基于单片机的智能稳压电源设计

基于单片机的智能稳压电源设计

摘要

本智能稳压电源利用16位单片机SPCE061A为控制核心，可预置输出电压值并显示在液晶显示模块（LCD）上，通过其内置的A/D输出对PWM进行调制，再控制大功率开关管导通,再经过滤波输出。同时通过采样电路将实际输出值反馈到单片机中构成闭环系统，进行比较、调整，提高了电源的输出精度。输出电压范围为0.01v～10v，而且可以步进调整输出的电压值。

关键词：智能；单片机；PWM调制；稳压电源

Design of Smart Power Supply Based on SCM

Wu Renjie

(College of Physics Science and Information Engineering, Jishou University, Jishou,Hunan 416000)

Abstract

The 16 Bit SCM SPCE061A was used as the control unit in this design, the output voltage value can be protested form the keyboard and displayed it on the LCD module .At the same time, its built-in A / D converter moderate the output as pulse width moderation(pwm), and switch on the output, after that output through a filter . At the same time the circuit would sample the actual output value and feedback the output to the SCM’s input system, after comparing and adjusting to improve the output accuracy. Output voltage range from 0.01 v to 10v, it can also stepping adjust the output voltage value.

Key words:intelligent；SCM；PWM modulation；power supply

目录

第一章引言 (1)

第二章方案论证与设计 (2)

2.1 系统整体方案论证 (2)

2.2数据采集和处理器选择 (2)

2.3 电源供电电路 (2)

2.4 显示电路模块 (2)

第三章系统总体设计方案及设计框图 (3)

第四章系统模块电路分析 (4)

4.1 SPCE061A[1]单片机最小系统概述 (4)

4.1.1 ADC 的控制 (5)

4.1.2 DAC 的控制 (6)

4.1.3 IO 端口结构 (7)

4.1.4 单片机端口资源的分配 (8)

4.2 电压控制电路 (8)

4.2.1 ADC、DAC电压调整电路 (9)

4.2.2 脉宽调节电路的工作原理 (10)

4.2.3 脉宽调制电路参数的选择 (12)

4.2.4 开关管输出的电路参数的选择 (13)

4.2.5 平滑电容电阻的参数选取 (13)

4.3 键盘设计 (14)

4.4 液晶显示 (14)

4.5 正负电源供电电路 (18)

第五章软件流程图 (19)

5.1 主程序 (19)

5.2 键盘程序 (19)

5.3 闭环调整子程序 (20)

第六章系统测试和误差分析 (22)

6.1 系统功能测试 (22)

6.2 系统误差分析 (22)

参考文献 (23)

附录 (24)

结束语 (30)

基于单片机的智能稳压电源设计引言

第一章引言

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。传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通直流稳压电源品种很多, 但均存在以下二个问题: 1) 输出电压是通过粗调(波段开关) 及细调(电位器)来调节。这样, 当输出电压需要精确输出, 或需要在一个小范围内改变时(如1. 05～ 1. 07V ) ,困难就较大。另外, 随着使用时间的增加, 波段开关及电位器难免接触不良, 对输出会有影响。2) 稳压方式均是采用串联型稳压电路, 对过载进行限流或截流型保护, 电路构成复杂,稳压精度也不高。

在家用电器和其他各类电子设备中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。但在实际生活中，都是由220V 的交流电网供电。这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。滤波器用于滤去整流输出电压中的纹波，一般传统电路由滤波扼流圈和电容器组成，若由晶体管滤波器来替代，则可缩小直流电源的体积，减轻其重量，且晶体管滤波直流电源不需直流稳压器就能用作家用电器的电源，这既降低了家用电器的成本，又缩小了其体积，使家用电器小型化。

传统的直流稳压电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节,并由电压表指示电压值的大小. 因此,电压的调整精度不高,读数欠直观,电位器也易磨损.而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。

随着科学技术的不断发展,特别是计算机技术的突飞猛进,现代工业应用的工控产品均需要有低纹波、宽调整范围的高压电源,特别是在一些高能物理领域,急需电脑或单片机控制的低纹波、宽调整范围的电源。

现今随着直流电源技术的飞跃发展, 整流系统由以前的分立元件和集成电路控制发展为微机控制, 从而使直流电源智能化, 具有遥测、遥信、遥控的三遥功能, 基本实现了直流电源的无人值守。

本课题研究一种以16位凌阳单片机为核心的智能化高精度直流电源的设计, 通过其内置的A/D输出对PWM进行调制，大大提高电源的输出精度，特别适用于各种有较高精度要求的场合。