基于单片机的可调直流稳压电源设计(2)

广东交通职业技术学院 能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。

2 设计任务及要求

2.1 设计目的

1.学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路结合单片机设计电路的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。

2. 学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法，巩固单片机的学习应用。

3. 培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 2.2 设计内容

设计数显式直流稳压电压源，要求完成以下主要技术指标：

1. 当输入交流电压为220v时，输出电压连续可调；

2. 使用按键调节电压，调整范围在0~12V内可调，调整幅度为0.1V；初试电压置为5.0V

3. 显示设定电压和测量电压，显示精度为0.1V，显示方式数码管显示。

2.3 设计步骤

1. 查阅有关资料，完成总体设计框图

2. 完成设计框图各个部分的详细设计，并选择合适参数的电子元器件完成各部分电路，绘制电路原理图。统计所有元器件的参数和数

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广东交通职业技术学院 量，购买元器件。

3. 将元器件依照电路原理图焊接至电路板上，完成电源的实物制作。

4. 调试电路，根据需要调节元件参数，必要时，替换个别元件。 5. 完成设计报告。 3 电源设计方案论证 3.1 设计方案分析

分析本题，根据设计要求先确定了本系统的整体设计原理框图如图1：

显示电路

调整电路 电源电路

按键控制 STC89C51 单 片 机

比较电路 取样电路 输出稳压电路 DAC

图1系统框图

3.2 D/A数字模拟转换模块

方案一：采用MX7541是高速高精度12位数字/模拟转换器芯片，功耗低，而且其线性失真可低达0.012%，特别适合于精密模拟数据的获得和控制。

方案二：采用DAC0832，DAC0832是一种常用的8位的数字/模拟转换芯片。

本系统是基于51单片机的数控电源的设计， 8位的单片机，而

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广东交通职业技术学院 MX7541是12位数字输入的，因此须用锁存器。而此数控电源要求单步0.1V，0～12V，DAC0832完全可以达到，故选择常用的DAC0832。

3.3稳压模块

稳压部分是系统的实现核心，DAC模块输出的模拟信号决定最终的输出电压，电路如图2所示 。

图2 稳压电路

稳压电路中电阻R1和R3组成取样电路，对输出电压进行取样，运放TLC082构成比较电路，对采样电压与数模转换输出的电压进行比较以控制调整电路，三极管Q1和Q2构成调整电路，调整电路通过改变三极管Q2的管压降来调整输出电压。

3.4 按键控制模块

方案一：采用矩阵键盘，由于按键多可实现电压值的直接键入。

方案二：采用一般的电平判键按钮，实现方法很简单，但一个端口最多只实现8个按键。

由于本数控电源需要用的按键不多，要实现步进为1V的设计要求，只需用一个“+”和一个“-”按键。2个按键就可实现本题的设计要求，

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广东交通职业技术学院 固采用方案二。

3.5显示模块

方案一：选用数码管显示，用普通的数码管显示简单的数字、符号、字母。

方案二：选用液晶显示,显示的内容更加的丰富。

此系统显示的只是最终电源输出的10位和个位电压值，只需显示出两个数字，数码管更加的实惠，故我选择了方案一。

3.6 电源模块

220V交流电经过降压、整流，然后使用LM7805、LM7815、LM7915芯片进行稳压,分别为系统提供+5V、+15V、-15V工作电压，使单片机芯片、显示模块、稳压模块、DAC模块等正常工作。

4电源系统硬件介绍 4.1 单片机模块

STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器的低电压，高性能COMOS8的微处理器。该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

4.1.1单片机介绍

CPU即中央处理器的简称，是单片机的核心部件，它完成各种运算和控制操作，CPU由运算器和控制器两部分电路组成。 a. 运算器电路

运算器电路包括ALU（算术逻辑单元）、ACC（累加器）、B寄存器、状态寄存器、暂存器1和暂存器2等部件，运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算。 b. 控制器电路

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广东交通职业技术学院 控制器电路包括程序计数器PC、PC加1寄存器、指令寄存器、指令译码器、数据指针DPTR、堆栈指针SP、缓冲器以及定时与控制电路等。控制电路完成指挥控制工作，协调单片机各部分正常工作。 c. 定时器/计数器

MCS－52单片机片内有两个16位的定时/计数器，即定时器0和定时器1。它们可以用于定时控制、延时以及对外部事件的计数和检测等。 d. 存储器

MCS－52系列单片机的存储器包括数据存储器和程序存储器，其主要特点是程序存储器和数据存储器的寻址空间是相互独立的，物理结构也不相同。 e. 并行I/O口

MCS－52单片机共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2和P3），每一条I/O线都能独立地用作输入或输出。P0口为三态双向口，能带8个TTL门电路，P1、P2和P3口为准双向口，负载能力为4个TTL门电路。 f. 串行I/O口

MCS－521单片机具有一个采用通用异步工作方式的全双工串行通信接口，可以同时发送和接收数据。 g. 中断控制系统

8051共有5个中断源，即外中断2个，定时/计数中断2个，串行中断1个。 h. 时钟电路

MCS－52芯片内部有时钟电路，但晶体振荡器和微调电容必须外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列，振荡器的频率范围为1.2MHz～12MHz，典型取值为6MHz。 i. 总线

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