基于单片机的智能稳压电源设计
基于单片机实现的12V恒压源
专业课综合课程设计说明书题目：基于单片机实现的12V数控稳压源设计系部：专业：班级：学生姓名: 学号:指导教师:2011年11 月30 日目录1 设计任务与要求 (1)1.1 设计任务 (1)1.2 设计要求 (1)1.2.1 基本要求 (1)2 总体方案论证与设计 (1)2.1 稳压电源电路方案的比较与选择 (1)2.2 控制器方案的比较与选择 (1)2.3 电流检测电路方案的比较与选择 (2)2.4 电压检测电路方案的比较与选择 (3)2.5 电流比例控制方案的比较与选择 (3)2.6 PWM波的产生的方案的比较与选择 (4)2.7 显示方案的比较与选择 (4)2.8 键盘的比较与选择 (4)2.9 总体设计思路 (5)3 系统硬件设计 (5)3.1 系统供电单元 (5)3.2 单片机控制电路单元 (6)3.3 电流电压检测电路单元 (7)3.4 过流保护电路单元 (7)3.5 PWM波产生单元 (8)4系统软件设计 (8)4.1 软件组成 (8)4.2 程序流程图 (9)5 系统测试 (10)5.1 测试仪器与设备 (10)5.2 测量数据分析与比较 (10)5.3 误差分析及结论 (10)6心得体会 (11)1 设计任务与要求1.1 设计任务设计一基于ATMEG8单片机实现的12V数控直流稳压源。
1.2 设计要求1.2.1 基本要求1) 以ATMEG8为核心的单片机作为控制模块。
2) 将键盘输入转换为模拟信号量作为预设值输入控制模块，同时送LCD显示，再根据输出的电压量来调整PWM输出波形，从而控制电流的变化。
3) 写出详细的设计报告。
4) 给出全部电路和源程序。
2 总体方案论证与设计本系统采用ATMEG8为核心的单片机作为控制模块。
将键盘输入转换为模拟信号量作为预设值输入控制模块，同时送LCD显示，再根据输出的电压量来调整PWM输出波形，从而控制电流的变化。
此方案的优点是输入的预设值电流信号稳定且避免了大量的数据存储。
基于单片机的数字可调稳压电源
摘要毕业设计论文基于单片机的数字可调稳压电源的设计系别：专业（班级）：作者（学号）：指导教师：完成日期：蚌埠学院教务处制基于单片机的数字可调稳压电源的设计摘要：基于单片机的数字可调直流稳压电源由于原理简单、便于操作、稳定性好、精度高、成本低、易于实现等诸多优点而受到越来越广泛的重视。
其性能比传统的可调直流稳压电源好，非常适合一般教学和科研使用。
本文通过对一个基于单片机的数控直流稳压电源的设计，将单片机数字控制技术、有机地融入直流稳压电源的设计中，设计出一款数字化通用直流稳压电源，详细介绍了AT89C52单片机应用中的键盘扫描原理、数码管动态显示原理、定时器中断原理，从而了解单片机相关指令在各方面的应用，同时还介绍了数模转换芯片DAC0832的工作原理。
系统由模拟电源、控制电路、数模转换电路、放大电路、显示电路等部分构成，输出0-12V电压范围，步进值为0.1V的直流电源。
电源的数字化控制是人们追求的目标之一，人们对它的要求也越来越高，数控直流稳压电源能给人们带来很大的方便，为我们工作、科研、生活提供更好、更方便的服务。
本题采用单片机和其他元件及外围电路，开发一个数字可调式稳压电源，能够设定输出电压值、电压输出显示等功能。
关键词：单片机、直流、稳压、数模转换Based on single-chip digital adjustableregulated power supply designAbstract: Microcontroller-based digital adjustable DC power supply as simple in principle, easy operation, good stability, high accuracy, low cost, easy to implement, andmany other advantages of being more widely appreciated. Performance than thetraditional adjustable DC power supply is good, very suitable for general teachingand research use.In this paper, a microcontroller-based digital controlled power supply design, the single chip digital control technology, organic integration into the DC powersupply design, digital design of a universal DC power supply, details of theAT89C52 microcontroller applications The keyboard scanning principle, thedigital dynamic display principle, the timer interrupt principle, to understandinstruction in all aspects of SCM-related applications, but also introduces theDAC0832 digital-analog converter chip works. System consists of analog powersupply, control circuits, digital to analog conversion circuit, amplifier circuit,display circuit and other parts, output 0-12V voltage range, step value of 0.1V DCpower supply.Digital control of power is one of the goals people pursue, people demand more and more of it, NC DC power supply can give them great convenience forour work, scientific research and to provide better and more convenient service.The problem with single chip and other components and peripheral circuits, thedevelopment of a number of adjustable power supply, can set the output voltage,the voltage output display.Keyword s: microcontroller; DC; regulators; digital to analog conversion目录第一章绪论 (1)1.1研究目的及意义 (1)1.2国内外发展状况 (2)1.3论文构成及研究内容 (3)第二章数字式可调稳压电源原理介绍 (4)2.1方案选择及总体原理介绍 (4)2.2单片机AT89C52原理及其介绍 (5)2.3矩阵键盘扫描原理介绍 (6)2.4 LCD-1602显示原理介绍 (7)2.5数模转换电路原理介绍 (9)第三章数字式稳压电源硬件电路设计 (12)3.1稳压电源数字部分设计 (12)3.1.1单片机主体电路设计 (12)3.1.2键盘部分电路设计 (13)3.1.3 DAC0832数模转换部分电路设计 (13)电路图如下 (14)3.2电压输出单元电路 (15)第四章数字式可调稳压电源软件程序设计语言 (16)4.1 系统软件流程图 (16)4.2 系统程序介绍 (17)4.2.1 初始化硬件程序 (17)4.3 主程序程序语言 (18)结论 (25)谢词．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26参考文献 (26)附录一数字部分电路总图 (27)第一章绪论1.1研究目的及意义在当代科技与经济高速发展的过程中,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.电力电子技术是电能的最佳应用技术之一.当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。
基于单片机的PWM型开关稳压电源设计
基于单片机 的 Ｐ ＷＭ 型开 关稳 压电源设 计
文／ 燕 哲
开 关 电 源 是 利 用 现 代 电 力 电 子技 术 ，控 制开 关管 开通 和 关断 的 时 间 比 率 ， 维 持 稳 定 输 出 电 压 的一种 电源。开 关稳 压 电源 具有 体 积 小、 重量 轻 、效 率 高、对 电 网 电压 及 频 率 的 变 化 适 应 性 强 、 输 出电压 保持 时 间长 、有 利 于计 算机信 息 保护 等优 点 ，因 而广泛 应 用 于以 电子 计算机 为主导 的各 种 终 端 设 备 、 通 信 设 备 ，是 当 今 电子信 息 产业 飞速发 展 不可 缺 少 的 一 种 电 源 本 丈 介 绍 的 是 基 于
单 片机 的 Ｐ Ｖ ＇ ￣ Ｉ 型 开 关稳 压 电源，
＋ ＿ ｔ － Ｕ 卜 － 、 一
图１ ：整 体 结 构 框 图
项 目是本人 在教 学中的 实际案 例，
经本 人验 证 后 ，实现 效果 较好 。
该项 目结构较为简单， 稳 定率高， 实用性强，能够应 用在较 多场合 。
开 关 电源 应 具 备 整 流 电路 、 滤 波 电 路 和 稳 压 电
路。Ｐ Ｗ Ｍ 稳 压 电源 是 利 用 脉 冲 宽 度 调 制 的 方
法 来 控 制 开 关 元 件 的接 通 时 间 与 管 断 时 间 从 而 实 现 稳 压 输 出 。该 项 目采 用 单 片 机 来 作 为 控 制
常见的 Ｐ ＷＭ 型 Ｄ Ｃ． ＤＣ 变 换 器 主 要 有 降 压型 （ Ｂ ｕ ｃ ｋ ）、 升 压 型 （ Ｂｏ ｏ ｓ ｔ ） 、 降 压 升 压型 （ Ｂｕ ｃ ｋ — Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ ）和 升 压 一 降压型 （ Ｃｕ ｋ ）。
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。
基于单片机的可调稳压电源
基于单片机的可调稳压电源摘要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。
目前，市场上各种直流电源的基本环节大致相同，都包括交流电源、交流变压器、整流电路、滤波稳压电路等。
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。
传统直流稳压电源对输出电压通常采用粗调的方式来完成，调节精度不高，当需要输出电压在一个很小范围内进行调节时，传统的直流稳压电源就难以办到，严重影响了稳压电源的使用范围。
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。
该电源具有电压调整简便、电压输出稳定、便于智能化管理等特点。
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。
基于单片机的智能高精度直流稳压电源，结合了最先进的单片机控制技术采用高性能基准稳压电力电子元件，稳压调压精度高而且抗干扰能力强，克服了传统直流稳压源的缺点。
同时整个控制系统具有完善的保护电路，大大提高了设备的使用寿命。
随着电力电子技术的成熟，单片机价格越来越经济，且集成度相当高，大大减少了直流电源系统开发成本，具有明显的工程实际应用价值。
关键词：稳压电源，单片机，PWM ，直流电源，电压调节LM3172AbstractWith the rapid development of the power electronic technology, dc power very extensive, its direct impact on the electrical equipment or control systems work. At present, the market the basic link various dc power supply, including approximately the same ac power, communication transformer, rectifying circuit voltage circuit, filter. The direct current voltage-stabilized source is one of the commonly used equipment of electronic technology, widely used in teaching, scientific research, etc. The traditional multi-function dc manostat function is simple and difficult to control, reliability, low interference, low accuracy and large size, complexity high. when need output voltage in a small adjusted, within the scope of traditional dc manostat is difficult to do, and this seriously influences the scope of application of voltage stabilizer. And based on single chip microcomputer control dc voltage stabilizer can well solve the above traditional manostat shortage. The power supply voltage adjustment is simple, with voltage output stability, facilitate intelligent management etc. Characteristics. Its good price more can be accepted by people, therefore, has some of the design value.Based on single chip microcomputer intelligent high-precision dc manostat, combined with the most advanced single-chip microcomputer control technology by high performance benchmark voltage power electronic components, overcome traditional dc voltage source faults. Meanwhile the control system has perfect protection circuit, greatly improving the life of the equipment. Along with the power electronic technology maturity, growing economy, and SCM price integration quite high, and greatly reduces the dc power system development costs, significant practical value.3Keywords: manostat, microcontroller, PWM, dc power, voltage regulation LM317目录摘要 (2)Abstract (3)一、整体设计分析 (5)1.1 方案比较 (5)二、部分电路组成元件简介 (7)2.1 LM317简介 (7)2.2控制核心 (8)2.2 显示效果 (10)三、系统硬件设计 (10)3.1单片机最小系统： (11)3.2显示模块 (11)3.3工作电路设计 (12)四、软件设计 (13)4.1 编程语言的选择 (14)4.2 脉冲产生机理的简要介绍： (14)4.3 STC12C系列的PWM控制模块 (17)4.4数码管的驱动实现 (18)4.5按键的软件实现 (19)4.5.1按键的软件设计思想 (19)五、调试与分析 (21)参考文献 (22)致谢 (23)4附录一、整体电路 (24)附录二、程序代码 (25)一、整体设计分析1.1 方案比较对于输出可调电压的电源设计，比较常用的技术方案有以下几种方案：方案一：采用RC降压电路，将220V交流电降压并采用稳压二极管进行稳压后得到稳定的直流电压。
基于单片机的数控稳压电源设计_朱贵宪
STC12C5A32AD OUT
LCD
图 3 D/A 转换及运算放大电路
中， 通常都要用到键盘来
Fig.3 Enlarge circuit of D/A changes and operation
实现人机对话功能。 它包
1．3 A/D 采样电路
括用户对应用系统的状态干预与数据输入，以及应
P2.0~P2.7 P0.5 P0.7 P0.3 P0.4 P0.6
DB0~DB7 R/W D/I /CS RET E
R5
C10
5.1k 47pF
R4 OUT
20k 1 2 3 4 5 6 7 8 9
P3.0 10 P3.1 11 ADJ+ 12 ADJ- 13
14 CS 15 SCLK 16 DIN 17
该 款 单 片 机 最 大 的 优 势 是 ：STC 采 用 Mcs－51 构架，拥有极大的软件优势和极多的用户群，使得 这个产品的出货量很大， 完全能够保证供货和较 低 成 本 ［1］。
所 以 本 系 统 采 用 STC12C5A32AD 单 片 机 作 为 整个硬件系统的核心，它既是协调整机工作的控制 器，又是数据处理器，而且带有 A/D 转换的功能，可 对实时电压进行采样。
收 稿 日 期 ：2010－11－03；修 订 日 期 ：2011－03－28 作 者 简 介 ：朱 贵 宪 （1974－） ， 男 ， 硕 士 ， 讲 师 ， 研 究 方 向 为 智 能 测 控 、单 片 机 开 发 。
50
Automation ＆ Instrumentation 2011(6)
实时监控，输出电压通过 STC12C5A32AD 单片机A/ D 采样，把实时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。
基于单片机的高精度程控稳压电源的设计与实现_张宏
基于单片机的高精度程控稳压电源的设计与实现
文/张宏
摘
稳压直流电源属于电子科技
要
产 品 中 的 一 种 常 用 设 备， 通 过 单 片机控制的稳压直流电源解决了
传统稳压直流电源电压不稳技术
参 数 不 高 的 不 足， 具 有 较 高 的 设
计和开发价值。本文将 AT89 S51
针对承接单位安全性设计 方案制定的监理细则，监 理通知单和整改意见，工 程备忘录，监理工作记录
厂商输出文件
投标文件，采购谈判文件（厂 商资质文件）
工程安全性设计方案报审表， 阶段性安全测试验收文案报审 表，进度计划报审表，需求分 析说明书，系统评估，设计方
案
实施阶段审核意见， 实施阶段 阶段性验收申请书，
5 结语
4 程控高精度直流稳压电源软件部分的 设计和实现
程控高精度直流稳压电源的程序控制软 件部分共有主程序及过流保护类程序等两个部 分，主要的功能包括：步进式的加减，对键盘 的扫描、D/A 电压的转换、电源过流的报警及 LED 数码显示等。
4.1 直流稳压电源软件部分主程序的设计和实现
首 先 要 对 程 控 电 路 进 行 初 始 化， 即 对 AT89 S51 型单片机进行初始化处理，然后设 置单片机的系统时间，再对按键处理的子程序 进行调用，适时判断有无按键被按下，如果有 则就调用系统中的显示处理子程序，通过该子
图 4：软件部分主程序的设计流程
技 ,2012(12). [4] 罗 国 颖 , 鄢 峰 , 张 迁 , 等 . 数 控 开
关 电 源 的 设 计 与 制 作 [J]. 中 国 集 成 电 路 ,2010(03). [5] 朱士虎 , 王立巍 , 何培忠 . 基于 AT89S52 程 控 开 关 稳 压 电 源 设 计 [J]. 电 子 技 术 ,2009(06).
基于单片机的直流稳压电源系统设计
直 流 稳压 电源 在各 行各业 被广 泛 作为 强弱 电 电气 设备 控制和
断 、历史 运行 数据 等信 息通 过 可视化 触摸 系统 进行 智 能动 态 的显
启动 的重 要驱 动载 体 ，是 各控 制 系统 发挥 出优 良电气性 能 的重 要 示 『 。从 图 １ ３ ］ 可知 ， 片机 系统 主要 驱动 ２个驱 动 电路 ， 单 从功 能划 保 障条件 『 。传 统 的直 流稳 压 电源 普遍 存 在调 节精 度 不高 、 号 分来 看 ， 动 电路 Ａ 主要 控制 预 稳压 电路 完成 对 直 流 电压 的粗 调 １ ］ 信 驱 响应 缓慢 等弊 端 ， 较 小 电压波 动范 围 内很 难 实现 动态 调节 ， 在 已经 节 ，即 当比较 放大 回路 所采 集 的实 时直流 输 出信 号与 预设 基准 电 不 能满 足 现代 智能 数字 化控 制 系统发 展 的要求 。为 了建 立 响应 速 压值 相 差较 大 时，单片 机 系统就 会 自动 发 出粗 条件 命 令经 驱动 电 率快 、 调节 范 围较 广的 直流 稳压 电源 系统 ， 将单 片机 集成 化 数字 控 路 Ａ 实现直 流 电压 的大 范 围调 节 ， 并经 滤波 电路 Ａ进 入线 性调 节
性能水 平 。
１３ 电 压 取 样 与 采 集 回 路 ．
１ 硬 件 电 路 设 计
１１ 系统 总 体 设 计 方 案 ．
单 片 机 系 统所 采集 到 的 系统 输 出直 流 电压信 号 为模 拟信 号 ，
为 了变成 单 片机 系统 能够进 行 综合 分析 处理 的数 据信 号 ，本次 设
Ｉ塑 ｓｊｒ ！ｈＹｊ ｅａ ｉ ｉ・ ｕ
基于单片机 的直流稳 压 电源 系统设计
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基于单片机的智能稳压电源设计摘要本智能稳压电源利用16位单片机SPCE061A为控制核心，可预置输出电压值并显示在液晶显示模块（LCD）上，通过其内置的A/D输出对PWM进行调制，再控制大功率开关管导通,再经过滤波输出。
同时通过采样电路将实际输出值反馈到单片机中构成闭环系统，进行比较、调整，提高了电源的输出精度。
输出电压范围为0.01v～10v，而且可以步进调整输出的电压值。
关键词：智能；单片机；PWM调制；稳压电源Design of Smart Power Supply Based on SCMWu Renjie(College of Physics Science and Information Engineering, Jishou University, Jishou,Hunan 416000)AbstractThe 16 Bit SCM SPCE061A was used as the control unit in this design, the output voltage value can be protested form the keyboard and displayed it on the LCD module .At the same time, its built-in A / D converter moderate the output as pulse width moderation(pwm), and switch on the output, after that output through a filter . At the same time the circuit would sample the actual output value and feedback the output to the SCM’s input system, after comparing and adjusting to improve the output accuracy. Output voltage range from 0.01 v to 10v, it can also stepping adjust the output voltage value.Key words:intelligent；SCM；PWM modulation；power supply目录第一章引言 (1)第二章方案论证与设计 (2)2.1 系统整体方案论证 (2)2.2数据采集和处理器选择 (2)2.3 电源供电电路 (2)2.4 显示电路模块 (2)第三章系统总体设计方案及设计框图 (3)第四章系统模块电路分析 (4)4.1 SPCE061A[1]单片机最小系统概述 (4)4.1.1 ADC 的控制 (5)4.1.2 DAC 的控制 (6)4.1.3 IO 端口结构 (7)4.1.4 单片机端口资源的分配 (8)4.2 电压控制电路 (8)4.2.1 ADC、DAC电压调整电路 (9)4.2.2 脉宽调节电路的工作原理 (10)4.2.3 脉宽调制电路参数的选择 (12)4.2.4 开关管输出的电路参数的选择 (13)4.2.5 平滑电容电阻的参数选取 (13)4.3 键盘设计 (14)4.4 液晶显示 (14)4.5 正负电源供电电路 (18)第五章软件流程图 (19)5.1 主程序 (19)5.2 键盘程序 (19)5.3 闭环调整子程序 (20)第六章系统测试和误差分析 (22)6.1 系统功能测试 (22)6.2 系统误差分析 (22)参考文献 (23)附录 (24)结束语 (30)基于单片机的智能稳压电源设计引言第一章引言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。
普通直流稳压电源品种很多, 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。
滤波器用于滤去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。
传统的直流稳压电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直流稳压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。
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。
本课题研究一种以16位凌阳单片机为核心的智能化高精度直流电源的设计, 通过其内置的A/D输出对PWM进行调制，大大提高电源的输出精度，特别适用于各种有较高精度要求的场合。
基于单片机的智能稳压电源设计 方案论证与设计第二章 方案论证与设计2.1 系统整体方案论证方案一：采用A/D 电压放大器直接输出。
电路简单，但是输出电压带负载能力不强，电源电压不稳定。
方案二：采用PWM 调制的开关电源输出，输出电压稳定，并且提供负载能力强。
综上分析，采用方案二。
2.2数据采集和处理器选择因为电压源调节要用到A/D 或者D/A 进行控制电压输出和电压采集。
方案一：采用51系列单片机控制方式。
外加一个A/D 和一个D/A 电路，因为单片机只有8位，所以精度低，并且外加A/D 和D/A ，电路复杂。
成本很高。
方案二：采用凌阳SPCE061A 十六位单片机，处理能力强，I/O 口丰富，可以同时进行键盘控制和LCD 液晶显示。
并且内置了一个10位D/A 和一个10位的A/D ，设计电路简单，并且输出电压精度高，能满足0.01v~10v 、步进0.01v 的要求。
综上分析，采用方案二。
2.3 电源供电电路由于系统电路要求 V 15±、V 5±直流电源供电，而设计独立的正、负电源给系统供电显得不合实际，所以我们采用稳压管7815、7915和7805、7905设计了一个V 15±、V 5±的直流稳压电源电路，如图4.13所示。
考虑到输出电流最大可达到2A ，所以要独立给恒流源电路提供独立的电源电路，如图4.14所示。
2.4 显示电路模块方案一：采用传统的8位数码管（LED ）显示相关信息。
方案二：采用液晶显示器（LCD ）显示相关信息。
以上两种方案中，方案一编程简单，但显示信息量少，功耗较大。
而方案二的液晶显示器属于低功耗器件，显示界面友好，还可以同时显示电流的给定值和实测值，从而系统更具智能化、人性化、直观化。
因此，选择方案二。
基于单片机的智能稳压电源设计 系统总体设计方案及设计框图第三章 系统总体设计方案及设计框图本系统采用的处理器是SPCE061A 十六位单片机，整个系统包括单片机、正负电源供电电路、A/D 转换电压调整、D/A 转换电压调整、PWM 调制，大功率开关电路，滤波电路、采样电路、键盘、LCD 显示等几个部分。
系统框图如图 3.1:以SPCE061A 十六位单片机为控制核心，单片机内置了一个10位的A/D 以及D/A ，首先由4*4键盘键入控制数据，进入单片机，同时将设定值显示在LCD1602上，CPU 运算预置数字大小转换成对应的控制电压，因为D/A 输出电压范围是以0～3.3V 。
如要输出电压为5V ，在程序内部则需要将数值除以3倍输出，再在电路外部放大3倍进行匹配，将匹配过的电压从MC3405输入。
经调制过的脉宽波输出以后,控制由一个大功率的开关管组成的开关电路的导通状态。
由开关管射极输出波型电压上与输出的波型相似，但电流上却大大增大了。
最后通过一个RC 滤波电路将脉宽波滤成直流电压输入。
但输出的电压因为调制电路误差、输出负载的变化。
电压极不稳定，因此有必要对其进行采样比较，达到动态闭环调整的目的。
在采样电路中，与DAC 相同，ADC 的参考电压只能是3.3V ，所以要先对采样的电压进行匹配输入（衰减3倍）,本设计采用电阻串联分压的原理进行衰减。
以输入电压为标准，如果输入电压大于设定的电压值，则减小DA 输出电压一位数值，再采样回位比较，如此循环，直到输入的电压等于设定的电压值或者接近设定的电压值（有时不可能完全相等）。
同理，如果输入电压小于设定的电压，则增大DA 输出电压一位数值，再采样回位比较，如此循环，直到输入的电压等于设定的电压值或者接近设定的电压值。
这样，就能达到闭环反馈的目的。
LCD 显示 键盘 单片机 PWM 调制 D/A 转换 A/D 转换 负载输出 取样电路 信号放大 电压衰减 开关输出 滤波电路图3.1 系统框图电源第四章系统模块电路分析4.1 SPCE061A[1]单片机最小系统概述SPCE061A[2]是继κ’nSP 系列产品SPCE500A 等之后凌阳科技推出的又一个16位结构的微控制器。
目前有两种封装形式：84 引脚的PLCC84 封装和80 引脚的LQFP80 贴片封装。
主要性能如下：△16 位κ’nSP 微处理器；△工作电压：VDD 为2.4~3.6V(cpu), VDDH 为2.4~5.5V(I/O)；△CPU 时钟：32768Hz~49.152MHz ；△内置2K 字SRAM、内置32K FLASH；△可编程音频处理；△32 位通用可编程输入/输出端口；△32768Hz 实时时钟，锁相环PLL 振荡器提供系统时钟信号；△2 个16 位可编程定时器/计数器(可自动预置初始计数值)；△2 个10 位DAC(数-模转换)输出通道；△7 通道10 位电压模-数转换器(ADC)和单通道语音模-数转换器；△声音模-数转换器输入通道内置麦克风放大器自动增益控制(AGC)功能；△系统处于备用状态下(时钟处于停止状态)耗电小于2κA@3.6V；△14 个中断源：定时器A / B，2 个外部时钟源输入，时基，键唤醒等；△具备触键唤醒的功能；△使用凌阳音频编码SACM_S240 方式(2.4K 位/秒)，能容纳210 秒的语音数据；△具备异步、同步串行设备接口；△具有低电压复位(LVR)功能和低电压监测(LVD)功能；△内置在线仿真电路接口ICE（In- Circuit Emulator）；△具有保密能力；△具有WatchDog 功能由SPCE061A单片组成的核心处理器如图4.1所示：图4.1 SPCE061A单片组成的核心处理器4.1.1 ADC 的控制SPCE061A有8 个10 位ADC通道，其中一个通道(MIC_In)用于语音输入，模拟信号经过自动增益控制器和放大器放大后进行A/D转换。