的不断成熟，利用单片机对稳压电源进行开发研究引起了电源研究者的广泛兴趣。利用单片机为基
3、础设计的直流稳压电源具有良好的性能，能够实现电气设备节能降耗的控制，得到许多工程运用人员的好评。本系统以 AT89S51 单片机作为主控制器，利用键盘输入技术作为整个系统的人机接口，通过数码管对输出电压信号进行转换并显示，且整个系统的设置电压步进等级高达 0.1V，大大提高了直流电压源的供电范围，起到直流电源的智能调节和控制功能。关键词：单片机；直流稳压电源 ；LED 显示DesignforRegulatedDCPowerSupplyBasedonMCUAbstractWiththedevelopmentofcombinationtechniquebetweenpowerelectronica
4、ndMCU,researchesonregulatedpowersupplythroughMCUinterestmanyresearchers.Duetoitsgoodproperties,regulatedDCPowersupplybasedonMCUcancontrolenergyconsumptionofelectricalequipments,andgetsgoodreputationfromengineers.ThesystemusesAT89s51MCUasmaincontroller.Withkeyboardinputtechnologyasthesystemsman-machi
5、neinterface,switchanddisplayofoutputvoltagesignalbynixietube,voltagestepupto0.1V,therangeofDCvoltagesupplyisgreatlyimproved,andintelligentregulationofDCsupplyandcontrolare available.KeyWords: MCU,RegulatedDCPowersupply,LEDDisplay第一章 绪 论1.1 前言几乎所有的电子设备都需要稳定的直流电源，因此直流稳压电源的应用非常的广泛。 直流稳压电源的电路形式有很多种,有串联型
6、、开关型、集成电路、稳压管直流稳压电源等等。在电子设备中，直流稳压电源的故障率是最高的（长期工作在大电流和大电压下,电子元器件很容易损坏）但在直流稳压电源中，通过整流、滤波电路所获得的直流电源的电压往往是不稳定的。输出电压在电网电压波动或负载电流变化时也会随之有所改变。电子设备电源电压的不稳定,将会引起很多问题。设计出质量优良的直流稳压电源，才能满足各种电子线路的要求。因此,直流稳压电源的研究就颇为重要。目前产生直流稳压电源的方法大致分为两种:一种是模拟方法，另一种是数字方法。前者的电路均采用模拟电路控制，而后者则是通过数字电路进行自动控制。直流稳压电源朝着数字化方向发展。因此对于数控恒压源的
7、研究是必要的。随着科学技术飞速发展,对电源可靠性、输出精度和稳定性要求越来越高,利用 D/ A 转换器的高分辨率和单片机的自动检测技术设计程控电源就显示出其优越性。程控电源既能方便输入和选择预设电压值又具有较高精度和稳定性，而且可以任意设定输出电压或电流，所有功能由面板上的键盘控制单片机实现，给电路实验带来极大的方便,提高了工作效率。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源功能简单、难控制、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通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，当输出电压需要精度输出，
8、或需要在一个小范围内改变时，困难度就较大。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，对输出回有影响。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。本文设计的 015V 直流电压源（基于单片机原理） ，客服了传统直流电压源的缺点，具有很高的应用价值。1.2 直流稳压源的发展历程1、1994 年设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。其基本要求：（1）输出电压范围：09V ，步进 0.1V，纹波不大于 10mV；（2）输出电流：500mA；（3）输出电压值由数码管显示；（4）由“+”、 “-”两键分别控制输出电压步进增减；（5）为实现上述工作，自制一稳压直流
9、电源，输出15V，5V 。1、1997 年设计并制作交流变换为直流的稳定电源。其基本要求：（1）稳压电源。在输入电压 220V、50Hz、电压变化范围 +15%-20%的条件下： 输出电压可调范围：+9V+12V ； 最大输出电流：1.5A； 电压调整率0.2%（输入电压 220V 变化范围+15%-20%下，满载） ； 负载调整率1%（最低输入电压下，空载到满载） ； 纹波电压（峰-峰值）5mV（最低输入电压下，满载） 效率40%（输出电压 9V、输入电压 220V 下，满载） 具有过流及短路保护功能。（2）稳流电源。在输入电压固定为+12V 的条件下： 输出电流：420mA 可调。 负载调
10、整率1%（输入 12V，负载 200300，输出电流 20mA 的相对变化率） 。（3）DC-DC 变换器。在输入电压为+9+12V 条件下： 输出电压为 100V，输出电流 10mA； 电压调整率1%（输入电压变化范围+9+12V） ； 负载调整率1%（输入电压+12V 下，空载到满载） ； 纹波电压（峰-峰值）100mV（输入电压+9V 下，满载） 。3、2005 年设计并制作数控直流电流源。输入交流 200240V ，50Hz；输出直流电压10V。基本要求如下：（1）输出电流范围：200mA2000mA； （2)可设置并显示输出电流给定值，要求输出电流与给定值偏差的绝对值给定值的 1+1
11、0 mA；（3）具有“+”、 “-”步进调整功能，步进10mA ；（4）改变负载电阻，输出电压在 10V 以内变化时，要求输出电流变化的绝对值 输出电流值的 1+10 mA ；（5）纹波电流2mA；（6）自制电源。 4、2007 年设计并制作开关稳压电源。输入交流电源电压 18V，50Hz，电压变化范围+15%基本要求如下：（1）输出直流电压调节范围：3036V；（2）最大输出电流：2A；（3）当交流电压从 15V 变化到 21V 时，电压调整率2%（满载时） ；（4）当输出电流从空载到满载时，负载调整率5%（输入电压 18V） ；（5）输出噪声纹波电压峰-峰值1V（输出 36V，满载） ；（
12、6）DC-DC 变换器的效率70%；（7）具有过流保护功能，动作电流 2.5A。第二章 设计任务与设计指标2.1 设计任务设计一个数控直流电压电源（基于单片机原理）2.2 设计指标基本要求：1. 输出电压：0-15V2. 输出电流：2A020V 预测电压输出，调节精度：0.1V2.3 题目分析本设计题目是设计一个从 015V 变化的、步进为 0.1V 的人性化、高指标、低成本的数控直流稳压电源。设计的思路为：在达到性能指标的前提之下，体现出人性化的思想,同时选择低价位的通用元器件来设计制作电路。在这当中，电路应该是简单、可靠、稳定的。最重要的是有实用的价值，容易在工业中实现。第三章 基于单片机
13、控制的 015V 直流电压源的研究3.1 方案选择3.1.1 方案电路 1方案 1：采用模拟的分立元件，利用纯硬件来实现功能，通过电源变压器、整流滤波电路以及稳压电路，实现稳压电源稳定输出5 V、12 V、15 V 并能可调输出030 V 电压，见图 3.1.1 所示。但由于模拟分立元件的分散性较大，各电阻电容之间的影响较大，因此所设计的指标不高、不符合设计要求、且使用的器件较多、连接复杂、灵活性差、功耗也大，同时焊点和线路较多，使成品的稳定性和精度受到影响。图 3.1.1 方案 1 电路原理方案 2：此方案采用传统的调整管方案，主要特点在于使用一套双计数器完成系统的控制功能，其中二进制计数器的输出经过 DA 变换后去控制误差放大的基准电压，以控制输出步进。十进制计数器通过译码后驱动数码管显示输出电压值，为了使系统工作正常，必须保证双计数器同步工作。见图 3.1.2：图 3.1.2 方案 2 电路原理图
