数控直流稳压电源设计

数字电子系统的数控直流稳压电源设计本系统以AT89C51 单片机作为系统的核心，由D/A数字模拟转换模块、按键、LED串口显示模块等模块组成一个数控电源。该系统实现了输出电压：范围 2 ～＋20 .0 V，步进0.1V，纹波小于100mV；输出电流：1000mA；输出电压值由数码管显示；由“＋”、“－”两键控制输出电压步进增减。输入模块的按键按下之后，单片机有一个输入，单片机将输入的数字一方面给显示模块，让它们在数码管中显示出来；另一部分输给DAC0832，让它转化为模拟量电流输出，通过运算放大器将这模拟量转化为相应的电压，这电压经过放大后控制LM317的控制端，从而实现输出电压的控制。

关键词：AT89C51 单片机, 数控电源, D/A, 直流电源

在现代家庭中各种电器的不断出现，并要求着各种不同值的电源出现，使得家庭购买不同值的电源。数字化的也更加贴近人们的生活，因为它更加的直观，易被接受，大家都开始追求数字化的各类电子产品。数控直流电源有着直观，易操作，各种电压集一身，输出精度和稳定性都较高等优点，所以越来越受广大人们的喜爱。以后家里的电视遥控，电动玩具等都可以共用一个电源。

设计要求

设计并制作有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源，基本要求如下：

1、输出直流电压调节范围2~20V，步进值为0.1V

2、稳压系数小于0.2，纹波电压小于100mv;

3、输出电流为1000mA；

输出电压值用数码管显示，由“+”“-”两键分别控制输出电压步进增和减。

1.2 方案论证

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1-1.

采用8位的数字/模拟转换芯片DAC0832是

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，2～20V，DAC0832完全可以达到，故选择常用的DAC0832。

可调稳压芯片：根据设计要求输出电压范围2～＋20.0V，输出电流1000mA，本文选择了LM317T三端可调稳压芯片。

按键控制模块：由于本数控电源需要用的按键不多，要实现步进为0.1V的设计要求，只需用一个“+”和一个“-”按键，另外再加两个按键用于实现固定电压输出，按键时可直接输出相应电压。4个按键就可实现本题的设计要求，本文采用一般的电平判键按钮。

显示模块：此系统显示的只是最终电源输出的十位、个位和十分位电压值，只需显示出三个数字，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。

第2章设计原理

本系统选用的模块包括：单片机系统，D/A转换模块，LED显示模块，直流电源模块。

2.1 单片机模块

系统扩展时，ALE用于控制地址锁存器锁存P0口输出的低8位地址，从而实现数据与低位地址的复用。P1口的P1.0,P1.1,P1.2,P1.3和键盘相连，作为整个系统的输入部分。其中和P1.0相接的是+5V电源的数字输入键，和P1.1相接的是+12V电压的数字输入键。和P1.2,P1.3相接的分别是“+”，“—”号键。

P1口和DAC0832的输入相接，作为D/A模块的输入。

图2-2 按键输入图

其中S1、S2为固定电压的输入，分别是+5V和+12V电压的输入按钮，S3、S4分别为+，—键，对电压值进行加和减计算。

/WR和/RD分别接到两数码管的公共端COM1和COM2。

2.2D/A模块

2.2.1D/A电路简介

采用DAC0832，DAC0832是一种常用的8位的数字/模拟转换芯片。

DAC0832及其外围电路

本系统是基于单片机的数控电源的设计，而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，2～20 .0V只需区分190个点，DAC0832完全可以达到，故选择常用的DAC0832。当其与单片机进行相连时，电路也简单，只需把单片机的数据线与DAC0832的输入端直接相连即可，程序也很简单，只需向其送数据即可。

DAC0832的管脚图如图2-3。

图2-3 DAC0832管脚图

管脚的具体名称和用法：

D0 ～D7：数字量输入端；

CS：片选信号，低电平有效；

ILE：数据锁存允许信号，高电平有效；

WR：第1写信号，低电平有效；

1

2WR ：第2写信号，低电平有效；

XFER ：数据传送控制信号，低电平有效；

1OUT I ：电流输出端1； 2

OUT I ：电流输出端2；

FB R ：反馈电阻端；

REF V ：基准电压，基电压范围为-10V

～ +10V ；

GND ：数字地； AGND ：模拟地 。

单片机与DAC0832的接口可按二级缓冲器方式、单缓冲器方式和直通方式联接。如上图4的联接方式是直通方式联接方式。由OUT1脚输出的为一个模拟电流值，经过运算放大器后为一个电压值，这电压值输入到后面的运算放大部分，作为后面部分的输入。 2.2.3 D/A 转换的计算

D/A 转换器（DAC ）输入的是数字量，经转换输出的是模拟量。DAC 的技术指标很多，如：分辨率、满刻度误差、线性度、绝对精度、相对精度、建立时间、输入/输出特性等。

分辨率：DAC 的分辨率反映了它的输出模拟电压的最小变化量。其定义为

输出满刻度电压与 n

2的比值，其中 n 为DAC 的位数。如：8位DAC 的满刻度

输出电压为5V ，则其分辨率为：

)(2565258

V =

10位DAC 的分辨率为：

)(102452510

V =

可见，DAC 的位数越高，分辨率越小。

建立时间：是描述DAC 转换速度快慢的参数。其定义为从输入数字量变化到输出达到终值误差正负1/2 LSB （最低有效位）所需的时间。高速DAC 的建立时间可达1us 。

接口形式：在DAC 输入/输出特性之一。包括输入数字量的形式，十六进制式BCD ，输入是否带有锁存器等。