《基于单片机的可调稳压电源》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的可调稳压电源（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘 要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。目前，市场上各种直流电源的基本环节大致相同，都包括交流电源、交流变压器、整流电路、滤波稳压电路等。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。传统直流稳压电源对输出电压通常采用粗调的方式来完成，调节精度不高，当需要输出电压在一个很小范围内进行调节时，传统的直流稳压电源就难以办到，严重影响了稳压电源的使用范围。而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。该电源具有电
2、压调整简便、电压输出稳定、便于智能化管理等特点。其良好的性价比更能为人们所接受，因此，具有一定的设计价值。 基于单片机的智能高精度直流稳压电源，结合了最先进的单片机控制技术采用高性能基准稳压电力电子元件，稳压调压精度高而且抗干扰能力强，克服了传统直流稳压源的缺点。同时整个控制系统具有完善的保护电路，大大提高了设备的使用寿命。随着电力电子技术的成熟，单片机价格越来越经济，且集成度相当高，大大减少了直流电源系统开发成本，具有明显的工程实际应用价值。 关键词：稳压电源，单片机，PWM ，直流电源，电压调节 LM317AbstractWith the rapid development of the
3、power electronic technology, dc power very extensive, its direct impact on the electrical equipment or control systems work. At present, the market the basic link various dc power supply, including approximately the same ac power, communication transformer, rectifying circuit voltage circuit, filter
4、. The direct current voltage-stabilized source is one of the commonly used equipment of electronic technology, widely used in teaching, scientific research, etc. The traditional multi-function dc manostat function is simple and difficult to control, reliability, low interference, low accuracy and la
5、rge size, complexity high. when need output voltage in a small adjusted, within the scope of traditional dc manostat is difficult to do, and this seriously influences the scope of application of voltage stabilizer. And based on single chip microcomputer control dc voltage stabilizer can well solve t
6、he above traditional manostat shortage. The power supply voltage adjustment is simple, with voltage output stability, facilitate intelligent management etc. Characteristics. Its good price more can be accepted by people, therefore, has some of the design value.Based on single chip microcomputer inte
7、lligent high-precision dc manostat, combined with the most advanced single-chip microcomputer control technology by high performance benchmark voltage power electronic components, overcome traditional dc voltage source faults. Meanwhile the control system has perfect protection circuit, greatly impr
8、oving the life of the equipment. Along with the power electronic technology maturity, growing economy, and SCM price integration quite high, and greatly reduces the dc power system development costs, significant practical value.Keywords: manostat, microcontroller, PWM, dc power, voltage regulation L
9、M317目录摘 要1 Abstract2一、整体设计分析31.1 方案比较3二、部分电路组成元件简介52.1 LM317简介52.2控制核心52.2 显示效果8三、 系统硬件设计93.1单片机最小系统：93.2显示模块103.3工作电路设计11四、软件设计124.1 编程语言的选择124.2 脉冲产生机理的简要介绍：134.3 STC12C系列的PWM控制模块164.4数码管的驱动实现174.5按键的软件实现184.5.1按键的软件设计思想18五、 调试与分析20参考文献21致 谢22附录一、整体电路23附录二、程序代码24一、整体设计分析1.1 方案比较对于输出可调电压的电源设计，比较常用的
10、技术方案有以下几种方案：方案一：采用RC降压电路，将220V交流电降压并采用稳压二极管进行稳压后得到稳定的直流电压。采用模拟的分立元件，利用纯硬件来实现功能，通过电源变压器、整流滤波电路以及稳压电路，实现稳压电源稳定输出+5 V、 12 V、并能可调输出 0 15 V电压。但由于模拟分立元件的分散性较大，各电阻电容之间的影响较大，因此所设计的指标不高、不符合设计要求、且使用的器件较多、连接复杂、灵活性差、功耗也大，同时焊点和线路较多，使成品的稳定性和精度受到影响这种电源具有一定的局限性和不安全因素。例如，采用RC电路的电源的输出电流较小，不能满足大功率用电器的需要；输出电压可调节性差，同时RC
11、电路是一种非隔离电路，因此在使用的时候有可能会产生触电危险，因此需谨慎使用。方案二：采用开关电源技术，设计输出稳定的直流电压。其工作原理是让功率器件工作在开关状态，通过控制功率器件导通与截止的比值和频率，从而使功率器件的输出电压的平均值产生改变。可以通过AD器件采集输出电压值，与设定电压值进行对比，对功率管导通时间和频率进行调节，从而使输出电压更加稳定。由于开关电源中的功率管始终工作在频率较高的开关状态，因此电源的效率较高，可以达到百分之80以上。但是由于功率管工作在开关状态，在功率管开关过程中所产生的交流电压和电流在流过电路中其他电子元器件时会产生尖峰干扰和谐波干扰。假如不采取一些措施来抑制
12、这些干扰，那么开关电源的输出电压质量就会大大降低，影响使用效果。 方案三：采用单片机产生的PWM波和运算放大器做电流源，经过放大后加到线性稳压器件LM317调整端，利用线性稳压器输出电压可调的特点产生输出电压。此方案采用 51系列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，从而使开关控制电源输出电压发生变化，间接地改变输出电压的大小。利用单片机程控输出PWM经运算放大器放大，再经LM317控制电路，使得输出电压达到稳压的目的。采用PWM 控制的开关电源，该电源具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标、能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源等优点。而且在成本上与同等
13、功率的线性稳压电源相当，而电源效率显著提高，体积和重量则大为减小。利用PWM脉宽调制的方法外接原件少，设计简化，输出电压的大小由开关器件占空比决定，而且功耗小，效率高，稳压范围宽，电路形式灵活多样，采用线性稳压器作为电压供电输出端，电源纹波系数可以得到改善，输出电流最大可以达到1.5A，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，因此输出电压很稳定。这种方案也具有一些缺点，就是由于电路中采用了变压器，线性稳压器，受到变压器和三端稳压器的参数限制，往往输出电流不会太大。必要时还需要给LM317加装散热片。方案确定：通过对三种方案进行对比，选择方案三。即通过单片机的PWM作数模转换,经过
14、两级RC滤波后得到0一5V的控制电压, 0一5V分256步进行,这个控制电压经过运放放大后得到-1.25V一13.75V的控制电压到LM317的调整端，实现电压的调整输出。采用此方案能有效的缩短调节时间，并能够提高输出精度。此设计方案包括了微控制模块，稳压控制模块，显示模块，键盘模块四部分构成。采用宏晶公司的STC单片机芯片作为控制器，其内部自带PWM输出功能，输出方波经过滤波后接运算放大器的输入端，经过放大器的电压放大，输出到稳压模块LM317的调整端。而根据LM317输出电压计算公式Vout=1.25+V（调整端电压）可知，此模块最终输出电压为Vout=1.25+V（运放输出电压），而运放
15、输出电压正好为-1.25V一13.75V，所以输出电压便可以从0-15v任意范围调节。调节电压的时候，可以以每次0.1v的梯度增加或者降低电压。显示电路采用用3个数码管，可以显示三位数，分别组成输出电压的十位，个位，小数点位。二、部分电路组成元件简介2.1 LM317简介 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联集成稳压器。 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好。LM317 内置有过载保护、安
16、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。比如把调整端悬浮到一个较高的电压上，可以用来调节高达数百伏的电压，只要输入输出压差不超过 LM117/LM317 的极限就行。当然还要避免输出端短路。还可以把调整端接到一个可编程电压上，实现可编程的电源输出。LM317特性简介可调整输出电压决定LM317输出电压的是电阻R1,R2的比值,假设R2是一个固定电阻.因为输出端的电位高,电流经R1, R2流入接地点. LM317的控制端消耗非常少的电流,可忽略不计.所以, 控制端的电位
