数控电压源

毕业(论文) 数控直流稳压电源 院 （系）： 物 理 与 机 电 工 程 学 院 专 业： 电 子 信 息 工 程 技 术 学生姓名： 邹 伟 翔 班 级： 06 电 专（二） 班 学 号： 2 0 0 6 0 4 0 8 2 7 指导教师： 傅 智 河 时 间： 2 0 0 9 年3 月15日 【摘　要】数控直流稳压源就是能用数字来控制电源输出电压的大小，而且能使输出的直流电压能保持稳定、精确的直流电压源；本文介绍了利用数/模转换电路、辅助电源电路、去抖电路等组成的数控直流稳压电源电路，详述了电源的基本电路结构和控制策略；它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，其结构简单、制作方便、成本低，输出电压在0～9.9V之间连续可调，其输出电压大小以0.1V步进，输出电压的大小调节是通过“＋” “－”两键操作的，而且可根据实际要求组成具有不同输出电压值的稳压源电路。该电源控制电路选用89C51单片机控制主电路采用串联调整稳压技术具有线路简单、响应迅速、稳定性好、效率高等特点。详细分析了电源的拓朴图及工作原理。 关键词：稳压电源；单片微型机；数控直流；D/A转换 Abstract: NC is the source DC can be used to control the figure the size of power supply output voltage, but also the output DC voltage to maintain stability, precise DC voltage source; This article describes the use of D / A converter circuit, auxiliary power supply circuit, go Buffeting NC circuit composed of DC regulated power supply circuit, power supply detailing the basic circuit structure and control strategy; It with the traditional regulated power supply, compared with convenient operation, high voltage stability characteristics, and its simple structure, easy production, low cost, the output voltage between 0 ~ 9.9V at continuously adjustable, the size of its output voltage to 0.1 V step, the size of the output voltage regulation through the "+" "-" two-button operation and can be requested in accordance with the actual composition of the output voltage with different values of the source voltage regulator circuit. The power control circuit selection 89C51 single-chip control of the main circuit in series with line adjust regulator technology easy, fast response, good stability and high efficiency. Detailed analysis of the power supply and working principle of topographies. Keywords: ds:voltage-stabiilzedp owers ource; monolithicm cirocomputer; NC DC; D / A converter 引 言 数 控 直 流 稳 压 电 源 是 一 种 常 见 的 电 子 仪 器，广 泛 地 应 用 于 电 子 电 路 、 教 学 实 验 和 科 学 研 究 等 领 域 。 目 前 使 用 的 直 流 稳 压 电 源 大 部 分 是 线 性 电 源 ， 利 用 分 立 器 件 组 成 ， 其 体 积 大，效 率 低 ， 可 靠 性 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 技 术 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 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 方 向 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 由 于 单 片 机 具 有 计 算 和 控 制 能 力 ， 利 用 它 对 采 样 数 据 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 引 起 的 误 差 ， 大 大 提 高 稳 压 电 源 输 出 电 压 和 控 制 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 监 测 系 统 ， 确 保 电 源 运 行 可 靠 。 输 出 电 压 和 限 定 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 。 目录 摘要…………………………………………………………………………………2 关键词………………………………………………………………………………2 Abstract……………………………………………………………………………2 Key Words……………………………………………………………………………2 引言…………………………………………………………………………………2 1.概述………………………………………………………………………………4 1.1系统概述……………………………………………………………………………………4 1.2 本设计方案思路……………………………………………………………………………4 1.3稳压源的技术指标和要求…………………………………………………………………4 2.总体设计框图 ……………………………………………………………………5 3.单元电路设计………………………………………………………………………5 3.1稳压电源部分…………………………………………………………………………………5 3.2显示部分………………………………………………………………………………………5 3.3数模转换部分…………………………………………………………………………………6 3.4数字控制部分…………………………………………………………………………………7 4.系统软件设计………………………………………………………………………7 5.制作与调试………………………………………………………………………8 5.1硬件电路的布线与焊接……………………………………………………………………8 5.2 电路组装和调试……………………………………………………………………………8 6.分析与心得………………………………………………………………………8 结束语………………………………………………………………………………8 参考文献 …………………………………………………………………………9 相关程序……………………………………………………………………………9 1、概述 1.1、系统概述： 电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。随着数控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。数控电源是从80年代才真正的发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展。但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件的研制应用，到90年代，己出现了数控精度达到0.05V的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W的数控电源。从组成上，数控电源可分成器件、主电路与控制等三部分。目前在电力电子器件方面，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而且经常跳变，使用麻烦数字化电源模块是针对传统电源模块的不足提出的，数字化能够减少生产过程中的不确定因素和人为参与的环节数，有效地解决电源模块中诸如可靠性、智能化和产品一致性等工程问题，极大地提高生产效率和产品的可维护性。 1.2、本设计方案思路 根据设计任务要求，数控直流稳压电源的工作原理框图如图1所示。主要包括三大部分：数字控制部分、模拟/数字转换部分（D/A变换器）及可调稳压电源。数字控制部分用+、- 按键控制一可逆二进制计数器，二进制计数器的输出输入到D/A变换器，经D/A器转换成相应的电压，此电压经过放大到合适的电压值后，去控制稳压电源的输出，使稳压电源的输出电压以0.1V的步进值增或减。 图1 1.3、稳压源的技术指标与要求 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0～10V. (2)、输出直流电压能步进调节，步进值为0.1V。 (3)、由"+"、"-"两键分别控制输出电压步进增和减。 (4)、输出电压类型可选：三角波、方波、直流电压。 2、总体设计框图 图2 3、单元电路设计 3.1、稳压电源部分 图3 在图3中，该部分主要是由三端稳压器LM7812、LM7912、LM7805和若干个电容、二极管元器件组成，220 V市电经220 V／12 V变压器降压后得到的双12 V交流电压，经三端稳压器LM7812和LM7912得到+12 V和-12V，再经过LM7805得到+5 V的电压。 3.2、显示部分 在图4中，显示部分比较简单，主要是由两个数码管和若干电阻组成，两个数码管分别显示电压的个位和十分位，该部分是由单片机完成的，数码管的各端口以依次连到AT89S51的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.7口，完成对电压的显示功能。 图4 3.3、模数转换部分 图5 本系统中的数模转换电路如图5所示。它由DAC0832、两级低漂移的运放μA714及VREF电路组成。DAC0832和运放U3A将CPU发出的8位二进制数据转换成0～-5 V的电压，然后经运放U3B反向放大2倍，以得到0～10 V电压。因此，该DAC的转换分辨率为10／(28-1)=0.04 V，即CPU输出给DAC的数据变化为1 Bit，DAC输出电压的变化为0.04 V。VREF电路为DAC提供基准电压，调节R5A，可使基准电压保持为5 V。 3.4、数字控制部分 图6 数字部分主要是有AT89C51控制，它通过控制按键来达到对数字的控制，我们可以通过按键对电压进行调整，按照实际需要可以通过按键得到所需的电压，调节范围是0～10 V。 4、系统软件设计 图7 本电路的主程序流程如图7所示。 5、制作与调试 5.1、硬件电路的布线与焊接 自制电路板的制作 原料：热印纸，覆铜板，三氯化铁溶液 电路图经过我们在PROTEL中的自动排线和手动排线产生PCB原理图，我们将原理图打印在热印纸上，然后在经过高温，将墨覆到铜板上，产生清晰的电路布线图。由于打印或人为的原因很可能出现断线的结果，所以我们要认真检查，如出现断线我们可用油漆涂上，使断口再次被连在一起。为了能使那些墨都能覆在覆铜板上我们最好把覆铜板在压印机上过两遍。 元器件的焊接： ①焊件必须具有良好的可焊性.不是所有的金属都就有良好的可焊性.焊接时,由于高温是焊件的表面产生氧化膜,影响焊件的可焊性.为了提高焊件的可焊性,一般采用表面镀锡,镀银等措施来防御表面的氧化。 ②为了使焊件和焊锡之间有良好的接触,焊件表面必须保持清洁.在焊接前必须把氧化膜清除干净,否则将无法保证焊接质量。 ③要使用合适的助焊剂.不同的焊接工艺应使用不同的助焊剂.在焊接电子线路板等精密电子产品的时候,卫士焊接可靠稳定,通常采用松香助焊剂.一般使用酒精将松香溶解成松香水使用。 ④焊件加热到适当的温度.需要强调的是,需要强调的是,不但焊锡要加热到熔化,而且应当同时将焊件加热到能够熔化焊锡的温度。 5.2、电路组装和调试 在电路组装过程中，遇到的最大问题是，起初考虑不周全，芯片分布不够合理，出现了许多"特长线"。不但影响布线速度，而且也会给后来的调试带来不必要的麻烦。当时已经布线不少，不可能重新开始，再三权衡，最后只移动了一个芯片，问题就得到了很大改善。其次就是布线，因为要求不准交叉，且横平竖直，所以在保证连通的情况下，在布线上也下了不少工夫。 调试过程中，第一轮用万用表欧姆档测试，就遇了实验板上有插孔不通的情况，导致芯片不能正常工作。相对于别的办法，我选择了导线显式连通，因为其更明晰，更易实现。对于高阻导线则只能换掉。第二轮接电后，用万用表的电压档测试单元电路的状态。如：经过每一级三端稳压器后输出的电压否为稳定电压，并且与所需电压偏差会不会很大，根据测试结果对电路进行必要的改进，从而达到设计的目的。 6、分析与心得 毕业设计刚开始，拿着选定的题目不知如何入手。毕竟毕业设计不同于实验课，电路图都要自己设计。静下心来，仔细分析题目，再加上指导老师的说明与提示，心中才有了谱。将整个系统根据不同的功能化分成模块，再分别进行设计，逐个攻破，最后再将其整合即可。 在设计过程中，既有用过的芯片，又有没用过的，只能自己查表，分析功能。即学即用。最后调试阶段哪怕一个小小的错误也会使结果出不来。只好一条线一条线地查，一个孔一个孔的测。结果终于出来了，又发现还有其他地方需要改进。如显示不正常，还有就是按键失灵等等。 通过这次毕业设计，使我受益颇多，既巩固了课堂上学到的理论知识，又掌握了常用集成电路芯片的使用。在此基础上学习了数字系统设计的基本思想和，学会了科学的分析实际问题，通过查资料、分析资料及请教老师和同学等多种途径，独立解决问题。同时也培养了我认真严谨的工作作风。 结束语 本文设计的数字控制直流稳压电源，利用AT89C51单片机及其外围扩展电路。采用了键盘及数码显示，该电源具有调整方便、步进精度高等特点，可作为电子仪器直流电压源，其数字化输入方便，快捷。在该系统中，采用了桥式整流电路以及三端集成稳压器提高稳压电源的精度。 参考文献： 1.电工基础 浙江大学电工基础教研室 人民教育出版社 2.模拟电子技术 清华大学电子教研室 童诗白主编 人民教育出版社 3.数字电子技术基础 清华大学电子教研室 阎石主编 人民教育出版社 4.单片机原理及应用技术 苏家健等编 高等教育出版社 5.电力电子技术 丁道宏 航空工业出版社 相关程序： #include Unsigned char led[15]={0x6f,0x7f,0x07,0x7d,0x6d,0x66,0x4f,0x5b,0x06,0x3f,0x39,0x52,0x64,0x37,0x0e}; // 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 - void main() //主函数 { void ledout(unsigned char ATA,char add,char j); void delays(unsigned char t); unsigned char odata,key,temp; unsigned int F,f=0x100; //初始频率 char add=0,j=1; odata = 155; //电压初值为5v j=1; while(1) { for(F=f;F<0x110;F++) { P3=0xff; key=P3; if (key!=0xff) { unsigned char i; for(i=0;i<10;i++) { ledout(odata,add,j); delays(10); ledout(odata,add,-j); delays(10); } key=P3; if (key==0xff) break; for(i=0;i<10;i++) { ledout(odata,add,j); delays(10); ledout(odata,add,-j); delays(10); } if(add==0) temp=odata; //记录当前电压值 switch(key) { case 0x7f: if (add==0) if(odata>57) odata=odata-2; //电压加0.1V break; case 0xbf: if (add==0) if(odata<255) odata=odata+2; break; case 0xdf: if(add==0) { //三角波 f=0x100; //1时为频率最高，最大允许256 odata=155; add=1; } else if(add==1) { //方波 //f=f*200; //频率跟随 f=0x100; odata=55; add=200; } else if(add==-1) { //f=f*200; f=0x100; odata=55; add=200; } else if(add==200) { //直流电压 add=0; odata=temp; //电压记忆恢复 } else { add=0; odata=temp; } break; case 0xef: if(add!=0) { f=f/2; //频率频率加 if (f==1) if(add==1) f=0x100; else f=0x3200; } break; } } if(odata==255) add=-add; odata=odata+add; if(odata==55) add=-add; P0=odata; //送数据 } ledout(odata,add,j); //送显示 j=-j; } } void ledout(unsigned char ATA,char add,char j) { unsigned char DH,DL,temp; switch(add) { case 0: { temp=((ATA-55)/2)-1; //十进制转换 DH=temp/10; DL=temp%10; }break; case 1: { DH=11; DL=12; }break; case -1: { DH=11; DL=12; }break; case 200: { DH=13; DL=14; }break; case -200: { DH=13; DL=14; }break; } switch(j) { case 1: { P1=led[DH]; //送数码管高位显示 P1_7=1; //动态显示 }break; case -1: P1=led[DL]; //送数码管低位显示 break; } } void delays(unsigned char t) { unsigned char s; for(;t>0;t--) for(s=0;s<255;s++); } 龙岩学院本（专）科毕业论文(设计)作者承诺保证书 本人郑重承诺： 本篇毕业论文(设计)的内容真实、可靠。如果存在弄虚作假、抄袭的情况，本人愿承担全部责任。 签名： 年 　　月 　　日 龙岩学院本（专）科毕业论文(设计)指导教师承诺保证书 本人郑重承诺：我已按有关规定对本篇毕业论文(设计)的选题与内容进行了指导和审核，坚持一人一题制，确认由作者独立完成。如果存在学风问题，本人愿承担指导教师的相关责任。 签名： 年 　　月 　　日 龙岩学院本（专）科毕业论文(设计)开题报告 学院：　　　　　　　　　　　　　专业：　　　　　　　　　 　　　 课题名称 姓名 学号 指导 教师 职称 学历 1、 开展本课题的意义及工作内容： 2、 课题工作的总体安排及进度： 3、 课题预期达到的效果： 4、 指导教师意见： 签名： 　　 　　　　　　　　　　　　　　 年 　 月　 日 龙岩学院毕业论文(设计)中期检查表 学院：　　　　　　　　　　　　　专业：　　　　　　　　　 　　　 论文(设计)题目 姓名 学号 指导教师 　 职称 学历 论文(设计)的进度

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