数控直流电压源(设计报告)
数控直流线性稳压电源设计报告
基于单片机89C58的数控直流线性稳压电源题目：数控直流线性稳压电源系别：电子与电气工程学院指导老师：秦益霖完成时间：2009年12月目录一、设计任务与技术指标（一）设计任务------------------------------------------------------------------------------------1（二）技术指标------------------------------------------------------------------------------------1（三）题目分析------------------------------------------------------------------------------------1二、方案论证（一）系统电源模块------------------------------------------------------------------------------3（二）数控模块------------------------------------------------------------------------------------3（三）控制模块------------------------------------------------------------------------------------3（四）显示模块------------------------------------------------------------------------------------4三、系统硬件设计（一）系统的总体设计----------------------------------------------------------------------------5（二）单元电路的设计及参数计算-------------------------------------------------------------6（三）电路原理图---------------------------------------------------------------------------------12（四）元器件清单四系统软件模块五、系统组装（一）整机结构图及其工艺说明----------------------------------------------------------------13（二）演示部分说明------------------------------------------------------------------------------- 六、总结报告---------------------------------------------------------------------------------------------------14参考文献及网站------------------------------------------------------------------------------------------16一、设计任务和技术指标一、设计任务设计一个数控直流稳压电源。
数控直流电源设计
数控直流电源设计报告模拟电路部分第一部分系统设计1.1 设计题目及要求1)当输入交流电压为220v±10%时，输出电压在3-13v可调；2)额定电流为0.5A，且纹波不大于10mV；3)使用按键设定电压，同时具有常用电平快速切换功能（3v、5v、6v、9v、12v），设定后按键可锁定，防止误触；4)显示设定电压和测量电压，显示精度为0.01v。
1.2 总体设计方案1.2.1设计思路题目要求制作一个简易的可编程直流稳压电源，而我负责的是基础部分，即是电源。
而要使得家用交流220v电压变成v、5v、6v、9v、12v的直流电压必然要先经过变压器将电压变小，再经过整流电路、滤波电路和稳压电路才能得到稳定的之路电压。
于是基本功能部分全部电路由四部分组成：整流电路、滤波电路、稳压电路、稳压值选择电路、芯片供电电源。
1.2.2设计方案及论证比较一、整流电路方案：1. 半波整流电路，用一支二极管就能构成，简单易行。
所用元件数量极少，但是它只利用了交流电压的半个周期，所以输出电压低，交流分量大，效率低。
因此这种电路只适合用于整流电流较小，对纹波电压（脉动）要求不高的场合。
2.全波整流，采用单线桥式整流电路。
由四只二极管构成，具有输出电压高、纹波电压小、变压器利用率高等优点。
综上所述，虽然单线桥式整流电路所用到的元件较多，但由于元件成本并不高，加之性能大大优于半波整流电路，故选择后者。
二、滤波电路方案：1. 电容滤波。
在电路中，当有电压加到电容器两端的时候，便对电容器充电，把电能储存在电容器中；当外加电压失去（或降低）之后，电容器将把储存的电能再放出来。
充电的时候，电容器两端的电压逐渐升高，直到接近充电电压；放电的时候，电容器两端的电压逐渐降低，直到完全消失。
电容器的容量越大，负载电阻值越大，充电和放电所需要的时间越长。
这种电容带两端电压不能突变的特性，正好可以用来承担滤波的任务。
2.电感滤波。
利用电感对交流阻抗大而对直流用抗小的特点，可以用带铁芯的线圈做成滤波器。
数控电压源设计报告
全国电子设计大赛培训班设计报告（数控电压源）组员：龚文周、彭玉琴、李冻秀、胡高丽1．实验任务本次实验是以89C51单片机为控制单元,以数模转换器DAC0832输出参考电压,以该参考电压控制电压转换模块LM350的输出电压大小。
该电路设计简单,应用广泛,精度较高等特点。
2. 对选用芯片说明DAC0832是一款常用的数摸转换器,它有两种连接模式,一种是电压输出模式,另外一种是电流输出模式,为了设计的方便,选用电压输出模式,如电路图所示,Iout1和Iout2之间接一参考电压,VREF输出可控制电压信号。
它有三种工作方式：不带缓冲工作方式,单缓冲工作方式,双缓冲工作方式。
该电路采用单缓冲模式,由电路图可知,由于/WR2=/XFER=0,DAC寄存处于直通状态。
又由于ILE=1,故只要在选中该片（/CS=0）的地址时,写入（/WR=0）数字量,则该数字信号立即传送到输入寄存器,并直通至DAC寄存器,经过短暂的建立时间,即可以获得相应的模拟电压,一旦写入操作结束,/WR1和/CS立即变为高电平,则写入的数据被输入寄存器锁存,直到再次写入刷新。
3. 软件系统软件的设计主要完成三方面的功能:1.设置电压并且保存,主要是对EEROM的操作。
2.把设置的电压送到DA,主要是对DA的操作。
3.中断显示,把设置的电压显示到LED数码管上。
该数控电压源实现保存最近10电压功能,当打开电源的时候,它显示和输出的必须是上次使用电压大小,所以在EEROM中使用11个地址保存数据,第一个地址保存当前电压编号,大小为1~10。
第2个地址~第11个地址连续保存10个电压大小数据。
电压编号的大小分别对应到相应地址电压大小。
对软件流程做一下说明：当电源打开的时候,MCU进行复位,寄存器清零。
接着电源应该显示和输出上次关机前的电压大小,这时候MCU先读取EEPROM中保存的电压编号,根据电压编号读出对应电压,把该数据送到DA,在转换成BCD码送到显示部分。
简易数控直流电压源报告
题目: 串联型直流稳压电源设计专业电子信息工程班级 09电信一班学号 090507128姓名黄志诚指导老师郭海燕摘要直流稳压电源一般由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路组成。
变压器把高交流电变为需要的低压交流电。
整流器把交流电变为直流电。
经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。
本次设计主要采用串联型直流稳压电路，通过220V 、50HZ交流电压经电源变压器降压后，通过桥式整流VD1—VD4整流成直流电再经过滤波电容平滑直流电，减少直流电纹波系数。
最后，通过稳压器稳压，将输出电压稳定在5V。
关键词：整流、滤波、电压源、过流保护2目录1 系统设计 (3)1.1设计要求 (3)1.1.1 设计任务................................... 错误！未定义书签。
1.1.2、基本要求 (4)1.1.3、发挥部分 (4)1.1.4 测试要求................................... 错误！未定义书签。
1.1.5 系统框图................................... 错误！未定义书签。
1.2方案论证与比较 (4)1.2.1电压采样模块 (10)1.2.2 稳压模块 (10)1.2.3 过载保护模块 (11)1.2.4 最终方案 (6)2.单元电路分析 (6)2.1D/A转换模块 (6)2.1.1工作原理 (6)2.1.2 参数选择 (7)2.2电压放大模块 (7)2.2.1 工作原理 (7)2.2.2 参数选择 (7)2.3稳定电压源及电压采样模块 (8)2.3.1 工作原理 (8)2.3.2 参数选择 (8)2.4过载保护模块 (9)2.4.1工作原理 (9)2.4.2 参数选择 (9)3.软件设计 (15)3.1实现功能....................................... 错误！未定义书签。
数控直流电压源的设计
数控直流电压源的设计、制作与调试范小虎一、引言：数控直流电压源是与普通直流电压源相比，具有输出电压不连续变化的特点并且能由数码管显示，可以由“＋”、“－”两键分别控制输出电压步进增减输出电压。
本例设计的电压源输出电压的范围：0～＋9.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV，除具有以上显示控制功能外还能实现输出电压可预置在0～9.9V之间的任意一个值；用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变），以及通过接入单稳态电路，可以克服按键抖动引起的误动作，运用计数器的反馈清零接法，起到防止误操作的作用。
二、设计任务及要求:基本原理框图：1、基本要求：（1）输出电压：范围0～＋9.9V，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）为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出±15V，＋5V。
2．发挥部分：（1）输出电压可预置在0～9.9V之间的任意一个值；（2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）三、方案的设计与选择数控部分的设计:将“＋”、“－”信号接入CD4013单稳态电路，克服按键抖动引起的误操作，方波信号可用CD4060产生,利用CD4011及4069实现对CD192“＋”、“－”计数的选通，然后通过CD4511译码后送入数码管显示。
（数控部分也可用单片机实现）D/A转换的设计：方案一：采用7805构成直流电源采用7805构成直流电源的电路如图所示，改变RP阻值使7805的公共端的电压在-5V到4.9V之间可调，则7805的输出端电压就可实现-0V－+9.9V之间可调了。
这种方案是利用了7805的输出端与公共端的电压固定为+5的特性来设计的。
但存在不好数控的问题。
方案二：采用7805与运放结合构成直流电源将2位BCD码的数字信号变换为模拟电压，可以采用集成D/A转换器(如DAC0832),也可采用分立的变形权电阻及运算放大器构成D/A。
数控直流电源设计报告
电子设计大赛训练项目设计报告题目数控直流稳压电源姓名学院物理与电子信息学院专业电子信息科学类教师及职称2013年7月23日星期二数控直流稳压电源的设计一．任务与要求根据实验室现有的元器件设计出有一定输出电压范围和功能的数控直流电源，作为后续实训项目的通用电源。
1、基本要求：①用变压器输出的两组17.5V交流绕组，设计三组稳压电源，其中两组3V-15V可调，另一组固定输出＋５Ｖ②各组输出电流最大：750 mA；③各组效率大于75%，在500mA输出条件下测量，应在ＤＣ／ＤＣ输入端预留电流测量端；④为实现程序控制，预留MCU控制接口。
2．发挥部分①设置过流保护，保护定值为1.2A；②用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化；③扩展输出电压种类（比如三角波、梯形波等）；④可实现双电源同步调节或分别调节。
二、方案的设计本文主要论述了一种基于51单片机为核心控制器的数控直流电源，该系统原理是以STC89C52 单片机为核心控制单元，以数字电位器x9318输出参考电压控制电压转换模块LM2596输出电压的大小，其中x9318又是通过光耦被单片机控制，这就使得怎个电路的电压控制变得极为方便，电压输出也极稳定，同时设计的该电路是一个+5V稳压输出和两个3V—15V可调，但是若连接可调一组的地端到另一组的的非地端（他们的地端不能连在一起，不是同一个地），则可将该电路改为3V—15V和-3V—-15V，所以该电路使用就变得更加灵活。
该电路可以通过手动调节来改变输出电压，即此手动调节电路与数控电路是并联关系，只需改变接入接口即可选择调节电压的方式。
同时选择的芯片及其特点a、单片机STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash存储器。
STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。
在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
数控直流电源设计
数控直流电源设计数控直流电源设计报告模拟电路部分第一部分系统设计1.1 设计题目及要求1)当输入交流电压为220v±10%时，输出电压在3-13v可调；2)额定电流为0.5A，且纹波不大于10mV；3)使用按键设定电压，同时具有常用电平快速切换功能（3v、5v、6v、9v、12v），设定后按键可锁定，防止误触；4)显示设定电压和测量电压，显示精度为0.01v。
1.2 总体设计方案1.2.1设计思路题目要求制作一个简易的可编程直流稳压电源，而我负责的是基础部分，即是电源。
而要使得家用交流220v电压变成v、5v、6v、9v、12v的直流电压必然要先经过变压器将电压变小，再经过整流电路、滤波电路和稳压电路才能得到稳定的之路电压。
于是基本功能部分全部电路由四部分组成：整流电路、滤波电路、稳压电路、稳压值选择电路、芯片供电电源。
1.2.2设计方案及论证比较一、整流电路方案：1. 半波整流电路，用一支二极管就能构成，简单易行。
所用元件数量极少，但是它只利用了交流电压的半个周期，所以输出电压低，交流分量大，效率低。
因此这种电路只适合用于整流电流较小，对纹波电压（脉动）要求不高的场合。
2.全波整流，采用单线桥式整流电路。
由四只二极管构成，具有输出电压高、纹波电压小、变压器利用率高等优点。
综上所述，虽然单线桥式整流电路所用到的元件较多，但由于元件成本并不高，加之性能大大优于半波整流电路，故选择后者。
二、滤波电路方案：1. 电容滤波。
在电路中，当有电压加到电容器两端的时候，便对电容器充电，把电能储存在电容器中；当外加电压失去（或降低）之后，电容器将把储存的电能再放出来。
充电的时候，电容器两端的电压逐渐升高，直到接近充电电压；放电的时候，电容器两端的电压逐渐降低，直到完全消失。
电容器的容量越大，负载电阻值越大，充电和放电所需要的时间越长。
这种电容带两端电压不能突变的特性，正好可以用来承担滤波的任务。
2.电感滤波。
简易数控直流电压源
数控电压源实习报告班级：测控12-1 31号设计人: 王秋桦指导老师：庄严设计时间：2015-12-01摘要本设计采用数字电位器MCP41010和功率放大电路LM324构成输出电压在0.1-9.9V的直流稳压电源，整个电路由D/A转换模块、电压放大模块、精密电压源模块和过流保护模块组成。
数字控制部分采用+/-按键来调整预设电压值，调整步进0.1V，当按下+/-按键超过1秒时进入快速调整状态，每秒步进为0.4V。
最后再将放大后的输出电压值和输出电流值，经过PIC16F877A的内部A/D转换并在数码管上实时显示。
关键词：数字电位器、D/A转换、电压源、过流保护目录1 系统设计 (4)1.1设计要求 (4)1.1.1 设计任务 (4)1.1.2、基本要求 (4)1.1.3、发挥部分 (4)1.1.4 测试要求 (4)1.1.5 系统框图 (4)1.2方案论证与比较 (5)1.2.1电压采样模块 (5)1.2.2 稳压模块 (6)1.2.3 过载保护模块 (6)1.2.4 最终方案 (7)2.单元电路分析 (8)2.1D/A转换模块 (8)2.1.1工作原理 (8)2.1.2 参数选择 (8)2.2电压放大模块 (8)2.2.1 工作原理 (8)2.2.2 参数选择 (9)2.3稳定电压源及电压采样模块 (9)2.3.1 工作原理 (9)2.3.2 参数选择 (10)2.4过载保护模块 (10)2.4.1工作原理 (10)2.4.2 参数选择 (11)3.软件设计 (11)3.1实现功能................................................................................................................ 错误!未定义书签。
3.2软件平台及开发工具 (11)3.3 软件流程图 (12)4.系统测试 (14)4.1电路测试步骤： (14)5. 结论 (15)6. 参考文献 (16)7.附录.............................................................................................................................. 错误!未定义书签。
数控直流稳压源设计报告
A-3数控直流稳压电源设计组员：郭江、袁强、周偲完成时间：2016年5月9日摘要随着人们生活水平的不断提高,数字化控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中数控直流稳压电源就是一个很好的典型的例子，但人们对它的要求也越来越高,要为现代人工作、科研，生活、提供更好的，更方便的设施就需要从数字电子技术入手，向智能化方向发展。
本设计在输入电压为10V-16V，电流不小于5A的条件下，完成一个直流稳压、恒流电源。
该电源达到了输出电压1-22V可调、电压增减调节，电压步进0.5V、纹波小，输出电流不小于1A、恒压源效率大于70%。
关键词：Buck-Boost电路、数控、稳压电源。
AbstractWith the continuous improvement of people's living standard, digital control is undoubtedly one of the people's pursuit of the goal, it gives people the convenience is undeniable, the NC DC regulated power supply is a very good typical examples, but people's requirement of it is also more and more high, to modern work, scientific research, life, to provide better, more convenient facilities requires from the digital technology of intelligent direction.The design of the input voltage is 10V-16V, the current is not less than 5A, the completion of a DC voltage regulator, Heng Liu power. The power supply reaches the output voltage 1-22V can be adjusted, the voltage increase or decrease, the voltage step 0.5V, the ripple is small, the output current is not less than 1A, the constant pressure source efficiency is more than 70%.Key words: Buck-Boost circuit, digital control, voltage regulated power supply.目录一、任务及要求 (4)1、基本要求........................................................................................... 错误！未定义书签。
数控直流电压源的设计 毕业设计 好
数控直流电压源的设计摘要直流稳压电源的应用非常的广泛，质量优良的直流稳压电源才能满足电子现在的要求。
所以，直流稳压电源的设计颇为重要，特别是数控直流电压源。
本文主要介绍数控直流电压源的设计，将单片机数字控制技术，有机的融入直流稳压电源的设计中，就能设计出一款高性价比的多功能数字化通用直流稳压电源。
本文论述了一种基于基于A VR16单片机为核心控制的数控直流电压源的设计原理和实现方法，该电源具有电压可预置、可调整、输出的电压信号和预设电压信号可同时显示。
本系统主要包含LCD1602显示模块、4*4矩阵键盘模块、功率放大电路（推挽输出），和辅助电源+15V , -15V , +5V。
本文所设计的数控直流电压源与传统稳压电源相比，具有操作方便、电压稳定度高的特点，其输出电压大小采用数字显示。
数控直流电压源在研究单位、实验室、工业生产线等实际应用中有诸多优势，值得进一步学习和研究。
关键词：单片机数控LCD1602IAbstractThe application of dc voltage stabilizer very extensive, quality excellent dc voltage stabilizer can meet the requirements of electronic now, so, dc voltage stabilizer design are important, especially the numerical control dc voltage source this paper mainly introduces the numerical control dc voltage source design, be single chip microcomputer control technology digital, organic integration into the dc voltage stabilizer design, can design a high ratio of performance multi-function digital general dc voltage stabilizer This paper discusses the AVR16 based on single chip microcomputer as the core control based on the numerical control dc voltage source design principle and method, the power supply voltage preset with adjustable output voltage signal and the voltage signal can also shows that this system mainly include LCD1602 display module 4 * 4 matrix keyboard module power amplifier circuit (the push-pull output), and auxiliary power + 15V,-15 V, + 5 VThe design of the CNC dc voltage source and the traditional manostat, it is characterized by easy operation voltage stability high characteristic, the output voltage size using digital display numerical control dc voltage source research unit in laboratory of industrial production line, in practice, there are many advantages, deserves further study and researchKeywords: a single-chip microcomputer, numerical control, LCD1602目录摘要 .................................................................................................................I Abstrac t.........................................................................................................II 目录 .............................................................................................................. III 1 前言 (1)1.1研究背景及意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3课题研究方法 (2)2 数控直流电压源的方案介绍 (4)2.1数控直流电压源的方案论证 (4)2.2方案比较 (6)3 数控直流电压源的工作原理 (7)3.1整体电路框图 (7)3.2工作原理 (7)3.2.1内部A/D转换电路工作原理 (7)3.2.2电源电路 (9)3.3推挽输出电路工作电路图 (10)4 单元电路工作原理 (12)4.1时钟电路 (12)4.1.1时钟振荡电路图 (12)4.1.2时钟信号的产生 (12)4.2 复位电路 (13)4.3键盘接口电路 (14)4.3.1键盘电路 (14)4.3.2键盘电路工作原理 (14)4.4显示接口电路 (15)4.4.1 LCD1602引脚 (15)4.4.2显示电路原理图 (16)4.5 A/D转换前端电路 (16)4.6主要芯片介绍 (17)4.6.1单片机A Tmega16 (17)4.6.2 LM358 (23)4.6.3 LF356 (24)5 数控直流电压源的软件系统 (25)致谢 (27)参考文献 (28)附录1：元器件清单 (29)附录2：源程序清单 (33)1 前言1.1 研究背景及意义数控直流电压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。
数控直流电源报告-
一、摘要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。
本作品是基于STM32F 来控制电压的输出，STM32F 输出数字量来控制DAC0832 输出一定的电压，在经过放大电压，放大电流，最终输出可调电压的直流电源。
二、 硬件设计(一)系统总设计框图:DAC0832STM32F按键+/-电压放大直流电源电流放大12位A D C电压衰减输出电压检测(二) 电源设计方案:为了满足DC-DC 要求，本作品采用正负15-24V 电压供电。
然后经过78XX 系列和79XX 系列的三端稳压器稳定一定的电压后，给各个模块电路提供所需的不同的直流电压电源。
本作品电源模块共稳压了+5V 输出，+12V 输出，-12V 输出。
例如：7805的电路稳压电路图(三) DAC0832基准电压设计方案:由于DAC0832的基准电压必须是一个准确的、稳定的一个固定值，本作品的基准电压为+5V 。
由于7805三端稳压器输出的电压并非绝对的+5V,故基准电压不能用电源+5V 输出提供。
所以我们采用了有TL431来稳压，提供+5V 基准电压。
其电路图为：(四)电压放大电路设计方案:DAC0832是采样频率为八位的D/A转换芯片。
其输出端有Iout1和Iout2两个电流输出，Iout1是随输入数据DI0~DI7变化而变化的，而Iout2的值与Iout1之和为一常数。
本作品的放大电路，第一级运放是让输出电压随数据输入呈线性变化，经理论性测量，输入数据每增加1，第一级运放电压增加约0.02V，为满足作品要求，本作品每次输入的数据变化为2，即第一级运放每次电压增加约0.04V，再经过第二级运算放大器放大2.5倍，即可得到步进为0.1V的电压输出。
本作品的运算放大器采用双电源供电，确保运算放大器处于最佳的工作状态。
电压放大电路图：(五)电流放大电路方案：本作品放大电流采用7809和一个运算放大器构成的电压跟随，电流放大电路。
数控直流稳压电源报告
数控直流稳压电源的设计与制作1、设计目的本设计以STC89C52单片机为核心，设计并制作直流电源。
其中，控制回路我们采用了电压、电流双重闭环反馈控制电路，达到电压、电流稳定输出同时，进行过流保护，使该系统更加的完善。
本系统输入交流电压范围：200-240V;输出电压可调范围:0-- +12V、输出电流可调范围：0—1A；过电流保护动作电流：1.1A。
2、功能要求（1）、通过“+”、“-”键步进调整输出电压的上升、电压的下降。
（2）、输出电压和电流值通过4为LED数码管显示，显示精度分别为0.1V和0.01A。
（3）、通过“F1”键视线电压/电流显示切换，开机默认显示电压，按“F1”键转换为显示电流，再按显示电压。
（4）、过流保护与报警功能。
一、系统组成及工作原理本系统由硬件和软件两大部分组成。
硬件部分主要完成数字显示、输出信号的采集、数控电源的调节，A/D和D/A转换等电路组成，数控电源的系统图1-1所示。
软件主要完成信号的扫描和处理、芯片的驱动和输出控制、调节等功能。
我们通过调节“+、- ”两个按键从而达到控制输出电压的升降。
该系统采用了电压电流反馈控制双闭环控制电路，一方面可实现反馈稳定电压、电流的同时，进行过流保护；另一方面将输出电压、电流通过四位七段的数码管显示。
1、输出部分方案选择输出采集可以有以下方案供参考：方案一、采用运算放大器、可调三端（LM317）电路组成；方案二、采用运算放大器、三极管功率放大电路组成；方案三、采用调整管TIP122电路，滤波电路组成。
2、数控部分方案选择数控部分可以采用以下方案供参考：采用单片机、外围逻辑器件和D/A转换器实现，图1-1.数控系统图外围逻辑器件主要是用于对A/D，D/A等器件的读写控制和片选控制3、数字显示部分方案选择显示部分用四个七段的LED数码管，可以有以下方案供参考：方案一、（动态扫描显示）采用数码管显示。
七段译码由软件查表完成，段驱动可用2片74LS06等芯片，位驱动用1片MC1413等驱动芯片，显示位数较多端口资源少，硬件电路简单；蛋显示亮度较低，占用CPU时间多。
简易数控直流稳压源报告书
简易数控直流稳压源报告书摘要本报告介绍了一种简易数控直流稳压源的设计和制作。
该稳压源采用了直流电流源稳压模式，通过对输入电压和输出电流进行监测和调节，实现了稳定的直流输出电压。
该稳压源具有简单的电路结构、调节范围广、精度高等特点，适用于实验室和教学应用。
1. 引言直流稳压源是电子设备和实验中常用的电源供应设备，用于提供稳定的直流电压输出。
传统的直流稳压源通常采用变压器、整流电路和滤波电路等组成，但其调节范围较窄，且精度不高。
因此，设计一种简易数控直流稳压源具有重要的实际意义。
2. 设计原理2.1 输入电路简易数控直流稳压源的输入电路主要包括变压器、整流电路和滤波电路。
变压器将交流输入电压降低为适合整流电路工作的电压，整流电路将输入交流电转换为直流电，滤波电路则通过电容滤波减小输出电压的纹波。
2.2 控制电路数控直流稳压源的控制电路由运算放大器、比较器、脉宽调制器和电流反馈电路等组成。
运算放大器用于对输入电压和输出电流进行测量，并通过反馈将其与设定值进行比较，从而实现对输出电压的稳定调节。
脉宽调制器则根据比较器的输出信号，控制开关管的导通时间，从而调节输出电压的大小。
简易数控直流稳压源的输出电路主要由稳压二极管和负载组成。
稳压二极管能够通过保持一定的反向电压来实现对输出电压的稳定控制。
通过合适的选取稳压二极管和负载，可以获得所需的输出电压和电流。
3. 设计步骤3.1 确定需求根据实际需求确定输出电压和电流的范围，并计算所需要的电源功率。
3.2 选取元器件根据需求确定适合的变压器、稳压二极管和负载等元器件，并进行元器件的参数计算。
按照设计原理将所选元器件按照电路图连接起来，并进行必要的焊接和连接。
3.4 测试和调试连接电源和负载后，对稳压源进行测试和调试。
通过监测输出电压和电流，并对控制电路进行参数调整，最终达到稳定的输出效果。
4. 结果与分析经过上述步骤的设计和制作后，可以获得简易数控直流稳压源。
直流数控电压源设计
直流数控电压源设计1. 设计思路本数控直流稳压电源的设计以一稳压电源为基础，以高性能单片机系统为控制核心，以稳压驱动放大电路、短路保护电路为外围的硬件系统，在检测与控制软件的支持下实现对电压输出的数字控制，通过对稳压电源输出的电压进行数据采样与给定数据比较，从而调整和控制稳压电源的工作状态及监测开关电路的输出电流大小。
本数控直流稳压电源实现以下功能：键盘可以直接设定输出电压值；可快速调整电压；LCD 显示电压值等。
2．方案设计2．1 8051 简介采用8051系列的AT89S51作为CPU ，AT89S51是一种带4K 字节FLASH 可编程可擦除只读存储器（FPEROM —Flash Programmable and Erasable Read Only Memory ）的低电压，高性能CMOS8位微处理器。
该器件采用ATMEL 高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。
芯片引脚与名称如图2所示 2.1.1 8051特性介绍1） 8031 CPU 与MCS-51 兼容2）4K 字节可编程FLASH 存储器(寿命：1000写/擦循环) 3）全静态工作：0Hz-33MHzAT89S51矩阵 键盘LCD 显示D/A 转换 DAC0832A/D 转换 ADC0809可调稳压源稳压 电源+5V +15 -15V键盘编码 MM74C922图1 系 统 框 图4）三级程序存储器保密锁定5）128*8位内部RAM6）32条可编程I/O线7）两个16位定时器/计数器8）6个中断源9）可编程串行通道10）低功耗的闲置和掉电模式11）片内振荡器和时钟电路2.1.2 管脚说明VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位，并行，图1 AT89S51的芯片引脚排列与名称漏极开路双向I/O口，作为输出时可驱动8个TTL负载。
该口内无上拉电阻，在设计中作为D/A，A/D及液晶显示器的数据口。
数控直流电压源
目录1绪论 (1)2系统各方案论证 (3)2.1设计要求 (3)2.2总体设计方案论证 (3)2.3稳压输出方案论证 (4)2.4显示方案论证 (4)2.5电源方案论证 (4)2.6系统总体设计方案图 (5)3各模块设计 (6)3.1 AT89S51单片机 (6)3.2键盘模块设计 (8)3.2.1键盘控制器MM74C922 (8)3.2.2 MM74C922接口电路 (9)3.3 D/A转换模块设计 (10)3.3.1 D/A转换器DAC0832 (10)3.3.2 DAC0832接口电路 (12)3.4可调稳压电路 (13)3.5.A/D转换模块的设计 (13)3.5.1 A/D转换器ADC0809 (13)3.5.2 ADC0809接口电路 (15)3.6显示模块的设计 (16)3.6.1显示器LCD1602 (16)3.6.2 LCD1602接口电路 (17)3.7电源电路 (18)3.7.1电源设计 (18)4程序设计 (20)4.1主控程序 (20)4.2 D/A子程序 (20)4.3 A/D子程序 (21)4.4 键盘子程序 (22)4.4.1步进步减子程序 (22)4.4.2设置子程序 (23)5设计总结 (25)参考文献 (26)附件一：总原理图 (27)附件二：程序编写 (28)致谢 (37)摘要本设计是以A T89S51单片机为主控制器的数控直流电压源。
其中单片机系统是数控电压源的核心。
它通过软件的运行来控制整个仪器的工作，从而完成设定的功能。
通过数字键盘来设置直流电源的输出电压，输出电压范围为0—9.9V，最大输出电流为500mA，并可由液晶屏LCD1602显示实际输出电压值。
本设计由单片机程序控制输出数字信号，经过D/A转换器DAC0832输出模拟量，再经过稳压电路和A/D转换器ADC0809转换,最后输出各种设备所需要的电压。
实际测试结果表明，本系统可实际应用于需要高稳定度小功率恒压源的领域。
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1 系统设计
1.1 总体设计方案
1.2.1 设计分析
从题目来看，要求设计并制作一个数控直流电压源。
输入交流200～240V，50Hz，输出电压范围：0.01V～+11.99V；可设置并显示输出电压给定值。
1.2.2 设计思路
题目要求设计一个数控直流电压源，在设计时采用ATmega16单片机作为控制核心，通过运算放大器LF356放大单片机输入的PWM信号电压，然后利用三极管TIP122和TIP127互补对管推挽放大信号电流，利用运算放大器负反馈调节电压增益，通过AD采样与单片机组成闭环控制系统，从而实现对输出电压的有效控制。
控制部分由键盘输入需要的电压设定值，按下确认按键后，通过闭环控制将预置值与AD采样的值相比较，寻找与预置的电压相匹配的值，最后在LCD12864液晶上显示。
1.2.3 方案论证
(1) 控制系统的方案论证与选择
基于系统闭环控制的调节精度可控，且稳定性较高，设计时对输出电压的实时采样，通过单片机对系统进行闭环控制，利用相对误差来调节PWM的占空比，使采样的输出电压接近于输入需要的电压设定值。
设计的总体方框图如图1.2.2所示。
该方案采用资源丰富的主流AVR单片机ATmega16，此单片机带有8通道单端或差分输入的10位AD转换器，简化了外围电路的设计，节约了资源，该单片机运行速度快，性价比高，能够很好的满足设计的各项要求。
另外，为了保障系统的稳定性, 本数控恒压源系统电路中还加入了过流保护电路，实时保障系统的安全性能。
图1.2.1 数控恒压源的原理方框图
2 硬件电路的设计
2.1 总体方案电路的设计
系统主要由供电电源、运算放大电路、单片机小系统、互补推挽放大电路、AD 采样和滤波电路、过流保护电路组成，其系统方案总图如图2.1.1所示。
单片机小系统核心芯片采用ATmega16作为主控芯片，由各个模块组成的闭环控制系统来调节预置电压与输出电压的差值，使输出电压尽可能的接近于预置电压，从而实现高精度的有效控制。
图2.1.1 系统方案总图
2.2 运算放大电路的设计
该电路采用LF356运算放大器对PWM 信号进行放大。
此集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非常小，运算速度快速、噪声低等。
PWM 信号经积分器从运算放大器的同相端输入，放大后的信号从端口6输出，反馈信号经电阻15R 和电位器2VR 输入到运放的反向输入端，通过改变2VR 的大小可以调节运放的电压增益，增益的计算公式为：
()17215R VR R A ÷+= (2.1.1) 运放的端口7和端口4分别接正负15V 电源，端口1和端口5接调零电位器3VR ，通过调节电位器3VR 可对运放进行调零。
运算放大电路如图2.1.2所示。
图2.1.2 运算放大电路原理图
2.3互补推挽放大电路的设计
互补推挽放大电路如图2.1.3所示。
此电路利用NPN型（TIP122）和PNP 型（TIP127）三极管的互补特性，用放大的PWM信号来驱动三极管导通和截止。
当信号为正向偏置状态时，TIP122导通，TIP127截止；反之，当信号为反向偏置状态时，TIP122截止，TIP127导通。
因此两个异极性管工作时，一只三极管导通、放大，另一只三极管截止，工作在“推挽”状态，组成了互补推挽放大器，PWM信号经推挽放大器放大电流。
图2.1.3 互补推挽放大电路原理图
2.4 AD 采样电路和滤波电路的设计
AD 采样电路和滤波电路如图2.1.4所示。
单片机的AD 端口通过取样电阻7R 和8R 中间的支路，从而获得8R 上的采样电压，采样后的电压值反馈给单片机，利用单片机对采样的电压值进行处理；另外，因为输出电压通过推挽电路放大有一定的纹波，利用小电容组成的滤波电路消除纹波。
AD 采样电路和滤波电路如图2.1.4所示。
图2.1.4 AD 采样电路和滤波电路原理图
2.5 过流保护电路的设计
过流保护电路主要由三极管9015和9014组成，1VR 用来调节过流保护电流大小。
正常工作时，晶体管9015截止，集电极电平为-15V ，使晶体管9014截止，输出为高电平，不触发单片机中断；当输出电流过大时，晶体管9015导通，集电极电平升高，使晶体管9014也导通，输出变为低电平，触发单片机中断，单片机执行中断保护程序。
过流保护电路如图2.1.5所示。
图2.1.5 过流保护电路原理图
2.6 线性电源电路的设计
电源模块采用线性电源，采用常用美国国家半导体公司生产的集成三端稳压器。
LM7815是正15V电源输出，LM1915是负15V电源输出，LM7805是正5V电源输出的线性直流稳压器。
在设计时使用了大滤波电容，纹波系数小，性能优良可靠，能够满足系统设计的需求。
电源模块电路如图2.1.6所示。
图2.1.6 线性电源电路原理图
3 软件设计
鉴于单片机计数比较成熟，且开发过程中可以利用的资料和工具丰富、价格便宜、成本低。
故设计用C语言对其编程并烧录到芯片内部，C语言表达和运算能力比较强，且具有很好的可移植性和硬件控制能力。
采用AVR Stdio4.0编译器进行程序编译和开发，此平台界面和常用的微软VC++的界面相似，界面友好，易学易用，在调试程序，软件仿真方面也有很强的功能。
3.1 软件设计和硬件设计的关系
硬件设计和软件设计是电子设计中必不可少的内容，为了满足设计的功能和指标的要求，我们必须在开始设计时就考虑到硬件和软件的协调；不然不是造成硬件资源的浪费，就是增加软件实现时困难和复杂程度，甚至造成信号的断层，即使硬件和软件能单独使用，却不能使它们组成的系统工作。
故在设计的过程中必须考虑软硬件的处理能力以及它们的接口是否兼容，实现软硬件的信号过度。
其次设计时硬件之间应尽可能减小联系，只要把必要的信号线相连则可。
这样做的优点是：首先，调试时可以减少很多不必要的麻烦，因为电路模块是相对独立的，故在调整电路参数值时其影响和干扰就小，在满足系统设计模块的要求后可单独对控制模块进行调整；再者，当出现问题时检查电路就容易缩小问题的范围，使得排错效率高。
由于硬件的分离，在软件的调试时就可以单独针对控制模块。
3.2 系统程序设计
主程序流程图如图3.1.1所示。
程序清单见附录2。
图3.1.1 系统主程序流程图
4 系统测试
4.1系统测试使用的仪器
表4.1.1 测试使用的仪器
4.2指标测试和测试结果
表4.2.1 指标测试和测试结果。