基于单片机的数控电压源课程设计(毕业设计)
毕业设计(论文)_基于AT89C51单片机数控直流稳压电源设计
摘要本文主要论述了一种基于AT89C51单片机为核心控制器的数控直流稳压电源的设计原理和实现方法，其主要由辅助电源、显示电路、控制电路、数模转换电路、稳压电路和模数转换电路六部分组成。
该系统原理是以AT89C51单片机为控制单元，以数模转换芯片DAC0832输出参考电压，以模数转换芯片TLC1534对采样值进行转换为数字信号。
辅助电源提供各个芯片、数码管和放大器所需工作电压，显示电路用于显示电源输出电压的大小，输出电压值可通过按键对其进行步进控制（±0.1V），并且在按键长时间按下的时候能连续增加或减小。
与传统的稳压电源相比具有操作方便，电源稳定性高以及其输出电压大小采用数码显示的特点。
该系统具有抗干扰性能好，可靠性高，及最终输出电压值与真实显示值精确度较高等优点。
关键词: 数控直流稳压电源 AT89C51 DAC0832 TLC1543Design of Digital Power sourceAbstractThe method of this paper based on the AT89C51 microcontroller core of the numerical controller DC power supply design theory and realization. The digital DC power supply from the analog power, display circuit, control circuit, digital-to-analog conversion circuit, regulator circuit andanalog-to-digital converter circuit composed of six parts.This system is based on the principle of single-chip microcomputer to control the unit AT89C51 to DAC0832 digital-to-analog converter chip reference voltage to control the output voltage, while the analog-to-digital converter ADC0832 chip convert the sampling of voltage to digital signals. Analog power supply to provide the various chips, digital amplifier control and the required operating voltage, display circuit for displaying the size of power supply output voltage, output voltage value may be stepping through the control button (± 0.1V), and a long button press when under the continuous increase or decrease. And compared to the traditional regulated power supply with easy to operate, high power stability, as well as the size of the output voltage characteristics of the use of digital display. This system has the resistance to interference well, the reliability is high, and finally output voltage value and real demonstration value precision higher merit.Key words: Digital DC Voltage-stabilized Power Source AT89C51 DAC0832 TLC1543目录摘要 (I)Abstract.................................................................................................................................. I I 绪论 (1)1 直流稳压电源 (3)1.1 直流稳压源概述 (4)1.1.1 直流稳压源的定义 (4)1.2 方案的比较与选择 (4)1.2.1 传统直流稳压源 (4)1.2.2 数控直流稳压电源 (5)1.2.3 方案的最终选择 (6)2 数控直流稳压电源设计 (7)2.1 系统总体设计方案 (7)2.2 数控直流稳压源总体结构 (7)3 数模转换模块设计与实现 (9)3.1 芯片方案选择 (9)3.2 DAC0832的简介 (9)3.3 DAC0832的引脚功能 (10)3.4 D/A时序图 (11)3.5 DAC0832数模转换模块的设计与实现 (11)4 TLC1543模数转换模块设计与实现 (13)4.1 TLC1543的简介 (13)4.2 TLC1543的特点 (13)4.3 TLC1543的引脚功能 (14)4.4 TLC1543的设计与实现 (14)5 辅助电源、升压﹑串联线性稳压模块的设计与实现 (15)5.1 辅助电源模块 (15)5.2 升压模块的分析 (16)5.2.1 MC34063简介 (16)5.2.2 MC34063的特点 (16)5.2.3 MC34063的电路原理 (16)5.2.4 MC34063模块的应用 (17)5.3 串联线性稳压模块 (17)5.3.1 集成运放作比较电路 (18)5.3.2 集成运放作比较电路原理 (19)5.3.3 串联线性稳压电路的应用 (19)5.3.4 LM358简介 (19)5.3.5 LM358特点 (20)6 控制﹑显示和键盘模块的设计与实现 (21)6.1 控制模块的分析 (21)6.1.1 单片机简介 (21)6.1.2 AT89C51单片机简介 (23)6.1.3 AT89C51单片机的性能参数： (23)6.1.4 AT89C51 内存空间 (24)6.1.5 AT89C51单片机的功能特性概述 (24)6.1.6 AT89C51接口设计 (27)6.1.7 外接MAX202的应用 (28)6.1.8 串口通信总线接口RS232（9芯）简介 (28)6.2 显示模块 (29)6.2.1 数码显示输出部分 (29)6.2.2 74HC373简介 (31)6.2.3 ULN2003简介 (32)6.3 键盘模块 (34)7 系统的软件设计 (35)7.1 开发工具介绍 (35)7.2 软件设计的概述 (35)8 单片机系统抗干扰说明和电路的实际调试 (40)8.1 单片机系统抗干扰说明 (40)8.2 显示模块和键盘的调试 (42)8.3 升压模块的调试 (42)8.4 串联线性稳压模块的调试 (43)8.5 AD/DA模块的调试 (43)9 设计总结和展望 (44)9.1 设计总结 (44)9.2 展望 (45)致谢 (46)参考文献 (47)附录A 源代码 (48)绪论电源技术尤其是数控电源技术是一门践性很强的工程技术，服务于各行各业。
基于51单片机的12V数控电源设计
基于51单片机的12V数控电源设计2008年08月14日星期四下午 01:54忙了三天终于把数控电源搞定了.这次做的数控电源设计思想没什么新意,就是一个数模转换(ADC0809)和一个模数转换(DAC0832),再加上两个单片机分别控制0809和0832,组成一个反馈网络,来得到输入的数字相对应的电压,电压范围很小,只有0~12.75V.显示部分采用四段共阴数码管,为什么不用共阳的?哎,只因为最开始买零件的时候没有注意到单片机的驱动能力问题,买了一堆很不实用的零件.所以...之所以用两片单片机,也是因为觉得之前的单片机都没什么用了,以后改学430了,这些旧的单片机就用来做成一些实用的东西吧.呵呵,省得浪费.整块板子做出来之后有10*7cm那么大,用洞洞板焊的.实测电路输出精度+/-0.05V在12V范围内.硬件设计:第一块单片机P0口接数码管代码段的驱动,P2.4~P2.7接四位的位选线,P2.0~P2.3节四个独立操作按键 [模式] [加] [减] [确定] ,P1口接ADC0809的八位数据输出.P3.0~P3.3口接0809的控制线.P3.5~P3.7和第二块单片机的P2.0,P2.1,P2.2相连,用来控制数模输出增减.三根控制线作用分别为 [输出改变允许控制Control_1] [增减信号Control_2] [增减速度控制Control_speed]第二块单片机除了前面的三根控制线,就只剩下和DAC0832的控制线了,看电路图.用0832输出控制LM317可调三端稳压器的输出电压:DAC0809所需时钟脉冲由NE555产生系统电源:5V 12V GND -12V程序清单:第一块单片机:(接0809,四段数码管,四个独立按键)#include<reg51.h>#define uchar unsigned charint i=0,a=0;//定义循环算子uchar hold=5;//当前操作数[0-led1][1-led2][2-led3][3-led4][4-快速调节][5-无] uchar Get_data=0;//模数转换得到的结果int Get_data2=0;//将Get_data*5用以方便转化 (做电压表时用)//uchar led[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x00};//阳极驱动不带小数点uchar led[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xFF};//阴极驱动//uchar point[]={0xBF,0x86,0xDB,0xCF,0xE6,0xED,0xFD,0x87,0xFF,0xEF,0x00};//阳极驱动带小数点uchar point[]={0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10,0xFF};uchar V_list[]={30,36,60,66,90,100,120,180,240};//电压值列表uchar V_index=6;//预置电压索引.uchar num[4]={10,5,0,0};//显示缓存uchar V_num=100;//显示的电压对应在0~255电之间的值,预置压数5Vuchar time=0;//控制模数转换频率变量uchar times=0;//控制按键允许速度变量uchar scan_grant=1;//允许输入uchar hide_flag=0;//隐藏标志[0隐藏][1显示]和hold配合用于控制某一位数码管的亮灭uchar hide_time=0;//用于控制数码管闪烁快慢//uchar zhengshu,xiaoshu_1,xiaoshu_2;void delay(int s);void key_mode();void key_add();void key_sub();void key_confirm();void display();void ADC();void convert();//将get_data填入到num[]数组中void scan_key();//键盘扫描函数void compare();//比较函数(Control_1 Control_2)[00-正确][11-加][10减]//定义位选线sbit led_1=P2^7;sbit led_2=P2^6;sbit led_3=P2^5;sbit led_4=P2^4;sbit mode=P2^0;sbit add=P2^1;sbit sub=P2^2;sbit confirm=P2^3;//0809四根控制线sbit ALE=P3^0;sbit START=P3^1;sbit OE=P3^2;sbit EOC=P3^3;//两根控制线sbit Control_1=P3^6;//变化控制线[1变化][0不变] sbit Control_2=P3^7;//增减控制线[1增][0减] sbit Control_speed=P3^5;//控制变化速度sbit close=P3^4;//当电压稳定时为0;void main(){//初始化led_1=0;led_2=0;led_3=0;led_4=0;//初始化定时器TMOD=0x01; //定时器0，方式1TH0=0x3c;TL0=0xb0;ET0=1; //允许定时器0中断TR0=1; //启动定时器0运行EA=1; //全部中断允许Control_1=0;Control_2=0;while(1){time++;if(time>=10){time=0;//扫描键盘if(hold==5){ADC();//模数转换compare();//转换结果比较,修改控制变量}else{Control_1=0;Control_2=0;}}if(scan_grant==0)scan_key();convert();scan_grant=1;EA=1;}hide_time++;if(hide_time>=80){hide_time=0;if(hide_flag==1){hide_flag=0;}else{hide_flag=1;}}display();}}//延时函数void delay(int s){for(i=0;i<s;i++){}}//按键处理------------------------------------ void key_mode(){delay(1000);if(mode==0){hold++;if(hold>=6){hold=1;}}}void key_add()//加函数{delay(1000);if(add==0){if(hold==0)//当前操作数[0-led1 即num[0]]{}if(hold==1)//当前操作数[1-led2 即num[1]]{if(V_num<=235){V_num=V_num+20;}//加1Vif(hold==2)//当前操作数[2-led3 即num[2]]{if(V_num<=253){V_num=V_num+2;}//加0.1V}if(hold==3)//当前操作数[3-led4 即num[3]]{if(V_num<=254){V_num++;}//加0.05V}if(hold==4)//当前操作数[4-快速调节即V_index] {if(V_index<=7){V_index++;}V_num=V_list[V_index];}if(hold==5)//当前操作数[5-无]{}}}void key_sub()//减函数{delay(1000);if(sub==0){if(hold==0)//当前操作数[0-led1 即num[0]]{}if(hold==1)//当前操作数[1-led2 即num[1]]{if(V_num>=20){V_num=V_num-20;}//减1V}if(hold==2)//当前操作数[2-led3 即num[2]]{if(V_num>=2){V_num=V_num-2;}//减0.1V}if(hold==3)//当前操作数[3-led4 即num[3]]{if(V_num>=1){V_num--;}//减0.05V}if(hold==4)//当前操作数[4-快速调节即V_index] {if(V_index>=1){V_index--;}V_num=V_list[V_index];}if(hold==5)//当前操作数[5-无]{}}}void key_confirm(){delay(1000);if(confirm==0){hold=5;}}//------------------------------------------------------------- void display(){/* led_1=1;if(num[0]==0)//如果第一位是0的话就不显示,led[10]是空{P0=led[10];}else{P0=led[num[0]];}delay(100);led_1=0;P0=0xFF;led_2=1;P0=point[num[1]];delay(100);led_2=0;P0=0xFF;led_3=1;P0=led[num[2]];delay(100);led_3=0;P0=0xFF;led_4=1;P0=led[num[3]];delay(100);led_4=0;P0=0xFF;*/if(hide_flag==1){if(hold==4){delay(400);return;}if(hold!=1){led_1=1;if(num[0]==0)//如果第一位是0的话就不显示,led[10]是空 {P0=led[10];}else{P0=led[num[0]];}delay(100);led_1=0;P0=0xFF;led_2=1;P0=point[num[1]];delay(100);led_2=0;P0=0xFF;}if(hold!=2){led_3=1;P0=led[num[2]];delay(100);led_3=0;P0=0xFF;}if(hold!=3){led_4=1;P0=led[num[3]];delay(100);led_4=0;P0=0xFF;}}if(hide_flag==0){led_1=1;if(num[0]==0)//如果第一位是0的话就不显示,led[10]是空 {P0=led[10];}else{P0=led[num[0]];}delay(100);led_1=0;P0=0xFF;led_2=1;P0=point[num[1]];delay(100);led_2=0;P0=0xFF;led_3=1;P0=led[num[2]];delay(100);led_3=0;P0=0xFF;led_4=1;P0=led[num[3]];delay(100);led_4=0;P0=0xFF;}}void ADC(){START=0;OE=0;START=1;delay(65);START=0;while(EOC==1){}OE=1;delay(65);Get_data=P1;OE=0;// convert();}void convert(){//基准电压要为12.8V/* Get_data2=Get_data*5;num[0]=Get_data2/1000;Get_data2=Get_data2%1000;num[1]=Get_data2/100;Get_data2=Get_data2%100;num[2]=Get_data2/10;Get_data2=Get_data2%10;num[3]=Get_data2; */Get_data2=V_num*5;//Get_data2=Get_data*5;num[0]=Get_data2/1000;Get_data2=Get_data2%1000;num[1]=Get_data2/100;Get_data2=Get_data2%100;num[2]=Get_data2/10;Get_data2=Get_data2%10;num[3]=Get_data2;}void scan_key()//键盘扫描后函数分配{if(mode==0)key_mode();if(add==0)key_add();if(sub==0)key_sub();if(confirm==0)key_confirm();}void compare()//比较函数(Control_1 Control_2)[00-正确][11-加][10减] {Control_1=0;Control_2=0;if(V_num<(Get_data-1)){Control_1=1;Control_2=0;if((Get_data-V_num)>=10){Control_speed=1;close=1;}else{Control_speed=0;close=0;}}if(V_num>(Get_data+1)){Control_1=1;Control_2=1;if((V_num-Get_data)>=10){Control_speed=1;close=1;}else{Control_speed=0;close=0;}}}//中断函数://定时器中断T0用于消除按键等待//定时器中断T1用于进入AD转换函数//--------------------------------------------------------------------//-------------------------定时器中断服务程序-------------------------//--------------------------定时器0工作方式1--------------------------//任务://1:限定进入按键扫描程序的时间间隔,避免在短时间内多次进入键盘扫描而造成误操作//--------------------------------------------------------------------void clear_key() interrupt 1 using 1{times=times+1;if(times==7)//这个数字决定了按键上限速度.{times=0;scan_grant=0;//允许输入EA=0;}TH0=0x3c; //计数器初值重载TL0=0xb0;}第二块单片机(接0832)#include<reg51.h>#define uchar unsigned charint i;sbit CS12=P3^0;//控制线sbit WR12=P3^1;//控制线sbit led=P2^2;//控制led亮灭sbit Control_1=P2^1;//变化控制线1 [1变化][0不变]sbit Control_2=P2^0;//加减控制线2 [1增][0减]sbit Control_speed=P2^3;//变化速度控制uchar out=0;//输出数据uchar a=0;void delay(int s);void main(){P1=0;WR12=0;CS12=0;Control_1=1;Control_2=1;Control_speed=1;while(1){for(a=0;a<=20;a++){delay(1000);}//根据控制信号线决定加减.if(Control_1==1){if(led==0){led=1;}else{led=0;}if(Control_2==1){if(out<=254)if(Control_speed==0){out++;}if(Control_speed==1){out=out+10;}}if(Control_2==0){if(out>=1)if(Control_speed==0){out--;}if(Control_speed==1){out=out-10;}}//写操作WR12=0;CS12=0;P1=out;delay(100);CS12=1;WR12=1;}if(Control_1==0) {led=1;}/*if(out>=255) {out=255;}if(out<=1){out=0;}*/}}void delay(int s) {for(i=0;i<s;i++) {}}。
毕业设计(论文)-基于单片机的数控稳压电源设计
哈尔滨学院本科毕业论文（设计）题目：基于单片机的数控电源设计院（系）：理工学院专业：电子信息工程年级：2006级姓名：学号：指导教师：职称：2010年6月19 日目录摘要 (1)Abstract (2)前言 (3)第一章系统要求与方案选择 (4)1.1概述 (4)1.2系统要求 (5)1.3方案选择 (5)1.2.1开关稳压电源 (5)1.2.2线性稳压电源 (6)1.4最终方案 (6)第二章系统的硬件设计 (7)2.1系统的总体框图与基本原理 (7)2.1.1系统的主要性能指标 (7)2.1.2原理框图 (7)2.1.3系统整体设计 (7)2.1.4系统工作原理 (8)2.2供电电路 (8)2.2.1供电电路供电原理 (8)2.2.2供电电路图 (10)2.3人机界面电路设计 (11)2.3.1 AT89S51简介 (11)2.4.1 D/A转换器的选择 (15)2.4.2 D/A转换电路原理与应用 (15)2.5A/D转换电路及其与单片机接口 (16)2.5.1 A/D转换器的选择 (16)2.5.2 A/D转换电路应用 (17)2.5.3 A/D转换电路及其与单片机接口电路图 (17)2.6反馈稳压及保护电路 (17)2.6.1串联反馈式稳压电路工作原理 (18)2.6.2保护电路工作原理 (18)2.6.3串联反馈式稳压电路及保护电路 (18)第三章系统的软件设计 (20)3.1系统软件流程 (20)3.1.1系统流程图 (20)3.2软件设计 (21)3.2.1键盘的软件设计 (21)3.2.2显示的软件设计 (22)3.2.3 D/A的软件设计 (22)3.2.4 A/D的软件设计 (23)第四章系统测试 (24)4.1系统测试 (24)4.2设计总结 (24)参考文献 (25)附录 (26)后记 (27)摘要现实的生活和实验中，常常要用到各种各样的电源，电压要求亦多样化。
如何设计一个电压稳定，输出电压精度高，并且调节范围大的电压源，成了电子技术应用的热点。
arduino单片机数控直流稳压电源毕业设计
arduino单片机数控直流稳压电源毕业设计
Arduino单片机数控直流稳压电源毕业设计
毕业设计的主题是设计一个基于Arduino单片机的数控直流稳压电源。
该电源可以通过Arduino控制，实现对输出电压的精确调节和稳定。
以下是该毕业设计的主要内容和步骤：
1. 确定设计需求：确定电源的输入电压范围、输出电压范围、输出电流能力和精度要求等。
2. 选取电源模块：选择合适的直流电源模块，以提供稳定的、可调节的输出电压。
3. 连接Arduino控制器：将Arduino单片机与电源模块连接，确保能够通过Arduino控制电源的开关和输出电压。
4. 开发控制程序：使用Arduino编程语言，开发控制程序来实现对电源的控制和输出电压的调节。
在程序中，可以使用PID控制算法来实现输出电压的稳定控制。
5. 设计用户界面：为电源设计一个用户界面，可以通过LCD显示屏、按键或旋钮等与用户进行交互，并调节输出电压。
6. 测试和验证：对设计的电源进行测试和验证，确保其能够满足设计需求并稳定地输出所需的电压。
7. 编写文档和报告：撰写设计报告，包括电路图、程序代码、测试结果和分析等，并进行毕业设计答辩。
以上是一个大致的设计流程，具体的步骤和设计细节可能会根据项目需求和资源的可用性而有所不同。
基于单片机简易数控直流电压源的毕业设计
基于单片机简易数控直流电压源的毕业设计湖南工业大学本科生毕业设计I（2007届）本科生毕业设计简易数控电压源的设计 学院、系：电气与信息工程学院 专业：自 动 化 学 生 姓名：刘 慧 班级：自本0302班 学号 46030212 指导教师姓名：宋树祥 职称 讲师 最终评定成绩：湖南工业大学本科生毕业设计2007年6月II湖南工业大学本科生毕业设计湖南工业大学本科生毕业设计简易数控电压源的设计院（系）：电气与信息工程学院专业：自动化学号：46030212学生姓名：刘慧指导教师：宋树祥讲师2007年 6月I湖南工业大学本科生毕业设计摘要本设计以AT89S52单片机为核心控制芯片，实现数控直流电源功能的方案。
设计采用8位精度的DA转换器DAC0832、三端可调稳压器LM350和一个UA741运算放大器构成稳压源，实现了输出电压范围为＋1.4V～+9.9V，电压步进0.1V的数控稳压电源，最大纹波只有10mV，具有较高的精度与稳定性。
另外该方案只采用了5个按键实现输出电压的方便设定，具有设定值调整，微调（步进量0.1），粗调（步进量1）三种调整功能，显示部分我们采用了三位一体的数码管来显示输出电压值。
我们自行设计了 12V和5V电源为系统供电。
该电路的原理是通过MCU控制DA的输出电压大小，通过放大器放大，放大后的电压作为LM350的参考电压，真正的电压还是由电压模块LM350输出。
利用5个按钮调整电压、并且通过共阴极三位一体LED显示输出的电压值。
设计使用3三位一体数码管，可以显示三位数，一个小数位，比如可以显示5.90V，采用动态扫描驱动方式。
与传统的稳压电源相比具有操作方便，电源稳定性高以及其输出电压大小采用数码显示的特点。
关键词：数控，步进，三端可调稳压器I湖南工业大学本科生毕业设计ABSTRACTThe design is with the MCUAT89S52 for the core control chip,which carry out the project that the function of the number controls the direct current powersupply.Designed with the precision of eight DA converter DAC0832,three-adjustable regulators LM350 and a UA741 Operational Amplifiers constitute Regulators source, the output voltage range of +1.4 V ~ +9.9 V, 0.1V voltage step NC Regulators Power, it has with high precision and stability and only have the biggest ripple of 10 mV. Meanwhile, the program used only five keys to achieve the convenience of the output voltage setting ,with setting value adjustments. It has three kinds of adjustfunction,which can carry out micro-adjustment (Stepping volume 0.1)and the coarse adjustment (Stepping volume 1). The show part we have adopted a three-dimensional digital pipe to show the output voltage value. And we designed the 12V and 5V power supply system for electricity. The principle of that electric circuit was that the output voltage size which passes the MCU to control DA, passing the amplifier amplification, and the voltage is the reference voltage of the LM350. And the real voltage is still the LM350 outputs are from the voltage mold piece. Making use of five buttons to adjustment voltages, and pass the total cathode Christian Trinity LED to display the output's voltage .In this design I used 3 piece code tubes, which can show three position numbers, one of them is a fraction position. for example ,it can show a 5.90 Vs. In this design I adopt the scan to drive way is dynamic state sweep. With traditional steady press power supply to compare to have an operation convenience, the power supply stability high characteristics, its exportation electric voltage size adoption figures show.Keywords: Numerical Control, Stepping,Three-adjustable regulatorsII湖南工业大学本科生毕业设计目录第1章绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 国内外研究状况 (1)1.3 课题研究方法 (2)第2章数控电压源的总体方案介绍 (3)2.1 数控电压源的方案论证 (3)2.1.1 方案一：采用单片机的数控电压源的设计 (3)2.1.2 方案二：采用调整管的双计数器的数控电压源的设计 (3)2.1.3 方案三：采用调整管的十进制计数器的数控电压源的设计 (4)2.2 数控电压源的方案比较 (5)2.2.1 数控部分的比较 (5)2.2.2 输出部分的比较 (5)2.2.3 显示部分的比较 (5)第3章数控电压源的工作原理 (6)3.1 整机电路框图 (6)3.2 工作原理 (6)3.2.1 DA转换电路工作原理 (6)3.2.2 电压调整电路工作原理 (7)3.2.3 数值计算 (8)第4章单元电路工作原理 (9)4.1 时钟电路 (9)4.1.1 时钟振荡电路图 (9)4.1.2 时钟信号的产生 (9)4.2 复位电路 (9)4.3 键盘接口电路 (10)4.3.1 键盘电路 (10)4.3.2 键盘电路工作原理 (10)4.4 显示接口电路 (11)III湖南工业大学本科生毕业设计4.4.1 显示电路原理 (11)4.4.2 LED显示方式 (12)4.4.3 显示电路原理图 (12)4.5 DA转换电路 (13)4.6 电源电路 (13)4.6.1 稳压器78L12和79L12 (13)4.6.2 电源电路原理图 (14)4.7 所用主要芯片 (14)4.7.1 单片机AT89S52 (14)4.7.2 芯片ADC0832 (15)4.7.3 LM350 (17)4.7.4 运放UA741 (18)第5章数控电压源的软件系统 (20)5.1 主程序 (20)5.2 子程序 (21)5.2.1 中断子程序 (21)5.2.2 显示子程序 (22)5.2.3 键扫子程序 (23)第6章电路的调试 (24)6.1 硬件的调试 (24)6.1.1 硬件调试过程 (24)6.1.2 电路数据的测试 (25)6.2 软件的调试 (26)第7章数控电压源的使用说明 (27)结论 (28)参考文献 (29)致谢 (30)附录1整机电路原理图 (31)附录2元器件清单 (32)IV湖南工业大学本科生毕业设计附录3源程序清单 (33)（1）主程序的源程序清单 (33)（2）外中断1子程序的源程序清单 (35)（3）显示子程序的源程序清单 (36)（4）键扫子程序的源程序清单 (37)（5）延时及启动0832子程序的源程序清单 (38)V湖南工业大学本科生毕业设计第1章绪论1.1 研究背景及意义数控直流电压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。
课程设计-基于51单片机的数控直流电源设计
基于51单片机的数控直流电源设计学号：XXXXXXXXXX姓名：XXX日期：2021年12月名目第1章绪论1.1课题的背景及意义电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性非常强的工程技术，效劳于各行各业。
当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、操纵理论、材料等诸多学科领域。
直流稳压电源是电子技术常用的仪器设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域，是电子实验员、电子设计人员及电路开发部门进行实验操作和研究不可缺少的电子仪器。
在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源来供电。
而整个稳压过程是由电源变压器、整流、滤波、稳压等四局部组成。
然而这种传统的直流稳压电源功能简单、不行操纵、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。
一般的直流稳压电源品种有许多，但均存在以下两个咨询题：输出电压是通过粗调〔波段开关〕及细调〔电位器〕来调节。
如此，当输出电压需要精确输出，或需要在一个小范围内改变时，困难就较大。
另外，随着使用时刻的增加，波段开关及电位器难免接触不良，对输出会有妨碍。
稳压方式均是采纳串联型稳压电路，对过载进行限流或截流型保卫，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，基本上由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。
滤波器用于滤往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，假设由晶体管滤波器来替代，那么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，这既落低了家用电器的本钞票，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纳电位器和波段开关来实现电压的调节，并有电压表指示电压值的大小。
因此，电压的调整精度不高，读数欠直瞧，电位器也易磨损。
而基于单片机操纵的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的缺乏。
随着科学技术的不断开展，特殊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，而在一些高能物理领域，更是急需电脑或单片机操纵的低纹波、宽调整范围的电源。
2019年基于单片机的数控电压源课程设计设计.doc
基于单片机的数控电压源课程设计一．系统硬件设计结构框图本数控直流稳压电源的设计以一稳压电源为基础，以高性能单片机系统为控制核心，以稳压驱动放大电路、短路保护电路为外围的硬件系统，在检测与控制软件的支持下实现对电压输出的数字控制，通过对稳压电源输出的电压进行数据采样与给定数据比较，从而调整和控制稳压电源的工作状态及监测开关电路的输出电流大小。
本数控直流稳压电源实现以下功能：键盘可以直接设定输出电压值；可快速调整电压；LCD显示电压值等。
1．5）可编程的32根I/O口线（P0～P3）；6）2个可编程16位定时器；7）一个数据指针DPTR；8）1个可编程的全双工串行通信口；9）具有“空闲”和“掉电”两种低功耗工作方式；10）可编程的3级程序锁定位；11）工作电源的电压为5（1±0.2）V；12）振荡器最高频率为24MHz；13）编程频率3 ～24 MHz，编程电流1mA，编程电压为5V。
1．3芯片引脚排列与名称DIP封装形式的AT89S51的芯片引脚排列与名称如图1所示。
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位，并行，图1 AT89S51的芯片引脚排列与名称漏极开路双向I/O口，作为输出时可驱动8个TTL负载。
该口内无上拉电阻，在设计中作为D/A，A/D及液晶显示器的数据口。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4个TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，该口在设计中低四位作为键盘输入口，高四位与RST作为在线编程下载口。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收/输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，可作为输入。
在作为输出时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
该口在设计中作为D/A，A/D及液晶显示器的控制口。
P3口：P3口管脚是带内部上拉电阻的8位双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
课程设计-基于51单片机的数控直流电源设计.doc
3
为了实现设定电压数据的掉电保护，我在系统中连接了EEPROM24C02B，保证了在行驶过程中，如果数控电源意外掉电，已经设定的电压数据能够下来。
24C02B是ATMEL公司生产的一款256 byte的串行EEPROM，能重复擦写1,000,000次，记录的信息能保存100年以上，而且与单片机的连接只要2根线。24C02的接图如图3-2-6所示。
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，而在一些高能物理领域，更是急需电脑或单片机控制的低纹波、宽调整范围的电源。
1.2
本设计给出的数控直流稳压电源的输出电压范围为0~13V,额定工作电流为0.5A,并具有“+”、“-”步进电压调节功能,其最小步进为0.05 V,纹波不大于10 mV,此外,还可用LCD液晶显示器显示设定电压值和输出电压值。
图3-2-6EEPROM拓展模块原理图
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
显示模块主要由TLC1543及LCD液晶显示屏组成。由美国德州公司生产的TLC1543，是具有10位分辨率的AD转换器，，它具有11路模拟输入通道及3路内置自测试方式，具有显著的优点。LCD液晶屏幕采用1602，能够显示16X2个字符。由输出端采样得到的模拟信号，输入到TLC1543的其中一路模拟输入通道IN0，通过AD转换，TLC1543将模拟量转化为10位数字量输入到单片机相应的IO口。通过处理，单片机将模拟量值通过1602液晶显示出来。显示模块的接图如图3-2-7所示。
方案三：用D/A和运算放大器做电流源，即采用D/A输出调节晶体管的偏值电流(电压)，使用电压采样电路，通过A/D转换实现闭环控制。采用此方案是对方案二的改进，能有效的缩短调节时间，进一步提高输出精度。设计方案，其主要由微控制器模块、D/A转换模块、电压调整模块、显示模块、键盘模块、电源模块六部分构成。液晶屏显示电路，该系统使用LCD1602液晶显示屏，可以清晰地显示分别组成显示电路的十位、个位、小数点位，同时还能显示英文名称和电压/电流单位。
基于单片机的数控电压源设计
4.2.1 过流保护功能的重要性 ............................................................................... 16 4.2.2 过流保护功能的实现方法 ............................................................................ 16 4.2.3 电磁继电器的驱动方法 ................................................................................ 17 4.3 本章小结 ................................................................................................................... 17 第五章 电路测试结果及性能分析 ....................................................................................... 18 5.1 电路测试结果 ........................................................................................................... 18 5.2 电路性能分析 ........................................................................................................... 18 5.3 本章小结 ................................................................................................................... 19 结论 ......................................................................................................................................... 20 参考文献 ................................................................................................................................. 21 致谢 ......................................................................................................................................... 23 附录一 部分程序代码 ........................................................................................................... 24 附录二 整机电路原理图 ....................................................................................................... 30 附录三 整机实物图 ............................................................................................................... 32
基于单片机的数控直流可调开关电源设计
2.1.3
方案一：采用BUCK降压电路，BUCK降压电路是指输出电压小于输出入电压的单管不隔离的DC-DC变换电路，驱动电压采用PWM脉宽调制信号，通过控制开关管的导通与关断时间来控制输出电压。常见于电子电路中，由于其以开关变换原理为理论根底，其转换效率很高，到达80%，但是其开关噪声较大。
【Key words】Isolate the push-pull Switching power supplySCM PID
1
1.1
随着电子技术的高速开展，电子设备与人们的工作、生活的关系变得日益密切。所有的电子设备都离不开电源，电源的质量与性能的上下直接影响到整个系统的优劣与可靠性。开关电源由于其体积小、重量低、效率高、可靠性强渐渐成为当前电子设备供电电源的首选，成为当前电源开展的一大热门方向[1]。
2.1系统总体框图
2.2
2.2.1
方案一：采用单端正激式开关拓扑，单端正激式开关电源比较常见，目前来说技术比较成熟，构造较简单紧凑。输出电压的瞬态控制特性相对来说比较好，相对于反激开关电源在控制开关处于断开期间才由储能电感和储能电容提供，正激开关电源在变变压器原边导通时副边感应出对应电压输出到负载，能量由变压器直接传递，带负载能力来说相对较强，输出电压纹波较小[3]。但由于是单端的拓扑，且开关管上承受的电压较高，容易烧管，因此单端正激式开关电源多用于100-200W的场合。
【关键字】隔离推挽开关电源单片机PID
Design of DC adjustable switching power supply based on single chip microputer
Abstract
China is a large energy country and energy consumption, with the popularity of energy-saving emission reduction, low-carbon concept of life put forward, how people pay more attention to how energy. Reliable performance and high efficiency switching power supply has bee a hot topic today.Switching power supply in today's society has a pivotal position, because of its small size, light weight, high efficiency, so small to the phone charger, large TV can see it in the shadow. In the personal puter, munications equipment, military fields, instrumentation has been a large application. Under the huge market demand, how to make the switching power supply under the control of C to achieve high precision and efficiency has bee a popular research.
基于单片机的数控直流稳压电源的设计毕业设计
基于单片机的数控直流稳压电源的设计作者姓名专业电气工程及其自动化指导教师姓名专业技术职务讲师目录摘要 ................................................................. 错误!未定义书签。
第一章引言 ............................................... 错误!未定义书签。
.数控电源的进展史.................................... 错误!未定义书签。
.数控电源的应用范围 ................................ 错误!未定义书签。
.数控电源的优势 ....................................... 错误!未定义书签。
第二章系统的设计要求和方案选择....... 错误!未定义书签。
.设计要求.................................................. 错误!未定义书签。
.方案论证与比较 ....................................... 错误!未定义书签。
稳压电源的选择 ........................................................ 错误!未定义书签。
数字显示方案 .......................................................... 错误!未定义书签。
第三章系统硬件设计 ............................... 错误!未定义书签。
.系统设计.................................................. 错误!未定义书签。
.微操纵器模块........................................... 错误!未定义书签。
数控直流电压源的设计 毕业设计 好
数控直流电压源的设计摘要直流稳压电源的应用非常的广泛，质量优良的直流稳压电源才能满足电子现在的要求。
所以，直流稳压电源的设计颇为重要，特别是数控直流电压源。
本文主要介绍数控直流电压源的设计，将单片机数字控制技术，有机的融入直流稳压电源的设计中，就能设计出一款高性价比的多功能数字化通用直流稳压电源。
本文论述了一种基于基于A VR16单片机为核心控制的数控直流电压源的设计原理和实现方法，该电源具有电压可预置、可调整、输出的电压信号和预设电压信号可同时显示。
本系统主要包含LCD1602显示模块、4*4矩阵键盘模块、功率放大电路（推挽输出），和辅助电源+15V , -15V , +5V。
本文所设计的数控直流电压源与传统稳压电源相比，具有操作方便、电压稳定度高的特点，其输出电压大小采用数字显示。
数控直流电压源在研究单位、实验室、工业生产线等实际应用中有诸多优势，值得进一步学习和研究。
关键词：单片机数控LCD1602IAbstractThe application of dc voltage stabilizer very extensive, quality excellent dc voltage stabilizer can meet the requirements of electronic now, so, dc voltage stabilizer design are important, especially the numerical control dc voltage source this paper mainly introduces the numerical control dc voltage source design, be single chip microcomputer control technology digital, organic integration into the dc voltage stabilizer design, can design a high ratio of performance multi-function digital general dc voltage stabilizer This paper discusses the AVR16 based on single chip microcomputer as the core control based on the numerical control dc voltage source design principle and method, the power supply voltage preset with adjustable output voltage signal and the voltage signal can also shows that this system mainly include LCD1602 display module 4 * 4 matrix keyboard module power amplifier circuit (the push-pull output), and auxiliary power + 15V,-15 V, + 5 VThe design of the CNC dc voltage source and the traditional manostat, it is characterized by easy operation voltage stability high characteristic, the output voltage size using digital display numerical control dc voltage source research unit in laboratory of industrial production line, in practice, there are many advantages, deserves further study and researchKeywords: a single-chip microcomputer, numerical control, LCD1602目录摘要 .................................................................................................................I Abstrac t.........................................................................................................II 目录 .............................................................................................................. III 1 前言 (1)1.1研究背景及意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3课题研究方法 (2)2 数控直流电压源的方案介绍 (4)2.1数控直流电压源的方案论证 (4)2.2方案比较 (6)3 数控直流电压源的工作原理 (7)3.1整体电路框图 (7)3.2工作原理 (7)3.2.1内部A/D转换电路工作原理 (7)3.2.2电源电路 (9)3.3推挽输出电路工作电路图 (10)4 单元电路工作原理 (12)4.1时钟电路 (12)4.1.1时钟振荡电路图 (12)4.1.2时钟信号的产生 (12)4.2 复位电路 (13)4.3键盘接口电路 (14)4.3.1键盘电路 (14)4.3.2键盘电路工作原理 (14)4.4显示接口电路 (15)4.4.1 LCD1602引脚 (15)4.4.2显示电路原理图 (16)4.5 A/D转换前端电路 (16)4.6主要芯片介绍 (17)4.6.1单片机A Tmega16 (17)4.6.2 LM358 (23)4.6.3 LF356 (24)5 数控直流电压源的软件系统 (25)致谢 (27)参考文献 (28)附录1：元器件清单 (29)附录2：源程序清单 (33)1 前言1.1 研究背景及意义数控直流电压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。
基于单片机数控直流电源设计_毕业论文
湖南商学院本科毕业设计（论文）初拟题目数控直流电源设计课题类别设计□√论文□课题来源生产□科研□自拟□√学生姓名学号学院计算机与电子工程学院专业电子信息工程班级指导教师职称本次我们所设计的数控直流稳压电源与传统的稳压电源相比，具有操作方便，电压稳定度高的特点，其输出电压大小采用数字显示，输出电压的大小调节通过“+”、“-”两键操作，分别作加、减电压控制，单片机将根据按键锁进行的操作增加或减小Ｄ／Ａ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所需的稳定电压。
并ICH707芯片实时测试显示输出电压的变化，使设计更加人性化。
第二章方案论证及比较2.1 控制器部分方案一：应用PIC芯片作为控制器。
PIC单片机系列是美国微芯公司（Microship）的产品，是当前市场份额增长最快的单片机之一。
PIC系列单片机的I/O口是双向的，其输出电路为CMOS互补推挽输出电路。
I/O脚增加了用于设置输入或输出状态的方向寄存器（TRISn , 其中n对应各口，如A、B、C、D、E等），从而解决了51系列I/O脚为高电平时同为输入和输出的状态。
当置位1时为输入状态，且不管该脚呈高电平或低电平，对外均呈高阻状态；置位0时为输出状态，不管该脚为何种电平，均呈低阻状态，有相当的驱动能力，低电平吸入电流达25mA，高电平输出电流可达20mA。
相对于51系列而言，这是一个很大的优点，它可以直接驱动数码管显示且外电路简单。
它的A/D为10位，能满足精度要求。
具有在线调试及编程（ISP）功能。
方案二：应用AT89S51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。
数控电压源的设计毕业设计
(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！)XXXXXXXXXXXXXX本科生毕业设计（论文）学院：XXXXXXXXXXXXXXX专业：XXXXXXXXXXXXXXX学生：XXXXXXXXXXXXXXX指导教师：XXXXXXXXXXXXXXX完成日期：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX本科生毕业设计（论文）数控电压源的设计（实物制作）总计毕业设计（论文）38 页表格 3 表插图17 幅摘要本课题以LM2576-ADJ作为调整输出电压的主控器件，通过调节按键来调整输出电压。
同时借助AD0832进行AD转换并一次将需要显示的信息提供给数码管。
本系统由五个模块构成，分别为LM2576输出电压控制模块、单片机、数码管显示模块、整流滤波模块以及AD0832 AD转换模块，通过这几个模块的有机组合，构成一个完整的数控稳压电源。
该稳压电源具有数字显示功能，还具有能耗低、电压稳的优点。
关键词：LM2576；输出电压；单片机；数码管AbstractThis topic to a LM2576 - ADJ as main control device to adjust the output voltage, by adjusting the slide rheostat value to adjust the output voltage.At the same time use AD0832 to AD conversion and A will need to display the information provided to digital tube.This system is composed of six modules, respectively LM2576 output voltage control module, microcontroller, digital tube display module, rectifier filtering module, AD0832 AD conversion module and DS18B20 temperature measurement module, through the organic combination of several modules, constitute A complete numerical control regulated power supply.The regulated power supply with digital display function, but also , the voltage stability.Key words：LM2576;The output voltage;Single chip microcomputer;Digitalt目录摘要 (I)Abstract .......................................... I I 第一章概述 (1)1.1引言 (1)1.2 数控电压源的意义 (2)1.3 国内外现状研究 (3)1.4数控电压源的设计要求 (4)第二章方案论证与比较 (4)2.1 输出电压控制模块 (4)2.2 显示模块 (5)2. 3控制芯片的模块 (5)2. 4按键模块 (6)第三章控制电路设计 (6)3.1 STC89C51简介 (6)3.2 STC89C51主要相关参数 (7)3.3 STC89C51引脚说明 (7)3.4单片机最小系统 (10)3.5中断技术 (12)第四章数控稳压电源电源电路模块 (13)4.1 整流滤波电路 (13)4.2输出电压控制的设计 (13)4.3 DA转换和显示电路的设计 (15)第五章系统软件程序设计 (18)5.1 程序设计、流程图 (18)5.2 部分程序流程图 (19)5.3 数码管显示子程序流程图 (21)第六章系统调试与测试结果 (22)6.1 系统软件调试 (22)6.2 系统硬件调试 (22)6.3 测试结果 (23)测试结果统计表： (23)结论 (23)参考文献 (23)致谢 (24)附录一系统仿真图 (26)附录二程序 (27)第一章概述1.1引言电源技术的发展在现代工业的发展中起到了不可替代的作用。
基于AVR单片机的数控直流电压源设计
基于AVR单片机的数控直流电压源设计南京信息工程大学电子信息工程专业，南京 210044摘要:介绍一种以单片机AVR为控制核心的数控直流恒流源，该恒流源以运算放大器LM358加达林顿管组成，A／D采样电阻电压控制恒流源输出。
由键盘通过输入预定电流值，经单片机处理、采样恒流源电路输出电流值并与预定值比较，而进行调节控制．输出电流范围为20mA～2A，改变负载电阻，输出电压在24V化时，输出电流变化的绝对值小于输出电流值的0．1针ImA。
关键词:A VR单片机运算放大器恒流源A／D A VR单片机PWM1 引言单片机又称单片微控制器，它是把一个计算机系统集成到一个芯片上，概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。
单片机技术是计算机技术的一个分支,是简易机器人的核心元件。
早期单片机主要由于工艺及设计水平不高、功耗高和抗干扰性能差等原因，所以采取稳妥方案，使得指令周期长，执行速度慢。
以后的 CMOS单片机虽然采用提高时钟频率和缩小分频系数等措施，但这种状态并未被彻底改观(51以及51兼容)。
此间虽有某些精简指令集单片机(RISC)问世,但依然沿袭对时钟分频的作法。
1997年,由ATMEL公司挪威设计中心的A先生与V先生利用ATMEL公司的Flash新技术, 共同研发出RISC精简指令集的高速8位单片机，简称AVR。
相对于出现较早也较为成熟的51系列单片机，AVR系列单片机片内资源更为丰富，接口也更为强大，同时由于其价格低等优势，在很多场合可以替代51系列单片机。
AVR单片机，它采用精简指令集，以字作为指令长度单位，将内容丰富的操作数与操作码安排在一字之中(指令集中占大多数的单周期指令都是如此)，取指周期短，又可预取指令，实现流水作业，故可高速执行指令。
当然这种速度上的升跃，是以高可靠性为其后盾的。
AVR单片机硬件结构采取8位机与16位机的折中策略，即采用局部寄存器存堆(32个寄存器文件)和单体高速输入/输出的方案(即输入捕获寄存器、输出比较匹配寄存器及相应控制逻辑)。
1基于单片机的数控电压源课程设计(毕业设计)-推荐下载
2．2 主要特性
CMOS 工艺技术制造，工作电压 3-15V，“二键锁定”功能，编码输出为三态
输出，可直接与微处理器数据总线相连，内部振荡器能完成 4×4 矩阵键盘扫描，
亦可用外部振荡器使键盘操作与其他处理同步，通过外接电容避免开关发生前、
后沿弹跳所许的延时。有按键按下时
数据有效线变高，同时封锁其他键，
+5V +15 -15V
D/A 转换 DAC0832
可调稳压源
A/D 转换 ADC0809
4） 256B的片内数据存储器，其中高128字节地址被特殊功能寄存器SFR占 用；
5）可编程的32根I/O口线（P0～P3）； 6）2个可编程16位定时器； 7）一个数据指针DPTR； 8）1个可编程的全双工串行通信口； 9）具有“空闲”和“掉电”两种低 功耗工作方式； 10）可编程的3级程序锁定位； 11）工作电源的电压为5（1±0.2） V； 12）振荡器最高频率为24MHz； 13）编程频率3 ～24 MHz，编程电流 1mA，编程电压为5V。 1．3 芯片引脚排列与名称 DIP封装形式的AT89S51的芯片引脚排 列与名称如图1所示。 VCC：供电电压。 GND：接地。 P0口：P0口为一个8位，并行， 图1 AT89S51的芯片引脚排列与名称 漏极开路双向I/O口，作为输出时可驱动8个TTL负载。该口内无上拉电阻，在设 计中作为D/A，A/D及液晶显示器的数据口。 P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收 输出4个TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，该口在 设计中低四位作为键盘输入口，高四位与RST作为在线编程下载口。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收/输出 4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，可作为输入。 在作为输出时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。该口在设计中作为 D/A，A/D及液晶显示器的控制口。 P3口：P3口管脚是带内部上拉电阻的8位双向I/O口，可接收输出4个TTL门 电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，
课程设计基于单片机的数控直流电源设计
课程设计基于单片机的数控直流电源设计随着科技的发展和电子技术的应用，数控技术在现代工业中得到了广泛的应用。
数控技术在实现高精度、高效率的同时，也带来了不少挑战，其中就包括数控直流电源的设计。
单片机作为一种重要的微处理器，可以在数控直流电源的设计中起到重要的作用。
本文将介绍基于单片机的数控直流电源设计，并分析其优势和应用。
一、设计原理：数控直流电源是在电力供应已经数字化的前提下，通过嵌入式微控制技术实现对直流电信号进行数字化控制的一种电力供给方式。
该技术主要通过控制器进行数字化控制，可并行实现输出电压、输出电流和负载等重要参数的实时监控和控制，从而实现电力供给的高精度和高可靠性。
基于单片机的数控直流电源主要由控制系统、数字化输出系统、输出分流系统、显示系统和传感器等组成。
其中，控制系统通过内部控制逻辑和程序，实时获取电源需要输出的电压、电流和负载信息，通过合理的控制算法生成控制信号，从而驱动电源输出相应的电信号；数字化输出系统固定输出直流电流值，可通过调整其输出电压和电流，实现不同功率的输出；输出分流系统用于实现多路电源分流，适应不同的负载并减少过大的输出电流对电路产生的不良影响；显示系统可实时地显示电源的各项参数信息，方便实时监控。
二、设计流程：基于单片机的数控直流电源的设计一般包含以下几个步骤：1.采集系设计：根据电源的需求采用MPU或MSU芯片采集所用电路的主要参数，如电流、电压等。
2.控制逻辑设计：作为一种嵌入式控制系统，由MPU或MSU芯片组成，可以根据采集值来生成控制信号。
3.控制信号生成器设计：根据采集到的电流、电压等参数信息生成相应的控制信号，该信号将被送到开关电源，实现对输出电流进行控制。
4.数字化输出电路：独立于控制电路，采用异步转换电路等方式，将所需的输出电流进行本地数字化处理。
5.控制器设计：是一种将电源输入与输出匹配的逻辑附件。
6.硬件设计：根据设计原则，精益制造硬件电路，提高电源的工作效率和稳定性。
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陕西理工学院课程设计课题：基于单片机直流电压源设计班级：电子103学生学号：1013014093学生：颂镭指导老师：王文洋1设计任务及要求 (1)2方案比较并确定 (1)2.1方案一: (1)2.2方案二： (2)2.3两种方案比较 (3)3．系统硬件设计结构框图 (4)3.1 8051简介 (4)3.2 主要特性 (4)3.3芯片引脚排列与名称 (5)4 键盘控制器MM74C922 (6)4.1 简介 (6)4.2 主要特性 (7)4.3芯片引脚排列与名称 (7)4.4 D/A转换器DAC0832 (7)4.4.1简介 (7)4.4.2 主要特性 (8)4.4.3芯片引脚排列与名称 (8)5．硬件电路设计 (9)5.1 MM74C922接口电路 (9)5.2 DAC0832接口电路 (9)5.3 ADC0809接口电路 (10)5.4 LCD1602C接口电路 (11)5.5 可调稳压源电路 (12)5.6流稳压电路 (12)6．程序设计 (14)6.1主控程序 (14)6.2 D/A子程序 (14)6.3 A/D子程序 (15)6.4 键盘子程序 (16)1设计任务及要求1.设计任务: 设计制作具有一定电压围和功能的数控电源.原理如题目所示(1)基本要求:a 输出电压:围0~15V .步进0.1V纹波不大于10mvb输出电流: 500mAc 输出电压由数码显示d 用”+”.”-”键控制输出电压进行增/减调整2方案比较并确定根据设计要求，小组成员拟列了2个方案，原理上基本能够实现要求2.1方案一:是以型号89C51单片机为控制核心进行设计的，通过按键进行控制，单片机控制数模转换芯片DAC0832，其输出0~7.5V的电压，因为要求电压为0~15V所以必须再经过放大器放大，并通过三端可调正稳压器进行稳压，输出一个较稳定的直流电压，并在数码管上显示出来，并时刻刷新调整电压后的幅值。
a..方框图如下：b..原理图如下：2.2方案二：是以单片机89C51为控制核心，外接按键进行控制，单片机控制8个继电器，且每个继电器串联一个一定阻值的电阻，电阻之间的关系为以2为参数的等比数列，继电器之间为并联形式。
最终电压幅值可经过一个稳压电路后稳定输出。
且最后输出的电压值可通过单片机控制在数码显示管上显示出来，并时刻刷新调整电压后的幅值。
a．方框图如下电源输入键盘输入b。
原理图如下2.3两种方案比较方案一的电源电压切换采用DAC 控制速度比较快，切换方便，且可以输出较高频率的几种波形，所需器件较少，元器件较常见而且便宜，缺点是放大器的电压要求比较高，需要0~15V 的输出，需要多种电源供电。
方案二采用继电器控制为机械式。
基本原理简单，实现比较方便，电源电压也可以调整到较精确的数值，但是它需要较大的工作电流，原器件价格较贵，而且继电器会产生噪声污染。
比较之后，两种方案各有优缺点，所以可以任意选取一种进行软硬件组装。
直流数控电压源设计3．系统硬件设计结构框图本数控直流稳压电源的设计以一稳压电源为基础，以高性能单片机系统为控制核心，以稳压驱动放大电路、短路保护电路为外围的硬件系统，在检测与控制软件的支持下实现对电压输出的数字控制，通过对稳压电源输出的电压进行数据采样与给定数据比较，从而调整和控制稳压电源的工作状态及监测开关电路的输出电流大小。
本数控直流稳压电源实现以下功能：键盘可以直接设定输出电压值；可快速调整电压；LCD显示电压值等。
Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器。
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。
3.2 主要特性1）与MCS-51兼容；2）8位字长的CPU；3）可在线ISP编程的4KB片FLASH存储器，用于程序存储，可擦写1000次；4）256B的片数据存储器，其中高128字节地址被特殊功能寄存器SFR占用；5）可编程的32根I/O口线（P0～P3）；6）2个可编程16位定时器；7）一个数据指针DPTR；8）1个可编程的全双工串行通信口；9）具有“空闲”和“掉电”两种低功耗工作方式；10）可编程的3级程序锁定位；11）工作电源的电压为5（1±0.2）V；12）振荡器最高频率为24MHz；13）编程频率3 ～24 MHz，编程电流1mA，编程电压为5V。
3.3芯片引脚排列与名称DIP封装形式的AT89S51的芯片引脚排列与名称如图1所示。
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位，并行，图1 AT89S51的芯片引脚排列与名称漏极开路双向I/O口，作为输出时可驱动8个TTL负载。
该口无上拉电阻，在设计中作为D/A，A/D及液晶显示器的数据口。
P1口：P1口是一个部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4个TTL门电流。
P1口管脚写入1后，被部上拉为高，可用作输入，该口在设计中低四位作为键盘输入口，高四位与RST作为在线编程下载口。
P2口：P2口为一个部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收/输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被部上拉电阻拉高，可作为输入。
在作为输出时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。
该口在设计中作为D/A，A/D 及液晶显示器的控制口。
P3口：P3口管脚是带部上拉电阻的8位双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。
当P3口写入“1”后，它们被部上拉为高电平，并用作输入。
作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流，这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89S51的一些特殊功能口，如下表1所示：该口在设计中使用其特殊功能作为D/A，A/D读写信号的控制口。
和A/D的中断输入口。
RST：该引脚为复位信号输入端，高电平有效。
在振荡器稳定工作情况下，该引脚被置成高电平并持续两个机器周期以上是系统复位。
ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。
在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。
该引脚在设计中作为锁存器器和A/D的时钟信号。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。
/EA/VPP：/EA为访问芯片部和芯片外部程序存储器的选择信号。
在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。
XTAL1：芯片振荡器放大器的输入及部时钟工作电路的输入。
XTAL2：芯片振荡器放大器的输出。
4 键盘控制器MM74C9224.1 简介键盘的作用是对单片机输入数据，设计中要求能是电压进行“+”，“-”，及电压值的设定，所以采用键盘为4×4的薄膜矩阵键盘，用MM74C922芯片进行识别按键后送AT89S51的并行口P1，P1.0～P1.3作为键盘输入口。
传统的4×4矩阵键盘识别处理程序的编写相对烦琐。
所以采用MM74C922芯片来将4×4矩阵键盘的键值转换成4位BCD码以简化程序的编写。
4.2 主要特性CMOS工艺技术制造，工作电压3-15V，“二键锁定”功能，编码输出为三态输出，可直接与微处理器数据总线相连，部振荡器能完成4×4矩阵键盘扫描，亦可用外部振荡器使键盘操作与其他处理同步，通过外接电容避免开关发生前、后沿弹跳所许的延时。
有按键按下时数据有效线变高，同时封锁其他键，片锁存器将保持键盘矩阵的4位编盘，可由微处理器读出4.3芯片引脚排列与名称DIP封装形式的MM74C922的芯片引脚排列与名称如图4所示。
VCC：供电电压（+5～+15）；GND：接地；Y1～Y2：矩阵键盘行输入，图4 MM74C922芯片引脚排列与名称其部接有上拉电阻；X1～X2：矩阵键盘列输入；OUT1～OUT2：矩阵键盘列输出；OSC：振荡器输入；DA：按键有效输出，当有任意键按下是DA输出高电平；/OE：输出有效端，低电平有效。
4.4 D/A转换器DAC08324.4.1简介设计要求电压输出围是0.0V～9.9V，步进0.1V，共有100种状态，因此采用8位的D/A转换器就能满足设计要求。
因此采用常用的DAC0832芯片。
8位字长的D/A转换器DAC0832具有256种状态，能满足设计要求。
DAC0832芯片是具有两个输入数据寄存器的8位DAC，它能直接与AT89S51单片机相连接，4.4.2 主要特性1）8位分辨率；2）电流型输出，稳定时间为1uS；3）可双缓冲输入，单缓冲输入或直接数字输入；4）单一电源供电（+5~+15V）；5 低功耗（20mW；）4.4.3芯片引脚排列与名称DIP封装形式的DAC0832的芯片引脚排列与名称如图51所示。
VCC:电源电压，+5V。
GND:地线输入端。
图5 DAC0832的芯片引脚排列与名称D0～D7：8位数字量输入引脚。
单片机由这8根线传送给D/A转换数字量。
D7为最高有效位，D0为最低有效位。
Vref：参考电压端。
/CS:片选信号，当/CS为低电平时候，芯片被选中工作。
ILE:允许数字量输入线。
高电平有效。
/XREF：传送控制输入线，低电平有效。
/WR1，/WR2：写命令输入线。
Ffb：运算放大器反馈线。
Iout1，Iout2：模拟电流输出线，Iout1+Iout2为一常数。
5．硬件电路设计5.1 MM74C922接口电路设计中MM74C922的输出口与P1口的低四位相接，DA端通过反向器与P3．2相接。
每当有按键按下时，DA就产生高电平，同时向P1口低四位传送16进制的BCD码，分别对应16个按键。
MM74C922与键盘及AT89S51的接线图见图9图9 MM74C922接口电路5.2 DAC0832接口电路DAC0832 最具特色是输入为双缓冲结构，数字信号在进入D/A 转换前，需经过两个独立控制的8 位锁存器传送。
其优点是D/A 转换的同时，DAC 寄存器中保留现有的数据，而在输入寄存器中可送入新的数据。
系统中多个D/A 转换器容可用一公共的选通信号选通输出。
设计中用2个电压控制字代表0.1V当电压控制字从0，2，4，……到198时，可调稳压源输出0.0，0.1，……，9.9。
由于DAC0832是电流输出型，输出的电流随输入的电压控制字线性变化。
若要得到电压，还需要外接一片运放来实现电流到电压的转换。
由于DAC0832 输出级没有加集成运放，所以需外加LM324 相配适用。
考虑到设计需要，采用了单缓冲双级性的接法，如图10所示：图10 DAC0832接口电路其计算公式为：256)(101DVVref-=)5()(12RYRXRZRXVV-+-=其中Vref为参考电压，D为DAC0832接收到的数据。
5为DAC0832基准电压。
如果图中所示电阻RX，RY，RZ的阻值选取适当，则输出电压围在电压控制字从0，2，4，……到198变换时根据上式计算可得输出电压为+4.9V~-5V，正好满足后续电路的要求。