基于51单片机数控直流电源的设计---毕业设计论文

基于51单片机的数控直流稳压电源制作

• 50•本文是基于51单片机为核心，设计制作了一种数控稳压电源。

硬件方面包括稳压电路、反馈电路、按键电路、显示电路以及支持单片机运行的复位和时钟电路，经过稳压部分构成反馈，稳压后获得稳定的0~12V的稳定步进0.1V可调节电压，并通过A/D采样反馈后，在LED数码管显示实现数控。

引言：常规的稳压电源为串联调整线性稳压电源，作为小功率直流电源时，其电路简单、纹波小、电磁兼容性好、在稳压精度高，可以给设备带来稳定的直流电。

本设计数控稳压电源是在此基础上增加可步进调节的数控功能，并且避开传统稳压电源电位器易磨损、不易校准，读书不直观等问题。

可以清楚、方便的调节输出电压。

常规的稳压电源为串联调整线性稳压电源，作为小功率直流电源时，其电路简单、纹波小、电磁兼容性好、稳压精度高，可以给设备带来稳定的直流电。

1.系统功能解释系统原理框图如图1所示，本系统以STC- 89次2单片机为核心，外围电路有：稳压电路、反馈电路、按键电路、LED 数码管显示电路。

该项设计利用51单片机程序担任主控的任务，控制D/A 的输出大小，信号流过LM358运放，IRF9Z24N 场管在这三个器件的电路中形成负反馈，让输出电压可以被稳定下来。

接着用电位器分压把一部分的输出信号反馈到运放上，通过调节电位器，让输出准确度可以被调节，51还连接按键电路，当按键被按下，程序开始判断，然后根据程序输出信号，最后通过A/D 采集电压信号反馈到单片机并在LED 上显示，最终完成在0到12V 内可以0.1V步进调节输出的功能。

图1 系统原理图2.系统硬件设计介绍硬件连接框图如图2，其硬件总图如控直流稳压电源师范大学物理与电子科学图3，下面将分电路模块对该电源系统进行详细介绍。

图2 硬件系统框图该项设计利用单片机STC89C51作为主控芯片, 该项设计51单片机输入程序担任主控的任务，控制D/A 的输出大小，信号流过LM358运放，IRF9Z24N 场管在这三个器件的电路中形成负反馈，让输出电压可以被稳定下来。

基于单片机的直流可调电源的设计毕业论文

基于单片机的直流可调电源的设计毕业论文长沙航空职业技术学院题目：基于单片机的直流可调电源的设计系部名称：航空电子电气工程系专业班级：电气0902班学生姓名：王中林学号：200900012037指导教师：周彩霞教师职称：讲师2012年5月20日摘要随着电子技术的迅速发展,直流电源应用非常广泛,其好坏直接影响着电气设备或控制系统的工作性能,目前,市场上各直流电源的基本环节大致相同，主要都包括交流电源、交流变压器(有时可以不用)、整流电路、滤波稳压电路等。

因此对稳压直流电源的工作原理的理解非常必要。

本文运用了将单片机控制系统应用于开关稳压电源的方法和原理，提出的开关电源可调稳压输出的观点。

认为可以实现开关电源的数控调节，并通过分析稳压工作原理、电压调节方法、AD芯片和单片机的工作原理，使输出电压下实现了0V~18V步进调节并具有“+”、“-”步进调节，最小步进为0.05V。

经过调节的电源电压进过A/D转换和单片机处理，用相应的显示设备直观的显示出来，最终得出了直流开关电源在单片机的控制下能够输出稳定的、可调的直流电压的结论。

该可调稳压电源不仅具有开关电源体积小，损耗低，效率高的优点，还具有线性电源输出电压纹波小，输出特性好的优点。

并且引入单片机控制，使其在功能上具有一定智能化，能够满足一般低限度场合的供电需要。

具有一定的的研究意义及实用价值。

关键字: 稳压电源，单片机，AD芯片AbstractWith the rapid development of electronic technology, the DC power supply is widely used, its quality directly affects the electrical device or control the working performance of the system, at present, the market of the direct current power supply the basic link of roughly the same, mainly includes the AC power, the AC transformer ( sometimes can not), a rectification circuit, a filtering voltage stabilizing circuit. So the regulated DC power supply, the working principle of the understanding is necessary.This paper discusses the application of the single chip microcomputer control system applied in switching power supply method and principle, put forward switching power supply adjustable voltage regulator output point of view. That can realize switching power supply control regulation, and through the analysis of the working principle of voltage, voltage regulation method, A / D chip and the principle, so that the output voltage to achieve 0.1 ~ 15V step regulator. Finally draw the conclusion that the DC switching power supply under the control of single-chip microcomputer can output stable, adjustable DC voltage to the conclusion.The adjustable regulated power supply not only has the switching power supply has the advantages of small volume, low loss, also has the advantages of small output ripple voltage of linear power supply, output characteristics of good advantages. And the introduction of SCM control, its function has certain intelligence, can satisfy the general low limit the power needs of occasions. Has certain research value and practical significance.Keywords: Regulated Power Supply SCM A/D Chip目录摘要 (3)Abstract (4)目录 (5)第1章绪论 (7)1.1 稳压电源的发展和现状 (7)1.1.1 线性稳压电源 (7)1.1.2 开关稳压电源 (8)1.2 稳压电源的应用 (9)第2章电源设计方案论证 (10)2.1 设计方案的分析 (10)2.1.1方案一采用分立元件 (10)2.1.2方案二采用单片机为控制核心 (11)2.2 方案选择 (12)第3章电源系统硬件介绍 (13)3.1 AT89S52单片机的介绍 (13)3.1.1主要性能 (14)3.1.2功能引脚说明 (14)3.1.3 控制或与其他电源复用引脚RST，ALE,VPP (15)3.1.4 输入/输出引脚 (15)3.1.5 AT89S52内部电路框图 (16)3.2 数码管显示 (17)3.2.1 数码管结构及原理 (17)3.2.2 数码管显示方式 (21)3.3 TLC1543AD转换芯片 (22)3.3.1 TLC1543芯片的工作时序 (23)3.3.2 TLC1543的软硬设计要点 (24)3.3.3 TLC1543芯片的应用 (25)3.4 TIP41芯片 (25)3.5 DAC0832转换芯片 (26)3.5.1 DAC0832引脚功能说明 (27)3.5.2 D/A转换原理 (29)3.5.3 D/A转换器性能参数 (32)3.5.4 DAC0832的工作方式 (33)第4章电源硬件电路设计 (34)4.1硬件电路的总体结构 (34)4.2主机电路设计 (35)4.3 系统电源模块硬件电路设计 (36)4.3.1 系统供电模块电路设计 (36)4.3.2电压调整模块 (39)4.4 D／A转换模块 (40)4.5 A/D 模数转换电路 (41)4.6 键盘电路设计 (42)4.7数码管显示电路 (42)4.7.1 74LS373芯片 (42)4.7.2 74ls138芯片 (43)4.8串行通信接口电路 (45)4.9复位电路 (46)4.10 时钟电路 (46)4.11 硬件电路PCB图 (47)4.12硬件扛干扰措施 (47)第5章电路软件设计 (48)第6章电路板的焊接及调试 (49)6.1电路板的焊接 (49)6.2电路板的调试 (50)结论 (51)参考文献 (52)致谢 (53)附录一系统原理图 (54)附录2 程序源代码 (55)第1章绪论随着电力电子技术的迅速发展,直流电源应用非常广泛,其好坏直接影响着电气设备或控制系统的工作性能。

基于单片机数控稳压电源设计毕业设计(论文)

毕业论文基于单片机数控稳压电源设计目录摘要 (2)第一章绪论 (4)第二章．设计方案与思路 (5)2.1、设计基本思路 (5)2.1.1、稳压源的技术指标与要求 (5)2.1.2、总体设计框图 (5)第三章单元电路设计 (7)3.1、电源设计部分 (7)3.1.1、直流稳压电源设计思路 (7)3.1.2、直流稳压电源原理 (8)3.2、数控部分 (9)3.2.1、单片机的基本概括 (9)3.2.2、单片机对数码管的控制 (10)3.2.3、74LS573对数码管的锁存 (10)3.3、单片机对模数转换部分 (11)3.3.1、单片机控制DAC0832总体概括 (11)3.3.2、对DAC0832功能的介绍 (12)3.3.3、使用ICL7107作表头 (12)3.4、稳压部分 (14)3.5 单片机编程部分 (15)3.6、仿真实图................................................................................................................. 错误!未定义书签。

3.7、 PCB制板 (21)第四章系统部分 (22)第五章制作与调试 (23)5.1、硬件电路的布线与焊接 (23)5.2、检测数据记录........................................................................................................... 错误!未定义书签。

5.2.1、输出端空载时（室温）............................................................................. 错误!未定义书签。

5.2.1、输出端带载1K时（室温）....................................................................... 错误!未定义书签。

基于51单片机的数控可调直流稳压电源设计

１概述
稳压电源是各类电器必不可少的能源动力，要求有较高的稳定性和实用性【１］。利用单片机对直流稳压电源进行控制，可改善稳压电源的性能，且使用方便灵活，成本较低，同时通过改进控制系统软件，扩展其功能，可在不增加硬件开销的壳体下提高电源的性价比。本文利用５ｌ单片机设计数控可调的直流稳压电源，通过系统设计实现数控直流稳压电源的智能化、数字化和模块化，其中智能化主要表现在系统有可编程模块能对系统进行智能控制；数字化主要表现在系统输出电压通过ＬＣＤ液晶显示，并且能通过按键对输出电压进行连续步进数字化调节；模块化主要表现在系统有各个相关模块组成，提高了系统的可靠性。２系统要求与方案选择
２．１系统要求
显示电路Ｉ・堕Ｄ来自Ａ转．换ｌＩｌ
’ ｒ
按键
茂机放大电路
输出
电路
１ｒ
｛变压器｝＿－ ◆ 整流滤波卜＋。褪压电路ｌ
图１总体设计框图
第二个和第三个加减１Ｖ，第四个确认输出。４＊４本文设计的数控稳压电源要求如下：当输入交流电压为２２０ｖ和十位电压的加减，的矩阵键盘，可以设置０ — ９和步进，小数点等按键，可以快速的输时，输出电压连续可调；使用按键调节电压，在０－９．９Ｖ范围内可调，入。但是４＊４键盘占用的ＰＣＢ面积较大，增加了ＰＣＢ的成本，增加调整幅度为０．１Ｖ；采用４按键方式，第一个选择个位和十位电压的了ＰＣＢ的布线难度，并且得占用８个单片机Ｉ／０口；采用４按键虽加减，第二个和第三个加减１ｖ，第四个确认输出；显示设定电压和不能直接输入０ — ９，但是可以通过 “ ＋ ” 和“ 一 ” 来实现０－９数字的输测量电压，显示精度为０．１ｖ，显示方式ＬＣＤ液晶显示；利用单片机入，这样只占用了５个单片机Ｉ／Ｏ口，节约３个Ｉ／Ｏ口，同时ＰＣＢ的作为控制芯片。面积和成本也进一步缩小。综上所述，本文选择方案二。２．２方案选择２．２．４控制电路芯片的选择２．２．１ＤＡ的选择本设计以５ｌ单片机为核心，因为它能实现对其他外部电路实方案一：８位ＤＡＣ０８３２芯片；方案二：ｌ０位ＤＡ，ＴＬＣ５６１５芯现简单的控制，使其电路相较于使用模拟器件连接更为简单。片；方案三：采用内部自带基准源的ｌ２位ＤＡ，ＭＡＸ５３１芯片。３系统设计思路及原理ＤＡＣ０８３２芯片其价格低廉、接口简单、转换控制容易，早已在单片机３．１系统框图结构的设计应用系统中得到广泛的应用；ＴＬＣ５６１５芯片为ｌ０位ＤＡ，虽然输出本设计包括硬件、软件两部分。硬件设计主要包括单片机最小精度高，但接口稍复杂，同时该ＤＡ芯片价格昂贵；ＭＡＸ５３１芯片内系统模块、变压器、稳压电路、放大电路、Ｄ／Ａ转换、显示电路几个部部自带２．０４８Ｖ基准源，输出精度高。综合考虑成本等因素，本文选分组成的稳压电源。软件设计主要包括初始化程序、中断程序、按键择ＤＡＣ０８３２芯片，即方案～。扫描控制程序。系统的框图结构如图１所示。２．２．２显示电路的选择３．２系统工作原理方案一：采用四位共阳极数码管显示，动态扫描显示方式；方案如图１所示，该稳压电源系统最终要实现电压准确且稳定的输二：采用液晶显示屏ＬＣＤ显示。四位共阳极数码管成本低廉，但显出。具体设计思路：外接２２０Ｖ的交流电源经过整流滤波后得到稳定示灵活性及可调性较差，硬件驱动电路复杂；而液晶显示屏ＬＣＤ显的给上述各部分单元提供工作电源，其中整流电路是利用二极管的示方便清晰，可变性和可调性突出，与单片机硬件电路的连接简单，单向导电性将正负变化的交流电压变为单向脉动电压的电路。在交程序设计也较为灵活，成为单片机输出显示的首选。随着其成本的流电源的作用下，整流二极管周期性地导通和截止，使负载得到脉不断降低，模块化程度不断提高，应用领域Ｅｔ益增多。综上所述，本动直流电。在电源的正半周，二级管导通，使负载上的电流与电压波文选择方案二。形形状完全相同；在电源电压的负半周，二极管处于反向截止状态，２．２．３输入按键的选择承受电源负半周电压，负载电压几乎为零。然后再利用独立键盘给方案一：采用４＊４键盘；方案二：采用４按键，第一个选择个位单片机设定预输出值，并通过ＤＡＣ０８３２芯片转化为模拟量，再经过

课程设计-基于51单片机的数控直流电源设计.doc

图3-2-5按键模块原理图
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。

基于单片机的数控直流稳压电源设计

基于单片机的数控直流稳压电源设计一、概述随着科技的飞速发展，电子设备在我们的日常生活和工业生产中扮演着越来越重要的角色。

这些设备的稳定运行离不开一个关键的组件——电源。

在各种电源类型中，直流稳压电源因其输出电压稳定、负载调整率好、效率高等优点，被广泛应用于各种电子设备和精密仪器中。

传统的直流稳压电源通常采用模拟电路设计，但这种方法存在着电路复杂、稳定性差、调整困难等问题。

为了解决这些问题，本文提出了一种基于单片机的数控直流稳压电源设计方案。

本设计采用单片机作为控制核心，通过编程实现对电源输出电压的精确控制和调整。

相比于传统的模拟电路设计，基于单片机的数控直流稳压电源具有以下优点：单片机具有强大的计算和处理能力，能够实现复杂的控制算法，从而提高电源的稳定性和精度单片机可以通过软件编程实现各种功能，具有很强的灵活性和可扩展性单片机的使用可以大大简化电路设计，降低成本，提高系统的可靠性。

本文将详细介绍基于单片机的数控直流稳压电源的设计原理、硬件电路和软件程序。

我们将介绍电源的设计原理和基本组成，包括单片机控制模块、电源模块、显示模块等我们将详细介绍硬件电路的设计和实现，包括电源电路、单片机接口电路、显示电路等我们将介绍软件程序的设计和实现，包括主程序、控制算法、显示程序等。

1. 数控直流稳压电源的应用背景与意义随着科技的快速发展，电力电子技术广泛应用于各个行业和领域，直流稳压电源作为其中的关键组成部分，其性能的稳定性和可靠性直接影响着整个系统的运行效果。

传统的直流稳压电源多采用模拟电路实现，其调节精度、稳定性以及智能化程度相对较低，难以满足现代电子设备对电源的高性能要求。

开发一种高性能、智能化的数控直流稳压电源具有重要意义。

数控直流稳压电源通过引入单片机控制技术，实现了对电源输出电压和电流的精确控制。

它可以根据实际需求，通过编程灵活调整输出电压和电流的大小，提高了电源的适应性和灵活性。

同时，数控直流稳压电源还具备过流、过压、过热等多重保护功能，有效提高了电源的安全性和可靠性。

基于单片机控制的直流恒流源的设计毕业论文

基于单片机控制的直流恒流源的设计毕业论文基于单片机控制的直流恒流源的设计摘要本文主要论述了一种基于单片机为核心控制器的数控直流电源的设计原理和实现方法。

该电源具有电压可预置、可步进调整、输出的电压信号和电流信号可同时显示功能。

文章介绍了系统的总体设计方案，其主要由微控制器模块、稳压控制模块、电压/电流采样模块、显示模块、键盘模块、电源模块五部分构成。

该系统原理是以单片机为控制单元，以数模转换芯片DAC0832输出参考电压控制电压转换模块LM3输出电压大小，同时输出稳压、恒流采用转换芯片C0832对采样的电压、电流转换为数字信号，再通过单片机闭环控制。

文章最后对数控直流电源的主要性能参数进行了测定，并对其发展前景进行了展望。

AbstractThe method of this paper based on the 51 microcontroller core of the numerical controller DC power supply design theory and realization. The power supply has some functions such as presetting voltage, stepping adjustment, displaying the output voltage signals and current signals at the same time. This paper introduces a general designing plan of the system, which is mainly consisted of micro-controller module, DC Regulators module, voltage/current sampling module, display module, keyboard module, power supply module. The system is based on the principle of single-chip microcomputer to control the unit STC89C52 to DAC0832 digital-to-analog converter chip reference voltage to control the output voltage LM317 output voltage conversion module size, while the output voltage regulator, current use of analog-to-digital converter ADC0832 chip sampling of voltage and current converted to digital signals, and then through the single-chip closed-loop control to achieve. Article on the main DC power supply CNC performance parameters were measured and summarized, and their development prospects.Keywords：microcontroller MCU ， the Digital to Analog DAC ，the Analog to Digital ADC ， the closed-loop control目录摘要Abstract目录第一章绪论 11.1研究背景及意义 11.2 国内外研究现状 11.3 单片机概述、应用及发展2单片机发展概述 3单片机的应用领域 5单片机的发展趋势 6单片机应用系统开发简介7单片机开法方式的发展81.4 恒流源的发展历程9电真空器件恒流源的诞生9晶体管恒流源的产生和分类9集成电路恒流源的出现和种类10 1.5 国内外研究现状101.6 课题的主要内容10第二章方案与设计基础知识122.1方案设计与论证122.2主控单片机 MCU 14STC89C52 简介14引脚说明 152.3 液晶显示屏（1602）15 LCD1602简介 15口说明162.4 三端可调稳压器172.5 运算放大器OP07 1818介 182.6数模转换芯片18A/D转换芯片ADC0832介绍19ADC0832接口说明20第三章系统电路原理及硬件实现 21 3.1 系统总体框图 213.2 系统模块电路设计21单片机控制模块21稳压控制模块22电压与电流采样模块23块 26电源模块 27键盘模块 273.3 系统整体原理图28第四章系统的软件设计294.1 软件设计思路 294.2 系统软件流程 29模块29较程序模块31第五章系统测试与误差分析325.1 系统测试32试 32硬件测试 32体测试。

基于51单片机的数控电源设计

基于51单片机的数控电源设计本文介绍了以51系列单片机为控制单元，以数模转换器DAC0832输出参考电压，以该参考电压控制电压转换模块LM350的输出电压大小。

该电路设计简单，应用广泛，精度较高等特点。

引言目前所使用的直流可调电源中，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。

利用数控电源，可以达到每步0.1V的精度，输出电压范围0~15V，电流可以达到2A。

系统结构图1：硬件系统结构图对选用芯片说明DAC0832是一款常用的数摸转换器，它有两种连接模式，一种是电压输出模式，另外一种是电流输出模式，为了设计的方便，选用电压输出模式，如电路图所示，Iout1和Iout2之间接一参考电压，VREF输出可控制电压信号。

它有三种工作方式：不带缓冲工作方式，单缓冲工作方式，双缓冲工作方式。

该电路采用单缓冲模式，由电路图可知，由于/WR2=/XFER=0，DAC寄存处于直通状态。

又由于ILE=1，故只要在选中该片（/CS=0）的地址时，写入（/WR= 0）数字量，则该数字信号立即传送到输入寄存器，并直通至DAC寄存器，经过短暂的建立时间，即可以获得相应的模拟电压，一旦写入操作结束，/WR1和/CS 立即变为高电平，则写入的数据被输入寄存器锁存，直到再次写入刷新。

AT24C02是一款常用的可掉电保存数据的ROM，2K比特容量，采用I2C总线操作，关于它的具体操作方法参考相关资料。

点击查看原始图片图2：主硬件电路图图3：参考电压电路图硬件电路设计采用常用的51芯片作为控制器，P0口和DAC0832的数据口直接相连，DA的/CS和/WR1连接后接P2.0，/WR2和/XEFR接地，让DA工作在单缓冲方式下。

DA的11脚接参考电压，参考电压电路如图2所示，通过调节可调电阻调节LM336的输出电压为5.12V，所以在DAC的8脚输出电压的分辨率为 5.12V/256=0.02V，也就是说DA输入数据端每增加1，电压增加0.02V。