基于单片机的直流稳压电源设计

课程设计论文

设计题目：单片机控制直流稳压电源设计

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年级：2013级

姓名学号：

指导教师

单片机控制的直流稳压电源设计

摘要：

本系统以AT89S52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～＋15.0V，步进1V，纹波不大于10mV；输出电流：500mA；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，对单片机就有了一个输入，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：AT89S52 单片机, 数控电源, D/A, 直流电源

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目录

摘要 (1)

目录 (3)

目录1 (3)

目录2 (3)

1 直流稳压电源发展方向 (4)

2 系统概述 (4)

2.1 方案论证 (5)

2.1.1 控制器部分 (6)

2.1.2 显示部分 (6)

2.2电路特点 (7)

3 电路设计 (7)

3.1 总体方框图 (9)

3.2 工作原理 (10)

4各主要电路及部件工作原理 (10)

2.7 最小系统电路设计 (17)

5 软件流程图 (18)

6 原理图设计 (19)

2

6.1 ADC0804原理图 (19)

6.2.1 DAC0832原理图 (20)

6.2.2 DAC0832PCB板图............................. 错误!未定义书签。

6.3 单片机稳压电源整体原理图 (20)

6.3.1 单片机稳压电源整体原理 (21)

总结 (19)

致谢 .................................................. 错误!未定义书签。参考文献 .. (21)

附录一：系统原程序 (22)

3

1 直流稳压电源的发展方向

1智能化

目前在研制高精度、高性能、多功能的测量控制仪表时，几乎没有不考虑采用微处理器的。以微处理器为主体取代传统仪器仪表的常规电子线路，将计算机技术与测量控制技术结合在一起，组成新一代的所谓“智能化测量控制仪表”。智能仪器解决了许多传统仪表不能或不易解决的难题，同时还能简化系统电路，提高系统的可靠性，加快产品的开发速度。直流稳压电源一方面为仪器仪表提供电能量，是仪器仪表的“动力源”，另一面它本身就是仪器仪表，因此，它有可能而且应当智能化。

2 数字化

在传统直流稳压电源中，控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代，电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是，现在数字式信号、数字电路显得越来越重要，数字信号处理技术日趋完善成熟，显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调，也便于自诊断、容错等技术的植入。

3 模块化

电源的模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化;其二是指电源单元的模块化。模块化的目的不仅在于使用方便，缩小整机体积，更重要的是取消传统连线，把寄生参数降到最小，从而把器件承受的电应力降至最低，提高系统的可靠性。大功率的电源，由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑，一般采用多个独立的模块单元并联工作，采用均流技术，所有模块共同分担负载电流，一旦其中某个模块失效，其它模块再平均分担负载电流。极大的提高系统可靠性，即使万一出现单模块故障，也不会影响系统的正常工作。

4 绿色化

电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电，这意味着发电容量的节约，而发电是造成环境污染的重要原因，所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染，国际电工委员会(IEC对此制定了一系列标准，如工EC555, IEC917,IECI000等。20世纪末，各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生，为21世纪批量生产各种绿色直流稳压电源产品奠定了基础。

2 系统设计

2.1 方案论证

2.1.1 控制器部分

应用STC89C52作为控制器。51系列优点之一是它从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，称作位处理器，或布尔处理器。它的处理对象不是字或字节而是位。它不光能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位的逻辑运

算，其功能十分完备，使用起来得心应手。51系列的另一个优点是乘法和除法指令，这给编程也带来了便利。而且，51系列的I/O脚的设置和使用非常简单，当该脚作输入脚使用时，只须将该脚设置为高电平（复位时，各I/O口均置高电平）。当该脚作输出脚使用时，则为高电平或低电平均可。低电平时，吸入电流可达20mA，具有一定的驱动能力；而为高电平时，输出电流仅数十μA甚至更小（电流实际上是由脚的上拉电流形成的），基本上没有驱动能力。

2.1.2 显示部分

使用LED显示。优点：可视角度宽，价格便宜。缺点：显示的内容少，介面呆板，而且占用较多的IO口资源。

2.2 电路特点

本电路使用了最基本数字电子芯片，运用了单片机等可编程芯片，电路原理简单，易于理解。显示部分用了两个四位一体数码管，这样使得显示更加清晰易懂。

3 电路设计

3.1 总体方框图如图1.1所示

图1.1

3.2 工作原理

单片机将根据按键锁进行的操作增加或减小A/D转换电路的输入数值，Ｄ／Ａ转换器将数字量按比例转换成模拟电压，然后经过射极跟随器控制调整输出级输出

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