《基于单片机的简易数控电源设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的简易数控电源设计.doc（136页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘要：本实验设计了一个以单片机89C51为基本控制核心的简易数控直流电源。.该设计包括直流电源输入及输出两部分，可完成015V之间各不同幅值的电压的输出，能够预置数，能够自动扫描输出电压并直接显示到LED数码显示管上，并可扩展输出三角波等波型。其中电压输出部分，既可手动的每按”+”-”键一下进行每0.1V大小的上下调整，也可长按”+”-”键使其自动的递增或者递减，直到需要的数值。预置数时用切换键切换预置个位或小数位，按”+”-”键进行微调。单片机编程部分是基于WAVE6000软件上设计，并在实物上进行仿真。.该系统具有抗干扰性能好，可靠性高，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
2、: 89C51， 直流电压输出， 直流电压输入Abstract: This experiment has designed take monolithic integrated circuit 89C51 as the basic control core simple numerical control direct-current power supply. This design inputs and outputs two parts including the direct-current power supply, may complete between 015V each di
3、fferent peak-to-peak value voltage output, the automatic scan output voltage and directly demonstrated on the LED numerical code display tube, and may expand the output triangle wave, and so on voltage type. voltage output unit, also may manual every time press + - the key to carry on each 0.1V size
4、 about to adjust, also may long press + - the key to cause its automatic to increase progressively or to decrease progressively, until needs the value, carries on the trimming. monolithic integrated circuit programming part is again designs based on WAVE6000 software on, And carries on the test on t
5、he material object Debugging, This system has the resistance to interference well, the reliability is high, and finally output voltage value and real demonstration value precision higher merit.Key word: 89C51, DC voltage output, DC voltage input 目录1设计任务及要求1.1设计任务1.2设计要求 1.2.1设计要求1.2.2发挥部分2方案比较并确定 2.
6、1设计方案一2.1.1方案一方框图2.1.2方案一原理图 2.2.设计方案二2.2.1.方案二方框图2.2.2方案二原理图 2.3方案的优缺点及选择3硬件部分原理及设计 3.1方案一硬件部分3.1.1单片机部分3.1.2数模转换部分3.1.3放大器部分3.1.4电源输入部分3.1.5稳压器部分3.1.6按键部分3.1.7数码显示输出部分 3.2方案二硬件部分3.2.1单片机部分3.2.2继电器部分3.2.3电阻网络部分3.2.4电源输入部分3.2.5稳压器部分3.2.6按键部分3.2.7数码显示输出部分4软件部分设计 4.1主程序流程图 4.2预置数流程图5系统调试测验 5.1系统调试 5.2
7、系统测试 5.2.1系统功能测试5.2.2系统指标测试5.2.3系统误差分析6总结7参考资料8附录一.设计任务及要求1.设计任务: 设计制作具有一定电压范围和功能的数控电源.原理如题目所示。 2.设计要求(1) 基本要求: a 输出电压:范围 015V .步进 0.1V纹波不大于10mv b输出电流: 500mA c 输出电压由数码显示 d 用”+”.”-”键控制输出电压进行增/减调整 发挥部分a 自动扫描输出电压b 扩展输出三角波等电压种类c 输出电压可预置在015V之间的任意值二. 方案比较并确定根据设计要求，小组成员拟列了2个方案，原理上基本能够实现要求1方案一:是以型号89C51单片机
8、为控制核心进行设计的，通过按键进行控制，单片机控制数模转换芯片DAC0832，其输出07.5V的电压，因为要求电压为015V所以必须再经过放大器放大，并通过三端可调正稳压器进行稳压，输出一个较稳定的直流电压，并在数码管上显示出来，并时刻刷新调整电压后的幅值。a.方框图如下：电源输入键盘数模转换单片机显示放大器稳压器输出b.原理图如下：2方案二：是以单片机89C51为控制核心，外接按键进行控制，单片机控制8个继电器，且每个继电器串联一个一定阻值的电阻，电阻之间的关系为以2为参数的等比数列，继电器之间为并联形式。最终电压幅值可经过一个稳压电路后稳定输出。且最后输出的电压值可通过单片机控制在数码显示
9、管上显示出来，并时刻刷新调整电压后的幅值。 a 方框图如下电源输入键盘输入单片机8个继电器等比电阻网络稳压器显示输出稳压输出b。原理图如下P1 P289C51 P3LED显示电压输出键盘输入电阻网络 继电器稳压器 外部电源部分3两种方案比较方案一的电源电压切换采用DAC控制速度比较快，切换方便，且可以输出较高频率的几种波形，所需器件较少，元器件较常见而且便宜，缺点是放大器的电压要求比较高，需要015V的输出，需要多种电源供电。方案二采用继电器控制为机械式。基本原理简单，实现比较方便，电源电压也可以调整到较精确的数值，但是它需要较大的工作电流，原器件价格较贵，而且继电器会产生噪声污染。比较之后，
10、两种方案各有优缺点，所以可以任意选取一种进行软硬件组装。三硬件部分原理及设计 1设计方案一部分（1） 单片机89C51单片机89C51是本设计中的控制核心，是一个40管脚的集成芯片，管脚图如下。引脚部分：单片机接脚基本电路部分与普通设计无异，40脚接Vcc+5V，20脚接地。X1，X2两脚接12MHZ的晶振，可得单片机机器周期为1微秒。RST脚外延一个RST复位键，一端接Vcc，一端通过10K电阻接地。P0口中，03口分别通过一个PNP型三极管9012的B端，并由E端接人集成LED的COM14口。47口则分别通过一个按键接地，通过软件编写实现6个按键的各种功能。P1口8个端口连LED中a，b，
11、c，d，e，f，g，db脚上。P2口是连到DAC0832中的D0D7。（2） 数模转换部分1脚CS（反） 2 脚WR1（反） 3脚AGND 4脚D35脚D2 6 脚D1 7脚D0 8脚ref9脚Ref 10脚DGND 11脚Iout1 12脚Iout213脚D7 14脚D6 15脚D5 16脚D417脚XFER（反）18 脚WR2（反）19脚ILE 20脚VccDAC0832是一款常用的数摸转换器，它有两种连接模式，一种是电压输出模式，另外一种是电流输出模式，为了设计的方便，选用电压输出模式。这个芯片共有20 个管脚，管脚分布图如下。Iout1和Iout2之间接一参考电压，VREF输出可控制电
12、压信号。它有三种工作方式：不带缓冲工作方式，单缓冲工作方式，双缓冲工作方式。该电路采用单缓冲模式，由电路图可知，由于/XFER=0/CS=0/ ILE=1，DAC寄存处于工作状态。所以只要把/WR1/WR2置低电平时，写p2口，则该数字信号立即传送到输入寄存器，并直通至DAC寄存器，经过短暂的建立时间，即可以获得相应的模拟电压，一旦写入操作结束，/WR1和/WR2立即变为高电平，则写入的数据被输入寄存器锁存，直到再次写入刷新。（3）放大器部分放大器选择范围比较大，只要放大器满足放大值达到015V，放大倍数25倍，频率要求不高。但由于实验室只提供7815，7915最大提供电源为+15V和-15V
13、，因此不可避免线性度有较大要求。而放大值要有15V电压差，不可避免的需要同时用到正负量程。因此对放大器的调零也有较大要求。先后使用082，081，OP07。最后确定用OP07。同时因为要在正向放大时提供正偏压，因此采用082制作了一个同项输入跟随器，做电气隔离。（4）电源输入部分 实验中主要采用L7805，L7815，L7915三种稳压器，外加电源部分设置成+/-20V，可由220V电源经变压得到，并将20V直接接到LM317中3端输入口，另外将+20V通过L7815，稳压后输出为+15V，将-20V通过L7915，稳压后输出为-15V，并将+/-15V电压加载到放大器的电源正负管脚上，另外D
14、AC0832的电源管脚20脚和19脚ILE脚也要接+15V。再将+15V又经过L7805后变成+5V，这个压值可供应到单片机电源及显示部分。还需要在L7815的1，3脚，L7915的2，3脚以及L7805的1，3脚各自与地之间并联连上220微法电解电容和0.1微法磁片电容，目的是为了滤除低频杂波和高频杂波。（5）稳压器部分 稳压电路设计采用的是常用的可调集成稳压器LM317。 LM317 是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。输出电压范围是 1.25V 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。
