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
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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 adjustable
regulated power supply design
Abstract: Microcontroller-based digital adjustable DC power supply as simple in principle, easy operation, good stability, high accuracy, low cost, easy to implement, and
many other advantages of being more widely appreciated. Performance than the
traditional adjustable DC power supply is good, very suitable for general teaching
and research use.
In this paper, a microcontroller-based digital controlled power supply design, the single chip digital control technology, organic integration into the DC power
supply design, digital design of a universal DC power supply, details of the
AT89C52 microcontroller applications The keyboard scanning principle, the
digital dynamic display principle, the timer interrupt principle, to understand
instruction in all aspects of SCM-related applications, but also introduces the
DAC0832 digital-analog converter chip works. System consists of analog power
supply, control circuits, digital to analog conversion circuit, amplifier circuit,
display circuit and other parts, output 0-12V voltage range, step value of 0.1V DC
power 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 for
our work, scientific research and to provide better and more convenient service.
The problem with single chip and other components and peripheral circuits, the
development 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。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提的现代信息技术革命，同时也给电源提出了更高的要求。随着数控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。电源在使用时会造成很多不良后果，因此电源的数字化控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中数控直流稳压电源就是一个很好的典型例子,人们对它的要求也越来越高,要想为现代人工作、科研，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。随着计算机和通讯技术发展而为生活、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。
对我们学生而言，在大学的实验室里和课程设计里面，有一个稳定可调的直流电源是很有必要的。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、存储等功能。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、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。
数字化：在传统直流稳压电源中，控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代，电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是，现在数字式信号、数字电路显得越来越重要，数字信号处理技术日趋完善成熟，显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调，也便于自诊断、容错等技术的植入。
模块化：电源的模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化;其二是指电源单元的模块化。模块化的目的不仅在于使用方便，缩小整机体积，更重要的是取消传统连线，把寄生参数降到最小，从而把器件承受的电应力降至最低，提高系统的可靠性。大功率的电源，由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑，一般采用多个独立的模块单元并联工作，采用均流技术，所有模块共同分担负载电流，一旦其中某个模块失效，其它模块再平均分担负载电流。极大的提高系统可靠性，即使万一出现单模块故障，也不会影响系统的正常工作。
绿色化：电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电，这意味着发电容量的节
约，而发电是造成环境污染的重要原因，所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染，国际电工委员会(IEC 对此制定了一系列标准，如工EC555, IEC917,IECI000等。20世纪末，各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生，为21世纪批量生产各种绿色直流稳压电源产品奠定了基础。
1.3论文构成及研究内容
本系统研究的直流稳压电源主要是符合智能化、数字化以及模块化的特点。只能话主要是指系统有可编程模块可以对系统进行智能控制。数字化主要是指系统输出电压通过8段数码管显示，并且可以通过按键对输出电压进行连续步进数字化调节。模块化是指系统由各个相关模块组成，提高了系统的稳定性以及可靠性。
本文总体概括了单片机实现数字式可调稳压电源的原理、着重介绍了单片机实现数字式可调稳压电源的硬件电路设计和软件设计。在各章节中，突出讲述了各功能模块的设计思路，具体设计情况，以及模块之间的联系。
本系统主要研究数字式可调稳压电源如何实现数控、稳压和输出电压显示，其中包含一些必要的硬件设计和软件设计。
第二章数字式可调稳压电源原理介绍
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，电压稳定度高的特点。它由单片机AT89S52、LCD-1602、数模转换芯片DAC0832、放大电路等部分构成，能实现输出电压显示、设定等功能，其原理包括键盘扫描原理、模数转换原理，在本章，主要介绍在设计过程中所涉及到的原理。
2.1方案选择及总体原理介绍
本系统采用最常用的AT89C52单片机为核心控制器件，利用键盘输入数字量，经过控制单片处理后将数字量送入LCD-1602显示部分和DAC0832输出模拟量，然后经过运算放大器转换成电压信号后进行隔离放大，控制输出功率管的基极，随着输出功率管基极电压的变化，间接地改变输出电压的大小。系统方案框图如图2.1所示。
系统框图
2.2单片机AT89C52原理及其介绍
AT89C52是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能COMS 8位单片机，片内含8k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（PEROM）和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM）,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容，片内置通用8位中央处理器（CPU）和Flash存储单元，功能强大AT89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合。
AT89C52主要性能参数：
1、与MCS-51产品指令和引脚完全兼容
2、8k字节可重擦写Flash闪速存储器
3、1000次擦写周期
4、全静态操作：0Hz-24MHz
5、三级加密程序存储器
6、256*8字节内部RAM
7、32个可编程I/O口线
8、3个16位定时/计数器
9、8个中断源
10、可编程串行LART通道
11、低功耗空闲和掉电模式
AT89C52提供以下标准功能：8k字节可重擦写Flash闪速存储器、256字节内部RAM、32个可编程I/O口线、3个16位定时/计数器、一个六向量两级中断结构、一个全双工串行通信口、片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C52可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM,定时/计数器，串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。AT89C52引脚如图2.2所示。
图2.2 AT89C52引脚图
AT89C52单片机引脚介绍：
1．主电源引脚CC V 和SS V 。CC V 电源输入端，SS V （GND ）公用接地端。
2．时钟电路引脚XATL1和XATL2分别用作晶体振荡电路的反相器输入端和输出端。在使用外部振荡电路时，这两个端子用来外接石英晶体，这个部分给单片机提供工作节拍，可称为单片机的主频。
3．控制信号引脚PD V RST ,PROG ALE ,PSEN 和PP V EA 。由于单片机的很多引脚的使用方法相同，所以常把引脚分为控制总线、地址总线和数据总线。总线是指一类在使用方法上功能相同的引脚。这里讲到得4条引脚可看成是单片机的控制总线。
4．4个8位I/O 端口：P0、P1、P2和P3。
P0口第一功能是一个8位漏极开路型的双向I/O 口这时P0口可看成是用户数据总线，第二功能是在访问外部存储器时，分别提供低8位地址和8位双向数据总线。
P1口是一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O 口。
P2口第一功能是内部带上拉电阻的8位准双向I/O 口（使用前有一个准备动作），第二功能是在访问外部存储器时，输出高8位地址。
P3口第一功能是一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O 口。在系统中，这8个引脚都有各自的第二功能。
2.3矩阵键盘扫描原理介绍
键盘是由若干按键所组成的开关矩阵，它是微型计算机最常用的输入设备，用户可以通过键盘向计算机输入指令，地址和数据。通常单片机系统采用非编码键盘。非编码键盘通过软件来识别键盘上的闭合键，它具有结构简单、使用灵活等特点，因此被广泛应用于单片机系统。
在系统中当按键数目较多时，若每一个按键都占用一条I/O 口线，就要使用大量的I/O 口线。为了减少键盘与单片机接口时所占用I/O 口线数目，通常设置两组互相不连接的行线和列线，在行线与列线的交叉处设置一个按键开关。无键按下时，行线与列线不连接，有键按下时，行线与列线接通。
组成键盘的按键一般有接触式和非接触式两种，单片机中的按键一般由接触式按键构成。按键的读取容易引起误操作，抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般为5ms-10ms ，为了使单片机能正确读出口线的状态，对于每一次按键只做一次响应，这就
必须考虑如何去抖动，由于键盘的触点在闭合和断开时会产生抖动，这是触点的逻辑电平是不稳定的，必须采取妥善的处理，本设计。
2.4 LCD-1602显示原理介绍
液晶显示原理
液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA 移动通信工具等众多领域。
液晶显示器的分类
液晶显示的分类方法有很多种，通常可按其显示方式分为段式、字符式、点阵式等。除了黑白显示外，液晶显示器还有多灰度有彩色显示等。如果根据驱动方式来分，可以分为静态驱动（Static）、单纯矩阵驱动（Simple Matrix）和主动矩阵驱动（Active Matrix）三种。
液晶显示器各种图形的显示原理:
线段的显示
点阵图形式液晶由M×N个显示单元组成，假设LCD显示屏有64行，每行有128列，每8列对应1字节的8位，即每行由16字节，共16×8=128个点组成，屏上64×16
个显示单元与显示RAM区1024字节相对应，每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应。例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H——00FH的16字节的内容决定，当（000H）=FFH时，则屏幕的左上角显示一条短亮线，长度为8个点；当（3FFH）=FFH时，则屏幕的右下角显示一条短亮线；当（000H）=FFH，（001H）=00H，（002H）=00H，……（00EH）=00H，（00FH）=00H时，则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线。这就是LCD显示的基本原理。
字符的显示
用LCD显示一个字符时比较复杂，因为一个字符由6×8或8×8点阵组成，既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节，还要使每字节的不同位为“1”，其它的为“0”，为“1”的点亮，为“0”的不亮。这样一来就组成某个字符。但由于内带字符发生器的控制器来说，显示字符就比较简单了，可以让控制器工作在文本方式，根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址，设立光标，在此送上该字符对应的代码即可。
汉字的显示
汉字的显示一般采用图形的方式，事先从微机中提取要显示的汉字的点阵码（一般用字模提取软件），每个汉字占32B，分左右两半，各占16B，左边为1、3、5……右边为2、4、6……根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数可找出显示RAM对应的地址，设立光标，送上要显示的汉字的第一字节，光标位置加1，送第二个字节，换行按列对齐，送第三个字节……直到32B显示完就可以LCD上得到一个完整汉字。
1602LCD主要技术参数：
显示容量:16×2个字符，芯片工作电压:4.5—5.5V，工作电流:2.0mA(5.0V)，模块最佳工作电压:5.0V，字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm。
这里采用液晶1602来显示数据，LCD1602支持总线接口，数据线D7~D0，控制线有RS（数据命令选择），RW（读写选择），E（时能信号）。根据它的时序图可以对它进行操作（下载关于LCD1602的资料）。
第一行显示设计者的名字“BBXYzhangchao”
第二行显示输出电压的数值“V oltage:0.0V ”.
2.5数模转换电路原理介绍
在设计D/A转换时，主要涉及到以下几个方面的参数，同时也是选用D/A转换器件时必须考虑的参数。
1.分辨率。分辨率是指最小输出电压（对应于输入数字量最低位增1所引起的输出电压增量）和最大输出电压（对应于输入数字量所有有效位全为1时的输出电压）之比，
2.转换精度。如果不考虑D/A转换的误差，DAC转换精度就是分辨率的大小，因此，要获得高精度的D/A转换结果，首先要选择有足够高分辨率的DAC。
D/A转换精度分为绝对和相对转换精度，一般是用误差大小表示。DAC的转换误差包括零点误差、漂移误差、增益误差、噪声和线性误差、微分线性误差等综合误差。
绝对转换精度是指满刻度数字量输入时，模拟量输出接近理论值的程度。它和标准电源的精度、权电阻的精度有关。相对转换精度指在满刻度已经校准的前提下，整个刻度范围内，对应任一模拟量的输出与它的理论值之差。它反映了DAC的线性度。通常，相对转换精度比绝对转换精度更有实用性。
相对转换精度一般用绝对转换精度相对于满量程输出的百分数来表示，有时也用最
为满量程输出电压5V，n位DAC的相对转换低位（LSB）的几分之几表示。例如，设V
FS
=±5mV；若相对转换精度为±1/2LSB，LSB=1/2n，精度为±0.1%，则最大误差为±0.1%V
FS
。
则最大相对误差为±1/2n+1V
FS
3.非线性误差。D/A转换器的非线性误差定义为实际转换特性曲线与理想特性曲线之间的最大偏差，并以该偏差相对于满量程的百分数度量。转换器电路设计一般要求非线性误差不大于±1/2LSB。
4.建立时间是D/A转换速率快慢的一个重要参数。很显然，建立时间越大，转换速率越低。不同型号DAC的建立时间一般从几个毫微秒到几个微秒不等。若输出形式是电流，DAC的建立时间是很短的；若输出形式是电压，DAC的建立时间主要是输出运算放大器所需要的响应时间。
本系统的数模转换部分采用通用芯片DAC0832。DAC0832的原理框图如下图所示。DAC0832主要由8位输入寄存器，8位DAC寄存器，8位D/A转换器以及输入控制电路四部分组成。8位输入寄存器用于存放主机送来的数字量，使输入数字量得到缓冲和锁存；8位DAC寄存器用于存放待转换的数字量；8位D/A转换器输出与数字量成正比的模拟电流；由与门、与非门组成的输入控制电路来控制两个寄存器的选通或锁存状态。
图2.5 DAC0832引脚及内部电路图
DAC0832的引脚功能如下：
1、Vcc：芯片电源电压，+5V～+15V；
2、Vref：参考电压，-10V～+10V ；
3、Rfb：反馈电阻引出端, 此端可接运算放大器输出端；
4、AGND/DGND：模拟信号地/数字信号地；
5、DI7~ DI0：数字量输入信号；
6、ILE：输入锁存允许信号, 高电平有效；
7、CS：片选信号, 低电平有效；
8、WR1：写信号1，低电平有效；
9、WR2：写信号2，低电平有效；
10、XFER：转移控制信号，低电平有效；
11、Iout1、Iout2：电流输出引脚。；
DAC0832属于电流输出型，两输出电流之和是常数。当要与输入数字成正比的电压，可把此两引脚输出的电流信号转换为电压形式，这可以通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现。运算放大器的反馈电阻可通过Rfb端引用片内固有电阻，也可外接。DAC0832逻辑输入满足TTL电平，可直接与TTL电路或微机电路连接。
DAC0832的工作方式有三种：
DAC0832进行D/A转换，可以采用两种方法对数据进行锁存。
第一种方法是使输入寄存器工作在锁存状态，而DAC寄存器工作在直通状态。具体
WR和XFER都为低电平，DAC寄存器的锁存选通端得不到有效电平而直地说，就是使2
WR端通；此外，使输入寄存器的控制信号ILE处于高电平、CS处于低电平，这样，当1
来一个负脉冲时，就可以完成1次转换。
第二种方法是使输入寄存器工作在直通状态，而DAC 寄存器工作在锁存状态。就是使1WR 和CS 为低电平，ILE 为高电平，这样，输入寄存器的锁存选通信号处于无效状态而直通；当2WR 和XFER 端输入1个负脉冲时，使得DAC 寄存器工作在锁存状态，提供锁存数据进行转换。
根据上述对DAC0832的输入寄存器和DAC 寄存器不同的控制方法，DAC0832有以下三种工作方式。
1、直通方式：直通方式是资料不经两级锁存器锁存，即1WR ，2WR ，XFER ，CS 均接地，ILE 接高电平。此方式适用于连续反馈控制线路，不过在使用时，必须通过另加I/O 接口与CPU 连接，以匹配CPU 与D/A 转换。
2、单缓冲方式：单缓冲方式是控制输入寄存器和DAC 寄存器同时接收资料，或者只用输入寄存器而把DAC 寄存器接成直通方式。此方式适用于只有一路模拟量输出或几路模拟量异步输出的情形。
3、双缓冲方式：双缓冲方式是先使输入寄存器接收资料，再控制输入寄存器的输出将资料送到DAC 寄存器，即分两次所存输入资料。此方式适用于多个D/A 转换同步输出的情节。
在此设计中，考虑到所需转换的数据量不大，DAC0832采用直通方式的硬件接法。
第三章数字式稳压电源硬件电路设计
PROTEUS设计软件进行设计仿本系统的硬件电路设计主要是围着AT89C52单片机作为整机的控制部分用真的，本系统将稳压电源分为数字部分和模拟部分，其中数字部分包括单片机以及控制、显示、转换等外围电路，模拟部分包括为数字部分提供工作电压的电源部分和模拟电压输出部分。
3.1稳压电源数字部分设计
稳压电源数字部分电路主要包括AT89C52单片机、LCD-1602数码显示、DAC0832数模转换电路、键盘接口电路、复位电路、晶振电路等。
3.1.1单片机主体电路设计
为了避免画出的原理图繁杂，画图时统一使用网络标号。
3.1.2键盘部分电路设计
独立式键盘所需的硬件电路结构和软件结构都比较简单，应用它不仅可以向单片机输入开关量的控制信号，而且也可以输入数据。如上图四个按键对应四个P0口，key1=P1.0
Key2=P1.1,key3=P1.2,key4=P1.3 四个按键分别扮演四个不同的“角色”：按键key0是功能选择按键，当按第一下后可以调整电压的十分位，key2是增加的按键，key3是减小的按键。再按一下key1后可以调整电压的个位，同样key2增加key3减少。Key4是确定键，当按下这个键后就就可以把数据送到DAC0832.
图3.2 4×4矩阵键盘硬件图
图3.3 数码显示部分电路
3.1.3 DAC0832数模转换部分电路设计
本系统中利用通用型数模转换芯片DAC0832将键盘输入经单片机处理的数字量转换成模拟量电流，以实现数控功能。DAC0832是一种电流型芯片，前面已经介绍过它的工作原理，按照数据的输入模式，数字/模拟转换器有并行数如模式和串行输入模式。我这里采用并行的DAC0832，采用单缓冲方式的接口电路。其电路连接如图3.4所示。
图3.4 DAC0832连接图
。
3.1.4放大电路设计
电路图如下
由DAC0832数字/模拟转换器电路测量数据，当它的输入数据为00~99时，对应的输出模拟电压为0.02V~1.93V电压因此需要电压放大电路，它将输出满足数控电源要求的的0.0V~9.9V的电压。
此放大电路采用的是反相放大电路。电压增益Av=-R2/R3.
3.2电压输出单元电路
在本系统中，矩阵键盘输入数字信号经AT89C52处理后输出给DAC0832，数字信号经过数模转换后输出的是电流量因此必须将电流量接电阻后接反馈放大电路以实现稳压输出。本设计的模拟部分利用了OPAMP 作为放大器采用二级放大电路，第一级为同相比例放大电路，第二级为闭环反馈放大电路。下面就将二级放大电路做详细介绍。
同相比例运算放大电路如图3.12所示，根据运放的虚短和虚段两个重要概念可得式（3.1）、（3.2），又由式（3.1）、（3.2）、（3.3）可推出式（3.4），式（3.4）即为同相比例放大器增益的计算公式。
-+=U U (3.1) +=U U i (3.2) ()3R R R U U O +=- (3.3) ()i O U R R U 31+= (3.4) ()∑+=131R R i R U O (3.5)
图3.12 同相比例运算放大电路
第四章数字式可调稳压电源软件程序设计语言
本系统软件设计主要实现的功能是：键盘对单片机输入数据，单片机对得到的数据进行处理后送给LCD数码显示部分，然后再送给DAC0832，以实现数字量对模拟量电压的控制。软件部分的主程序主要完成键盘的扫描、判断、处理和电压值的输出，而数码显示部分主要在中断处理程序中完成。
4.1 系统软件流程图
图4.1为主程序流程图，程序一开始对硬件进行初始化，包括对单片机端口的定义，开中断及对定时器0进行置初值，然后进入键盘判断程序，首先通过键盘扫描判断是否有按键按下，若有按键按下则进入键盘服务程序，若没有则继续多键盘进行扫描。
图4.1 软件流程图
另外，程序中还有中断程序，主要是用于隔一段时间执行一次数码显示程序，具体设计将在后面介绍。
跟据前面介绍，键盘在软件设计中实现的功能如下：
数字式可调稳压电源 【摘要】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带来很大的方便，为我们工作、科研，生活、提供更好的，更方便的服务。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，以及进一步的了解C语言的硬件编程能力。 【关键词】单片机；直流稳压；数模转换 一、数字式可调稳压电源原理介绍 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A VR单片机的PWM组成开关电源，再利用A VR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。 优点：硬件简单，稳压的大部分工作由软件完成，对单片机的运行速度要求很高，利用手头的ATmaga16L单片机最高8MHz工作频率很难达到速度要求。对软件要求较高，功耗小。 缺点：输出纹波电压较大，对软件的要求很高。 方案二简单的电路结构起初对设计者很吸引，但是后来了解到A VR单片机的PWM的精度用于开关电源比较勉强，而且开关电源有个通病：纹波电压大，考虑到设计目标对电源的功耗要求不是很严，同时为了保证纹波足够小也鉴于自身对于51单片机和线性电源较为熟练，故选择方案一。 2.总体设计原理 本设计采用AT89S52单片机作为整机的控制单元，利用4×4键盘输入数字量，通过控制单元输出数字信号，再经过D/A转换器（DA0832）输出模拟量，最后经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着输出功率管的基极电压的变化，间接地改变输出电压的大小。
基于单片机的智能稳压电源的设计 摘要 本文介绍了一种基于单片机的智能稳压电源的设计方案，其核心技术是通过单片机控制数模转换来改变其后的稳压模块的输出。该系统由整流滤波初步稳压部分、单片机控制部分、DAC和显示部分组成，该稳压电源能连续步进可调，并且可实时显示，弥补了传统稳压电源的不足。 关键词：单片机，稳压电源，连续步进可调，DAC
Design of Intelligent Power Supply Based on MCU This paper introduces a single-chip microcomputer-based Intelligent Power Supply Design program, its core technology through the MCU to control digital-to-analog converters to change the voltage regulator module subsequent output. The system consists of rectifier filter preliminary regulator of the MCU control of the DAC and display components, the power supply can be continuously adjustable stepper, and can be real-time display, made up for the shortcomings of traditional voltage regulator power supply. Key words：MCU，Regulated Power Supply，Stepping and adjustable row，DAC
目录 一、设计目的 (1) 二、设计任务及要求 (1) 三、设计步骤 (1) 四、总体设计思路 (2) 五、实验设备及元器件 (5) 六、测试要求 (5) 七、设计报告要求 (6) 八、注意事项 (6)
直流稳压电源的设计 一、设计目的 1．学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。 2．学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。 3．培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 二、设计任务及要求 1．设计并制作一个连续可调直流稳压电源，主要技术指标要求： ①输出电压可调：U o=+3V～+9V ②最大输出电流：I omax=800mA ③输出电压变化量：ΔU o≤15mV ④稳压系数：S V≤0.003 2．设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。 3．自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、数量，交指导教师审核。 4.批准后，进实验室进行组装、调试，并测试其主要性能参数。 三、设计步骤 1．电路图设计 （1）确定目标：设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图。 （2）系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。 （3）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。 （4）总电路图：连接各模块电路。 2．电路安装、调试 （1）为提高学生的动手能力，学生自行设计印刷电路板，并焊接。 （2）在每个模块电路的输入端加一信号，测试输出端信号，以验证每个模块能否达到所规定的指标。 （3）重点测试稳压电路的稳压系数。 （4）将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。
直流稳压电源使用攻略(一) 常见的直流稳压电源通常是将220V的交流市电转换成用电器所需要的低压直流电。在一些特殊的应用中，也有升压作用的高压输出稳压电源，不过在业余电台相关应用中非常罕见。根据不同的应用需要，按照电源的功能和特性，直流稳压电源通常分为固定输出电压型的系统供电电源、可调稳压电源、可编程电源、恒流源、电压校准参考源等。随着科技的发展，电源的结构形式和控制电路不断更新，高频开关电路和智能化数控成为电源的发展方向。直流稳压电源的应用与意义 直流稳压电源最基本的应用遍布于我们的生活中。笔记本电脑、MP3以及很多数码产品的电源充电器都属于稳压电源，大部分电子产品的外置电源也是稳压电源。业余电台爱好者必备的、为家中固定电台供电的13.8V电源更是典型的稳压电压。直流稳压电源为我们使用电台提供了一个稳定的低压直流源。 直流稳压电源是实验室和维修领域最常用的基础仪器。稳压电源为用电器和电路提供可靠的电源供应。在维修中，常常通过替代电器自身的供电单元（常称替代法）缩小故障范围，同时利用稳压电源监视用电设备的工作电流，与正常值做比较，以及时发现电路短路、断路等异常故障，对电路故障的判断很有帮助。例如，对于一台不能开机的手持对讲机，一般检修的第一步是卸下对讲机电池，通过维修电源为对讲机供电，然后看对讲机的电流变化。如果对讲机可以正常开机工作，则重点怀疑电池组供电和接触点的问题，如果对讲机开机没有反应，回路中没有电流，那么首先怀疑对讲机内部供电电路的问题，诸如内部保险丝是否烧毁等，然后再按顺序检查开关和稳压电路。在没有功率计的情况下，有经验的HAM可以通过发射时对讲机消耗电流的大小来大致判断输出功率的水平，以及射频功放电路是否工作正常。 在电子产品的研发和检测上，可调稳压电源应用广泛，它可以替代电池供电，并模拟各种供电状况，包括过压、欠压、标准电压等。有些高端的稳压电源还能模拟电池的内阻工作，为产品研发提供更接近实战的实验数据。例如，用户需要修改手持对讲机的低电压告警阀值，那就需要通过软件修改对讲机内部设定的工程参数，然后通过可调稳压电源模拟欠压状态，来确认低压告警的确切数值。例如，测量车载对讲机的发射功率，需要使用稳压电源来替代汽车电瓶供电，使供电电压稳定，以避免因为电瓶充电饱和程度及新旧程度不同而出现的电压高低变化，从而避免影响测试数据。 直流稳压电源的意义在于可以替代电池提供稳定、可控的直流电源，其输出的电压稳定程度要优于普通电池。稳压电源输出电压易于控制，可满足各种应用的需要。通常，用于实验和维修的稳压电源都安装有电压和电流表指示装置，以实时监控电源输出状态，使用起来比临时用万用表测量供电电压和电流方便实用得多。不少多功能的稳压电源还具备恒流源功能、电压跟踪功能、可调过流保护功能等，进一步扩展了稳压电源的应用。
前言 电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的技术，服务于各行各业。数字式稳压电源与传统稳压电源电路相比，具有操作方便、电压稳定度高的特点。目前，数字式直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛应用于我们生活、工作、科研、各个领域。 本文将介绍一种数字式直流稳压电源，要求输出电压量程±12V，0V～+12V 连续可调；输出电压可数字显示，显示精度优于±0.1%；输出电流400mA。其中，发挥部分为：电压调节方式为：以0.1V为步进加或减；通过按键对可调电压输出一路进行预置数，0V～12V的任意一整数电压值可作为预置数。 作为第一次课程设计，整个资料搜集与工作过程有待提高。第一步用一天时间重点温习模电课本中稳压电源部分，对直流稳压电压的原理，结构框图，变压、整流滤波、稳压三大部分有了初步了解。第二步结合任务书的基本要求，用两天时间查找搜集相关书籍与网络资料，在茫茫书海中找到核心资料，先确定总体方案为数控方式，再模块方案选择与论证，确立变压、单相桥式整流电容滤波、两路稳压输出、数控与数显的设计结构。画出整个电路草图。第三步，学习multisim 软件的电路原理图画法与电路仿真。在该软件的学习与使用的过程中遇到一些大大小小的问题。比如安装程序，熟悉各种工具的使用，元器件的查找，仿真起初难以出结果等等。原理图和仿真完成后，第三步则撰写报告。整个课程设计过程，不仅使我们更扎实的学习电子技术课程、学会仿真软件multisin；而且将理论知识与实践相结合，一定程度的锻炼了我们的动手和电子设计能力，资料搜集能力，也达到了一种将知识活学活用的目的。
目录 1设计要求 (4) 2整体设计方案 (5) 2.1设计思路 (5) 2.2总体方案论证与选择 (5) 3单元方案的选择与论证................................ 错误！未定义书签。 3.1整流电路模块.................................. 错误！未定义书签。 3.2滤波电路模块 (10) 4系统的硬件设计与实现................................ 错误！未定义书签。 4.1连续可调直流稳压电路.......................... 错误！未定义书签。 4.2A/D转化电路 ................................... 错误！未定义书签。 4.3数字显示电路.................................. 错误！未定义书签。 5 multisim的仿真与调试 (21) 6总结 (26) 7鸣谢 (26) 8元器件明细表及参考文献.............................. 错误！未定义书签。9收获体会 (27)
. .页脚. 可调直流稳压电源设计报告 任微明（学号：） （物理与电子信息学院 10级科技班, 呼和浩特 010022） 指导教师:高焕生 摘要：主要采用变压器、整流、滤波、稳压的流程思路将输入220V交流电转换成电压3~12V的直流电源。其中，稳压电路采用三端固定稳压器LM317达到稳压效果，因此系统可根据实际需要对其设计进行适当的修改。本系统设计方便简单、易学易改、成本低廉、功能实用。 关键字：变压器；整流；滤波；稳压 1 设计容及要求 1.1 设计目的 1、学习小功率直流稳压电源的设计与调试方法。 2、掌握小功率直流稳压电源有关参数的测试方法。 3、通过集成直流稳压电源的设计、安装和调试，要求学会： (1)选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源； (2)掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。 (3)通过电路的设计可以加深对该课程知识的理解以及对知识的综合运用。 1.2 设计容 设计一波形直流稳压电源，满足：当输入电压在220V±10%时，输出直流电压为3~12V。 1.3 设计要求 (1)电源变压器做理论设计； (2)合理选择集成稳压器； (3)完成全电路理论设计、计算机辅助分析与仿真、安装调试、绘制电路图，PCB板；
(4)撰写设计报告、调试总结报告。 2 设计方法与步骤 2.1 设计方法 单元电路设计、PCB板设计、电路的组装与调试。 2.2 设计步骤 （1）功能和性能指标分析：对题目的各项要求进行分析，整理出系统和具体电路设计所需的更具体、更详细的功能要求和技术性指标数据，以求得设计的原始依据。 （2）画出总体电路图，要求按相关规定，布局合理，图面清晰，便于对图的理解和阅读，为组装、调试和维修时做好准备。 （3）按总电路图安装电路，调试并改进。 3 电路的设计 图3 整体电路图 3.1 电源变压器 过整流电路将交流变为脉动的直流电压。由于此脉动的直流压含有较的纹波，必须通过滤波电路加以滤波，从而得到平滑的直流电压。电源变压器的作用是将交流220V的电压变为所需的电压值，然后通过的电压还随电网电压波动、负载何温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还需接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载何温度变化时，维持输出直流电压稳定。 3.2 整流电路 利用二极管的单向导电性，将交流电压变成单向脉动电压的电路，称为整流
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 SCM Wu Renjie (College of Physics Science and Information Engineering, Jishou University, Jishou,Hunan 416000) Abstract The 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
可调的直流稳压电源电路设计 目录 一、设计目的 (2) 二、设计任务及要求 (2) 三、实验设备及元器件 (2) 四、设计步骤 (3) 1．电路图设计方法 (3) 2、设计的电路图 (3) 五、总体设计思路 (4) 1．直流稳压电源设计思路 (4) 2．直流稳压电源原理 (4) 1、直流稳压电源 (4) 2、整流电路 (5) 3、滤波电路——电容滤波电路 (6) 4、稳压电路 (8) 5、设计的电路原理图 (9) 3．设计方法简介 (9) 六、课程设计报告总结 (11)
一、设计目的 1、学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。 2、学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。 3、培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 二、设计任务及要求 1、设计一个连续可调的直流稳压电源，主要技术指标要求： ①输入（AC）：U=220V，f=50HZ； ②输出直流电压：U0=9→12v； ③输出电流：I0<=1A； ④纹波电压：Up-p<30mV； 2、设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。 3、自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、数量。 4、在实验室MultiSIM8-8330软件上画出电路图，并仿真和调试，并测试其主要性能参数。 三、实验设备及元器件 1、装有multisim电路仿真软件的PC 2、三端可调的稳压器LM317一片 3、电压表、滑动变阻器、二极管、变压器
四、设计步骤 1．电路图设计方法 （1）确定目标：设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图。 （2）系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。 （3）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。 （4）总电路图：连接各模块电路。 （5）将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。 （6）采用三端集成稳压器电路，用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成稳压器，输 出电压调整范围较宽，设计一电压补偿电路可实现输出电压从 0 V起连续可调，因要求电 路具有很强的带负载能力，需设计一软启动电路以适应所带负载的启动性能。该电路所用器 件较少，成本低且组装方便、可靠性高。 2、设计的电路图 图1 可调的直流稳压电源
详解大功率可调稳压电源电路图 无论检修电脑还是电子制作都离不开稳压电源，下面介绍一款直流电压从 3V到15V连续可调的稳压电源，最大电流可达10A，该电路用了具有温度补偿特性的，高精度的标准电压源集成电路TL431，使稳压精度更高，如果没有特殊要求，基本能满足正常维修使用，电路见下图。 如图1所示大功率可调稳压电源电路图 大功率可调稳压电源电路图 图1 大功率可调稳压电源电路图 其工作原理分两部分，第一部分是一路固定的5V1.5A稳压电源电路。第二部分是另一路由3至15V连续可调的高精度大电流稳压电路。第一路的电路非常简单，由变压器次级8V交流电压通过硅桥QL1整流后的直流电压经C1电解电容滤波后，再由5V三端稳压块LM7805不用作任何调整就可在输出端产生固定的 5V1A稳压电源，这个电源在检修电脑板时完全可以当作内部电源使用。第二部分与普通串联型稳压电源基本相同，所不同的是使用了具有温度补偿特性的，高精度的标准电压源集成电路TL431，所以使电路简化，成本降低，而稳压性能却很高。图中电阻R4，稳压管TL431，电位器R3组成一个连续可调得恒压源，为BG2基极提供基准电压，稳压管TL431的稳压值连续可调，这个稳压值决定了稳压电源的最大输出电压，如果你想把可调电压范围扩大，可以改变R4和R3的电阻值，当然变压器的次级电压也要提高。变压器的功率可根据输出电流灵活掌握，次级电压15V左右。桥式整流用的整流管QL用15－20A硅桥，结构紧凑，中间有固定螺丝，可以直接固定在机壳的铝板上，有利散热。调整管用的是大电流
NPN型金属壳硅管，由于它的发热量很大，如果机箱允许，尽量购买大的散热片，扩大散热面积，如果不需要大电流，也可以换用功率小一点的硅管，这样可以做的体积小一些。滤波用50V4700uF电解电容C5和C7分别用三只并联，使大电流输出更稳定，另外这个电容要买体积相对大一点的，那些体积较小的同样标注50V4700uF尽量不用，当遇到电压波动频繁，或长时间不用，容易失效。最后再说一下电源变压器，如果没有能力自己绕制，有买不到现成的，可以买一块现成的200W以上的开关电源代替变压器，这样稳压性能还可进一步提高，制作成本却差不太多，其它电子元件无特殊要求，安装完成后不用太大调整就可正常工作。
4 稳压电源设计 4.1 电路分析 稳压电路见图4-1所示。三极管射极电压是稳压电源的输出电压，可以接用电器或负载，这个电压值通过TLC549（A/D，同TLC548）数据转换后，送往单片机处理并显示。调整按键可以改变输入TLC5615(D/A，同TLC5616)的数据。TLC5615的输出电压通过运算放大器与实际输出取样电压比较，控制三极管的电压输出。稳压电路的电压输出接受单片机检测，同时又受单片机的控制。电路在仿真时，各点的电压都连接有电压表显示。 图 1 稳压电路 4.2 电路模块 一、A/D转换部分 TLC549 对输出电压进行采集，其操作如下： （1）cs先为高电平。（cs为片选信号，为1时，输入脉i/o clock不起作用）； （2）clock = 0 （3）cs = 0；cs置底电平。同时date_out为高。（=1）； （4）延时1.4us。（setup time,cs low before first clock）； （5）开始转化数据。因为TLC549是8位串行模数转换器。需将8 位数据依次串行输出。期间，clock高低电平转化一次； （6）8次数据转化之后。cs置1，片选无效。等待17us后读出数据。 二、D/A转换部分 TLC5615为10位D/A转换电路，其原理TLC5615的PDF文件。输出电压= （转换数值/1024）*2*基准电压
三、显示 采用数码管对A/D转换后的数据进行显示，因为TLC549 是8位A/D，程序中需要对转化的数据进行处理后才能在七段数码管上动态显示。TLC549的检测电压值范围为0~5V，A/D转换后数据位0~255，应该显示0~5，并且包含小数点部分。 四、按键操作部分 四个独立的按键主要是对DA 的输入数据进行操作的，ADD按键，SUB 按键这些按键在安下一次松开后便进行加1 的操作，若按键超过一定的时间则增加步长，使其数值能够快速增加，这样就不必要达到一个电压时，一直按几百次。SUB按键也是如此。至于那个预读取按键，主要是用于保存你要常用的电压值，这样一来你就可以在使用此电源时，不必要每次都要按键调整，可以通过读取AT24C04的值进行电压预置，保存按键，是用于保存你长使用的电压值，通过此次的电压值保存，使你可以快速达到你所要求的电压值。4.3 编程思路 程序分为键盘处理、D/A、A/D和存储四个模块。运用扫描法，对键盘进行扫描，有按键就更改输入TLC5615 的数值，ADD按键是对数据进行加以操做，长按的话使步进值增大，实现快加，ＳＵＢ按键与ＡＤＤ按键同，预读取按键用于读取ＡＴ２４Ｃ０４中预置的数值，保存按键用于保存当前电压值；显示部分主要是对ＴＬＣ５４９采集回来的电压进行处理显示，它主要是在定时器０的中断服务程序中显示，１００ｍｓ刷新显示一次；ＴＬＣ５６１５模块，通过对ｄＡ的串行数据输入，使其在输出电压时可控，输出电压后经ｌｍ３２４，三极管，加上负载输出电压，输出电压后，用ＴＬＣ５４９芯片１００ｍｓ采集一次，送数码管显示。 4.5 程序清单 主函数： #include
电子科学与技术专业课程设计 目录 一、设计目的作用 (1) 二、设计要求 (1) 2.1 直流稳压电源的种类及选用 (1) 2.2 稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求 (2) 2.3 串联型直流稳压电源的设计要求 (2) 三、设计的具体实现 (2) 3.1 系统概述 (2) 3.2 单元电路设计与分析 (4) 3.2.1 降压电路 (5) 3.2.2 整流电路 (5) 3.2.3 滤波电路 (7) 3.2.4 稳压电路 (9) 3.3 元件电路参数计算 (10) 3.4 改进方案 (11) 3.5 电路主要测试数据 (12) 四、总结 (12) 五、附录 (12)
六、参考文献 (14)
设计要求 2.1 直流稳压电源的种类及选用 直流稳定电源按习惯可分为化学电源、线性稳定电源和开关型稳定电源，它们又分别具有各种不同类型： （1）化学电源：平常所用的干电池、铅酸蓄电池、镍镉、镍氢、锂离子电池均属于这一类，各有其优缺点。随着科学技术的发展，又产生了智能化电池；在充电电池材料方面，美国研制员发现锰的一种碘化物，用它可以制造出便宜、小巧、放电时间，多次充电后仍保持性能良好的环保型充电电池。 （2）线性稳压电源：线性稳定电源有一个共同的特点就是它的功率器件调整管工作在线性区，靠调整管之间的电压降来稳定输出。由于调整管静态损耗大，需要安装一个很大的散热器给它散热,而且由于变压器工作在工频（50Hz)上,所以重量较大。该类电源优点是稳定性高，纹波小，可靠性高，易做成多路，输出连续可调的成品；缺点是体积大、较笨重、效率相对较低。 （3）开关型直流稳压电源：电路型式主要有单端反激式，单端正激式、半桥式、推挽式和全桥式。它和线性电源的根本区别在于它变压器不工作在工频而是工作在几十千赫兹到几兆赫兹，功能管不是工作在饱和及截止区即开关状态，开关电源因此而得名。开关电源的优点是体积小，重量轻，稳定可靠；缺点相 对于线性电源来说纹波较大（一般≤1% V ) (P P o-，好的可做到十几mV P P- 或更小)。 它的功率可自几瓦－几千瓦均有产品。 2.2 稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求 （1）稳定性好 当输入电压Usr（整流、滤波的输出电压）在规定范围内变动时，输出电压Usc的变化应该很小一般要求。由输入电压变化而引起输出电压变化的程度，称为稳定度指标，常用稳压系数S来表示：S的大小，反映一个稳压电源克服输入电压变化的能力。在同样的输入电压变化条件下，S越小，输出电压的变化越小， 电源的稳定度越高。通常S约为10-2~10-4。 （2）输出电阻小 负载变化时（从空载到满载），输出电压Usc，应基本保持不变。稳压电源这方面的性能可用输出电阻表征。输出电阻（又叫等效内阻）用rn表示，它等于输出电压变化量和负载电流变化量之比。rn反映负载变动时，输出电压维持恒定的能力，rn越小，则Ifz 变化时输出电压的变化也越小。性能优良的稳压
要制作可调直流稳压电源，首先来了解一下可调直流稳压电源的基本工作原理。直流稳压电源工作流程为降压、整流（把交流电变直流电），输入滤波、三端稳压器稳压、输出滤波五部分。下面是具体介绍。 220V的交流电从直流稳压电源插头经保险管送到变压器的初级线圈，并从次级线圈感应出经约9V的交流电压送到4个二极管。二极管在电路中的符号有短线的一端称为它的负极（或阴极），有三角前进标志的一端称为它的正极（或阳极）。基本作用是只允许电流从它的正极流向它的负极（即只能按三角标示的方向流动），而不允许从负极流向正极。我们知道，交流电的特点是方向和电压大小一直随时间变化，用通俗的话说，它的正负极是不固定的。但是不管从变压器中出来的两根线中哪根电压高，电流都能而且只能由D3或D4流入右边的电路，由D1或D2流回去。这样，从右边的电路来看，正极永远都是D3和D4连接的那一端，负极永远是D1和D2连接的那一端。这便是二极管整流的原理。 二极管把直流稳压电源交流电方向变化的问题解决了，但是它的电压大小还在变化。而电容器有可以存储电能的特性，正好可以用来解决这个问题。在电压较高时向电容器中充电，电压较低时便由电容器向电路供电。这个过程叫作滤波。图中的C1便是用来完成这个工作的。 经过C1滤波后的比较稳定的直流电送到三端稳压集成电路LM317T的Vin端(3脚)。LM317T是一种这样的器件：由Vin端给它提供工作电压以后，它便可以保持其+V out端(2脚)比其ADJ端(1脚)的电压高1.25V。因此，我们只需要用极小的电流来调整ADJ端的电压，便可在+V out端得到比较大的电流输出，并且电压比ADJ端高出恒定的1.25V。我们还可以通过调整PR1的抽头位置来改变输出电压－反正LM317T会保证接入ADJ端和+V out 端的那部分电阻上的电压为1.25V！所以，可以想到：当抽头向上滑动时，直流稳压电源输出电压将会升高！ 图中C2的作用是对LM317T 1脚的电压进行小小的滤波，以提高直流稳压电源输出电压的质量。图中D5的作用是当有意外情况使得LM317T的3脚电压比2脚电压还低的时候防止从C3上有电流倒灌入LM317T引起其损坏。 元件选择： 直流稳压电源大部分元件的选择都有弹性。IC选用LM317T或与其功能相同的其它型号（如KA317等，可向售货员咨询）。直流稳压电源变压器可以选择一般常见的9-12V的小型变压器，二极管选1N4001-1N4007均可。C1选择耐压大于16V、容量470-2200μF的电解电容均可。值得注意的是C2的容量表示法：前两位数表示容量的两位有效数字，第三位表示倍率。如果第三位数字为N，则它的容量为前两位数字乘以10的N次方，单位为PF。如C2的容量为10×104=100000PF=0.1μF。C2选用普通的磁片电容即可。C3的选择类似于C1。电阻选用1/8W的小型电阻。现在的小电阻一般用色环来标示其阻值，如果你还不会识别这种表示法，请看这篇文章-色环电阻的识别。 本直流稳压电源需要的元件都可以在电子商店买到，主要元件清单如下：
2013/12/1 广东交通职业技术学院
内容摘要 本文介绍了一种基于单片机的直流稳压电源设计方案，该系统由初步整流稳压部分、单片机控制部分、DAC、稳压部分和显示部分组成。该稳压电源可步进调节、实时显示，弥补了传统稳压电源的不足，其核心技术是通过单片机控制数模转换来改变其后稳压模块的输出。利用单片机控制数模转换芯片DAC0832输出电压作为稳压电路的参考电压；单片机通过键控改变DAC0832的输出电压，作为参考电压发生改变，稳压电路调整管的压降也会相应地发生变化，从而改变输出电压。
目录 1. 引言··4 2. 设计任务及要求··4 2.1设计目的··4 2.2设计内容··4 3．电源设计方案及论证··5 3.1设计方案分析··5 3.2 D/A数字模拟转换模块··6 3.3稳压模块··6 3.4 按键控制模块··7 3.5显示模块··7 3.6 电源模块··7 4．电源系统硬件介绍··7 4.1 单片机模块··7 4.1.1单片机介绍··7 4.1.2 单片机外围电路介绍··9 4.2 D/A模块··10 4.2.1 DAC0832工作原理··10 4.2.2 DAC0832及其外围电路··11
4.2.3 D/A 转换的计算··12 4.3 LED数码管显示模块··14 4.3.1数码管结构··14 4.3.2数码管工作原理··14 4.3.3数码管连接电路图··15 4.4直流电源··15 4.4.1整流滤波、初步稳压··15 5. 电源硬件电路仿真图··16 6. 电源硬件电路原理图··17 7. 硬件电路PCB图··17 8．硬件电路实物图··19 设计心得 参考文献 附录 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
基于单片机的数控直流稳压电源 一、引言 （1）题目要求： 利用LM317三端稳压器，设计制作一个数控稳压电源，要求： 1、输出电压：2-15V，步进0.1V，纹波≤10mV； 2、输出电流0.5A； 3、输出电压值由数码管显示，由“+”、“-”键分别控制输出电压的步进 （2）概况：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．但均存在以下问题：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 1.02~1．03V)，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。常常通过硬件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。本文设计了一种以单片机为核心的智能化高精度简易直流电源，克服了传统直流电压源的缺点，具有很高的应用价值。 二、系统设计 （1）方案论证： 方案：采用单片机控制此方案采用 AT89C51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。这里主要利用单片机程控输出数字信号，经过 D /A 转换器( DA0832)输出模拟量，然后使用运算放大器把电
流转换成电压，在通过三段稳压器LM317使得输出电压和输出电流达到稳压的目的。 方案论证： 1、输出模块：使用运算放大器做前级的运算放大器，由于运算放大 器具有很大的电源电压抑制比，可以减少输出端的纹波电压。使用LM317做电流稳压器，把电流稳定到0.5A。 2、数控模块：采用AT89C51单片机完成整个数控部分的功能，同 时,AT89C51作为一个智能化的可编程器件，便于系统功能的扩展。 3、显示模块：本来准备使用液晶显示，可是想想我们的层次不够， 液晶现实的额程序不会写，只能退而其次，选择使用单片机通过锁存器控制8段LED数码管直接显示，这样可以精确的显示输出电压。 （2）系统结构： 系统结构设计图如上图所示。该系统主要由单片机最小控制系统、显示电路、独立按键、D/A转换电路、放大电路和稳压电路组成。单片机设定预输出值，并可以通过独立键盘改变单片机的预设值。然后通过DAC0832转化为模拟量，再经过运算放大和稳压稳流电路最后输出预设电压值，通过LED显示能够直观的看到预设值。因为器材原因，我们设计的稳压电源采用的是外部稳压器提供的电源。这样虽然算不上是一个完整的数控直流稳压电源，但是，除了这点，我们设计的电源基本已经复合要求。
宁波大红鹰学院 《模拟电子技术》 课程设计报告 课题名称：线性可调直流稳压电源 分院：机械与电气工程学院 教研室：电气工程及其自动化 班级： 11电自3 姓名：XXX 学号：xxxxxxxxxx 指导教师：XX XXX 二○一三年十二月
线性可调直流稳压电源 一、设计任务 1、课题名称：线性可调直流稳压电源 2、设计要求 ①输出电压：V =4.5～12.0V； o ≥1A； ②最大输出电流：I omax ③输出纹波：V ≤10mV； P-P ④电压调整率：K u≤5%（最大输出电流时）； ⑤电流调整率：K i≤3%。（输出为12V时）。 二、硬件设计 1、直流稳压电源设计思路 （1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。 （2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向脉动直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。 （3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。 （4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给电压表。 2、直流稳压电源原理 （1）、直流稳压电源 直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。 图1直流稳压电源的方框图
①电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。 ②整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电 ③滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。 ④稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。 （2）、整流电路 ①直流电路常采用二极管单相全波整流电路 图2单相桥式整流电路 ②工作原理 设变压器副边电压u2=错误！未找到引用源。U2sinωt，U2为有效值。在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻R L，且方向是一致的。 图 3单相桥式整流电路简易画法及波形图 在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即电路中的每只二极管承受的最
XXXXX 大学电子课程设计报告 题目：数控直流稳压电源 系名 专业 年级 姓名 指导教师 xxxx年x月xx日
目录 1 课程设计的目的 (3) 2 课程设计题目的描述和要求 (3) 3 课程设计报告内容 (3) 3.1 总体设计方案及总体方框图 (3) 3.2 单元电路设计及工作原理 (4) 3.3 元件型号及参数 (9) 3.4 元件清单 (13) 3.5 系统总体电路图 (13) 3.6 系统的调试步骤及方法 (15) 3.7 测试结果 (15) 3.8 调试过程中的问题及解决办法 (16) 4 总结 (16) 参考书目 (17)
1.课程设计目的 能够掌握并实际运用课本知识。能够利用所学的电子技术知识正确分析并设计电路，将适当芯片运用到实际电路中，将课本知识转化为实际能力。 2.课程设计题目的描述和要求 设计一个可以通过数字量输入来控制输出电压大小的直流稳压电源。其具体指标如下： 1．输出电压范围为0~9V，纹波电压小于10mV。 2．输出电流为500mA。 3．输出直流电压能步进调节，由“+”、“-”两键控制电压步进增和减，步进值为1V。 4．输出电压由数码管显示。 5．包括设计系统工作的辅助电源。 3.课程设计报告内容 3.1 总体设计方案及总体方框图 根据设计任务要求，数控直流稳压电源的工作原理框图如下图所示。主要包括三大部分：数字控制部分、D/A变换器及可调稳压电源。数字控制部分用“+”、“-”按键控制一可逆二进制计数器，二进制计数器的输出输入到D/A转换器，经D/A转换器转换成相应的电压，此电压经过放大到合适的电压值后，去控制稳压电源的输出，使稳压电源的输出电压以1V的步进值增或减。
电子制作设计报告题目：LM317型可调稳压电源 学号：38381115117 姓名：张宏 教学院：信息工程学院 专业班级：2015级软件班 指导教师：张辉 完成时间： 2015年11月12日 目录 1. 课程实践目的................................. 错误！未定义书签。 2. 硬件电路制作 (2) 2.1电路理论分析 (2) 2.2主要制作过程和步骤 (2) 2.3制作过程中注意事项 (2) 3. 测试方案与测试结果 (3) 3.1测试仪器 (4) 3.2作品测试及性能数据 (4) 4. 制作总结 (4)
1.课程实践目的 该设计主要利用可调式稳压器LM317实现直流稳压电源的正负输出可调性。整个电源主要由变压器、整流电路、滤波电路，以及稳压电路几部分组成。其体积小，稳定 性好且性价比较高。而且灵活的可调性，控制效果良好。该电源可广泛运用于电力电 子、仪表、控制等实验场合。 2. 硬件电路制作 2.1电路理论分析 LM317 是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。我国和世界各大集成电路生产商均有同类产品可供选用，是使用极为广泛的一类串连集成稳压器。 LM317 的输出电压范围是 1.2V 至 37V，负载电流最大为 1.5A。它的使用非常简单，仅需两 个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压 器好。LM317 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。通常 LM317 不需要外 接电容，除非输入滤波电容到 LM317 输入端的连线超过 6 英寸（约 15 厘米）。使用 输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准 三端稳压器高的多的纹波抑制比。LM317 能够有许多特殊的用法。比如把调整端悬 一般当整流输出电流大时，必须用电解电容滤波稳压；输出电流小时，用一般电容或电解电容滤波都可以，如果对直流输出电压有纹波系数要求或者为了防止高频噪 音，用电解电容和小容量无极性电容并联使用效果较好。小容量电容可滤掉脉动直流 中的高次谐波，电解电容滤掉大幅值的低频成分，稳压范围宽、效果好。稳压范围宽、效果好。整流滤波电路对电容器的容量和耐压值要求不是太高，一般根据输出电流大 小估算电容器的容量，输出电流大，容量就大；电流小，容量就小。但是，容量太 大会降低输出电压值，太小则会导致电压脉动大、不稳定。故C1选择耐压大于16V、容量470-2200μF的电解电容均可。C2选用普通的磁片电容即可，容量为 10×104=100000PF=0.1μF。C3的选择类似于C1，电阻选用1/8W的小型电阻。 LM317 三端可调双电源稳压电路，正输出电压是可调的。电路中的VREF=V31(或V21)=1.2V，R1和R2=(120~240)Ω,为保证空载情况下输出电压稳定，R1和R2不宜高于240Ω。 R2 和R2的大小根据输出电压调节范围确定。变压器的选择。输出电压为3~6V，最大电 流可达100mA，因此变压器的功率必须为6W以上，输出电压为两个15V的变压器。2.2主要制作过程和步骤 电容愈大电路带负载的能力愈强，滤波效果愈好；电流平均值愈大(即负载电阻的RL