基于单片机实现的程控电压源的硬件设计
电子信息专业论文 基于单片机的程控电源的设计
基于单片机的程控电源的设计摘要电源是现代完成产品设计的最基本工具之一。
采用单片机作为核心控制器件的程控电源具有输出电压电流可变，操作方便，便于携带等优点，是一种新型电源。
无论在实验室还是在工程现场都有比较广泛的应用。
本设计是基于STC12 系列的单片机进行的程控电源硬件电路设计，采用的是STC12C5410AD 单片机替代常规51 单片机加AD 模块的新模式。
设计由主要控制模块、数控电源驱动模块、辅助电源模块、LCD 显示模块、按键操作模块五个模块组成。
本设计以直流电压源为核心，STC12C5410AD 单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电压，设置步进等级可达0.1V，输出电压范围为0-25V，最大电流为1A，并可由液晶屏显示实际输出电压值。
本系统由单片机程控输出数字信号，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电压的变化而输出不同的电压，输入电压、反馈电压、反馈电流由LCD液晶显示器显示。
最终可实现由LCD显示设置电压，及当前电压；通过加减键设置输出电压，步进0.1V，0-25V可调; 实时采样电流，并在LCD上显示出电流值。
本文详细的分析了该程控电源的工作过程。
关键词：程控电源，STC12C5410AD，LCD，AD，51单片机The Design of Programmable Power Supply based onSingle chip MicrocomputerABSTRACTPower supply complete the product design is the most basic of modern tools.Programmable power supply is in one of these new power supplies. Programmablepower supply with single-chip microprocessor control, advanced technology, allprogrammed, all key operations, small size, light weight, adjustable output parameters, easy to carry, both for the laboratory, you can also use the site. Its design system control module, NC power by driving module, auxiliary powermodule,display module, buttons were five modules adjust module. This design with dcvoltage source as the core, STC12C5410AD microcontroller, mainly through thekeyboard to set the controller dc power output voltage, setting stepping level can amountto 0.1 V, output voltagerange of 0-25V, maximum current 1A, and by the display on theLCD panel output voltage. The system is composed of single-chip microcomputerprogram-controlled output digital signal, and then after op-amp isolatingamplifier, control the output power tube, as the base of the base power tube voltageoutput different voltage changes, the input voltage，feedback voltage, feedback by LCDdisplay current. These designs ultimately realize functions: The system can use LCDdisplay Settings voltageand the current voltage. Through the addition and subtractionkey bindings output voltage, stepping 0.1V, 0-25V adjustable. The current real-timesampling is displayed on LCD and the current value. This paper analyzes in detail theworking process of the programmable power supply.Keywords :SPC power,STC12C5410AD,LCD,AD,MCS—51目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.2 国内外研究现状、水平 (2)1.3 本课题的发展趋势 (2)2 程控电源系统基本理论 (3)2.1 程控电源的工作原理 (3)2.2 程控电源的设计指标 (3)2.3 程控电源的系统组成 (3)2.4 系统设计方案 (4)2.4.1 系统可行性分析 (4)2.4.2 设计方案比较 (4)3 系统硬件的设计与实现 (6)3.1 电路设计框图 (6)3.2 STC12C5410AD 单片机介绍 (6)3.2.1 STC12C5410AD 单片机特点 (6)3.2.2 STC12C5410AD 工作类型 (8)3.2.3 STC12C5410AD 的晶振及其连接方法 (9)3.3 数字控制部分 (10)3.3.1 复位电路 (10)3.3.2 晶振电路 (10)3.3.3 键盘电路 (11)3.3.4 主控系统的整体结构 (12)3.4 数控电源驱动电路以及其反馈模块 (13)3.4.1 数控电源驱动电路连接 (13)3.4.2 电压采样电路 (14)3.4.3 电流采样电路 (14)3.5 显示电路的设计 (15)3.5.1 LCD 液晶显示器简介 (15)3.5.2 显示电路 (15)3.6 电源的设计 (16)4 软件设计 (18)4.1 主程序流程图 (18)4.2 键盘扫描流程图 (19)4.3 定时中断流程图 (20)总结............................................................................. 错误!未定义书签。
毕业设计基于51单片机的程控直流电压源设计[管理资料]
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目录1 引言 0设计要求 (1)方案论证 (1)2 单片机和D/A转换器 (2)AT89C51单片机 (2)Ｄ／ＡC0808 (5)LED数码 (7)3 电路原理与硬件实现 (8)单片机最小系统及端口连接 (8)原理介绍 (9)硬件调试 (13)4 软件程序设计 (13)开发工具介绍 (13)软件流程图 (17)软件调试 (18)结束语 (18)致谢 (18)参考文献 (18)附录 (18)基于51单片机的程控直流电压源摘要：本设计是以ATM89C51单片机为控制核心的开关电源，具有输出电压可调，电压数字显示的功能。
具体阐述了开关电源的基本原理及工作过程，电源各硬件模块的设计及软件设计。
该电源硬件模块包括输入整流和滤波模块、单片机供电电源模块、D/A转换模块及LED 显示模块。
关键词：稳压电源；单片机89C51；D/A转换1 引言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。
直流稳压电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。
传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。
而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。
其良好的性价比更能为人们所接受，因此，具有一定的设计价值。
从上世纪九十年代末起，随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业中直流|直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。
设计的直流稳压电源主要有单片机系统、键盘、数码管显示器、D/A转换电路、直流稳压电路部分组成，数控电源采用按键盘输入数据，单片机通过D/A，控制驱动模块输出一个稳定电压。
工作过程中，稳压电源的电压值由单片机输出，驱动LED显示，由键盘控制进行动态逻辑切换。
以单片机为核心的智能化高精度简易直流电源的设计，电源采用数字调节、输出精度高，特别适用于各种有较高精度要求的场合。
基于单片机的可控直流稳压电源设计——硬件毕业设计论文
ABSTRACT
This design is the significance of the research and design studies SCM controllable power supply for the future development of the presentation from this study is controllable power in the field of development and prospects, then there are some questions about the existence of controllable power and technology The drawbacks of these issues now to make the appropriate design, this paper points to design and overcurrent protection following modules, the main power modules, voltage regulator circuit module, voltage / current collection. Set on the keyboard of a progressive class 0.1 fixed voltage, the output voltage range of 5-15V, the maximum current flowing through the circuit is 1A, the system has a protection circuit (protection circuit) This is for fear circuit overcurrent The burning of the circuit is large, when the current value is large when the switch will automatically disconnect, and sound an alarm over the same alarm. System voltage collected by A / D converter input to the microcontroller, the output displayed on four digital. PID operation through the microcontroller to control the PWM duty cycle of adjustment control switch-off time to output different voltages. Reliability program is made in the system of data analysis and the stability of the output voltage to judgment.彈贸摄尔霁毙攬ital controlling power suppl
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
基于单片机的数控主直流稳压电源的设计(含程序)
毕业设计论文基于单片机的数控直流稳压电源的设计指导老师姓名：专业名称：应用电子技术班级学号：论文提交日期： 2011年12月 16日论文答辩日期： 2011年12月 17日毕业设计论文单片机的数控直流稳压电源的设计摘要传统应用技术，由于功率器件性能的限制使开关电源性能的影响减至最小，为解决普通电源精度不高的问题，设计出性能优良的开关电源，十分必要。
本文介绍一种以STC12C5A60S2单片机为核心的数控直流稳压电源的设计。
该电路详细论述了本系统的总体结构、硬件和软件的设计。
采用STC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，经集成运放放大和射极输出器输出，间接地改变输出电压的大小，设计出一种输出电压在 0～12V 之间并以0. 1V 为步进值，进行电压精确调整的数控直流稳压电源电路,并具有输出精度高和液晶显示直观等特点。
关键词STC；数控；稳压电源Abstract 毕业设计论文AbstractThe traditional application technology due to power the performance of the devices limit switch power supply to minimize the influence of performance ,to solve the problem of normal power supply …s low accuracy，design the good performance of switch power, is necessary. This paper introduces a STC12C5A60S2 numerical control dc voltage stabilizer.Furthermore，the paper elaborates this system overall the structure，the hardware and the softwaredesign．Based on STC12C5A60S2 series singlechip machine as the center, combined with digital reflect control technology, by changing the inside digital, via integrated operational and put some very output of output shot，change the voltage quality,in order to design a kind of output voltage in 0 ~ 12V and with 0.1 V for stepping value indirectly ,to adjust the regulated power supply .At last outputs are amplified by operational amplifier and circuit emitter output，it will indirectly alters output voltage．This source supply has the advantages of high accuracy on output and Liquid crystal display visual characteristic．Key WordsSTC; numerical—controlled; voltage-stabilized source毕业设计论文单片机的数控直流稳压电源的设计目录绪论 (1)第1章概述 (2)1.1系统研究方向 (2)1.2研究方法 (2)1.3研究步骤 (2)1.4设计要求 (3)1.5显示电路方案选择 (3)1.6系统框图图 (3)第2章原理设计 (4)2.1基准电压电路的设计 (4)2.2显示电路的设计 (4)2.3按键电路设计 (5)2.4运放电路的设计 (6)2.5电源电路的设计 (6)第三章主要器件介绍 (7)3.1 STC单片机 (7)3.2 DAC0832 (9)3.3 LCD1602 (11)3.4 键盘 (11)第4章软件设计 (13)4.1软件设计 (13)4.2软件设计流程图 (13)第5章调试过程 (14)5.1调试步骤及解决方法 (14)5.2数据测量 (14)第6章作品展示 (15)结论 (17)致谢 (18)参考文献 (19)附录A程序 (20)附录B 原理图 (26)毕业设计论文基于单片机的数控直流稳压电源的设计绪论数控电源是从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。
基于单片机的程控电源硬件设计
值， 在电路中 由 Ｒ Ｒ。 、 ｃ 组 合 而成 。２ ５ Ｖ 是 设 计 的 最 大
电路 的输 出 电 压 等 于 电 压 采 样 ， 从 而 改 变 输 出 电 压 的 作 用， ＮＰ Ｎ１和 Ｒｌ １形 成 过 电 流 保 护 电 路 电 压 输 出 的 一 部
电源 向小 型 化 和 微 型 化 方 向发 展 ， 为 电源 产 业 的发 展 提 供
了新 思 路 。
１ 硬 件 系统 总体 设 计
一
图 １ 程 控 电源 结 构
个 完 整 的 程 控 电 源 系 统 一 般包 括 数 字 控 制 模 块 、 数
控 电源 驱 动 模 块 、 电压 采 样 和 电 流 采样 模块 、 显示 模 块 、 电
规 基 础 模 块 的基 础 上 添加 了 Ａ／ Ｄ 模 块 。 电路 主 要 由数 字 控 制 模 块 、 数 控 电 源驱 动 电路 及 反 馈 模 块 、 Ｉ Ｃ Ｄ 显 示模 块 等 组 成 。该 设 计 的 基本 思路 是 将 嵌 入 式 系统 作 为主 要 控 制 系统 构 成 控 制 模 块 ， 然后利 用按键操作模 块设置 电源的输 出
（ 武 汉工程 大 学 材料 科 学与 工程 学院 ， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ２ ０ ５ ）
摘 要 ： 随 着微 波技 术 的 应 用越 来越 广 泛 ， 工 艺 要 求 也 越 来越 高 ， 大功 率 稳 定 微 波 电 源应 运 而 生 。介 绍 了一 种 利 用 单
一
图 ２
数 控 电 源 驱 动 电 路
个 运 算 放 大 器 电路 ， 以非 反 相 输 入 电 压 （ ０ ～５ Ｖ） ５
基于单片机的程控电源硬件设计_曲子君
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子 技 术 与 软件 工 程 2 0 14 ] 陈 成 义 基 于 A T 8 9 s 5 1 单片 机的 程 控 电 源 开关 设计田 电 子制 [ 5
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作
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在 实 际工作 中 存 在 着一 个 时钟脉 冲 时钟脉 冲 的 提 供 方 式 有 两 种 第 一 外 部 时 钟 方 式 由外 部 电 路 来 获 得 脉 冲 第 二 内 部时 钟方 式 通过 利 用 晶 振 向 ST C 12 C 54 1 0 内部 电路 中产 生 时 钟 脉 冲 在 内 部 时 钟 方 式 中 陶 瓷 滤 波 器 可 以代 替 石 英 晶 ST C 12C 5 体 2 M H 频率 的 晶 体振 荡 器 l O 单 片 机 晶 振选 择 1 4 ] [ 时 钟周 期为 l u s2 2 2 控制 模块 基 于 单 片 机 的 程 控 电 源 的 数 控 模 块 中 主 要 以 ST C 12 C 54 0 A D 单片 机 为 主要 的 线 路控 制系 统 在 该 控制系 统 1 中 主要 的 辅助 电 路 有 三 部 分 分 别 为 复 位 电 路 晶 振 电 路 以 及 键 盘 的 连 接 电 路 在 实 际 的 复位 电 路 中 通 过 电 阻 以 及 电 容 的 串 联 形 式 实 现 单 片 机 的 引 脚 复位 连 接 实 现 现 了 复 位 的原 理 是 指 当 引 脚 处于 高 电 平时 S T C 12 C 54 1 0 A D 单片机 处 于 一直 复位 状 态 当 引 脚 的 电 平 发 生 变 化 时 从 高 电 平 降 低 到 低 电平 状 态 中 则 单 片 机 从 0 0 0 O H 单 元 开 始 执 行 程 度 对 于 晶 振 电路 的工 作 原 理 进 行 研 究 在 其 内 部 采 用 时 钟 连 接 的 方 式来 实 现 S T C 1 2 C54 l OA D 单 片 机 只存 在 着 高 增 益 反 相 放 大 器 感 性 晶 体 振 荡 器 与 电 容 形 成 自 激电 路 并 向 单片 机 中 提供 震荡 时钟 在 键盘 电 路 中 对按 键 进行 编号 分别 为 l S 52 53 这 些按 键的 连接 端 口 分 别 为 P 3 2 P3 3 以 及 P3 4 S 处所 实 现 的 功 能 是 电 量 递加 O I V 在 2 在 l S 处 所 实 现 的 功 能 是 电 量 递 减 O I V 5 3 的 功 能 未 定 义 3[] 2 3 数控 电 源 驱动 模块 在数 控 电 源 驱 动 模 块 中 首 先 能 够 实 现 电 压 控 制 字 转 换 成 稳定 的 电压 在该 电源驱 动 模 块 中 参 考 电压 就 是 A D 转 换 中
基于单片机的数控电压源课程设计报告论文
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02方案比较并确定12.1方案一:12.2方案二：22.3两种方案比较53．系统硬件设计结构框图53.1 8051简介63.2 主要特性63.3芯片引脚排列与名称74 键盘控制器MM74C92284.1 简介84.2 主要特性84.3芯片引脚排列与名称94.4 D/A转换器DAC083294.4.1简介94.4.2 主要特性94.4.3芯片引脚排列与名称105．硬件电路设计105.1 MM74C922接口电路105.2 DAC0832接口电路115.3 ADC0809接口电路125.4 LCD1602C接口电路135.5 可调稳压源电路145.6流稳压电路146．程序设计166.1主控程序166.2 D/A子程序166.3 A/D子程序176.4 键盘子程序181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。
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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，三端可调稳压器目录目录 (2)第1章绪论 (3)第2章数控电压源的方案介绍 (5)2.1 数控电压源的方案论证 (5)2.2 方案比较 (7)2.2.1 数控部分的比较 (7)2.2.2 输出部分的比较 (7)2.2.3 显示部分的比较 (7)第3章数控电压源的工作原理 (8)3.1整机电路框图 (8)3.2工作原理 (8)3.2.1 DA转换电路工作原理 (8)3.2.2 电压调整电路工作原理 (9)3.2.3 数值计算 (10)第4章单元电路工作原理 (11)4.1时钟电路 (11)4.2复位电路 (11)4.3键盘接口电路 (12)4.3.1 键盘电路 (12)4.3.2 键盘电路工作原理 (13)4.4显示接口电路 (13)4.4.1 显示电路原理 (13)4.4.2 LED显示方式 (14)4.4.3 显示电路原理图 (15)4.5D/A转换电路 (15)4.6电源电路 (15)4.6.1 稳压器78L12和79L12 (16)4.6.2电源电路原理图 (16)4.7所用主要芯片 (17)4.7.1 单片机AT89S52 (17)4.7.2 芯片DAC0832 (18)4.7.3 LM350 (19)4.7.4 集成运放UA741 (21)结论 (23)致谢 (24)附录 (25)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。
传统的多功能数控直流电压源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。
普通数控直流电源品种很多，但均存在以下二个问题: 1)输出电压是通过粗调(波段开关)及细调(电位器)来调节。
这样，当输出电压需要精确输出，或需要在一个小范围内改变时(如 1.05～1.07V)，困难就较大。
另外，随着使用时间的增加，波段开关及电位器难免接触不良，对输出会有影响。
2)稳压方式均是采用串联型稳压电路，对过载进行限流或截流型保护，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，都是由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。
滤波器用于滤除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，若由晶体管滤波器来替代，则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，这既降低了家用电器的成本，又缩小了其体积，使家用电器小型化。
传统的数控直流电压源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节，并由电压表指示电压值的大小。
因此，电压的调整精度不高，读数欠直观，电位器也易磨损，而基于单片机控制的数控直流电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。
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，特别是在一些高能物理领域，急需电脑或单片机控制的低纹波、宽调整范围的电源。
1.2 国内外研究现状从上世纪九十年代末起，随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。
在80年代的第一代分布式供电系统开始转向到20世纪末更为先进的第四代分布式供电结构以及中间母线结构，直流/直流电源行业正面临着新的挑战，即如何在现有系统加入嵌入式电源智能系统和数字控制。
早在90年代中期，半导体生产商们就开发出了数控电压源管理技术，而在当时，这种方案的性价比与当时广泛使用的模拟控制方案相比处于劣势，因而无法被广泛采用。
由于板载电源管理的更广泛应用和行业能源节约和运行最优化的关注，电源行业和半导体生产商们便开始共同开发这种名为“数控电压源”的新产品。
现今随着直流电源技术的飞跃发展，整流系统由以前的分立元件和集成电路控制发展为微机控制，从而使直流电源智能化，具有遥测、遥信、遥控的三遥功能，基本实现了直流电源的无人值守。
本次毕业设计设计的数控直流电源主要由单片机系统、键盘、数码管显示器、D/A 转换电路、稳压电路等几部分组成。
单片机系统选用89S52型号单片机，采用独立式键盘及LM350作稳压器件。
1.3 课题研究方法随着时代的发展，数字电子技术已经普及到我们生活、工作、科研等各个领域，本文将介绍一种数控直流电源，本电源由电源电路、显示电路、控制电路、数模转换电路四部分组成。
准确说就是电源电路提供各个芯片电源、数码管、放大器所需电压，显示电路用于显示电源输出电压的大小，同时分析了数字技术和模拟技术相互转换的概念。
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。
数控电压源是最常用的仪器设备，在科研及实验中都是必不可少的。
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。
利用数控电压源，可以达到每步0.1V的精度，输出电压范围1.4V至9.9V，电流可以达到3A。
针对以上问题，本课题设计了一种以单片机为核心的数控式高精度简易直流电源的设计，该电源采用数字调节、闭环实时监控、输出精度高，特别适用于各种有较高精度要求的场合。
其设计方法是由单片机通过D/A，控制驱动模块输出一个稳定电压，同时稳压方法采用三端可调稳压管进行调整，输出电压通过电阻反馈给运放，与设定值进行比较，若有偏差则调整输出。
工作过程中，单片机输出驱动LED 显示，通过键盘可设置和调整电压值。
该电路具有设计简单，应用广泛，精度较高等特点。
第2章 数控电压源的方案介绍2.1 数控电压源的方案论证目前数控电压源已广泛使用，要实现目标其方案比较多，主要有以下几种方案：2.1.1 方案一：采用单片机的数控电压源的设计采用常用的52芯片作为控制器，P0口和DAC0832的数据口直接相连，DA 的CS 和XFER 连接后接P3.4，2WR 和1WR 接单片机的WR 端，让DA 工作在单缓冲方式下。
DA的8脚接参考电压，DA 的基准电压接5V 电源，所以在DAC 的8脚输出电压的分辨率为5V/256约等于0.02V ，也就是说DA 输入数据端每增加1，电压增加0.02V 。
通过运放LM324将DA 的输出电流转化为电压，再通过运放UA741将电压反相并放大。
最后经LM350调整输出电压并稳压。
其硬件框图如图2.1所示：图2.1 方案一硬件框图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此方案采用传统的调整管方案，主要特点在于使用一套双计数器完成系统的控制功能，其中二进制计数器的输出经过D/A 变换后去控制误差放大的基准电压，以控制输出步进。
十进制计数器通过译码后数码管显示输出电压值，为了使系统工作正常，必须保证双十计数器同步工作。
其硬件框图如图2.2所示：图2.2 方案二硬件框图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此方案不同于方案之二处在于使用一套十进制计数器，一方面完成电压的译码显示，另一方面其作为EPROM 的地址输入，而由EPROM 的输出经D/A 变换后控制误差放大的基准电压来实现输出步进，只使用了一套计数器，回避了方案二中必须保证双计数器同步的问题，但由于控制数据烧录在EPROM 中，使系统设计灵活性降低。
其硬件框图如图2.3所示：图2.3 方案三硬件框图 整流滤波电路调整管过流保护误差放大十进制计数器EPROM D/A转换电压预置步进加步进减译码显示输出2.2 方案比较2.2.1 数控部分的比较方案二、三中采用中、小规模器件实现系统的数控部分，使用的芯片很多，造成控制电路内部接口信号繁琐，中间相互关联多，抗干扰能力差。
在方案一中采用了89S52单片机完成整个数控部分的功能，同时，89S52作为一个智能化的可编程器件，便于系统功能的扩展。
2.2.2 输出部分的比较方案二、三中采用线性调压电源，以改变其基准电压的方式使输出步进增加或减少，这不能不考虑整流滤波后的纹波对输出的影响，而方案一中使用运算放大器放大电压，由于运算放大器具有很大的电源电压抑制化，可以大大减少输出端的纹波电压。
2.2.3 显示部分的比较方案二、三中的显示输出是对电压的量化值直接进行译码显示输出，显示值为D/A 变化输入量，由于D/A变换与功率驱动电路引入的误差，显示值与电源实际输出值之间可能出现较大偏差，而方案一中采用三位一体的数码管直接对电压值进行显示。
总之，方案一的优点是具有精度高，使用方便，硬件电路简单等特点，它使用了单片机，使得进一步扩展功能较为方便；方案二、三的优点是电路结构简单，其缺点是使用比较复杂，精度没有那么高。
考虑到各种因素，本设计采用方案一。
第3章 数控电压源的工作原理3.1 整机电路框图数控电压源的电路框图如图3.1所示：图3.1 数控电压源电路框图3.2 工作原理本设计介绍了以89S52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的输出电压大小的数控电压源。
通过改变送给单片机的数字量而达到改变输出电压的方法。
通过三端稳压器LM350达到输出电压的稳定。
3.2.1 DA 转换电路工作原理本设计是采用DAC0832实现数据的数模转换，其数据口与P0口直接相连，DA 的CS 和XFER 连接后接P3.4，2WR 和1WR 接单片机的WR 端，让DA 工作在单缓冲方式下。
DA 的8脚接参考电压，为简化设计，在本次设计中的参考电压用5V 电压，所以在DAC 的8脚输出电压的分辨率为5V/256=0.0195 0.02V ，也就是说DA 输入数据端每增加1，电压增加0.02V 。