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1、摘摘 要要 本文主要论述了一种基于 AT89C51 单片机为核心控制器的数控直流稳压电源 的设计原理和实现方法，其主要由辅助电源、显示电路、控制电路、数模转换电路、 稳压电路等部分组成。 该系统原理是以 AT89C51 单片机为控制单元， ，以数模转换芯片 DAC0809 进行转 换为模拟信号。辅助电源提供各个芯片、数码管和放大器所需工作电压，显示电路 用于显示电源输出电压的大小，输出电压值可通过按键对其进行步进控制（0.1V） ， 并且在按键长时间按下的时候能连续增加或减小。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。该系统具有抗干扰 性能好，可靠性
2、高，及最终输出电压值与真实显示值精确度较高等优点。 关键词关键词: : 数控直流稳压电源 AT89C51 DAC0809 II Design of Digital Power source AbstractAbstract The method of this paper based on the AT89C51 microcontroller core of the numerical controller DC power supply design theory and realization. The digital DC power supply from the analog po
3、wer, display circuit, control circuit, digital-to-analog conversion circuit, regulator circuit and analog-to-digital converter circuit composed of six parts. This system is based on the principle of single-chip microcomputer to control the unit AT89C51 to DAC0809 digital-to-analog converter chip ref
4、erence voltage to control the output voltage, while the analog-to- digital converter dac0809 chip convert the sampling of voltage to digital signals. Analog power supply to provide the various chips, digital amplifier control and the required operating voltage, display circuit for displaying the siz
5、e of power supply output voltage, output voltage value may be stepping through the control button ( 0.1V), and a long button press when under the continuous increase or decrease. And compared to the traditional regulated power supply with easy to operate, high power stability, as well as the size of
6、 the output voltage characteristics of the use of digital display. This system has the resistance to interference well, the reliability is high, and finally output voltage value and real demonstration value precision higher merit. KeyKey words:words: Digital DC Voltage-stabilized Power Source AT89C5
7、1 DAC0809 1 目目 录录 摘摘 要要.I DESIGN OF DIGITAL POWER SOURCE.II ABSTRACT .II 第一章第一章 绪论绪论 3 第二章第二章 电源概述及方案设计电源概述及方案设计 5 2.1 直流稳压源概述及定义.5 2.2 方案的比较与选择.5 2.2.1 传统直流稳压源.5 2.2.2 数控直流稳压电源.6 2.2.3 方案的最终选择.7 2.32.3 数控直流稳压电源设计方案及结构数控直流稳压电源设计方案及结构 .7 2.3.1 系统总体设计方案.8 2.3.2 数控直流稳压源总体结构.8 第三章第三章 硬件系统设计硬件系统设计 9 3.1
8、控制模块的分析.9 3.1.1 单片机简介9 3.1.2 AT89C51 单片机简介11 3.1.3 AT89C51 单片机的性能参数：11 3.1.4 AT89C51 内存空间.12 3.1.5 AT89C51 单片机的功能特性概述12 3.1.6 AT89C51 接口设计15 3.2 显示模块.16 3.2.1 数码显示输出部分16 3.3 键盘模块17 3.4.3.4.数模转换模块设计与实现数模转换模块设计与实现 17 3.4.1 芯片方案选择17 3.4.2 DAC0809 的简介.17 3.4.3:LM317 介绍.20 第四章第四章 辅助电源设计辅助电源设计 22 2 4.1 辅助
9、电源模块.22 4.3 串联线性稳压模块.23 4.4 集成运放作比较电路.23 45 串联线性稳压电路的应用.24 第五章第五章 系统软件设计系统软件设计.25 第六章第六章 系统的测试与仿真系统的测试与仿真.26 6.1.1 开发工具 Keil c51.26 6.1.2 仿真工具介绍 PROTUES7.5.26 6.1.3 仿真界面27 6.26.2 单片机系统抗干扰说明单片机系统抗干扰说明 .28 总结总结 30 致致 谢谢 31 参考文献参考文献 32 附录附录 A A 原理图原理图 .33 附录附录 B PCB 图图.34 附录附录 C C 程序清单程序清单 .35 第一章第一章 绪
10、论绪论 1.11.1 课题的背景和意义课题的背景和意义 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 3 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 电力电子技术提供了广阔的发展前景，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，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了 一系列的产品精度标准。只有满足产品标准，才能够进入市场。随着经济全球化的
11、发展， 满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。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。这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。 在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展。但其产品存在数控程度达不到要 求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。因此数控电源主要的发展方向， 是针对上述缺点不断加以改善。单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发 展提供了有利的条件。新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、 数字信号处理器件的研制应用，到 90 年代，己出现了数控精度达到 0.05V 的数控电源， 功率密度达到每立方英寸
12、 50W 的数控电源。从组成上，数控电源可分成器件、主电路与 控制等三部分。目前在电力电子器件方面，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。利用数控电源，可以达到每步 0.1V 的精度，输出电压范围 09.9V，电流可以达到 500mA。数控技术方面的发展是以 51 系列单片机为主控单元电路 的拓扑和软开关技术等电子技术的完善为主要标志。数字化则应属于控制方面的重要发 展方向，随着信息技术的突飞猛进，将对开关电源技术的发展起到巨大推进作用。数控 电源目前的发展，主要朝着更高的数控精度和分辨率及更好的动态特性;更好的环保性能;智 能化与高可靠性;更广泛的应用等方向发展。
13、 1.21.2 数控电源的发展数控电源的发展 20 世纪 80 年代，出现了一种叫作开关式稳压电源，这种电源是采用功率半导体器件作为 开关，通过控制开关的占空比调整输出电压。开关型稳压电路中的调整管工作在开关状 态，因而功耗小，电路效率高。开关电源的种类很多，按调整管与负载的连接方式可分 为串联和并联型，串连开关稳压电路是降压型电路，并联开关型稳压电路是升压型电路。 按稳压的控制方式可分为脉冲宽度调制型（PWM） 、脉冲频率调制型（PFM）和混合调制。 这其中尤以 PWM 最为盛行，这种电源在开关和稳压方面功能非常优越，但在电压输出精 度方面仍存在缺陷，旋钮式远不能满足工业需求，数控技术的发展
14、给电源的发展注入新 的活力，数控逐渐成为一种趋势 随着人们生活水平的不断提高，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,其中数控制直流稳压电源就是一个很好的典型例子,但人们对它的 要求也越来越高,要为现代人工作、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.本文所介绍的数控。 1.31.3 数控电源技术数控电源技术 4 电源技术尤其是数控电源技术是一门践性很强的工程技术，服务于各行各业。众所 周知，许多科学实验都离不开电源，并且在这些实验中经常会对通电时间、电压高低、 电流大小以及动态指标有着特殊的要求，因此，如果实
15、验电源不仅具有良好的输出质量 而且还具有多功能以及一定的智能化，那么就省去了许多不精确的人为操作，取而代之 的是精确的微机控制，而我们所要做的就是显示输出电压、电流，预置输出电压值等功 能。就是在实验开始前对一些参数进行预设。这将会给各个领域中的实验研究带来不同 程度的便捷与高效。因此，直流电源今后的发展目标之一就是不仅要在性能上做到效率 高、噪声低、高次谐波低、既节能又不干扰环境，还要在功能上力求实现数控化、多功 能化与智能化。 1.41.4 数控电源的主要用途数控电源的主要用途 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、比较难于
16、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。 及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。新的变换技
