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1、数控电源设计数控电源设计 学学 院：院：专专 业：业：班班 级：级：指导老师：指导老师：姓姓 名：名：长长 春春 工工 业业 大大 学学课题来源及目的课题来源及目的科研科研教学教学工业工业民用民用 直流稳压电源是电子直流稳压电源是电子技术常用的设备之一技术常用的设备之一, ,广广泛的应用于教学、科研等泛的应用于教学、科研等领域。传统的多功能直流领域。传统的多功能直流稳压电源功能简单、比较稳压电源功能简单、比较难于控制、可靠性低、干难于控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、扰大、精度低且体积大、复杂度高复杂度高。 因此本课题致力于研因此本课题致力于研制一个结构简单，但是便制一个结构简单，但是便
2、于控制、可靠性高、干扰于控制、可靠性高、干扰性小、精度高却占用体积性小、精度高却占用体积很小的数控直流稳压电源。很小的数控直流稳压电源。作为对智能化直流电源的作为对智能化直流电源的简单探索制作。简单探索制作。长长 春春 工工 业业 大大 学学目目 录录设计主题思想设计原理设计原理系统图系统图各模块设计各模块设计软件调试软件调试长长 春春 工工 业业 大大 学学第一部分第一部分 数控电源设计原理数控电源设计原理基于单片机基于单片机AT89C51的数控的数控直流稳压电源，要直流稳压电源，要实现步进实现步进0.1v，输，输出范围为出范围为012V，最大输出电流为最大输出电流为500mA，输出值，输出
3、值用数码管显示。并用数码管显示。并且在按键长时间按且在按键长时间按下的时候，能实现下的时候，能实现持续的步增持续的步增/减。减。技术要求技术要求长长 春春 工工 业业 大大 学学系统整体结构框图系统整体结构框图长长 春春 工工 业业 大大 学学第二部分第二部分 系统硬软件设计系统硬软件设计AT89C51AT89C51805180518031803187518751需外扩需外扩EPROM可变性差可变性差价格较贵价格较贵低电压，常用，高性低电压，常用，高性能，灵活应用。完全能，灵活应用。完全能够支撑本次设计所能够支撑本次设计所需，为本设计的单片需，为本设计的单片机选择。机选择。一一. 单片机部分单
4、片机部分1.1.单片机的选择单片机的选择长长 春春 工工 业业 大大 学学2.单片单片AT89C51管脚图如图管脚图如图1所示所示：图1 AT89C51管脚图AT89C51AT89C51主要性能参数：主要性能参数： 与与MCS-51MCS-51产品指令系统完全兼容产品指令系统完全兼容 4K 4K字节可重擦写字节可重擦写FlashFlash闪速存储闪速存储 器器 1000 1000次擦写周期次擦写周期 全静态操作：全静态操作：0Hz-24MHz0Hz-24MHz 三级加密程序存储器三级加密程序存储器 128 1288 8字节内部字节内部RAMRAM 32 32个可编程个可编程I/O I/O 口线
5、口线 2 2个个1616位定时位定时/ /计数器计数器 6 6个中断源个中断源 可编程串行可编程串行VARTVART通道通道 低功率空闲和掉电模式低功率空闲和掉电模式长长 春春 工工 业业 大大 学学3. 单片机控制电路单片机控制电路课题设计用课题设计用51系列单片机来对硬件控制，其中系列单片机来对硬件控制，其中P0口对应数码显示接口与口对应数码显示接口与D/A转化模块的输入接口，转化模块的输入接口，P1口对应键盘接口与外接计算机控制，口对应键盘接口与外接计算机控制，P2口口对应对应A/D转化的输出接口和转化的输出接口和ULN2003的输入端。的输入端。 图图2：单片机接口设计：单片机接口设计
6、长长 春春 工工 业业 大大 学学4.外接外接MAX202的应用的应用 v该该MAX202MAX202芯片的功能是实现串口通信，通过芯片的功能是实现串口通信，通过MAX202MAX202使计算机能对单片使计算机能对单片机写入程序，从而控制单片机，实现程控的目的。下图就是该电路部机写入程序，从而控制单片机，实现程控的目的。下图就是该电路部分的接线：分的接线：图图3： MAX202芯片芯片应用电路应用电路长长 春春 工工 业业 大大 学学二二. DAC0832数模转换模块数模转换模块v因为因为DAC0832输出为模拟电流，所以在输出后要接入运算放大器输出为模拟电流，所以在输出后要接入运算放大器LM
7、324，使输出转换为电压为，使输出转换为电压为LM358提供基准电压。其接法如下提供基准电压。其接法如下图。引脚图。引脚3，10接地；接地；8号引脚接基准电压；号引脚接基准电压；DI0DI7接单片机的接单片机的P0口；输出口；输出11，12接接LM324的的2，3脚，脚，9接接LM324的的1脚，实脚，实现电流转换为电压。现电流转换为电压。图图4 数模转换接口电路数模转换接口电路长长 春春 工工 业业 大大 学学三三. TLC1543模数转换模块模数转换模块本设计采用本设计采用TLC1543 A/D转换芯片如下图，转换芯片如下图，TLC1543的的1脚外接输入模脚外接输入模拟电压，拟电压，14
8、脚接基准电压。脚接基准电压。15，16，17，18，19接单片机，其中数字信接单片机，其中数字信号由号由16输入单片机，而输入单片机，而19脚脚EOC表示转换结束，表示转换结束，15，17，18由单片机输由单片机输入控制其片选、时钟。入控制其片选、时钟。图图5 TLC1543模数转换模块的应用模数转换模块的应用 长长 春春 工工 业业 大大 学学四四. 键盘、显示模块设计键盘、显示模块设计 对于键盘只要四项功能对于键盘只要四项功能“设定设定”“标定标定”“” “” ,通过键盘通过键盘实现步进实现步进0.1V，默认设置为，默认设置为5V，在此基础上步进或步减，实现在，在此基础上步进或步减，实现在
9、012V内的连续可调，如下图。从上至下内的连续可调，如下图。从上至下S1按键是设定功能，按键是设定功能，S2是标定是标定功能，功能，S3是步增功能，是步增功能，S4是步减功能。是步减功能。图图6键盘模块接口设计键盘模块接口设计1.键盘模块设计键盘模块设计长长 春春 工工 业业 大大 学学2.显示电路接口设计显示电路接口设计设计采用设计采用4 4个数码管显示，通过个数码管显示，通过74HC37374HC373驱动驱动ULN2003ULN2003位选如图位选如图2020所示，所示，来显示键盘的操作及稳压后输出的电压。来显示键盘的操作及稳压后输出的电压。图图7 7 显示电路模块设计显示电路模块设计长
10、长 春春 工工 业业 大大 学学五五. 自制电源、升压、串联线性稳压模块设计自制电源、升压、串联线性稳压模块设计1.自制电源模块设计自制电源模块设计在电路中采用了模拟器件和数字器件所以需要在电路中采用了模拟器件和数字器件所以需要+5V、和、和+12V 电源供电，该电压值电源供电，该电压值由以下电路提供，制作电路中的由以下电路提供，制作电路中的+5v的电源，这要用到三端固定稳压芯片的电源，这要用到三端固定稳压芯片LM7805,一个整流，滤波过程。一个整流，滤波过程。+12V电源电路设计只是将电源电路设计只是将LM7805换作换作7812即可，电路如即可，电路如下图：下图：图图8 8 自制自制+5
11、v+5v电源电路电源电路长长 春春 工工 业业 大大 学学2. 升压模块设计升压模块设计 升压电路主要应用于将升压电路主要应用于将5V电压升压至电压升压至12V提供串联线性稳压模块提供串联线性稳压模块12V的电源。图的电源。图中中IN5819称为肖特基二极管，它在电路中做为高速开关，它应用于开关电源起到续流称为肖特基二极管，它在电路中做为高速开关，它应用于开关电源起到续流的作用。电路中的的作用。电路中的RB和和RA是是2个精密电阻，它们直接影响了开关电源的输出电压，其公个精密电阻，它们直接影响了开关电源的输出电压，其公式为式为Vout=1.25*（1+RB/RA）。 MC34063MC3406
12、3是一单片双极刑线性集成电路，专用是一单片双极刑线性集成电路，专用于直流于直流- -直流变换器控制部分。直流变换器控制部分。 图图9 升压模块电路设计升压模块电路设计长长 春春 工工 业业 大大 学学3. 串联线性稳压模块电路设计串联线性稳压模块电路设计 图中图中2 2个三极管个三极管BU406BU406组合成晶体管相当于可变电阻器，作为调整组合成晶体管相当于可变电阻器，作为调整管；取输出电压的一部分作为取样电压，通入管；取输出电压的一部分作为取样电压，通入LM358LM358的的2 2号引脚，作为号引脚，作为取样电路；通过取样电路；通过DAC0832DAC0832转化的由转化的由LM324L
13、M324输出的电压作为输出的电压作为LM358LM358的基准的基准电压；电压；LM358LM358作为比较放大器。图中二极管作为比较放大器。图中二极管IN4007IN4007防止三极管的防止三极管的bebe结结被加上过高的反向电压而损坏。图中被加上过高的反向电压而损坏。图中R4R4和和R5R5为精密电阻，它们的比值为精密电阻，它们的比值对采样和输出电压的比有联系。对采样和输出电压的比有联系。 图图10 串联线性稳压电路应用设计串联线性稳压电路应用设计长长 春春 工工 业业 大大 学学 第三部分第三部分 软件设计及硬件调试软件设计及硬件调试1.软件总流程图长长 春春 工工 业业 大大 学学2.
14、 硬件调试硬件调试v显示模块和键盘的调试显示模块和键盘的调试v升压模块的调试升压模块的调试v串联线性稳压模块的调试串联线性稳压模块的调试vAD/DA模块的调试模块的调试长长 春春 工工 业业 大大 学学结束语和感悟结束语和感悟 通过本次课程设计，巩固了我们学习过的专通过本次课程设计，巩固了我们学习过的专业知识，也使我们把理论与实践从真正意义相结业知识，也使我们把理论与实践从真正意义相结合了起来；考验了我们借助互联网络搜集、查阅合了起来；考验了我们借助互联网络搜集、查阅相关文献资料，和组织材料的综合能力；从中可相关文献资料，和组织材料的综合能力；从中可以自我测验，认识到自己哪方面有欠缺、不足，以
15、自我测验，认识到自己哪方面有欠缺、不足，以便于在日后的学习中得以改进、提高。特别是以便于在日后的学习中得以改进、提高。特别是在撰写论文方面，自己的欠缺还很大，老师的严在撰写论文方面，自己的欠缺还很大，老师的严厉要求使我懂得做事应有的认真态度。厉要求使我懂得做事应有的认真态度。长长 春春 工工 业业 大大 学学致谢致谢父母父母感谢父母的养育之感谢父母的养育之恩和无私的栽培，恩和无私的栽培，让我得到良好的教让我得到良好的教育。育。 朋友朋友谢谢我的朋友们在谢谢我的朋友们在学术上和生活上对学术上和生活上对我的帮助和支持，我的帮助和支持，让我克服个个难题让我克服个个难题和疑惑，直至本文和疑惑，直至本文的顺利完成。的顺利完成。老师老师感谢所有电气学院感谢所有电气学院老师大学期间的对老师大学期间的对我知识的教授。感我知识的教授。感谢谢123老师亲切的老师亲切的关怀和悉心的指导。关怀和悉心的指导。感谢答辩组老师的感谢答辩组老师的点评。点评。谢谢老师谢谢老师
