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1、毕业论文论文题目： 数控步进直流稳压电源的设计 作者姓名： 班级学号： ） 系 部： 电子工程系 专 业： 电子信息工程技术 指导教师： 2011 年 5 月 25 日 - 2 -摘 要随着科学技术飞速发展,对电源可靠性、输出精度和稳定性要求越来越高,利用D/ A 转换器的高分辨率和单片机的自动检测技术设计程控电源就显示出其优越性。程控电源既能方便输入和选择预设电压值又具有较高精度和稳定性，而且可以任意设定输出电压或电流，所有功能由面板上的键盘控制单片机实现，给电路实验带来极大的方便,提高了工作率。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。数控电源是从80年代才真正
2、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。从组成上，数控电源可分成器件、主电路与控制等三部分。数控步进直流稳压电源属于数字化智能电源的范畴。数字化智能电源模块是针对传统智能电源模块的不足提出的，数字化能够减少生产过程中的不确定因素和人为参与的环节数，有效地解决电源模块中诸如可靠性、智能化和产品一致性等工程问题，极大地提高生产效率和产品的可维护性。使电源模块的智能化程度更高，性能更完美。关键词：数控稳压电源 STC12C5A60S2 D/A转换 液晶显示 步进选择 - 3 -目 录摘要. .2 1 绪论.42 系统的硬件电路设计 .52.1 系统框
3、图及工作原理概述 .52.1.1 系统框图 .52.1.2 工作原理概述 .53 电源部分 .63.1 稳压电源的组成及工作原理.63.1.1 稳压电源的组成.63.1.2 稳压电源的工作原理.63.1.3 掉电保护. .73.1.4 STC12C5A60S 核心控制路.84 信号处理部分 .10 4.1 信号采集调理电路 .104.2 D/A 转换电路的组成及工作原理.114.2.1 D/A 转换电路的组成.114.2.2 D/A 转换电路的工作原理.114.3 功能芯片.114.3.1DAC0832 芯片.114.3.20P07 芯片.135 键盘及显示电路 .14 5.1 键盘电路 .1
4、4 5.2 液晶显示电路 .15 6 输出部分 .166.1 稳压输出电路 .166.2 过流保护电路 .167 系统的软件设计 .157.1 系统的软件框图 .157.2 主控程序流程图 .177.3 中断程序流程图 .187.4 按键扫描程序流程图 .198 系统调试及数据分析 .208.1 Protel 原理图及程序的调试.208.2 辅助电源部分调试.208.3 显示部分故障的排除.208.4 各项指标的测量数据.209 结论 .21致谢 .22参考文献 .23附录 .24附录 1 程序清单.24附录 2 原理图及印刷图 .29 - 4 -绪 论电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很
5、强的工程技术，服务于各行各业。数控电源是从80年代才真正的发展起来的，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。本文重点介绍了一台输出电压可调节的数控步进直流稳压电源。它采用STC12C5A60S2单片机为核心控制器件来实现对输出电路的调节控制。电压调节范围为012V步进幅度为0.1V，输出电压和电流值通过液晶来显示显示精度分别为0.1V和0.01A。它主要由STC12C5A60S2核心控制模块，液晶显示模块，人机交互模块，稳压电源输出模块，电压、电流采集、放大、比较模块，电压、电流的调节模块
6、，声光报警模块和为系统供电的电源模块等组成。通过输出信号采集调理电路对输出的电压、电流进行实时采样，然后把采样的值送给内部自带AD转换的STC12C5A60S2进行处理，之后控制液晶来同时显示当前输出的的电压和电流值。本产品控制灵活、可靠性高、系统维护方便是一款智能化程度更高，性能更完美的稳压直流电源。2 系统的硬件电路设计 - 5 -2.1 系统框图及工作原理概述2.1.1 系统框图稳压电源输出电路部分供电电路掉电保护采集信号调理电路控制信号调理电路液晶显示电路DA转换STC12C5A60S2 核心控制电路键盘电路声光报警电路图 2.1.1：系统框图2.1.2 工作原理概述由 51 系列单片
7、机 STC12C5A60S2 控制按键电路、显示电路、DAC 数模转换、输出调整、过流保护电路等各部分电路的工作，按键电路现用独立按键实现电路电压变化；显示电路由液晶实现 0-12V 显示；模数转换由 DAC0832 及高精度运放OP07 构成，后接 TIP122 又组成射极跟随器，跟随 0832 的电流变化；输出调整用运放 LM324 构成电压跟随器及输出电压量反馈，使电压稳定；电流保护，输出电流过大达到设定值时，发光二极管导通点亮，TLP521 开始工作，进而使三极管 9013导通驱动蜂鸣器发出声音,报警电路实现声光报警。3 电源部分 - 6 -3.1 稳压电源的组成及工作原理3.1.1
8、稳压电源的组成稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成，如图 2.2 所示D1011N4004D1021N4004D1031N4004D1041N40041234J101TR1C1011000UF/50VC1021000UF/50VC103470UF/25C104470UFC105104C106104C108104C107220UFF1011AF102 1AIN1GND2OUT 3U101LM7812OUT 3GND1IN2U102LM7912IN1GND2OUT 3U103LM7805-12V+12V VCCVCC图 3.1.1:稳压电源模块a.整流电路：整流电路由四个整流管组
9、成其作用是将交流电压 U2变换成脉动电压 U3。b.滤波电路:滤波电路一般由电容组成，其作用是将脉动电压 U3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压 U4。本题对纹波要求非常高，对于本系统，造成纹波的主要因素是工频干扰、负载波动和数字调节的过冲噪声。其中数字调节的过冲噪声是数字控制系统必然存在的。因此，主要从抑制工频干扰和提高负载容量上来抑制纹波。本系统在电源端即进行滤波。因为系统的工频干扰主要由电源变压器引入，因此在电源端进行滤波对抑制工频干扰是十分必要和十分有效的。并且三个电源都在输出端用电容进行滤波，进一步抑制纹波的影响。c.稳压电路：由于得到的输出电压受负载、输入电 压 和 温
10、度的影响不稳定，为了得到更为稳定电压添加了稳压电路，从而得到稳定的电压 U0。3.1.2 稳压电源的工作原理如图 2.2 所示，变压器将220V 电压变换成15V 电压，经过保险管后被整流二极管 D101、D102、D103、D104 整流过后，由电容 C101、C102 对其进行滤波，然后经过稳压块 7812、7912 稳压在输出端又经过电容 C103、C104、C105、C106 输出+12V 和-12V 供电，+12V 又经过 7805 稳压在输出端经电容 C107/C108 滤波输出 5v供电。经整流、滤波、稳压固定输出+12V、-12V、+5V，为保证及时散热稳压块可 - 7 -附上散热片，且 7812 输出可供 7805 输入，输出端接发光二极管作为电压指示，为防止稳压块输出接的电容放电烧毁集成块，在稳压块输出到输入端正向接二极管。电源电压的稳定性取决于供电系统本
