基于AT89C51单片机的连续步进可调稳压电源研究与设计

机
４） 软件设计 。系统软件 流程图直观的描述了如何实现对 系统输出 电压 的调节。首先对系统 的输出电压进行初始化，设定为５ （ Ｖ 常用电压 值 ），然后通过判断按键是 “ ”键或是 “ ”键对系统的输 出电压进行 ＋ 一 相应的调节 ，并保证输出电压不超出设定范围。
３ 结 束语
图 １系 统 框 图
ｌ ８
电 子 科 学
２ ２ 科０第４ ０年 １ 期
基于ＡＴ８ Ｃ５单 片机 的连续步进 可调稳 压 电源研究与设 计 ９ １
林 敏 锐
（ 福建师范大学协和学 院信息技术系 ，福建福 州 ３ ０ ０ ） ５１８
摘 要 介绍一种基 于Ａ ８ｃ １ 片机的智能稳 压电源的设计方 案。该系统 由整 流滤波初步稳 压部分 、单 片机控制部 分等部分组成 Ｔ ９ ５单 电源能连续 步进 可调 ，并且可实 时显示 ，弥补传统稳 压 电源 的不 足。 关键 词 Ａ ８Ｃ １ Ｔ ９ ５ ；稳压 电源 ；连续 步进可调 中图 分 类号 Ｔ Ｎ 文献标 识 码 Ａ 文 章编 号 １７—６ １（ １）２—０８ ０ ６３ ９７一２ ０１２０ １— １ ０
参 考文 献
［】 １ 童诗 白， 成英 ． 电子技术 基础［ ． 华 模拟 Ｍ］ 北京： 高等 教育出版社 ， ０ ， ０ １ ． ２ １ ０ —２ ５ ０ ２
Байду номын сангаас
［］ 友 德 ， ． 片 微 型 机 原 理 、应 用 与 实 验 ［ ． 海 ： 旦 大 学 出 版 ２张 等 单 Ｍ】上 复
社，０ ６１ ２０ ， ２—１０ ８．
１ 设计 原理
直 流稳压 电源 由电源变压 器Ｔ、整流 、滤波 和稳 压电路 四部分组 成 。电网供给的交流电压ｕ ２ ０ １（ ２ Ｖ，５ Ｈ ）经电源变压器 降压后 ，得 到 ０ｚ 符合电路需要 的交流电压ｕ ，然后由整流电路变换成方向不变 、大小 随 ２ 时间变化的脉动 电压ｕ ３，再用滤波器滤去其交流分量 ，就可得到比较平 直的直流电压ｕ 。但这样 的直流输 出电压 ，还会 随交流电网电压的波动 Ｉ 或负载的变动而变化。在对直流供电要求较高的场合 ， 还需要使用稳压 电路 ，以保证输 出直流电压更加稳定 。 本设计方案由运放组成的串联型稳压 电源。本方案既可实现稳定 的 电压输 出，而且输出电压连续步进可调 ，满足设计要求 。在方案三 中用 到了运放 、单片机 、数模转换ＤＡ ０ ３ ，这些器件都需要稳定的工作 电 Ｃ ８２ 压 ，实现系统稳压电源的连续步进可调。 系统由各个模块组成 ，由各个模块组成的系统框图如 图１ 所示 。
该设计基 于Ａ ８ Ｃ １ Ｔ ９ ５ 单片机进行设计 ，采用 闭环反馈调整的方法 ， 设计 出了实用 的直流 电压源 ，其电压输 出的级数与ＤＡ的位数有 紧密关 ／ 系，本设计采用了８ 位的ＤＡ，若采用 １位或１位 的ＤＡ转换器进行相应 ／ ２ ６ ／ 的闭环调整 ，直流 电源的精度会进一步提高。该电源不仅小巧、轻便 、 输 出特性 良好而且还操作 简单 ，具有连续步进 可调等控制智能化等特 点 ，因此，十分适用于各种科学实验与小功率 的电子设备中。
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１ ）整 流滤波 、初 步稳压 。整流就是把交 流电变成脉动 的直流 电的 过程 ，整流的基本器件是二极管 ，利用二极管的单向导 电性即可把交流 电转换 成 脉 动 的直 流 电 。 滤波是为了降低输 出电压的脉动成分 ，得到较为平滑的直流 电源 ， 常有的滤波电路有电容滤波 、Ｒ Ｌ Ｃ（ ｃ）ｎ型的滤波形式。电容是—个能 储存 电荷的元件。有 了电荷 ，两极板之间就有 电／ Ｕ ＝ ／ 。在电容量不 ￣ Ｃ ＱＣ ． 变时 ，要改变两端电压就必须改变两端 电荷 ，而电荷改变的速度 ，取决 于充放电时间常数。时间常数越大 ，电荷改变得越慢 ，则电压变化也越 慢 ，即交流分量越小 ，也就 “ 滤除”了交流分量 ，经过滤波后，输出电 压的纹波减小，直流成分得到提高 。 固定三端稳压器稳压电路在输入与公共端之 间、输出端与公共端之 间分别接了ｏ３ｕ、０１啪 电容 ，可以防止 自激振荡。 ．３ｆ ． ｔ 单片机Ａ ８ Ｃ １ Ｔ ９ ５ 是系统的控制核心 ，主要是通过控制数摸转换来实 现对稳压电源的调节 ，并且控制显示电路 。 ＤＣ Ａ 模块是整个系统 的纽带 ，连接着控制部分与稳压部分 。该数模 转换 电路采用 的是Ｄ Ｃ ８ ２ Ａ ０ ３ 单极性输 出方式，输 出 ｏ－ ＊ ｒ ２６ Ｖ ＝ Ｂ Ｖ ｅ ５ ，其中 ｆ Ｂ 的值为Ｄ ～ ７ Ｏ Ｄ 组成的８ 位二进制 ， 取值范围为０ ２ ５ ｒ ］ 考电压。 ～ ５ ，Ｖｅ ￣ ｆ 该电压有电阻Ｒ 和可变电阻Ｒ 分压所得 ，通过调节可变 电阻可以改变参 ２ ３ 考 电压 Ｖｅ。 ｒ ｆ ２） 初步稳压 。稳压部分是系统 的实现核心 ，Ｄ Ｃ Ａ 模块输出的模拟信 号决定最终 的输出电压 。稳压电路 中电阻Ｒ 和Ｒ 组成取样电路 ，对输出 ７ ８ 电压进行取样 ，运放Ｔ ０ ２ Ｌ ８ 构成比较 电路 ，对采样 电压与数模转换输 出 的电压进行 比较以控制调整电路，三极管Ｑｌ ２ 和Ｑ 构成调整电路 ，调整电 路通过改变三极管的管压降来调整输 出电压。 显示电路是对系统输出电压进行显示 ， 使得整个系统更加合理话 ， 由于 只 显示 输 出 的 电压 ，所 以显 示器 件 采 用数 码 管 。 ３ 数 据测试 。数据测 试主要是 测试输 出 电压 与设定值 之间的误 ） 差 。为 了减小误差 ， 以将 电压的设定值 限定在３ 所 Ｖ～ｌＶ ｌ 之间。系统输 出电压在３ Ｖ～ｌＶ之间步进可调 ，步进值为Ｏ１ 。 １ ． Ｖ
［］ 增 福 ， 永 明 ． 编 线 性 直 流 稳 压 电 源 ［ ． 京 ： 子 工 业 出 版 ３王 魏 新 Ｍ】北 电
社，０ ４１０— ２ ２０ ， ０ ４１
２ 硬件 设计 与软 件设 计
［］ 明生 ． ４蔡 电子设计 ［】 Ｍ． ： 北京 高等教育教 育 出版社 ， ０， ２４ ２ ４５ ０ ７～ １．
本 课题 设 计 的 直流 稳 压 电源 的核 心控 制 器 件 选用 ＡＴ ９ ５ｌ ８Ｃ 。 Ａ ８Ｃ １ Ｔ ９ ５是一种带４ 字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低 电压 ，高性 Ｋ 能ｃ ０ ８ Ｍ ｓ 位微处理器 ，俗称单片机。该器件采用Ａ Ｍ Ｌ ｉ Ｔ Ｅ ￣ 密度非易失存 储器制造技术制造 ，与工业标准的ＭＣ 一 １ Ｓ５ 指令集和输出管脚相兼容 。由 于将多功能８ Ｐ 位Ｃ Ｕ和闪烁存储器组合在单个芯片中 ，Ａ ＭＥ 的Ａ ８Ｃ １ Ｔ Ｌ Ｔ ９ ５ 是一种 高效微控制器 ，Ａ ８ ２ Ｃ １ Ｔ ９ ０ ５是他 的精简版 ，为很 多嵌入式控制系 统提供了一种灵活性高且价廉 的方案。 直流稳压 电源的数模转换采用通用芯片Ｄ Ｃ ８２ Ａ ０ ３ 主要 由 Ａ ０ ３ 。Ｄ Ｃ ８ ２ ８ 位输入寄存器 、８ Ｄ Ｃ 位 Ａ 寄存器 、８ ／ 转换器 以及输入控 制电路 四 位ＤＡ 部分组成 。８ 位输人 寄存器用于存放主机送来 的数字量 ，使输入数字量 得到缓 冲和锁存 ，由加 以控制 ；８ Ａ 寄存器用于存放待转换的数字 位Ｄ Ｃ 量，由加 以控制 ；８ ／转换器输出与数字量成正 比的模拟电流 ；由与 位ＤＡ 门、非与门组成的输入控制电路来控制２ 个寄存器的选通或锁存状态。
该稳压 。
，
在我国 ，以电力电子学 为核心技术的电源产业 ，电源产业进入快速 发展 时 期 。 一 方 面 ， 电源 产业 规 模 的发 展 在加 快 ；但 是 我 国 电源 产 业 与 发达 国家 相 比 ，尤 其 在 实 现 直 流稳 压 电源 的 智 能化 、 网络化 方 面 的 研 究 不是很多。国内直流稳压电源技术在实现智能化等方面相对落后 ，面对 激烈的国际竞争 ，是个严重的挑战。 当前 ，智能稳压电源的发展逐渐呈现智能化 、数字化等趋势。本系 统研究的直流稳压 电源主要是符合智能化、数字化 以及模块化的特点。 智能化主要是指 系统有可编程模块可以对系统进行智能控制 。数字化主 要是指系统输 出电压通过７ 段数码管显示 ，并且可以通过按键 对输 出电 压进行连续步进数字化调节。