89c51直流稳压电源

学 生 毕 业 设计

课题名称

基于89C51数控直流稳压电源设计与实现 姓 名 学 号 091250212 学 院

通信与电子工程学院 专 业

电子科学与技术 指导教师

周来秀 讲师

2013年05月25日

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※※ ※※ ※※※※※※※※※ 2013届学生 毕业设计材料 （四）

湖南城市学院本科毕业设计诚信声明

本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计，是本人在指导老师的指导下，独立进行，设计成果和制作的产品实物不存在知识产权争议。对本设计的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

本科毕业设计作者签名：

年月日

目录

引言 (1)

1．总体设计 (1)

1.1功能要求及技术指标 (1)

1.2总体设计方案 (1)

2．硬件设计 (2)

2.1硬件电路总原理图 (2)

2.2主要硬件模块原理图及相关说明 (3)

2.2.1数控直流电源单片机最小系统和按键输入模块 (3)

2.2.2AD/DA转换模块 (4)

2.2.3显示模块电路 (5)

2.2.4电源模块电路 (6)

3．软件设计 (7)

3.1主程序流程及相关说明 (7)

3.2各硬件模块驱动程序流程及相关说明 (8)

3.2.1键盘扫描模块 (8)

4．测试结果与分析 (9)

5．调试与使用说明 (9)

参考文献 (10)

致谢 (11)

基于89C51数控直流稳压电源设计与实现

引言

数控直流稳压电源是一种常见的电子仪器，广泛的用于电子电路，教学实验和科学研究等领域。目前实用的直流稳压电源大部分是线性电源。利用分离器件组成，其体积大，功率底，可靠性差，操作使用不方便，自我保护功能不够，因而故障率高。随着电子科技的飞速发展，各种电子，电器设备对稳压电源的性能要求日益提高，稳压电源不断差朝着小型化，高效率，低成本，高可靠性，低电磁干扰，模块化和智能化发展。以单片机系统为核心而设计制造出来的新一代稳压电源不但电路简单，结构紧凑，价格低廉，性能卓越，而且单片机具有计算和控制功能，利用它对采样技术进行各种计算，从而可排除和减少由于骚扰信号和模拟电路因起的误差，大大提高稳压电源输出电压和输出电流精度，降低了对模拟电路的要求。智能稳压电源可利用单片机设置周密的保护检测系统，确保电源运行可靠。输出电压和限制电流采用数字显示，输入采用键盘方式，电源的外表美观，操作使用方便，具有较高的使用价值。

1总体设计

1.1 功能要求及技术指标

系统电压调节范围为5～25V，具有过载和短路保护功能。输出电压可用1602LCD液晶显示。键盘设有4个键，复位键，步进增减1V两个键，以及确认键。复位键用于启动参数设定状态（5V），步进增减键用于设定参数数值，确认键用于确认输出设定值.

电源开机设定电压输出默认值为5V。通过步进增减按键功能选择可在不同的设定参数之间切换，再按确认键进入设定电压输出状态。若按复位键，则电压输出恢复5V。系统设有自动识别功能，将不接受超出使用范围（5～25V）的设定值。

1.2总体设计方案

采用89C51系列单片机作为整机的控制单元，通过改变输入数字量来改

变输出电压值，从而使输出功率管的基极电压发生变化，间接地改变输出电压的大小。为了能够使系统具备检测实际输出电压值的大小，可以经过PCF8951进行模数转换，间接用单片机实时对电压进行采样，然后进行数据处理及显示。采用软件方法来解决数据的预置以及电流的步进控制，使系统硬件更加简洁，各类功能易于实现本系统以直流电源为核心，利用89C51 系列单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电流，设置步进等级可达0.1V，并可由数码管显示实际输出电压值和电压设定值。利用单片机程控输出数字信号，经过D/A 转换器输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电流的变化而输出不同的电压。单片机系统还兼顾对恒压源进行实时监控，输出电压经过电流/电压转变后，通过A/D 转换芯片，实时把模拟量转化为数据量，经单片机分析处理，通过数据形式的反馈环节，使电压更加稳定，构成稳定的压控电压源。其原理框图如图1.1所示。

图1.1数控直流电压源总体设计框图

2 硬件设计

2.1 硬件电路总原理图

系统硬件部分由单片机STC89C51、按键控制模块、系统电源模块、1602显示模块和AD/DA转换模块组成，分各模块单独设计电路，硬件系统总电路图如图2.1所示。

图2.1硬件总电路图

2.2 主要硬件模块原理图及相关说明

2.2.1数控直流电源单片机最小系统和按键输入模块

单片机最小系统为整个系统的核心，控制着整个系统的运行，让单片机稳定的运行是非常必须的，单片机最小系统原理图如图2.2所示。单片机控制部分主要由STC89C51、晶振电路、复位电路。按键模块由四个按键组成。其电路图如图2.2所示。

图2.2 数控直流电源单片机最小系统和按键输入模块

2.2.2AD/DA转换模块

AC/DC变换是将交流变换为直流，其功率流向可以是双向的，功率流由电源流向负载的称为“整流”，功率流由负载返回电源的称为“有源逆变”。AC/DC变换器输入的交流电，因必须经整流、滤波，因此体积相对较大的滤波电容器是必不可少的，同时因遇到安全标准（如UL、CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC、FCC、CSA），交流输入侧必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件，这样就限制AC/DC电源体积的小型化，另外，由于内部的高频、高压、大电流开关动作，使得解决EMC电磁兼容问题难度加大，也就对内部高密度安装电路设计提出了很高的要求，由于同样的原因，高电压、大电流开关使得电源工作消耗增大，限制了AC/DC变换器模块化的进程，因此必须采用电源系统优化设计方法才能使其工作效率达到一定的满意程度。整个模块电路如图2.3所示。