数控电源

目 录 摘要 .............................................................. 1 第一章 单片机控制的数控电源设计 ................................... 2 1.1 研究目的及意义 ................................................ 2 1.2 国内外发展状况 ................................................ 2 1.3 研究方法 ...................................................... 3 1.4 数字式可调稳压电源原理 ........................................ 3 1.5 方案选择及总体设计原理介绍 .................................... 3

第二章 单片机简介 ................................................. 5 2.1 概述 .......................................................... 5 2.2 发展历程 ...................................................... 6 2.3 硬件特性 ...................................................... 7 2.4 基本结构 ...................................................... 7 2.5 单片机特点 .................................................... 9 2.6 应用范围 ...................................................... 9 2.7 单片机目前状况及发展趋势 ..................................... 11 2.8 电子技术中单片机的应用 ....................................... 11 2.9 单片机故障的排除 ............................................. 12

第三章 元件选择 .................................................. 14 3.1 STC89C52的结构特点及引脚特性： .............................. 15 3.2 DAC0808、NE5532及LM317 ...................................... 17

第四章 硬件设计 .................................................. 20 4.1单片机与数码管接口电路 ....................................... 20 4.2数模转换芯片DAC0808与单片机STC89C52接口电路 ................ 21 4.3 5532电路 .................................................... 21 4.4按键接口电路 ................................................. 22 4.5 STC89C52单片机复位电路及外部晶振电路 ........................ 22 4.6 显示电路 ..................................................... 23 第五章 数字式可调稳压电源软件设计 ................................ 25 5.1 系统软件流程图 ............................................... 25 5.2 系统开发环境 ................................................. 26 5.3系统仿真 ..................................................... 32

第六章 实物制作 .................................................. 37 6.1 PROTEL99SE的概述 ............................................. 37 6.2 绘制原理图 ................................................... 38 6.3 数字部分电路PCB设计 ......................................... 40 6.4 焊接 ......................................................... 41 6.5 包装 ......................................................... 42 6.6 设计中遇到的问题 ............................................. 42 6.7 误差分析 ..................................................... 42

总 结 ......................................................... 44 致 谢 ......................................................... 45 参考文献 ......................................................... 46 基于单片机的数控电源设计

1 基于单片机的数控电源设计 摘要：单片机实现的数字式可调稳压电源由于原理简单、稳定性好、精度高、成本低、易实现等诸多优点而受到越来越广泛的重视。其性能优于传统的可调直流稳压电源,操作方便,非常适合一般教学和科研使用。本课题设计了一种基于单片机的数控稳压电源。该系统由模拟电源、控制电路、数模转换电路、放大电路、显示电路等部分构成，能输出1.3V－9.9V电压范围，步进值为0.1V的直流电源。 设计报告详细介绍了STC89C52 单片机应用中的键盘扫描原理、数码管动态显示原理、定时中断原理,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DAC0808及NE5532的工作原理。概述了数字式可调稳压电源的基本原理。详述了数字式可调稳压电源系统的硬件电路设计和数字式可调稳压电源系统的软件设计。 关键词: 数控 单片机 直流稳压 数模转换 基于单片机的数控电源设计

2 第一章 单片机控制的数控电源设计 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，电源起到关键性的作用。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。电力电子技术是电源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。如今传统直流电源远远不能满足于人们对它的要求,因此要想为现代人工作、科研，生活、提供更好的,更方便的设施就需要从数字电子技术入手，一切向数字化，智能化方向发展。 因传统的直流稳压电源输出电压是通过粗调波段开关及细调电位器来调节的，并由电压表指示电压值的大小。这种直流稳压电源存在读数不直观、电位器易磨损、稳压精度不高、不易调准、电路构成复杂、体积大等缺点，而基于单片机控制的数字式可调稳压电源能较好地解决了以上问题。 本题采用单片机和其它元器件及外围电路，开发一个数字式可调稳压电源。能够设定输出电压值、电压值输出显示等功能。通过此系统的设计，让开发者更深刻的掌握单片机基本原理，并熟悉一些外围电路的扩展，以及进一步提高C语言的硬件编程能力。 1.2 国内外发展状况 电力电子技术已发展成为一门完整的、自成体系的高科技技术，电源技术属于电力电子技术的范畴。电源技术主要是为信息产业服务的，信息技术的发展又对电源技术提出了更高的要求，从而促进了电源技术的发展，两者相辅相成才有了现今蓬勃发展的信息产业和电源产业。迄今为止，电源已成为非常重要的基础科技和产业，并广泛应用于各行各业，从日常生活到最尖端的科学都离不开电源技术的参与和支持，其发展趋势为高频、高效、高密度化，低压、大电流化和多元化。同时，封装结构、外形尺寸日趋接近国际标准化，以适应全球一体化市场的要求。 当前在国内外电源产业中，占主导地位的产品有各种线性稳压电源、通讯用的AC/DC开关电源、DC/DC开关电源、交流变频调速电源、电解电镀电源、高频逆变式整流焊接电源、中频感应加热电源、电力操作电源、正弦波逆变电源、UPS、可靠高效低污染的光伏逆变电源、风光互补型电源等。而产品价格、性能指标、基于单片机的数控电源设计 3 品牌效应及使用寿命一直是用户最关心的问题。这就促使国内外电源生产商朝着应用技术数字化、硬件结构模块化、产品性能绿色化智能化的方向发展。 1.3 研究方法 此次毕业设计我从一开始选题就目的明确，在毕业设计课题确定下来后，通过运用大学三年所学的专业知识和查阅参考了一系列的资料完成的。针对题目的要求，首先对整个设计思路进行规划，例如：要用到什么模块，模块应该怎样分布，怎么协调好这些模块。然后针对方案的可行性进行反复的参照对比，敲定最终设计方案，在敲定方案之后，查阅参考相关资料进行硬件电路的各个模块的设计，同时软件模块也同步进行，经过不断的检测，编译，将正确的代码下载到硬件电路中，最后一次次的调试系统，通过不断的修改来完善系统。 1.4 数字式可调稳压电源原理 在实验室里通常所用到的直流电源都是用调节电位器来达到调节电压的目的，由于电位器的温漂较大，使得输出的电压会有所漂移，而且用电位器调节电压操作起来不是很方便。本文所介绍的数字式可调稳压电源与传统的稳压电源相比，具有操作方便，电压稳定性高的特点。它由单片机AT89C52、数码管、数模转换芯片DAC0808、放大电路等部分构成。其原理包括数码管动态显示原理、模数转换原理及I2C总线原理，在文中主要介绍在设计过程中所涉及到的原理。 1.5 方案选择及总体设计原理介绍 （1）方案分析与选择 方案一：数控部分用单片机带动数模转换芯片提供线性稳压电压的参考电压。 优点：对于单片机，系统工作在开环状态，对数模转换的精度要求较高，设计成本低。 缺点：功耗较大，LED数码管输出显示不是系统的精确输出电压，须对它进行软件补偿。 方案二：数控部分用AVR单片机的PWM组成开关电源，再利用AVR的AD转换对输出电压进行实时转换，利用软件进行电压调整以达到稳压。系统框图如图1.1所示：