基于STC89C52单片机数控直流电压源资料

1 前言

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得电源。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。

稳压电源按输出电压的类型分为直流稳压电源和交流稳压电源。其中直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，直流稳压电源有许多基本功能要求，例如输出电压值能够在额定输出电压值以下任意设定和正常工作；对输出的电压值要求精确的显示和识别。而普通的直流稳压电源或多或少存在这样或那样的问题，他们的电源输出时通过波段开关盒电位器来控制的，当输出电压需要精确输出，或者在一个小范围内微调时，困难相对来说就很大；而且随着使用时间的增加，模拟电路元件在使用过程中难免发生磨损，波段开关与电位器均会或多或少产生接触不良现象，这会造成电压输出的误差。另外，传统的串联型稳压电路构成较为复杂，稳压精度不高。总体来说，传统稳压电源实现方式亟待改进。

现当代社会是信息技术不断发展的社会，模拟技术逐渐被更为优越方便的数字技术取代，大规模的社会化生产也要求更高的技术和效率。众多家用电器以及各类电子电器设备均需要直流稳压电源对其进行供电。而我们生活中用电均为220V的交流供电，这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换为稳定的直流电。滤波器用于滤除整流输出中的纹波，一般传统电路由于滤波扼流圈和电容器组成，若由晶体管滤波器来代替，则可缩小直流电源的体积，减轻其重量，而且晶体管滤波直流电源不需要直流稳压器就能作家用电器的电源，这既降低了家用电器的成本，又降低了其成本，又缩小了其体积，使家用电器小型化。

基于单片机控制的数控直流电压源可以克服稳压电源构成复杂，元器件磨损严重，稳压精度不高，读数不方便等缺点，更稳定更直观的完成模拟稳压电源的任务。而且成本小，经济实惠，便于在大规模的社会生产中采用。所以，对于数控直流电压源的研究与设计进步是技术上的革新，而且有实际的经济性，可以提高生产效率，是现代工业生产应用中的不二选择。

2 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1.4-9.9V，纹波小于10mv;

2、电压误差少于1%；

3、输出电流为500mA；

4、稳压系数小于0.2，直流电源内阻小于0.5Ω；

5、输出直流电压能步进调节，步进值为0.1V；

6、由“+”“-”两间分别控制输出电压步进增和减。

3 总体设计方案

3.1 设计方案

本设计采用以单片机作为控制元件来实现数控元件直流电压源的设计。

本设计采用STC89C52芯片作为单片机的控制单元，以常用的DAC0832作为D/A 转换单元，STC89C52芯片的P0口和DAC0832 的数据口直接相连，DA 的CS ，XFER ，1WR ，2WR 接地，让DA 工作在直通方式下。DA 的8脚接参考电压，DA 的参考电压接5V 电源，所以在DAC0832的8脚输出电压的分辨率为5V/256约为0.02V ，也就是说DA 输入数据端每增加1，电压增加0.02V 。通过运放UA741将DA 的输出电流转化为电压，再通过UA741将电压反相并放大。最后经LM350调整输出电压并稳压。其具体硬件框图如图1所示：

图1 原理框图

3.2设计方案优势

STC89C52单片机作为一个整体，完成整个数控部分的功能。STC89C52作为一个智能化的可编程器件，便于系统功能的扩展。

方案中使用运算放大器放大电压，由于运算放大器具有很大的电源电压抑制化，可以大大减少输出端的纹波电压，避免了线性调压电源整流滤波后的纹波对输出的影响。

该方案中采用三位数码管直接对电压值进行显示，可以直观明了的反映电压

值以及其对按键所作出的电压变化。

根据上述数控直流电压源硬件框图1，我们选用以下芯片来实现该数控直流电压源的硬件电路接线：STC89C52单片机，DAC0832数模转换器，集成运放UA741，电压稳压器LM350等。

4 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，具体的电路图参照附录一。

4.1 单片机模块

4.1.1单片机介绍

STC89C52是一种带8K字节FLASH存储器的低电压、高性能CMOS 8位未处理器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。其特点是拥有8K字节可编程FLASH存储器，256*8位内部RAM，三个16位定时器/计数器，8个中断源，拥有低功耗的闲置和掉电模式，以及片内振荡器和时钟电路。

STC89C52内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚RXD和TXD 分别是此放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。内部方式是在RXD和TXD引脚上外接定时元件，内部振荡器就产生自激振荡。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶体振荡频率可以在1.2-12MHz之间选择，电容值在5-30pF之间选择，电容值的大小可对频率起到微调的作用。

外部方式是RXD接地，TXD接外部振荡器。对外部振荡信号无特殊要求，只要求保证脉冲宽度，一般采用频率于12MHz的方波信号。片内时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相对时钟P1和P2，供单片机使用。

此次设计时钟电路采用的是内部方式。

CPU即中央处理器的简称，是单片机的核心部件，它完成各种运算和控制操作，CPU由运算器和控制器两部分电路组成。

STC89C52的引脚功能如下：

ａ．主电源引脚（２根）

VCC（Pin40）：电源输入，接＋５Ｖ电源。

GND（Pin20）：接地线。

ｂ．外接晶振引脚（２根）

XTAL1（Pin19）：片内振荡电路的输入端。

XTAL2（Pin20）：片内振荡电路的输出端。

ｃ．控制引脚（４根）