简易数控直流电源设计
基于STM３２的数控可调直流电源设计
第３７卷第４期２０２３年７月兰州文理学院学报(自然科学版)J o u r n a l o fL a n z h o uU n i v e r s i t y ofA r t s a n dS c i e n c e (N a t u r a l S c i e n c e s )V o l ．３７N o ．４J u l ．２０２３收稿日期:２０２３Ｇ０３Ｇ１０基金项目:淮南师范学院自然科学研究重点项目(２０２２X J Z D ０２６);教育部产学合作协同育人项目(２２０９０６５１７２６１９２５)作者简介:戴文俊(１９８７Ｇ),男,安徽长丰人,讲师,硕士,研究方向为电力电子与电气传动控制．E Ｇm a i l :a w j k a o ya n ＠１６３．c o m．㊀㊀文章编号:２０９５Ｇ６９９１(２０２３)０４Ｇ００７４Ｇ０５基于S TM ３２的数控可调直流电源设计戴文俊,胡艳丽,阚绪月(淮南师范学院机械与电气工程学院,安徽淮南２３２０３８)摘要:为了提高电源的输出电压精度和减小负载调整率,采用S TM ３２单片机作为控制核心设计数控可调电源．硬件包括主电路㊁驱动电路㊁控制电路㊁检测电路㊁辅助电源电路㊁液晶显示电路和保护电路．单片机通过检测电路采集输出电压和电流信号,采用模糊自适应P I D 和P WM 算法控制输出电压达到期望值并趋于稳定．实验测试结果显示:本数控电源空载输出电压精度达９９．４％,负载输出电压精度为９８％,且具有输出电压双向可调㊁步进幅度可设置㊁实时显示和保护等功能．关键词:S TM ３２;可调直流电源;模糊自适应P I D ;数控中图分类号:T N ８６;T P ３６８．１㊀㊀㊀文献标志码:AD e s i g no fN u m e r i c a l C o n t r o lA d j u s t a b l eD CP o w e r S u p p l y Ba s e do nS T M ３２D A IW e n Ｇj u n ,HUY a n Ｇl i ,K A N X u Ｇyu e (S c h o o l o fM e c h a n i c a l a n dE l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ,H u a i n a nN o r m a lU n i v e r s i t y,H u a i n a n２３２０３８,A n h u i ,C h i n a )A b s t r a c t :I no r d e r t o i m p r o v e t h e o u t p u t v o l t a g e a c c u r a c y o f t h e p o w e r s u p p l y an d r e d u c e t h e l o a d a d j u s t m e n t r a t e ,S T M ３２s i n g l e c h i p m i c r o c o m p u t e r i s u s e da s t h e c o n t r o l c o r e t od e s i gn t h eN Ca d j u s t a b l e p o w e r s u p p l y．T h eh a r d w a r e i n c l u d e sm a i nc i r c u i t ,d r i v ec i r c u i t ,c o n t r o l c i r c u i t ,d e t e c t i o n c i r c u i t ,a u x i l i a r yp o w e r c i r c u i t ,l i q u i dc r y s t a l d i s p l a y c i r c u i t a n d p r o t e c t i o n c i r c u i t ．T h e s i n g l e c h i p m i c r o c o m p u t e r c o l l e c t s t h e o u t p u t v o l t a g e a n d c u r r e n t s i g n a l t h r o u gh t h e d e t e c t i o n c i r c u i t ,a n du s e s f u z z y a d a p t i v eP I Da n dP WMa l g o r i t h m s t o c o n t r o l t h eo u t p u t v o l t a g e t o r e a c h t h e e x p e c t e d v a l u e a n d t e n d s t o b e s t a b l e ．T h e e x pe r i m e n t a l r e s u l t s s h o wt h a t t h e p r e c i s i o nof n o Ｇl o a d o u t p u t v o l t ag e i s ９９．４％,th e p r e ci s i o n o f l o a d o u t p u t v o l t a ge i s ９８％．I t h a s t h ef u n c t i o n s o f b i d i r e c t i o n a l a d j u s t a b l e o u t p u t v o l t ag e ,a d j u s t a b l e s t e p a m p l i t u d e ,r e a l Ｇt i m e d i s p l a y an d p r o t e c t i o n ．K e y w o r d s :S T M ３２;a d j u s t a b l eD C p o w e r s u p p l y ;f u z z y a d a p t i v eP I D ;n u m e r i c a l c o n t r o l ㊀㊀电源是各种电子设备必不可少的组成部分,其性能的优劣直接关系到整个设备的安全性与可靠性指标．随着科技的发展,各种先进设备已经普及到生产㊁生活和科研等各个领域,也对电源的精度和性能有了更高的要求,因此,许多设备逐渐采用高精度的数控电源,比如在电力通信领域,通信电源是各种电力数据采集㊁远程控制等终端设备的能源保障[１Ｇ２];U P S 电源在轨道交通领域的作用是保障列车运行的信号系统安全㊁稳定和可持续工作[３Ｇ４]．数控直流电源的设计与开发主要集中在控制芯片㊁电源变换原理等方面．在控制芯片方面,大部分采用基于冯诺依曼结构的８０５１系列单片机．文献[５Ｇ６]采用A T M E L 公司的５１系列单片机,文献[７Ｇ８]采用中国宏晶科技公司的５１系列单片机,文献[９]采用意法半导体公司S T M８单片机,文献[１０]采用A T M E L公司的A V R单片机．上述控制芯片均为８位元的单片机,属于入门级控制芯片,在数据处理方面,精度有限．所以一些A R M芯片和数字信号处理器被应用到数控电源的设计中．文献[１１]所设计的便携式数控直流电源采用基于A R M C o r t e x内核的S T M３２控制器,其在电源设计中可以采用更优的控制技术,发挥更高的性能．在电源变换原理方面,主要分为D/A转换芯片和电力电子变换电路两大类[５Ｇ６,８,１０Ｇ１１]．经D/A转换芯片转换成模拟量,再通过集成运算放大器构成调理电路产生直流电压,采用独立按键调整单片机数字量值从而调节电压的输出值．这种变换方法一般是对于电压固定的直流电源进行变换,产生可调的电压值,且输出范围比较小,功率取决于提供的直流电源,控制方式一般采用开环控制,不能做到动态调整,精度较低．文献[９,１２Ｇ１３]采用的是基于电力电子开关器件构成的变换电路,一般采用A CＧD CＧD C变换方式,将输入的工频５０H z的２２０V的交流电源进行整流(A CＧD C变换),在经过变换电路(D CＧD C)实现电压调节．这种电源变换需要根据实时检测的输出实际电压与设定值的误差调节控制变换电路开关器件导通和关段的控制脉冲．这种方法称为脉宽调制技术(P WM),属于闭环控制,精度较高,可实现大功率输出．根据以上文献综述,本文基于高性能单片机S T M３２和电力电子器件实现数控可调电源的硬件电路设计;基于模糊自适应P I D控制算法和P WM技术实现动态调节和减小输出电压误差,提高精度．1㊀电源电路硬件设计1.1㊀电源电路结构本电源将电压值２２０V㊁频率５０H z的输入交流电通过变压器转换为同频率的２６V交流电,再通过整流桥和滤波电容器获得３６V直流电(A CＧD C)．经直流调压电路按照设定值控制输出(D CＧD C),采用O L E D液晶显示屏,实时显示电压设定值㊁输出值和电流值．电源硬件结构如图１所示．图１中,检测电路采用串联分压的方式采集电压,采用１Ω电阻作为采样电阻,检测电流转换为电压信号,利用单片机的A D转换功能,实现检测输出电压和电流的功能．工作电源电路通过三端稳压芯片７８L０５将１２V的输入电源经过渡为５V输出,再经AM S１１１７低压降稳压器转为３．３V给单片机供电,同时１２V的输入电源也为直流调压电路的开关管控提供驱动电压．图１㊀电源硬件结构1.2㊀驱动电路设计驱动电路的原理如图２所示．当S T M３２单片机控制电路产生的P WM信号的３．３V高电平进入驱动电路时,驱动电路输出１５V的电压给N M O S的栅极,使N M O S导通;当S T M３２单片机控制电路产生的P WM信号的０V低电平进入驱动电路时,驱动电路输出－７V的电压给N M O S的栅极,使N M O S关断．P WM１和P WM２分别接S T M３２单片机的P A７和P C６端口．1.3㊀直流调压电路设计直流调压电路采用半桥电路,如图３所示．整流电路输出的３６V直流电压接入主电路中,通过驱动芯片I R２１０１S输出信号控制型号为I R F６４０的NMO S管的导通与关断．当I R F６４０栅极为高电平时导通,低电平时关断．同时设计了输出电压L C滤波电路,保证输出电压无杂波影响．1.4㊀故障保护电路设计保护电路如图４所示,主要针对欠压㊁过压及５７第４期戴文俊等:基于S TM３２的数控可调直流电源设计图２㊀驱动电路原理图３㊀直流调压电路原理图４㊀故障保护电路结构过流等故障现象对主电路进行保护．当发生故障时,故障保护电路会产生一个低电平,S T M ３２对应的外部中断引脚的高电平被拉低,触发中断信号,S TM ３２将进入中断保护程序．在中断保护程序中,P WM 信号的输出被关闭,P WM 输出设置变为高阻态并保持低电平,I G B T 功率器件将处于关闭状态,保护三极管处于断开状态,主电路将会一直被及时有效保护．硬件自动完成整个故障保护触发过程,能快速准确地应对和处理各种故障状态．根据原理图绘制P C B ,通过制板焊接完成数控电源如图５所示．图５㊀数控直流电源实物2㊀控制策略将设定电压值与检测到的实际电压值之间的偏差及偏差的变化值输入到模糊自适应P I D 控制器获取P WM 信号的占空比值,然后动态调节P WM 信号控制D C ＧD C 变换电路开关的通断,实现电压调节．控制策略结构如图６所示．图６㊀控制策略结构㊀㊀模糊自适应P I D 控制算法的表达式可表示为[１４]:ut ()＝k p ０＋Δk p ()et()＋k i ０＋Δk i ()ʏt０et ()d t ＋k d ０＋Δk d ()d et()d t,(１)式中,k p ０,k i ０和k d ０为PI D 控制算法的初始参数;６７㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀兰州文理学院学报(自然科学版)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３７卷Δk p ,Δk i 为和Δk d 为去模糊化后输出的P I D 在线实时调整参数．基于上述算法,本电源的软件控制流程如图７所示．图７㊀数控直流源控制程序流程3㊀测试结果与分析3.1㊀空载输出电压测试将数字万用表接在输出端口两侧,测量电路实际输出电压,观察电路输出电压大小与预期值是否符合．共进行了３次空载试验．各试验的电压范围为５V~３０V ,设定电压调整步长为１V．详细的测试数据如表１所列．测试１的１１V 设定值㊁测试２的２０V 设定值和测试３的２６V 和３０V 设定值的测试结果如图８所示．图８㊀空载实验部分测试结果表１㊀空载输出电压试验结果(单位:V )设定电压测试１输出电压绝对误差测试２输出电压绝对误差测试３输出电压绝对误差５５．０５０．０５５．０２０．０２５．０１０．０１６６．０２０．０２６．０２０．０２６．０３０．０３７７．０３０．０３７．０４０．０４７．０３０．０３８８．０４０．０４８．０５０．０５８．０４０．０４９９．０３０．０３９．０３０．０３９．０６０．０６１０１０．０１０．０１１０．０３０．０３１０．０４０．０４１１１１．０３０．０３１１．０４０．０４１１．０４０．０４１２１２．０４０．０４１２．０６０．０６１２．０５０．０５１３１３．０６０．０６１３．０５０．０５１３．０３０．０３１４１４．０５０．０５１４．０６０．０６１４．０５０．０５１５１５．０７０．０７１５．０６０．０６１５．０７０．０７１６１６．０６０．０６１６．０８０．０８１６．０６０．０６１７１７．０８０．０８１７．０７０．０７１７．０８０．０８１８１８．０７０．０７１８．０９０．０９１８．０９０．０９１９１９．１０．１１９．０９０．０９１９．１０．１２０２０．０９０．０９２０．０９０．０９２０．０８０．０８２１２１．１０．１２１．１０．１２１．１０．１２２２２．１０．１２２．０５０．０５２２．０６０．０６２３２３．１２０．１２２３．０９０．０９２３．０８０．０８２４２４．１２０．１２２４．１１０．１１２４．１０．１２５２５．１３０．１３２５．１２０．１２２５．１１０．１１２６２６．１２０．１２２６．１３０．１３２６．１３０．１３２７２７．１４０．１４２７．１３０．１３２７．１２０．１２２８２８．１０．１２８．１７０．１７２８．１９０．１９２９２９．１６０．１６２９．１４０．１４２９．１６０．１６３０３０．１３０．１３３０．１５０．１５３０．１７０．１７㊀㊀表１所列的测试数据中,实际输出电压值与期望值之间的绝对误差最小值为０．０１V ,最大值为０．１７V．根据表中的数据计算每个输出电压的平均绝对误差和平均相对误差,绘制两类误差曲线,如图９和图１０所示,并对误差曲线进行线性回归统计．图９㊀空载输出电压绝对误差曲线７７第４期戴文俊等:基于S TM ３２的数控可调直流电源设计图１０㊀空载输出电压相对误差曲线㊀㊀图９的误差曲线显示,电压的绝对误差随输出电压值的增加而增大．根据图１０所示的相对误差曲线,该电源的相对误差在０．３％~０．６％之间,精度较高．3.2㊀负载输出电压测试将直流电动机作为负载连接到输出端口,用数字万用表与直流电动机并联测量输出的实际电压值,观察电源的输出电压是否与负载的期望值一致．测试数据采集结果如表２所列．设定电压为５V 和８V 来测量电压和电流,测试结果如图１１所示．根据表２所示的负载测试数据,当负载输出电压在５V~１０V 之间时,绝对误差为０．０５V~０．１５V ,相对误差小于２％．表１中的空载试验数据显示,当空载输出电压在５V~１０V 之间时,绝对误差为０．０１V~０．１４V．对比表明,负载电压误差大于空载电压误差,这是由于电路中负载电流增加造成的电压降,属于一种正常现象．负载下输出电压的相对误差小于２％,说明负载调整率较小,精度较高．表２㊀负载输出电压试验结果设定电压/V 输出电压/V测量电流/m A绝对误差/V相对误差５４．９５１５１．５０．０５１．００％６５．９３３１７．６０．０７１．１７％７６．８７２５１．６０．１３１．８６％８８．０２２２７．２０．０２０．２５％９９．０５２０８．３０．０５０．５６％１０９．８５２００．５０．１５１．５０％图１１㊀负载试验部分测试结果4㊀结论本文采用S T M ３２单片机为主控芯片,设计了包括主电路㊁驱动电路㊁控制电路㊁检测电路㊁辅助电源电路㊁液晶显示电路和保护电路的数控电源硬件电路．单片机通过检测电路采集输出电压和电流信号构成闭环控制,采用模糊自适应P I D 和P WM 算法的调节控制提高了输出电压的精度,且具有输出电压双向可调㊁步进幅度可设置㊁实时显示和保护等功能,可以为各种工作电压的精密直流电器提供工作电源．参考文献:[１]陈丽娟．变电站通信电源综合监控系统的设计[J ]．光源与照明,２０２２(１１):１３４Ｇ１３６．[２]周荣娴．电力通信机房中智能通信电源实施与应用[J ]．电子技术与软件工程,２０２２(２１):９９Ｇ１０２．[３]王颖,李新,冯前进,等．城市轨道交通信号U P S 电源系统优化配置方案[J ]．铁路通信信号工程技术,２０２２,１９(８):６２Ｇ６７．[４]黄俊．地铁车站U P S 电源整合方式和容量确定[J ]．智能城市,２０２２,８(１１):４９Ｇ５１．[５]吴彤,孙广辉．基于A T ８９S ５２的数控直流电源设计[J ]．电子测试,２０２１(１３):３７Ｇ３９．[６]胡城瑜．探析单片机的数控直流稳压电源设计与实现[J ]．电子测试２０１７(３):１３Ｇ１４．[７]钟成,池尚霏．基于单片机的数控直流稳压电源的设计与实现[J ]．现代信息科技,２０１９,０３(３):３８Ｇ４０．[８]胡维庆,颜建军,刘哲纬．数控式直流电源设计[J ]．价值工程,２０１５,２４(１５):７０Ｇ７２．[９]程习敏,刘华．数控直流电源设计[J ]．技术创新与应用,２０１８(２７):４０Ｇ４１．[１０]张丽．精密数控直流电源的设计[J ]．电子世界,２０１６(２１):６３Ｇ６４．[１１]张红宾,李晓晨,赵二刚,等．基于S TM ３２的便携式数控直流电源设计[J ]．实验室科学,２０１９,２２(３):５３Ｇ５６．[１２]王瑜．数控可调不间断直流电源设计[D ]．芜湖:安徽工程大学,２０１７．[１３]岑祺．基于多功能双向直流变换的零碳模块化电源[J ]．电信快报,２０２３(１):２４Ｇ２９．[１４]戴文俊,范鹏飞,凌有铸,等．模糊自适应P I D 控制器在无刷直流电机控制系统中的应用研究[J ]．安徽工程大学学报,２０１２,２７(１):６４Ｇ６７．[责任编辑:李㊀岚]８７㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀兰州文理学院学报(自然科学版)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３７卷。
简易数控直流电源设计共16页文档
二、数控直流电源的设计
设计内容：
数控直流电源的原理框图 直流稳压电源的设计 可逆计数器的工作原理及实现 LM317调节电压的产生 输出电压值的数码管显示
1、数控直流电源原理框图
“+”“—” 键
可逆 计数器
数显电路
D/A 转换输出 调整稳压电源来自2. 直流稳压电源的设计
固定输出的直流稳压电源的构成。
简易数控直流电源设计
聪明出于勤奋，天才在于积累
简易数控直流电源的设计
主讲：
一、设计任务
1. 设计一个有一定输出电压范围和功能的数控电源； 2. 输出电压：范围0～+9.9V，步进0.1V，纹波电压不
大于10mV； 3. 输出电流：500mA； 4. 输出电压值由数码管显示； 5. 由“+”、“-”两键分别控制输出电压增减； 6. 工作电源为220V。
可逆计数器的实现
输出电压：范围0～+9.9V，步进0.1V。所以可逆计数 器的计数范围从0~99。
因为74LS192是0~9十进制计数器，所以需要两片 74LS192构成0~99十进制计数器。
4、LM317调节电压的产生
0~99个位 计数器
0~99十位 计数器
个位D/A转 换，权值为 0.1v，产生 0~0.9v电压
十位D/A转 换，权值为 1v，产生 0~9v电压
0~9.9v
加法器
减法器
LM317 -1.25v~8.65v
1.25v
LM317公共端的调节电压可以通过数/模(D/A)转换，将 数字量转换为模拟调节电压。
DAC0832是8位的D/A转换芯片。能够与多数通用的微处 理器相接口，工作电源5~15V。
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
电子竞赛论文简易数控直流稳压电源
电子竞赛论文简易数控直流稳压电源电子设计大赛论文简易数控直流稳压电源设计摘要数控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。
本课题以单片机为控制核心，进行算法控制和集成运放线性负反馈，并通过7219驱动四位显示器进行精确显示，设计并实现了一台高精度、低噪声的数控直流电流源。
该稳压电源由供电电源、数控系统、模拟输出三个部分组成。
供电电源采用MC7815和MC7915稳压器，通过桥式整流电路，为整机提供了稳定的直流供电；控制系统以单片机C8051F020为核心，其内部的12位DAC转换器产生控制输出，实现了输出电流的实时数控和精确检测。
模拟部分利用集成运放继电器等模块实现不同波形的输出；系统还设置了串口通讯、遥控功能。
经测试，输出电压范围达0—9.9V，输出纹波及噪声小于10mV，均达到题目指标。
论文阐明了软硬件设计依据，给出了系统功能和性能测试结果，并附录了详细的设计资料。
关键词:恒压源集成运放7219驱动器单片机实时数控目录第 1 章方案论证与原理设计 (1)1.1模拟输出方案 (1)1.2供电电源方案 (1)1.3控制系统方案 (2)1.4整机方案框图 (2)第 2 章电路设计与参数论证 (3)2.1供电电源(15V) (3)2.25V供电电源 (5)2.3数控电路 (5)2.4模拟输出电路及A/D校准 (7)2.5驱动数码管显示电路 (10)第 3 章系统功能与软件设计 (11)3.1系统功能分析 (11)3.2软件设计结构 (12)第 4 章功能及性能测试 (16)4.1测试条件 (16)4.2整机调试 (16)4.3系统性能测试 (16)4.4性能参数测试 (17)第 5 章设计总结及技术展望 (21)参考资料 (23)附录 (23)附录一测试仪器清单 (23)附录二原理电路图 (23)附录三元器件清单 (24)附录四单片机程序 (25)数控直流稳压电源是输出为稳定直流电压、并可用数控方式调节和稳定输出电压的电源设备，在对工作电压稳定度、纹波电压大小等有较高要求的领域具有广泛的应用，如：电镀、精密加工、激光器等。
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。
基于单片机的数控直流稳压电源设计
基于单片机的数控直流稳压电源设计一、概述随着科技的飞速发展，电子设备在我们的日常生活和工业生产中扮演着越来越重要的角色。
这些设备的稳定运行离不开一个关键的组件——电源。
在各种电源类型中，直流稳压电源因其输出电压稳定、负载调整率好、效率高等优点，被广泛应用于各种电子设备和精密仪器中。
传统的直流稳压电源通常采用模拟电路设计，但这种方法存在着电路复杂、稳定性差、调整困难等问题。
为了解决这些问题，本文提出了一种基于单片机的数控直流稳压电源设计方案。
本设计采用单片机作为控制核心，通过编程实现对电源输出电压的精确控制和调整。
相比于传统的模拟电路设计，基于单片机的数控直流稳压电源具有以下优点：单片机具有强大的计算和处理能力，能够实现复杂的控制算法，从而提高电源的稳定性和精度单片机可以通过软件编程实现各种功能，具有很强的灵活性和可扩展性单片机的使用可以大大简化电路设计，降低成本，提高系统的可靠性。
本文将详细介绍基于单片机的数控直流稳压电源的设计原理、硬件电路和软件程序。
我们将介绍电源的设计原理和基本组成，包括单片机控制模块、电源模块、显示模块等我们将详细介绍硬件电路的设计和实现，包括电源电路、单片机接口电路、显示电路等我们将介绍软件程序的设计和实现，包括主程序、控制算法、显示程序等。
1. 数控直流稳压电源的应用背景与意义随着科技的快速发展，电力电子技术广泛应用于各个行业和领域，直流稳压电源作为其中的关键组成部分，其性能的稳定性和可靠性直接影响着整个系统的运行效果。
传统的直流稳压电源多采用模拟电路实现，其调节精度、稳定性以及智能化程度相对较低，难以满足现代电子设备对电源的高性能要求。
开发一种高性能、智能化的数控直流稳压电源具有重要意义。
数控直流稳压电源通过引入单片机控制技术，实现了对电源输出电压和电流的精确控制。
它可以根据实际需求，通过编程灵活调整输出电压和电流的大小，提高了电源的适应性和灵活性。
同时，数控直流稳压电源还具备过流、过压、过热等多重保护功能，有效提高了电源的安全性和可靠性。
简易数控直流稳压电源的设计
简易数控直流稳压电源设计任务与要求
设计一个有一定输出电压范围和功能的数控电源 。
基本要求 ： 1）输出电压范围：0 ～ + 9.9V，步进0.1V（共99步）； 纹波电压不大于10mV； 2）输出电流： 500mA； 3）输出电压值用数码管显示； 4）由“+”、“－”两键分别控制输出电压的步进增减； 5）为实现上述几部分工作，自制一个直流稳压电源，输 出±15V，+ 5V。
电子版），答辩。
实验安排
实验方式：三人一组
任务书：
《电子技术基础实验、综合设计实验与课 程设计》
成绩评定标准：
电路设计与调试成绩 —— 40﹪
口试答辩成绩
—— 30﹪
实验报告成绩
—— 30﹪
题目 简易数控直流稳压电源
实验目的
掌握一般线性稳压电源的组成电路及实现 方法；
掌握输出可调直流稳压电源的工作原理及 组成电路；
按键输入 数控电路 D/A转换 可调输出 0～+9.9V
数码管显示
～220V
直流 稳压电源
简易数控直流稳压电源原理框图
+ 15V －15V
+ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱV
电路设计与实验步骤
1.确定整体方案 根据设计要求，实现题目要求的电路方案有
多种供选择，比较各种方案的优劣和具体条件， 选择其中的一种。
2.电路设计 对两种以上满足要求的电路进行比较，确定
∆Uo Ro = ∆Io ∆Ui=0 , ∆T=0
参数测试
4. 测量稳压电源的纹波电压和纹波因数
纹波电压是指在额定负载条件下，稳压 电源输出直流电压中所含的交流分量。
简易数控直流电源设计方案
简易数控直流电源设计设计方案1 课题任务：本设计研究一种以单片机为核心的智能化高精度简易直流电源的设计, 该电源采用数字调节、闭环实时监控、输出精度高, 且兼备双重过载保护及报警功能。
2 系统设计2.1 系统总体设计思想此设计包括显示电路、键盘电路、单片机电路、数模转换电路、模拟信号放大电路的设计。
数控电源的输出电压数值由键盘控制。
通过键盘把需要的输出的电压值以步进方式输入到单片机。
这里需要注意的是在使用步进方式调整数据时，输出电压不能随着变化，以避免在调整过程中加到负载上的电压不能满足要求。
输出电压应该在完成步进调整以后再发生变化，直接向负载施加所需要的电压值。
显示电路既可用来显示输出的电压值，也可以用来显示键盘电路调整的过程。
在使用键盘完成输出电压的调整后，输出电压对应的数据分别送入数模转换器，数模转换器产生输出模拟电压。
数模转换器输出的模拟电压随着它的输入数据的变化而变化，从而实现了输出电压的步进调整，数模转换器的输出模拟电压不一定满足要求，如果不满足输出电压的要求，将需要添加一个电压放大器。
模拟信号放大电路包括电压放大和电路放大部分，前者是输出电压满足要求，后者降低负载变化对输出电压的影响。
对负载而言，由戴维南定理，整个数控电源可以等效为一个理想的电压源和一个电阻串联电路。
由于电源的内阻的存在，当负载电阻变化时，回路电流将发生变化，从而使得电源的输出电压发生变化。
为减小负载变化多输出电压的影响，输出电阻应该尽量地减少，或者加大输出的电流的额定值，因此需要添加一级电流放大器【2】。
2.2系统总方框图图2－1 数控系统硬件部分组成框图3.硬件模块设计3.1显示电路设计3.1.1 74LS164 简介此电路调试，可以将单片机写入简单的程序，将串行数据转换成并行显示，通过程序写入数据，使数码管显示00，如果显示不正确的，查看电路板焊接。
3.2数模转换电路设计由于采用了粗调和细调分段控制，辅助以软件修正，可以较好地提高电压输出精度，从成本和元件采购方面综合考虑，采用DAC0832电路作为D/A转化电路。
实验室简易数控直流稳压电源的设计
：
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图 ３ ＭＣ Ｕ控 制 方 框 图
按 键电路 ， 其特点是 每个 按键单独 占用一 根 ＩＯ 口 ／
线， 每个按键 的工作不会影响其它 ＩＯ口线 的状 态。 ／
３ １３ 输 出电压 扩展模块 ．． ＩＬ ０ ８函数发 生器 可利用最 少 的器件 很容 易 Ｃ ８３
整个设计以降低产品成本、 小产品体积和提 高系统的可靠性作 为出发点 ， 减 系统更加 简便 、 结构更加简单， 电路 提 高了系统稳 定性和输 出电压值的精确 性。在保 证 电源精度 的前提 下，实现 了根 据 实际要 求控制 幅度增减 的能 力 ，同时又做到简便 易行 。经在我院电子 实验 室使 用证 明该 系统 已达到设计要 求， 能有 效应用 于需要 高稳 定度
在 输 出 ０～ ０Ｖ 的范 围 内按 照 ０ １Ｖ 的 步 进 量 连 续 １ ．
・
１ ４・ ０
化 工
自 动 化 及 仪 表
第 ３ 卷 ８
可调 ， 而且具有一定 的带负载能力 。根据总体要求 ， 为实现设计 目标 ， 该系统电路 可设计成如图 ６所示 。 从图上可 以看 出， 电路 主要 显示 电路 、 ／ Ｄ Ａ转换 电
的 小功 率恒 流 源 的领域 ， 电子 类 实验 室最 理 想 的 通 用直 流 电源 。 是
关键词 ： 单片机 ； 直流电源； ／ Ｄ Ａ转挟 ； 步进
中图分类号 ： Ｍ １ 文献标识码 ： 文章编号 ：１０ —９ ２ ２ １ ） １ １２０ Ｔ ９９ Ｂ ０ ３ ３ （０ Ｉ０ － ０ －３ ３ ０
输 出 电压 相 应 增 减 ０ １Ｖ； 检 测 到 按 键 时 间 超 过 ． 若 ０ ５Ｓ则认 为连 续 增 减 ， ． ， 即处 于 “ 描 ” 式 。 扫 方
简易数控直流电源
前言数控直流电源是一种常见的电子仪器，广泛应用于电路，教学试验和科学研究等领域。
目前使用的可控直流电源大部分是点动的，利用分立器件，体积大，效率低，可靠性差，操作不方便，故障率高。
随着电子技术的发展，各种电子，电器设备对电源的性能要求提高，电源不断朝数字化，高效率，模块化和智能化发展。
以单片机系统为核心而设计的新一代——数控直流电源，它不但电路简单，结构紧凑，价格低廉，性能优越，而且由于单片机具有计算和控制能力，利用它对数据进行各种计算，从而可排除和减少模拟电路引起的误差，输出电压和限定电流采用数输入采用键盘方式，电源的外表美观，操作使用方便，具有较高的使用价值。
本设计的题目是高精度数控直流电源。
要求有一定输出电压范围和功能的数控电源。
关键电路有三个：一是输出电路，要求如何实现0—9.999V步进0.001V，而且稳压特性要优良，输出电压的误差要尽量小。
二是数控电路，它应当有点动和自动扫描两种工作方式，能有效的控制输出电压，并显示它，三是扩展输出电路，从题目分析，它应当是一种信号源。
本设计论文是以单片机为核心设计的。
第一章概述1.1 系统方框图简易数控直流电源由显示电路部分、数控电路部分、输出电路部分、直流电源部分构成。
具有一定电压范围和功能，可以实现输出电压从0V到+9.999V之间的变换，按键一下，步进0.001V。
其系统方框图如图1.1所示图1.1 简易数控直流电源方框图1.2系统电路工作原理本电路主要是通过89C51单片机控制输出电压大小变化，以实现设计要求的。
89C51单片机将数据由TXD、RXD两端口串行送入到74LS244驱动器中，并通过四位LED显示之。
单独设置的“增”、“减”两个键由并口进行检测。
按“+”键步进0.001V，按“—”键减少0.001V。
DAC82 D/A转换器接收89C51单片机数据总线传送的数据，并根据它来确定输出电压。
在89C51单片机程序控制下，89C51开机后先自动复位，运行的过程中在送去显示的同时，送入DAC82，并产生相同的输出电压，然后不断循环检测两键是否按下，如果检测到有键按下，将使显示值和输出电压相应增减0.001V，如果检测到按键时间超过0.5s，则认为需要大幅度连续增减，此时将使显示值和输出电压以0.01的步进相应增减。
电子电路综合设计实验报告（数控直流稳压电源设计）
电⼦电路综合设计实验报告（数控直流稳压电源设计）北京邮电⼤学电⼦电路综合设计实验实验报告实验名称：简易数控直流稳压电源的设计学院：电⼦⼯程学院班级：XXX班学号：XXXXXXXX姓名：XXX班内序号：XX2012年3⽉25⽇课题名称：简易数控直流稳压电源的设计摘要：本设计实验要求我们设计出简易数控直流稳压电源，通过⼿动调节实现输出不同电压的功能，通过电压与电流的放⼤实现较强的带负载能⼒,通过滤波电容消除纹波对直流的影响,并运⽤protel 软件进⾏仿真。
该设计实验旨在培养我们的实验兴趣与学习兴趣，提⾼实验技能与探究技能，引导我将所学所想运⽤到实际中去。
关键字：稳压电源，设计，仿真⼀、设计任务要求1.基本要求（1）设计实现⼀个简易数控直流稳压电源,设计指标及给定条件为：1) 输出电压调节范围：5V ~ 9V，步进0.5V 递增,纹波⼩于50mV；2) 输出电流⼤于100mA；3) 由预制输⼊控制输出电压递增；4) 电源为12V。
（2）设计+5V电源电路(不要求实际搭建)，⽤PROTEL软件绘制完整的电路原理图(SCH)。
2．提⾼要求（1) 数字控制部分采⽤+/-按键来调整控制⼀可逆⼆进制计数器来预设电压值；（2) ⽤PROTEL软件绘制电路的印刷电路板图(PCB)。
3．探究要求输出电压调节范围更宽，步进更⼩：范围：0 ~ 10 V, 步进：0.1V。
本次探究实验主要着重完成了基本要求部分的设计与探究。
⼆、设计思路、总体结构框图本实验要求设计⼀个可以充当数控直流稳压电源的电路，电路由数字控制部分、D/A 转换部分、可调稳压部分组成。
数字控制部分采⽤+/-按键来调整控制⼀可逆⼆进制计数器来预设电压值（此部分为提⾼部分），⼆进制计数器输出输⼊到D/A 转换器中，经过D/A 转换后实现输出电压的可调。
其框图如图1所⽰。
图1 系统总体结构框图三、分块电路和总体电路的设计1.第⼀部分——数字电路控制部分此部分是电路的数字控制部分，也是电路输⼊端，其电路原理图如图2所⽰。
简易数控直流电源设计 (1)
简易数控直流电源设计摘要：本系统以串联负反馈稳压电路为核心，MSP430F1611单片机为主控制器，通过键盘向单片机输入不同指令，运用其片内的D/A转换芯片，设置步进0.1V，整个系统的供电部分由三端稳压器7815和7915实现，通过电压放大、功率放大和滤波电路，实现输出电压0~9.9V，并通过单片机的A/D采样模块，由LCD1602显示输出电压的预置值和测量值，并对比误差，电压值经12位D/A转换输出模拟量，在输出电压端采样并通过比较器判断高低电平，经单片机分析处理，实时动态控制其输出电压，形成一个闭环形式的控制系统，使输出电压更加稳定。
关键字：直流电源串联负反馈 D/A转换步进单片机1系统方案选择和论证1.1 数控部分方案方案一：主要由数字电路构成，要完成键盘控制，电压控制字输出、液晶显示、电流过流时的软件保护及报警功能。
要实现输出电压0~9.9V，步进0.1V，需要99个控制字，TI公司的MSP430F1611型单片机即包含12位D/A转换芯片，故能满足设计要求，同时能极大简化外围电路，增强数控电源的稳定性并且减小系统误差，且MSP430单片机具备超低功耗的优点，输出电压显示部分则采用LCD1602。
方案二：由8051单片机做主控制芯片，由于其内部没有集成D/A转换模块，需外加D/A转换电路，使用DAC0832这款芯片。
DAC0832是8位D/A转换集成芯片。
与微处理器完全兼容。
且具备价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点。
二者相比，方案一成本更低，精度更高，外围电路简单，故本系统采用方案一。
1.2稳压输出部分方案方案一：采用典型的串联直流稳压电源。
电路由调整环节、基准电压、反馈网络、比较放大等部分构成。
其工作原理是由反馈网络取出输出电压的一部分送至比较放大器与基准电压进行比较，比较的差值经比较放大器放大后送到调整环节，使调整环节产生相反的变化来抵消输出电压的改变，从而维持输出电压的稳定。
简易数控直流电源的设计
简易数控直流电源一..设计要求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）由＋、—两个键分别控制输出电压步进增减；（4）为实现上述几个部件工作，自制一稳压直流电源，输出±15V，＋5V。
2.发挥部分输出电压可预置在0～9.9V之间的任意一个值二.题目分析：为了使输出电压的调整范围在0~+9.9V，步进0.1V，由＋、—两个键分别控制输出电压步进增减，可在以LM317为基本稳压电路的基础上，附加电压调节电路，数字电压显示电路和发挥部分中的预值电路。
LM317是输出正电压可调的集成稳压器。
为实现上述几个部件工作，自制一稳压直流电源。
可用电源变压器，整流器，LM7815, LM7915, LM7805构成。
三．整体构思：有三种方案可供选择;方案一：用十进制加减计数器74LS192实现对输入的脉冲计数，采用继电器实现对输出电压的控制，采用共阳极的数码管实现对输出的电压显示。
方案二：计数部分同方案一，输出部分用DA转换代替继电器控制部分，然后用运算放大器将模拟信号放大输出。
方案三：用单片机编程实现。
根据做过这个电路的人的经验，相比之下，方案三最简单，也最经济，但由于当初准备开始做的时候，我们对单片机了解不深，而且还没学编程，对我们来说，单片机实现起来就比较困难。
同时继电器原理比DA转换更容易理解，于是我们便采用了方案一。
四．具体实现：五．各部分定性说明以及定量计算：1、稳压直流电源电路第一个变压器选择10W 12V，第二个变压器选择10W 9V；选取变压器时主要考虑使集成稳压器两端的电压差不能太大，否则电压差太大就会导致集成稳压器过烫，无法正常工作。
选择1N5402是因为它能经受3A的电流，能够起到整流的作用。
2.2mF 的电容C1、C2、C3起到滤波的作用。
二极管D9——D11用于保护集成稳压器，在电路断电的瞬间，电容C4、C6、C7会有一个很大的放电电流，这样会伤害集成稳压器，加了二极管D9——D11后，电流就经这些二极管放掉。
数控直流稳压电源的设计和制作
数控直流稳压电源的设计与制作
任务书
——数控直流稳压电源
1.基本功能实现：
（1）可输出电压:范围1～５V,步进0.１Ｖ,纹波不大于1０mＶ。
（2）可输出电流: 150mA。
（3）可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，输出输出±１5v,+5v。
2.扩展功能与创新:
（1）输出电压可预置在0~10v之间的任意一值。
（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（比如三角波等）。
（4）扩展可输出电流：150ｍA。
（5）在扩展的基础上增加新的功能。
如与其他组雷同则不加分。
3.设计报告:
（1）开题报告:包括可行性分析,方案比较，方案的确定，系统方框图,经费预算,组内分工，进程安排等。
（2）理论方案书：具体的原理图，逻辑分析，理论计算，电路仿真结果等。
（3）验证方案及验证结果：包括验证方案的原理,采取的措施,实际验证的结果等
（4）设计总结:包括实践中出现的问题，解决方法，心得体会等。
（5）参考资料：包括采用的芯片，电路,参考书等。
摘要
随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多,电子设备与人们的工作、生活的关系益密切。
任何电子设备都离不开可靠的电源,它们对电源的要求也越来越高。
特别是随着小型电子设备的应用越来越广泛,也要求能够提供稳定的电源，以满足小型电子设备的用电需要。
本文基于这个思想,设计和制作了符合指标要求的开。
简易数控直流稳压电源
电子技术课程设计系别:班级:姓名:学号:指导教师:实践地点:时间:课程设计任务书题目简易的数控直流稳压电源学院专业班级学生姓名学号月日至月日共周指导教师(签字)院长(主任) (签字)二、设计的原始资料计数器在数字系统中是对脉冲的个数进行计数，实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能，计数器是由基本的计数单元和一些控制门所组成，计数单元则由一系列具有存储信息功能的各类触发器构成。
D\A转换器是将输入的每一位二进制代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将代表的各位的模拟量相加，所得的总模拟量就与数字量成正比，这样便实现了从模拟量到数字量的转换。
所涉及到的部分核心元器件：运算放大器LM324J、可逆计数器74LS193D、三端集成稳压器LM7805KC、双集成单稳态触发器CD4538BCM、轻触按键、电阻、电容。
三、设计完成后提交的文件和图表1设计完成后提交的文件和图表：电路原理图中元件的参数等。
2图纸部分：电路原理图的设计,电路仿真分析图四、进程安排本学期尝试在第**周将实习任务安排给同学们，将电工实训室对学生开放，学生利用课余时间在实验室完成设计任务，边学习课程边实践。
若完成作品，交给老师检查即可；若学生没有完成作品，照常在实验室制作即可。
随着时代的发展，电子系统的应用领域越来越广泛，数字电子技术已经普及到了我们的生活、工作、科研等各个领域，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系益密切。
任何电子设备都离不开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。
特别是随着小型电子设备的应用越来越广泛，也要求能够提供稳定的电源，以满足小型电子设备的用电需要。
本文基于这个思想，设计和制作了符合题目要求的简易数控直流稳压电源。
本报告所介绍的稳压电源与传统的稳压电源相比，具有操作方便，电压稳定度高的特点，并且没有用到单片机，只用到了数字技术中的可逆计数器，D/A 转换器等电路，具有控制精度高，制作比较容易等优点。
简易数控直流电源设计
简易数控直流电源设计姓名:指导老师: 梁连伟、刘秋菊目录摘要 (2)1. 方案设计、比较与论证 (3)1.1 方案设计与论证 (3)1.2 方案论证 (4)2.系统硬件电路设计 (5)2.1 电源模块 (5)2.2 数控模块 (6)2.3 稳压输出模块 (9)3. 软件设计 (11)3.1 主流程图 (11)3.2 电压步进增减流程图 (12)4. 系统测试结果 (13)4.1 测试仪器 (13)4.2 测试方法 (13)5.总结 (14)参考文献 (15)附录1:源程序 (16)摘要本系统以AT89S52高档8位单片机为核心处理器，主要控制输出电压，最后显示在LED上。
在简易数控直流电源中，通过两个按键控制电压步进增减，单片机将数值信号送到DAC0832，转换成模拟信号，经过OP-07和LF356运算放大器，在经过TIP122和TIP127构成闭环推挽输出电路，将电压输出。
AT89S51主要是控制输出电压，信号处理，LED显示。
关键字：单片机，数模转换，数控电源.简易数控直流电源设计1. 方案设计、比较与论证1.1方案设计与论证方案一：为了完成题目的所要设计的各种功能，将整个电源分成三个部分：数控部分、稳压输出部分和供电系统。
框图如图1所示：图1：方案一原理图方框图数控部分主要由数字电路构成，它要完成键盘控制，预置拔码开关输入控制、电压控制字输出，数码管显示控制、电流过流时的软件保护及报警等功能。
由于数控部分功能较多，选用了新华公司的8位单片机C8051F020。
C8051F020实现数控功能的框图如图2所示：图2：方案一数控部分数控部分的核心是一个C8051F020最小应用系统。
用两个键盘作为输入控制,键盘接到C8051F020的P3的两个端口。
控制输出电压。
在通过LED显示。
预置电压输入电路有8个开关组成。
接到P1口。
四个开关接到P1口的低四位，表示预置电压的整数，四个开关接到P1口的高四位，表示预置电压小数位。
简易数控直流电源课程设计
电子设计竞赛报告题目: 简易数控直流电源评语及成绩：目录指导教师：日期：摘要 (1)1 设计任务 (1)1.1基本要求 (1)2 总体方案设计 (1)2.1 三种方案 (1)2.2三种方案比较 (2)2.2.1数控部分 (2)2.2.2显示部分 (2)2.3系统描述 (2)3单元模块三设计与分析 (3)3.1 预稳电路的设计与分析 (3)3.2 二次稳压与扩流电路的设计与分析 (5)3.3 辅助电源的设计与分析 (6)3.4 控制电路的设计与分析 (6)3.5 显示电路的设计与分析 (7)4 系统软件的设计与分析 (7)4.1 软件总体设计思路 (7)4.2 D/A模块的设计 (8)4.3 A/D转换与数据处理模块的设计 (8)4.4 显示模块设计 (9)4.5 按键程序的设计 (9)5主要元器件介绍 (10)5.1 C8051F330D的简介 (10)5.2 CH452的简介 (11)5.2.1 概述 (11)5.2.2 显示驱动 (11)5.2.3 功能说明 (11)5.3 OP07简介 (12)5.4 LM324 简介 (12)5.4.1简介 (12)5.4.2特点 (13)6系统调试 (13)6.1 计数及显示部分调试 (13)6.2 模拟电源部分调试 (13)6.3 控制部分的调试 (14)6.4 整整体调试 (14)设计总结 (15)参考文献 (16)元器件清单....................................................................................................... 错误！未定义书签。
附录系统原理图.. (17)摘要本文设计的是一个简易数控直流稳压电源，利用C8051F330D 单片机及其集成的D/A和A/D转换模块来控制电压的输出和电压值的显示，利用8个数码管显示及键盘控制芯片CH425来驱动4个数码管显示电源输出电压值，能输出0～9.9V电压，最大可以输出2A的电流，通过改变基准电压来实现0.1V步进并且显示输出电压值的要求，纹波不大于50mV。
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简易数控直流电源设计【摘要】科学技术的发展迅猛，传统的模拟电源逐渐被数字电源代替，本文将介绍一种基于单片机数控直流稳压电源，本电源由模拟电源、显示电路、单片机控制电路、数模转换电路、放大电路四部分组成.准确说就是模拟电源提供各个芯片电源、数码管、放大器所需电压;显示电路用于显示电源输出电压的大小。
与传统的稳压电源相比具有操作方便，电源稳定性高等特点。
【关键词】数控;A T89S52;DAC08321.绪论直流稳压电源是最常用的仪器设备, 在科研及实验中都是必不可少的。
针对以上问题, 我设计了一套以单片机为核心的智能化直流电源。
该电源采用薄膜轻触键盘, 可对输出电压及报警阈值以快慢两种方式进行设置, 输出由单片机通过D/A , 控制驱动模块输出一个稳定电压。
同时稳压方法采用单片机闭环控制, 单片机通过A/D采样输出电压, 与设定值进行比较, 若有偏差则调整输出, 越限则输出报警信号并截流。
工作过程中, 稳压电源的工作状态(输出电压、电流等各种工作状态) 均由单片机输出驱动L ED 显示,多种显示模式间, 由键盘控制进行动态逻辑切换【1】。
本设计研究一种以单片机为核心的智能化高精度简易直流电源的设计, 该电源采用数字调节、闭环实时监控、输出精度高, 且兼备双重过载保护及报警功能, 特别适用于各种有较高精度要求的场合。
2.系统设计2.1 系统总体设计思想此设计包括显示电路、键盘电路、单片机电路、数模转换电路、模拟信号放大电路的设计。
数控电源的输出电压数值由键盘控制。
通过键盘把需要的输出的电压值以步进方式输入到单片机。
这里需要注意的是在使用步进方式调整数据时，输出电压不能随着变化，以避免在调整过程中加到负载上的电压不能满足要求。
输出电压应该在完成步进调整以后再发生变化，直接向负载施加所需要的电压值。
显示电路既可用来显示输出的电压值，也可以用来显示键盘电路调整的过程。
在使用键盘完成输出电压的调整后，输出电压对应的数据分别送入数模转换器，数模转换器产生输出模拟电压。
数模转换器输出的模拟电压随着它的输入数据的变化而变化，从而实现了输出电压的步进调整，数模转换器的输出模拟电压不一定满足要求，如果不满足输出电压的要求，将需要添加一个电压放大器。
模拟信号放大电路包括电压放大和电路放大部分，前者是输出电压满足要求，后者降低负载变化对输出电压的影响。
对负载而言，由戴维南定理，整个数控电源可以等效为一个理想的电压源和一个电阻串联电路。
由于电源的内阻的存在，当负载电阻变化时，回路电流将发生变化，从而使得电源的输出电压发生变化。
为减小负载变化多输出电压的影响，输出电阻应该尽量地减少，或者加大输出的电流的额定值，因此需要添加一级电流放大器【2】。
2.2系统总方框图图2－1 数控系统硬件部分组成框图CS 1XFER 17DI07DI16DI25DI34DI416DI515DI614DI713W R12W R218VC C 20IE 19VR EF 8Vfb 9IOUT111IOUT212GN D 3GN D10IC1DA C0832+IN3-IN 2o ffset11o ffest28OU T6-V 4+V7IC4u A741R510kVC C+12V-12V3.2数控电源的原理图3.2.1 数控电源的硬件设计原理图（见附录一）3.2.2数控电源的硬件设计PCB图（见附录二）4.单片机控制直流电源软件设计4.1 软件系统流程图4.1.1 软件系统主流程图主流程图见图4－1。
图4－1 主流程图4.1.1 DA 转换部分流程图DA 转换部分流程图见图4－2。
图4－2 DA 转换部分流程图4.1.2 按键部分流程图按键部分流程图见图4－3。
N图4－3按键部分流程图4.1.3 显示部分流程图显示部分流程图见图4－4【8】。
图4－4显示部分流程图4.2软件程序的系统设计流程说明⑴单片机的初始化。
单片机初始化包括如下内容。
1）调整堆栈指针SP，例如把堆栈指针调整到70H以避开工作寄存器区域。
2）需要使用的内部数据存储器存储单元的初始化3）设置数控电源的开机输出电压，例如通过向数模转换器写入数值0使得数控电源开机输出电压为0，这部分也可以通过添加电路实现输出电压的预置。
4）允许CPU中断、允许外部中断1中断、。
外部中断1的中断信号由键盘电路产生。
上述初始化工作完成后，单片机通过执行一条自跳转语句来等待操作者通过键盘输入中断信号。
⑵当操作者按下按键，单片机进入外部中断1的中断服务程序。
由软件来修复中断程序中的抖动问题，然后判断是哪个按键被按下，输入数值，在完成数据输入以后，这个数据被送到数模转换器产生对应的模拟电压，这个数据也同时送到显示电路。
为了方便键盘调整，在使用键盘输入数据时，当前的数据送到显示电路。
⑶键盘处理、数模转换器的控制和数据的显示都在外部中断1的中断服务程序中完成的，这些工作的完成以后，单片机将退出中断，继续执行自跳转语句来等待操作者再次输入需要输出的电压值【9】。
4.3 程序清单（见附录三）5. 电路的调试5.1 数控直流电源的实物图（见附录四）5.2实验仪器TPE-GP2 高频电路实验学习机数字万用表实验面包板单片机仿真器编程器示波器5020B 电烙铁吸锡器剪刀剥线钳实验板电线若干镊子数字万用表螺丝刀实验电源箱0-30V 等。
5.2 软件程序流程调试首先利用按键（FUN）选择对应的数模转换器的输入的数据位。
不同的数据位可以用不同的数字来表示，例如数字1表示输出电压的个位，数字0表示输出电压的十分位。
不同的功能选择对应不同的内部数据存储器的存储单元。
在完成功能选择以后，就可以使用数据加键（+）或者数据减键（-）调整输入数据的过程中，数据只被送到数码管进行显示它并没有被送到模数转换器。
在完成所用的数据输入以后，通过按下执行键(ENTER)把需要进行转换的数据送到数模转换器，并启动它的转换过程。
当键盘发生按键动作时，键盘电路就产生外部中断信号，单片机将执行键盘中服务程序，在键盘中断服务程序中，首先应用软件的方法实现按键的去抖动；接着判断键盘中的哪个按键被按下，最后跳转到相应的按键处理程序。
由于键盘电路具有4个按键，因此对应的具有4个案加你处理程序；数据位的选择处理程序、数据加1处理程序、数据减1处理程序和数模转换程序。
数据位选择处理程序用来在两种需要调整的数据位之间进行切换。
例如进入该处理程序之前数据位缓冲存储器内容为0，表示对应暑促电压的十分位，进入该处理程序之后数据缓冲器内容被改为1，表示对应输出的电压的个位，反之亦然。
数据位缓冲器存储器内容将会影响到数据加1处理程序和数据减1处理程序的处理结果。
数据位缓冲存储器内容被送去显示以方便操作。
数据加1处理程序首先对数据位缓存储器的内容进行判断，然后准备对不同的数据位进行处理。
在进行数据处理之前，对应的数值被判断，如果不为0，该位数据减1；否则，该位数据赋值为9。
调整以后的输出电压值被送到显示。
数模转换器处理程序把个位数据缓冲存储器的数据和十分位数据缓冲存储器的数据结合在一起，形成一个数据动刀数模转换器DAC0832产生模拟电压。
在完成程序向单片机的血案在并组装好硬件电路时，就可以观察程序的执行情况，如果仅观察键盘电路的执行情况，显示电路必需和键盘电路连接，数模转换电路可以不连接。
当按下功能键（FUN）时，第1个数码管将熄灭，第2个数码管将显示数位标志，如果显示0，表示十分位；如果显示1，表示个位。
连续按下功能键（FUN），显示在0和1之间切换，表示数据的调整在十分位和个位之间切换。
当按下数据减键（-）时，两个数码也将同时显示输出电压的个位和十分位。
取决于当前的调整数位，按一次数据减键（-），对应的数据位的数值减1，另一数据位的数值保持不变，当数值减到0，再按一次减键（-），对应的数据位的数值为9。
当按下执行键(ENTER)时，数模转换器的工作被启动。
在程序中包括了键盘中断服务程序相关的数据位缓冲存储器、输出电压个位数据缓冲存储器和输出电压十分位数据缓冲存储器的数值初始化和中断允许寄存器(IE)的设置。
在键盘中断服务程序中，在使用JNB指令完成具体按键判断之后并没用直接进入对应的处理程序。
在JNB指令与对应的处理程序之间还使用了AJMP指令，这样做的原因是JNB指令的跳转的范围较小，JNB指令的跳转的范围是以紧跟着该指令的下一条指令的开始地址为基准的-128~127字节，即向前128个字节，向后127字节【11】。
5.3 硬件部分在Proteus软件上进行仿真调试①将电路原理图，各个子系统的原理图在Proteus软件上编画好。
②根据电路原理图和A T89S52单片机芯片的性能编写程序。
③通过KEIL软件编写程序，利用编程器向单片机里烧写程序。
④将电源模块和各个引脚在Proteus上接好，并设计系统所需要的5V电源。
⑤通过Proteus软件自动调节电位器，使设计输出10V电压。
⑥带负载测试，通过自动设计设定电压电压为0，2V ,4V 6V ,8V, 10V，测试输出电压大小。
⑦Proteus软件将测试的数据自动记录下来并汇总。
⑧数据见表5－1，汇总见图5－2【12】。
表5－1 调试数据图5－2 调试数据汇总5.4系统误差分析从电路的原理框图可以看出，系统的主要误差来源于三方面：=±(1/2) ⑴ 0832的量化误差 0832为8位D/A转换器，满量程为10V的量化误差为±(1/2)LMBS×(1/28)×10V≈±20mV。
按满度归一化的相对误差为±(1/2)×(1/28)=±0.2％。
⑵基准电压温漂引入的误差 LM336在0~40范围内漂移不大于4mV，故相对误差=±2mV/5V=±0.04％。
⑶由功率放大器引入的误差(主要考虑LM356的温漂)共有三项：①基准电压温漂产生的满度相对误差为±0.04％；② 8位D／A变换附加的量化误差±20mV；③功放前级LM356温漂引入的附加误差为±100μV。
5.5 硬件部分调试步骤①根据电路原理图，各个子系统的原理和A T89S52单片机芯片的性能编写程序。
②通过KEIL软件编写程序，利用编程器向单片机里烧写程序。
③由A T89S52单片机芯片的电源引脚和接地引脚接入5V电源系统，进行上电测试。
④通过按键设计输出10V电压，通过万用表测试输出电压，调节电位器，使输出电压为10V。
⑤带负载测试，通过按键设计设定电压电压为0，2V ,4V 6V ,8V, 10V，测试输出电压大小。
5.6硬件调试中出现的问题从设计原理出发是可以看出系统输出电流具有较高的准确性，这与加入有源虑波的所提供的高稳定电源，以及双D/A所带来的高分辨率的参考电压值有关，但是由于在电路设计初期没有充分考虑地线的干扰，还有可能是电路焊接时产生了虚焊，而且有些焊点存在毛刺，几个功能模块组合在一起出现问题等等，使得无法达到预期的效果，在今后的设计中需要进一步改进。