数控稳压电源14830

数控稳压电源南通职业大学
数控稳压电源实验报告
学院：电子信息工程学院
班级：电子112
姓名：张欣
学号：110202227
指导老师：陈卫兵
目录
一、摘要 (3)
二、作品介绍 (3)
三、芯片和部分模块介绍 (4)
1.TLC1543简介及其应用 (4)
2.TLC5615 器件的引脚图及各引脚功能 (4)
3.功能框图 (5)
四、作品功能 (7)
五、作品结构 (9)
六、原理图和pcb图的绘制 (11)
七、心得体会 (12)
一、摘要
本系统由单片机控制模块、按键、液晶、LM324系列芯片、TLC1543，TLC5615,集成运放搭建构成，放大器、交流变压器来提供稳定电压输出；在以单片机为主控芯片、运算放大器及外围电路的部分，用按键控制步进可调电压输出，液晶显示输出电压值。

整个系统结构紧凑，电路简单。

二、作品介绍
学校实验室使用的直流稳压电源，大多是通过电位器来调整输出电压，使用并不方便，并且步进幅度大难以精确调整。

而我们制作的这款数控稳压电源，可以实现步进调整电压，预设值快捷调整电压，使用更为方便、准确。

其次，在学生做实验的过程中，往往有人随意调整电压，稍不注意，就会造成实验失败、器件损毁。

为此，我们制作了“锁定输出电压”功能，“锁定输出电压”后需要按键解锁后才能改变输出电压，否则无法改变，以此来避免同学的误操作。

我们以单片机作为主控芯片，将数电、模电有效的结合起来运用，使用按键作为输入，用数码管和LED灯显示电源工作状态和模式，实现良好的人机界面效果。

技术指标：
输出电压：3~12V。

电压调整方法：1.普通调整，步进=0.1V；
2.快捷调整，按预设电压值快速切换。

限流：当输出过电流超过0.1秒后，切断输出，同时过流指示灯点亮。

开机模式：开机时调出预设电压，但不输出，需要按下输出键后才输出。

精度：输出与真实输出不高于5%。

锁定模式：在不锁定输出，可以自由调整输出电压；
在锁定输出后，则输出电压不可调整，需要重修按下锁定键才可以重新
调整电压。

三、芯片和部分模块介绍
1.TLC1543简介及其应用
TLC1543是美国TI公司生产的多通道、低价格的模数转换器。

采用串行通信接口，具有输入通道多、性价比高、易于和单片机接口的特点，可广泛应用于各种数据采集系统。

TLC1543为20脚DIP封装的CMOS 10位开关电容逐次A/D逼近模数转换器，引脚排列如图1所示。

其中A0～A10（1～9、11、12脚）为11个模拟输入端，REF+（14脚，通常为VCC）和REF-（13脚，通常为地）为基准电压正负端，CS（15脚）为片选端，在CS端的一个下降沿变化将复位内部计数器并控制和使能ADDRESS、I/O CLOCK（18脚）和DATA OUT（16脚）。

ADDRESS（17脚）为串行数据输入端，是一个4位的串行地址用来选择下一个即将被转换的模拟输入或测试电压。

DATA OUT 为A/D转换结束3态串行输出端，它与微处理器或外围的串行口通信，可对数据长度和格式灵活编程。

I/O CLOCK为数据输入/输出提供同步时钟，系统时钟由片内产生。

芯片内部有一个14通道多路选择器，可选择11个模拟输入通道或3个内部自测电压中的任意一个进行测试。

片内设有采样-保持电路，在转换结束时，EOC（19脚）输出端变高表明转换完成。

内部转换器具有高速（10μS转换时间），高精度（10位分辨率，最大±1LSB不可调整误差）和低噪声的特点。

2.TLC5615简介及其应用
TLC5615 为美国德州仪器公司 1999 年推出的产品，是具有串行接口的数模转换器，其输出为电压型，最大输出电压是基准电压值的两倍。

带有上电复位功能，即把 DAC 寄存器复位至全零。

性能比早期电流型输出的 DAC 要好。

只需要通过 3 根串行总线就可以完成 10 位数据的串行输入，易于和工业标准的微处理器或微控制器(单片机) 接口, 适用于电池供电的测试仪表、移动电话,也适用于数字失调与增益调整以及工业控制场合。

TLC5615 器件的引脚图及各引脚功能
DIN：串行数据输入端；
TLC5615引脚图
SCLK：串行时钟输入端；
/CS：芯片选用通端，低电平有效；
DOUT：用于级联时的串行数据输出端；
AGND：模拟地；
REFIN：基准电压输入端, 2V～ (VDD - 2)；
OUT：DAC 模拟电压输出端；
VDD：正电源端，4.5～5.5V ,通常取 5V。

功能框图
TLC5615 的内部功能框图如下图所示,它主要由以下几部分组成:
1、 10 位 DAC 电路;
2、一个 16 位移位寄存器, 接受串行移入的二进制数,并且有一个级联的数据输出端DOUT ;
3、并行输入输出的 10 位 DAC 寄存器, 为 10 位 DAC 电路提供待转换的二进制数据;
4、电压跟随器为参考电压端REFIN提供很高的输入阻抗,大约10MΩ;
5、×2 电路提供最大值为 2 倍于 REFIN 的输出;
6、上电复位电路和控制电路。

TLC5615功能框图
两种工作方式：（A）从上图可以看出，16 位移位寄存器分为高 4 位虚拟位、低两位填充位以及 10位有效位。

在单片 TLC5615 工作时,只需要向 16 位移位寄存器按先后输入10位有效位和低 2 位填充位， 2 位填充位数据任意,这是第一种方式,即 12 位数据序列。

（B）第二种方式为级联方式, 即 16 位数据列,可以将本片的 DOU T 接到下一片的 DIN , 需要向 16 位移位寄存器按先后输入高 4 位虚拟位、10 位有效位和低 2 位填充位, 由于增加了高 4 位虚拟位, 所以需要 16 个时钟脉冲。

3. 基准电压的产生：
基准电压通过PWM方式控制产生，控制部分产生的PWM控制信号通过R15接到VT1，其中TLC1543构成一基准源.
LM324组成放大电路，基准电压经过放大后，通过串联稳压电路后便可以得到稳定电压输出。

3.控制部分：
该部分主要由单片机，数码管，按键，LED组成，电路相对简单，在原理上，只需要单片机根据按键的设置，从基准源输出各种不同占空比的控制电压，在经过滤波得到稳定的电压，用来控制稳压电路部分，使得电路输出不同的电压。

基准电压
四、作品功能
功能：
1.按键操作：
作品中有按键，分别是锁定键，加一键，减一键，快捷变换键，输出键。

加一键：按下该键，每按一次加0.1V，也可以快速连加；
减一键：按下该键，每按一次减0.1V，也可以快速连减；
快速变换键：每按一次，按照预置值更改输出电压，预置值为3、5、6、9、12；
锁定键：在稳定电压输出后，可按下该键，则锁定当前输出电压，电压不可调整。

重按一次则可解锁。

输出键：在系统开始通电工作时，只有按下该键后，系统才可输出并显示系统默认
的初始值，在系统工作后，并且有电压输出时，按下则立即切断输出。

按键控制
2.显示方式：
液晶显示当前输出电压值，分别用于指示输出、过流、锁定、模式。

当输出指示灯亮时，输出端子上有电压输出，不亮时，则输出为零；
过流指示灯亮时，说明出现了过流现象；
锁定指示灯亮，说明此时工作在锁定状态下，电压值不可直接调整，需要重按该键方可调整电压输出；
模式灯亮时，则必须在关闭电压输出后才可以调整输出电压值。

在通电工作时，系统开始默认一输出电压值，并且需要在按下输出键时，方可输出，在显示、输出电压后，在相应的按键按下后，则进入相应的功能选择。

功能框图如
显示模块
五、作品结构
硬件部分
硬件部分主要分为两个大模块，第一部分为自制直流稳压电源部分，采用TLC1543，LM78系列三端稳压器，交流变压器构成了电源的整流，滤波，稳压的一系列功能，数控
部分则以单片机为核心，由放大器和输出电压调整后得到较为理想的输出可调电压。

控制模块
在稳压电源模块中，需要进行过流检测电路，串联稳压电路，恒流源负载，TLC1543产生的基准电压来保证电压的稳定输出。

稳压电源模块
六、原理图和pcb图的绘制
原理图
PCB图
七、心得体会
通过此次数控直流稳压电源的设计，我对数控直流稳压电源的结构有了很深的理解，通过自己实际地设计和操作，也进一步熟悉了各种模拟和数字器件的功能和PROTE99软件的一些基本功能，体会到了设计电子产品的过程和其深刻意义。

在绘制PCB图的时候需要多加练习，这次绘画稳压电源的时间充足，所以我反复对稳压电源原理图进行了多次PCB图的绘画，并且对比了它们，每一次都改变元器件的布局、走线。

我总结出了PCB图元器件放置和布局的几点规律：
1.“先大后小，先难后易”的原理走线。

2.布局中应参考原理框图，根据单板的主信号流向规律安排主要元器件。

3. 布局应尽量满足以下要求:总的连线尽可能短，关键信号线最短;高电压、大电流信号与小电流，低电压的弱信号完全分开;模拟信号与数字信号分开；高频信号与低频信号分开；高频元器件的间隔要充分。

4.相同结构电路部分，尽可能采用“对称式”标准布局。

5.按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准优化布局。

总的来说，通过此次数电课程设计，使我进一步巩固了学过的数电知识和模电知识，提高了自身的设计能力和动手能力，对以后进行专业课程的实验打下了基础。