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1、 数控直流稳压电源的设计与制作 1、设计目的 本设计以STC89C52单片机为核心，设计并制作直流电源。其中，控制回路我们采用了电压、电流双重闭环反馈控制电路，达到电压、电流稳定输出同时，进行过流保护，使该系统更加的完善。本系统输入交流电压范围：200-240V;输出电压可调范围:0- +12V、输出电流可调范围：01A；过电流保护动作电流：1.1A。2、功能要求 （1）、通过“+”、“-”键步进调整输出电压的上升、电压的下降。（2）、输出电压和电流值通过4为LED数码管显示，显示精度分别为0.1V和0.01A。（3）、通过“F1”键视线电压/电流显示切换，开机默认显示电压，按“F1”键转换为
2、 显示电流，再按显示电压 。（4）、过流保护与报警功能 。 一、系统组成及工作原理 本系统由硬件和软件两大部分组成。硬件部分主要完成数字显示、输出信号的采集、数控电源的调节，A/D和D/A转换等电路组成，数控电源的系统图1-1所示。软件主要完成信号的扫描和处理、芯片的驱动和输出控制、调节等功能。我们通过调节“+、- ”两个按键从而达到控制输出电压的升降。该系统采用了电压电流反馈控制双闭环控制电路，一方面可实现反馈稳定电压、电流的同时，进行过流保护；另一方面将输出电压、电流通过四位七段的数码管显示。 图1-1.数控系统图 1、输出部分方案选择 输出采集可以有以下方案供参考：方案一、采用运算放大器
3、、可调三端（LM317）电路组成；方案二、采用运算放大器、三极管功率放大电路组成；方案三、采用调整管TIP122电路，滤波电路组成。 2、数控部分方案选择 数控部分可以采用以下方案供参考：采用单片机、外围逻辑器件和D/A转换器实现，外围逻辑器件主要是用于对A/D，D/A等器件的读写控制和片选控制3、数字显示部分方案选择 显示部分用四个七段的LED数码管，可以有以下方案供参考：方案一、（动态扫描显示）采用数码管显示。七段译码由软件查表完成，段驱动可用2片74LS06等芯片，位驱动用1片MC1413等驱动芯片，显示位数较多端口资源少，硬件电路简单；蛋显示亮度较低，占用CPU时间多。方案二、（静态显
4、示）采用四片74LS164通过串行口工作方式实现，LED用共阳极显示器可省去位驱动，占资源较多，硬件电路复杂，成本高，只适合显示数位较少的场合。方案三、（动态扫描显示）采用1602LCD液晶显示，显示内容丰富，画面稳定，抗干扰强，功耗很低。 4、输出采集部分方案选择 输出采集部分有输出电压采集和输出电流采集两块，输出部分方案供参考：输出电压通过在输出端可调滑动变阻器上取样获取，输出电流取样通过串取样电阻来获取。二、系统硬件设计1、电源电路的设计如下图2-1所示，电网220V交流电源经变压器降压、桥式整流、滤波、调整管调整和稳压，经再次滤波后，使输出可调电压范围在0+12V同时，在输出侧提供电压
5、、电流输出信号采集电路，送到数控部分进行处理后，反馈到调整管，达到调整和稳压的作用；当输出侧短路后其他因素导致输出侧电流过大，此时，控制回路通过一系列的处理使调整管关断，同时报警回路被触动，发出报警信号形成完整的系统。系统主电路图如2-1所示。经jing、图2-1.系统电路图2、输出电路及键控输入电路模块设计 采用”CC7555”芯片产生脉冲信号电路、三极管放大电路及二极管、电容构成负电源产生的电路组成模块示例图2-2所示 ，“CC7555”芯片为多级放大电路提供方波脉冲信号电路，输入+Vcc经稳压管为三极管V1和V2、“CC7555”提供电源信号 ；多级放大电路将芯片输出的方波脉冲经放大后，
6、用于控制电容C3、C4的充，放电，来产生负电源-Vo；滑动变阻器的R8的作用是用于平衡负电源-Vo的大小与+VCC的大小，使正负电源数值相等。 采用四个独立按键分别为“F1”、“F2”、“+”、“-”，串联四个等值电阻构成按键模块电路图如2-6所示。其中，“F1”“F2”两个按键是电流和电压值的切换显示；“+”、“-”两个按键是调节输出电压的升降，电流不能够调节。当按键断开时，给单片机送高电平，显示屏不发生变化；当按键按一下时，给单片机送一低电平，显示屏就会发生相应的变化。 图2-2.输出电路及按键电路模块3、数控电路模块设计采用单片机与A/D转换器ADC0809和D/A转换器DAC0832相
7、连如图2-3所示，单片机89C51为D/A转换器提供数字量，经DAC0832转换后在IOUT1和IOUT2给出电流信号，由运放UA471转换成模拟电压信号，该电压信号经过运算放大器U4A处理后，将该信号送到调整单元TIP122，对输出的电压做相应的升降，使输出电压始终保持在0-12V范围内调节。经过压信号图2-3.数控模块电路图4、数字显示电路设计此部分我们采用四位七段LED数码管作为数字显示屏、 “74LS595”段选译码器和“74LS138”位选译码器组成，如下图2-5所示。AT89C51单片机将ADC0809转换器传输的数字电压信号，经过内部处理之后，通过P1端口的P1.0-P1.4脚分
8、别将该信号送到位选译码器和段选译码器处理后，再送给四位七段LED数码管实现数字显示。采用译码器的目的是：由于单片机的端口有限，在此用译码器就大大的节约了端口的使用，便于单片机的外部拓展。图2-5. 数字显示电路图5、输出采集过程 我们通过两路分别采集电压信号和电流信号。电压信号通过主电路输出侧的分压变阻器采集电压后；电流信号直接从主电路采集。取样得到的电压值、电流值，经运算放大器隔离后送给ADC0809转换器进行处理。（注意：取样电压，电流需共地；运算放大器的输出电压不能超过ADC0809转换器的输入范围。三、系统软件设计 软件设计我们团队利用C语言编程。因为C语言的可读性、可移植性较好，而其
9、采用结构化、模块化编程，所以编程方便很多。程序设计是应按“自顶向下，逐步细化”的原则进行设计，确定程序所用的子程序和驱动函数。程序调试前应先确保每个驱动程序可以正常工作，为后面的主程序的调试做好准备工作。系统主程序包括A/D转换，数码管显示、按键检测函数、拆分函数、切换函数、定时中断等组成的框图如3-1所示。图3-1.程序框图图3-1.程序框图图3-2.主程序流程图 当进行输出电压调整的过程如图3-2所示.初始化后，到达切换函数（电流、电压的切换），等待按键的动作。当按键按下、去抖并松开延时后，进入判断函数（ii）；当ii=0时，显示电压值；当ii=1时，显示电流值；当ii=2时，调节电压升降
10、及显示，依次循环变。图3-4图3-3 当进入A/D程序如图3-3.A/D初始化，中断启动，接着就进行A/D转换。 当进入按键程序如图3-4.当a=0，进入ww+5函数运算后，蜂鸣器报警,ww等于125；b=0进入ww-5函数运算后，蜂鸣器报警，若ww不等于0，回到ww-5函数中，直到ww等于0跳出该函数。当进入拆分函数如图3-5.去Y值，对Y*1000/2125运算，然后进行百位、十位、个位的依次拆分当进入显示程序如图3-6.74LS595初始化，串行输入、并行输出后，到达74LS138进行扫描，数码管显示。图3-6图3-5 四、调试 整机焊接完毕，首先对硬件进行检查，连线有无错误，再逐步对各模块进行调试。首先对主控单元进行调试，按键程序、显示模块程序、AD和DA模块程序的显示正常。