基于单片机数控直流稳压电源的设计论文答辩PPT分析
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系统单元模块设计
1.恒流源模块
压控恒流源控制输出电流的大小是通过改变恒流源 外围电压和通过电压的大小来调整。电压控制电路 通过数控方式和通过单片机所送出的数字的数量， 通过D/A转换器再变化成为模拟信号，然后在三极 管里进行大功率的放大。输出电流时时受到单片机 系统实的监控，它的反馈调整是通过数字方式，由 程序控制调节功率管的输出电流恒定。电阻大小的 改变几乎不会影响到电流输出，闭路环节能够让系 统一直让电流恒定不变。它实现输出电流的恒定， 能让功能的实现更容易，有利于操作。
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6.系统软件设计流程图
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7.致谢
大学本科的学习生活即将结束，在此，我要感谢所 有曾经教导过我的老师和关心过我的同学，他们在我成 长过程中给予了我很大的帮助。本设计能够顺利完成， 要特别感谢我的导师段纯爽老师。
我选择这篇论文开始，什么都是一片茫然，许多 知识都不记得了，不知道该怎么开始，无从下手，好在 有老师和同学的帮助，让我找到了方向，让我顺利完成 毕业设计，同时也学到了一些知识，再次感谢我的导师 段纯爽老师。
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U1
12 13 14 15 16 17 18 19
AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7
PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6 PA7
21 22 23 24 25 26 27 28
P20 RD WR P21
8 9 10 7 11
CE RD WR IO/M ALE
A1015
A1015
A1015
A1015
A1015
A1015
PB0 PB1 PB2 PB3
U3
7 1 2 6 4 3 5
A B C D B1 LT RB1
a b c d e f g
13 12 11 10 9 15 14
74247 +5V
1 a DPY
2b a
3 4
c d
f
gbΒιβλιοθήκη 5 ee c6fd
7 g dp
U2
1
BIN/OCT
15 14
2 0_ 13
3 7 12
11
4
10
5& 9
6 EN 7
+5V 74LS138
Y0
5.1k 5.1K*8 5.1k
5.1k
5.1k
5.1k
5.1k
5.1k
5.1k +5V
U4A 1 PC0
3
& 2 PC1
INT1
U2B 4 PC2
6
& 5 PC3
74LS08
A1015 A1015*8 A1015
U9A
2 P13.4
3
4
7 4AL S 02
VCC+5V
2.键盘及显示电路模块
如果要实现人机对话，至少要有1个数字按键和两 个步进按键，因为考虑到还有其他功能需要实现 ，选用16按键的键盘来完成整个系统控制。显示 部分采用8位LED数码管，不但性价比比较高， 而且易于实现。考虑到单片机的I/O端口有限， 为了充分优化系统，采用外部扩展一片8155来 实现键盘接口与显示功能。
3 A-GND 15 Vref
1K RW
Vd d
U6 AD7543
SRI
LD1 LD2
STB1 STB2 STB3 STB4
CLR
7
5 9
4
8
10 11
+5V
13
+8v
U3
P00
LE OE
11 1
P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07
19 16 15 12 9 6 5 2
Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0
8 dp
LED0
1 a DPY
2b a
3 4
c d
f
g
b
L5ED*8e e c
6fd
7 g dp
8 dp
LED1
1 a DPY
2b a
3 4
c d
f
g
b
5 ee c
6fd
7 g dp
8 dp
LED2
1 a DPY
2b a
3 4
c d
f
g
b
5 ee c
6fd
7 g dp
8 dp
LED3
1 a DPY
2b a
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+15v
RL R3
+5V +8v
14
R4 1
U8D 12
14 13
L M 32 4 1k R2
Q8 U8B 7
3DD15 L M 32 4 R5 1k
1k R1
+5v
U8A
5
2
1
6
3
R7
L M 32 4
120
1K RW
-8v
U8C 9
8 10 R6
5.1k L M 32 4
U4 26 IN-0 27 IN-1 28 IN-2 1 IN-3 2 IN-4 3 IN-5 4 IN-6 5 IN-7
本设计在起初利用恒流源电路，运放的输出端通过三极管与反向 输出端相连，构成负反馈电路，由于运放的同相输入端与反相输 入端在理论上是虚短的，且运放的输入电阻无穷大，因此反相端 和同相端的电位相等，即,又由于三极管的发射极与集电极电流仅 相差微小的基极电流，可视为两者相等即。因此可以通过改变同 相输入端的电压来调整输出电流的大小。
ALE
6 TMROUT
3 TMRIN
4 RESET
PB0 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7
29 30 31 32 33 34 35 36
PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5
37 38 39 1 2 5
RESET 8155
1234 PA3
5678 PA2
90 PA1
PA0 PC0 PC1 PC2 PC3
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总体方案设计- 数控直流稳压电源原理图
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整体介绍
本设计控制单元选用AT89S52单片机，输出电压值的改变是通 过改变AD7543的输入量来达到的，这样就让功率管的基极上面 的电压发生了改变，间接也变化了输出电流的多少。
本设计采用压控恒流源控制输出电流的大小，通过改变恒流源外 围电压和通过电压的大小来调整。电压控制电路通过数控方式和 通过单片机所送出的数字的数量，通过D/A转换器再变化成为模 拟信号，然后在三极管里进行大功率的放大。
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数控直流稳压电源特点：
系统维护方便，一旦出现故障，可以很方便地通过RS232接口或RS485接口或USB接 口进行调试，故障查询，历史记录查询，故障诊断，软件修复，甚至控制参数的在线 修改、调试;也可以通过MODEM远程操作
系统的一致性好，成本低，生产制造方便。由于控制软件不像模拟器件那样存在差异 ，所以，其一致性很好。由于采用软件控制，控制板的体积将大大减小，生产成本下 降。
数控直流稳压电源的应用：
电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技 术，服务于各行各业。电力电子技术是电能的最佳应用技 术之一。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控 制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技术发 展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔 的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。随着数控 电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的 误差，会影响整个系统的精确度。电源在使用时会造成很 多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并 制定了一系列的产品精度标准。只有满足产品标准，才能 够进入市场。随着经济全球化的发展，满足国际标准的产 品才能获得进出的通行证。数控电源是从80年代才真正的 发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。这些理 论为其后来的发展提供了一个良好的基础。在以后的一段 时间里，数控电源技术有了长足的发展。
3 4
c d
f
g
b
5 ee c
6fd
7 g dp
8 dp
LED4
1 a DPY
2b a
3 4
c d
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g
b
5 ee c
6fd
7 g dp
8 dp
LED5
1 a DPY
2b a
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5 ee c
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7 g dp
8 dp
LED6
1 a DPY
2b a
3 4
c d
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g
b
5 ee c
6fd
7 g dp
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5.通信电路
总线以字节为单位进行收发数据。传输到SDA线上的每个字节必须为8位。每次传输的字节量是不受任何限制得。先传输数 据的最高位，依次传输的是低位。另外每个字节之后还必须有一个响应位，即应答位。接收器接收数据的情况可以通过应答 位来告知发送器。应答位的脉冲仍由主机产生，而应答位的数据状态则遵循“谁接收谁产生”的原则，即认为总是由接收器 产生应答位。主机向从机发送数据时，应答位由从机产生；主机从从机接收数据时，应答位由主机产生。如果接收器在接收 完最后一个字节数据时，或者不能再接收更多数据位时，应当产生非应答来通知发送器。发送器接收到非应答信号则终止发 送。主机向从机发送数据和接收数据的基本格式分别如图所示。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
18 17 14 13 8 7 4 3
P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06
RW U9B 6 4
5
7 4AL S 02
7 4AL S 37 3
P07
U9C 9
10
1
U10A
8 RD
6Q
7 4AL S 02
CD
CLK 3
SD
5Q
D2 7 4AL S 74
易组成高可靠性的多模块逆变电源并联运行系统。为了得到高性能的并联运行逆变电 源系统，每个并联运行的逆变电源单元模块都采用全数字化控制，易于在模块之间更 好地进行均流控制和通讯或者在模块中实现复杂的均流控制算法(不需要通讯)，从而实 现高可靠性、高冗余度的逆变电源并联运行系统。
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数控直流稳压电源产生背景：
数控直流稳压电源是一种我们经常可以看见的电子仪器，它 的应用领域很广，在电子电路还有教学的实验以及科学的一 些研究等领域。线性电源是目前最实用而且应用最广泛的的 直流稳压电源。利用分离器件组成，其体积大，功率低，可 靠性差，操作的时候使用起来非常的不方便，而且在自我保 护的方面功能也不是很强大，所以它出现故障的情况非常的 多。可是随着现代科技技术的突飞猛进，各种各样的电子， 电器设备对稳压电源的各方面的要求越来越严格，稳压电源 就不断的向着好的地方变化，体积变小了，效率提高了，成 本变得越来越低，可靠性越来越高，抗电磁干扰能力越来越 强，向着模块化与智能化的方向发展。
8 dp
LED7
3.数据输出模块
为了进一步减小步长，D/A电路输出电压范围控制在0 ～0.9V。由于采用10位的D/A芯片，故D/A输出调 整电压精度为0.9V / 1024 = 0.87MV。输出电流的 最小步长为0.87 MV / 0.5Ω = 1.74 MA ，D/A转 换器采用MAX5251，MAX5251为4通道，10位 D/A转换器。D/A转换器通过3根串行线与DSP的同 步外围串行接口连接。其中DOUT为串行数据输出口 为串行数据输入口，发送和接受16位数据。通过对 命令控制位的不同赋值，可实现D/A转换器的不同操 作，D/A输出原理图如图所示。
基于单片机的数控直流稳压电源设计 指导教师：
班级： 学生： 学号：
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数控直流稳压电源的设计
综述 总体方案 系统单元模块设计 系统软件设计流程图 致谢
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数控直流稳压电源的设计
综述
1.数控直流稳压电源对现代科技的作用 2.数控直流稳压电源的特点 3.数控直流稳压电源的应用
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4.键盘显示器
总线一般由两根信号线组成，一根为串行数据线SDA，另一根则为串行时钟线SCL。一般SDA和SCL引脚都是漏极开路 输出的结构类型。因此我们在实际使用中SDA和SCL信号线都必须要加上上拉电阻，上拉电阻的阻值一般取值为3-10KΩ ，采用的是开漏结构，所以不同器件的SDA和SDA之间、SCL与SCL之间可以直接相连，不需要额外的转换电路来进行 转换，IC总线信号连接示意图如图所示。
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数控直流稳压电源的特点
易于采用先进的控制方法和智能控制策略，使电源模块的智能化 程度更高，性能更完美。
控制灵活，系统升级方便，甚至可以在线修改控制算法，而不必 改动硬件线路。
控制系统的可靠性提高，易于标准化，可以针对不同的系统(或不 同型号的产品)，采用统一的控制板，而只是对控制软件做一些调 整即可。
16 ref(-) 12 ref(+)
ADC0809
m sb2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7
lsb2-8
21 20 19 18 8 15 14 17
EOC 7
ADD-A ADD-B ADD-C
25 24 23
ALE 22
ENABLE START CLOCK
9 6 10
11 4
1 OUT1 2 OUT2 16 Rfb
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系统单元模块设计
1.恒流源模块
压控恒流源控制输出电流的大小是通过改变恒流源 外围电压和通过电压的大小来调整。电压控制电路 通过数控方式和通过单片机所送出的数字的数量， 通过D/A转换器再变化成为模拟信号，然后在三极 管里进行大功率的放大。输出电流时时受到单片机 系统实的监控，它的反馈调整是通过数字方式，由 程序控制调节功率管的输出电流恒定。电阻大小的 改变几乎不会影响到电流输出，闭路环节能够让系 统一直让电流恒定不变。它实现输出电流的恒定， 能让功能的实现更容易，有利于操作。
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6.系统软件设计流程图
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7.致谢
大学本科的学习生活即将结束，在此，我要感谢所 有曾经教导过我的老师和关心过我的同学，他们在我成 长过程中给予了我很大的帮助。本设计能够顺利完成， 要特别感谢我的导师段纯爽老师。
我选择这篇论文开始，什么都是一片茫然，许多 知识都不记得了，不知道该怎么开始，无从下手，好在 有老师和同学的帮助，让我找到了方向，让我顺利完成 毕业设计，同时也学到了一些知识，再次感谢我的导师 段纯爽老师。
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U1
12 13 14 15 16 17 18 19
AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7
PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6 PA7
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P20 RD WR P21
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A1015
A1015
A1015
A1015
A1015
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PB0 PB1 PB2 PB3
U3
7 1 2 6 4 3 5
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13 12 11 10 9 15 14
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gbΒιβλιοθήκη 5 ee c6fd
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U2
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BIN/OCT
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7 4AL S 02
VCC+5V
2.键盘及显示电路模块
如果要实现人机对话，至少要有1个数字按键和两 个步进按键，因为考虑到还有其他功能需要实现 ，选用16按键的键盘来完成整个系统控制。显示 部分采用8位LED数码管，不但性价比比较高， 而且易于实现。考虑到单片机的I/O端口有限， 为了充分优化系统，采用外部扩展一片8155来 实现键盘接口与显示功能。
3 A-GND 15 Vref
1K RW
Vd d
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SRI
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STB1 STB2 STB3 STB4
CLR
7
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4
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+5V
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+8v
U3
P00
LE OE
11 1
P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07
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Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0
8 dp
LED0
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L5ED*8e e c
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1 a DPY
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R4 1
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U4 26 IN-0 27 IN-1 28 IN-2 1 IN-3 2 IN-4 3 IN-5 4 IN-6 5 IN-7
本设计在起初利用恒流源电路，运放的输出端通过三极管与反向 输出端相连，构成负反馈电路，由于运放的同相输入端与反相输 入端在理论上是虚短的，且运放的输入电阻无穷大，因此反相端 和同相端的电位相等，即,又由于三极管的发射极与集电极电流仅 相差微小的基极电流，可视为两者相等即。因此可以通过改变同 相输入端的电压来调整输出电流的大小。
ALE
6 TMROUT
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4 RESET
PB0 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7
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PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5
37 38 39 1 2 5
RESET 8155
1234 PA3
5678 PA2
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PA0 PC0 PC1 PC2 PC3
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总体方案设计- 数控直流稳压电源原理图
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整体介绍
本设计控制单元选用AT89S52单片机，输出电压值的改变是通 过改变AD7543的输入量来达到的，这样就让功率管的基极上面 的电压发生了改变，间接也变化了输出电流的多少。
本设计采用压控恒流源控制输出电流的大小，通过改变恒流源外 围电压和通过电压的大小来调整。电压控制电路通过数控方式和 通过单片机所送出的数字的数量，通过D/A转换器再变化成为模 拟信号，然后在三极管里进行大功率的放大。
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数控直流稳压电源特点：
系统维护方便，一旦出现故障，可以很方便地通过RS232接口或RS485接口或USB接 口进行调试，故障查询，历史记录查询，故障诊断，软件修复，甚至控制参数的在线 修改、调试;也可以通过MODEM远程操作
系统的一致性好，成本低，生产制造方便。由于控制软件不像模拟器件那样存在差异 ，所以，其一致性很好。由于采用软件控制，控制板的体积将大大减小，生产成本下 降。
数控直流稳压电源的应用：
电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技 术，服务于各行各业。电力电子技术是电能的最佳应用技 术之一。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控 制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技术发 展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔 的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。随着数控 电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的 误差，会影响整个系统的精确度。电源在使用时会造成很 多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并 制定了一系列的产品精度标准。只有满足产品标准，才能 够进入市场。随着经济全球化的发展，满足国际标准的产 品才能获得进出的通行证。数控电源是从80年代才真正的 发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。这些理 论为其后来的发展提供了一个良好的基础。在以后的一段 时间里，数控电源技术有了长足的发展。
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5.通信电路
总线以字节为单位进行收发数据。传输到SDA线上的每个字节必须为8位。每次传输的字节量是不受任何限制得。先传输数 据的最高位，依次传输的是低位。另外每个字节之后还必须有一个响应位，即应答位。接收器接收数据的情况可以通过应答 位来告知发送器。应答位的脉冲仍由主机产生，而应答位的数据状态则遵循“谁接收谁产生”的原则，即认为总是由接收器 产生应答位。主机向从机发送数据时，应答位由从机产生；主机从从机接收数据时，应答位由主机产生。如果接收器在接收 完最后一个字节数据时，或者不能再接收更多数据位时，应当产生非应答来通知发送器。发送器接收到非应答信号则终止发 送。主机向从机发送数据和接收数据的基本格式分别如图所示。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
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P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06
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U10A
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易组成高可靠性的多模块逆变电源并联运行系统。为了得到高性能的并联运行逆变电 源系统，每个并联运行的逆变电源单元模块都采用全数字化控制，易于在模块之间更 好地进行均流控制和通讯或者在模块中实现复杂的均流控制算法(不需要通讯)，从而实 现高可靠性、高冗余度的逆变电源并联运行系统。
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数控直流稳压电源产生背景：
数控直流稳压电源是一种我们经常可以看见的电子仪器，它 的应用领域很广，在电子电路还有教学的实验以及科学的一 些研究等领域。线性电源是目前最实用而且应用最广泛的的 直流稳压电源。利用分离器件组成，其体积大，功率低，可 靠性差，操作的时候使用起来非常的不方便，而且在自我保 护的方面功能也不是很强大，所以它出现故障的情况非常的 多。可是随着现代科技技术的突飞猛进，各种各样的电子， 电器设备对稳压电源的各方面的要求越来越严格，稳压电源 就不断的向着好的地方变化，体积变小了，效率提高了，成 本变得越来越低，可靠性越来越高，抗电磁干扰能力越来越 强，向着模块化与智能化的方向发展。
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3.数据输出模块
为了进一步减小步长，D/A电路输出电压范围控制在0 ～0.9V。由于采用10位的D/A芯片，故D/A输出调 整电压精度为0.9V / 1024 = 0.87MV。输出电流的 最小步长为0.87 MV / 0.5Ω = 1.74 MA ，D/A转 换器采用MAX5251，MAX5251为4通道，10位 D/A转换器。D/A转换器通过3根串行线与DSP的同 步外围串行接口连接。其中DOUT为串行数据输出口 为串行数据输入口，发送和接受16位数据。通过对 命令控制位的不同赋值，可实现D/A转换器的不同操 作，D/A输出原理图如图所示。
基于单片机的数控直流稳压电源设计 指导教师：
班级： 学生： 学号：
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数控直流稳压电源的设计
综述 总体方案 系统单元模块设计 系统软件设计流程图 致谢
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数控直流稳压电源的设计
综述
1.数控直流稳压电源对现代科技的作用 2.数控直流稳压电源的特点 3.数控直流稳压电源的应用
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4.键盘显示器
总线一般由两根信号线组成，一根为串行数据线SDA，另一根则为串行时钟线SCL。一般SDA和SCL引脚都是漏极开路 输出的结构类型。因此我们在实际使用中SDA和SCL信号线都必须要加上上拉电阻，上拉电阻的阻值一般取值为3-10KΩ ，采用的是开漏结构，所以不同器件的SDA和SDA之间、SCL与SCL之间可以直接相连，不需要额外的转换电路来进行 转换，IC总线信号连接示意图如图所示。
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数控直流稳压电源的特点
易于采用先进的控制方法和智能控制策略，使电源模块的智能化 程度更高，性能更完美。
控制灵活，系统升级方便，甚至可以在线修改控制算法，而不必 改动硬件线路。
控制系统的可靠性提高，易于标准化，可以针对不同的系统(或不 同型号的产品)，采用统一的控制板，而只是对控制软件做一些调 整即可。
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ADD-A ADD-B ADD-C
25 24 23
ALE 22
ENABLE START CLOCK
9 6 10
11 4
1 OUT1 2 OUT2 16 Rfb