直流稳压电源所有专业(编辑修改稿)

直流稳压电源所有专业(编辑修改稿)内容摘要：

辑器件。 本方案电路复杂，灵活性不高， 费用高 ，不利于系统的扩展， 性价比差。 图 21 基于 DPS 直流数控电源 方案二：如图 22 所示，此方案采用单片机串联调 整型稳压电源。 单片机输出电压控制数字量送至 D/A 转换器，经 D/A 转换器输出的模拟电压作为误差放大器的基准电压。 由 D S P 微 处 理 器 A/D 转换电路 传感电路和模拟开关 输出 键盘接口 LCD 显示模块 RS232接口 整流滤波 DCDC 变换器 保护电路 220V 变压器 7 于理想 D/A 转换器的输出量 A 与输入量 D 和 R 的关系应为 A=RD。 对一个确定的 D/A 转换器，模拟基准电压 R 往往是一个固定值，相当于一个比例系数。 显然这里 D/A 转换器输出的电量不能连续可调，而只能以所用 D/A 转换器的绝对分辨率为量化单位增减，所以D/A 转换器实际上是准模拟量输出。 这样通过改变稳压电源的基准电压的方法就可使实现输出的步进增加 (或减小 )，稳定性高，纹波小，可靠性高，调试容易。 图 22 基于单片机的直流数控电源 通过以上比较，此次设计我采用设计方案二。 因为它较方案一经济费用小，容易实现，性价比较高。 能实现本次设计任务的要求。 通过系统设计这个过程，设计者可以把应用系统划分为一系列子系统。 每个子系统实现一种独立的功能，这样不仅可以简化电路的 ，而且方便多个设计者合作完成设计工作。 基于单片极的应用系统设计包括硬件电路设计和软件程序设计两部分，因此系统设计也对应的包括这两个部分。 数控电源的硬件电路组成如图 23 所示。 包括显示电路、键盘电路 、单片机电路、数字 /模拟转换电路、模拟信号放大电路以及输出电流过流保护电路。 图 23 数控电源的硬件电路 如图 23 所示数控电源的输出电压数值由键盘控制。 通过键盘把需要输出的电压值以步进稳压输出 D/A 转换 单片机 数码显示 键盘 数码显示电路 键盘电路 单片机 数字 /模拟转换电路 功率 放大电路 负载 过流保护电路 8 方式输入到单片机。 这里需要注意的是在使用步进方式调整数据时，输出电压不能随着变化，以避免在调整过程中加到负载上的电压不能满足要求。 输出电压应该在完成步进调整以后再发生变化，直接向负载施加所需要的电压值。 显示电路可以用来显示输出的电压值，也可以来显示键盘电路的调整过 程。 在使用键盘完成输出电压的调整后，输出电压对应的数据被送入数字 /模拟转换器，数字 /模拟转换器产生输出模拟电压。 数字 /模拟转换器输出的模拟电压随着它的输入数据的变化而变化，从而实现输出电压的步进调整。 数字 /模拟转换器的输出模拟电压不一定满足要求，如果不满足输出电压的要求，将需要添加一个电压放大器。 信号放大电路包括电压放大和电流放大两部分，前者使得输出电压满足要求，后者降低负载变化对输出电压的影响。 对于负载来说，由戴维南定理，整个数控电源可以等效为一个理想电压源和一个电阻的串联电路。 由于电源内阻的存在，当 负载电阻变化时，回路电流将发生变化，从而使得电源的输出电压发生变化。 为了减少负载的变化对输出电压的影响，输出电阻应该尽量地减小，或者加大输出电流的额定值，因此需要添加一级电流放大器。 为了防止负载电阻很小时，甚至当电源的输出端短路的情况下，引起输出电流的过大而危及电源的安全，需要一个保护电路。 当输出电压超过一定值时，即 +5V 时，比较电路将发生翻转，同时将信号传送给单片机，使单片机产生中断并复位。 9 第一章 系统硬件设计 主控模块 AT89C51 是一种带 4K 字节闪烁可编程可擦除只读存储器（ FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能 CMOS8 位微处理器，俗称单片机。 该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS51指令集和输出管脚相兼容。 由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。 AT89C51 的管脚图如图 31 所示。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 3 1 M a y 20 0 7 S he e t o f F i l e : D : \文件 \毕业设计 \有用 \ M y D e s i g n . d db D ra w n B y:P 1. 0 / T 21V c c40P 1. 1 / T 2E X2P 0. 0 / A D 039P 1. 23P 0. 1 / A D 138P 1. 34P 0. 2 / A D 237P 1. 4 / IN T 25P 0. 3 / A D 336P 1. 5 / IN T 36P 0. 4 / A D 435P 1. 6 / IN T 47P 0. 5 / A D 534P 1. 7 / IN T 58P 0. 6 / A D 633P 0. 7 / A D 732R S T9EA31P 3. 1 / T X D 011A L E30P 3. 2 / IN T 012P S E N29P 3. 3 / IN T 113P 2. 7 / A 1 528P 3. 4 / T 014P 2. 6 / A 1 427P 3. 5 T 115P 2. 5 / A 1 326P 3. 6 / W R16P 2. 4 / A 1 225P 3. 7 / R D17P 2. 3 / A 1 124X T A L 218P 2. 2 / A 1 023X T A L 119P 2. 1 / A 922GND20P 2. 0 / A 821P 3. 0 / R X D 010A T 89 C 5 1 图 31 AT89C51 引脚分布图 1．主要特性： 与 MCS51 兼容 4K 字节可编程闪烁存储器 寿命： 1000 写 /擦循环 数据保留时间： 10 年 全静态工作： 0Hz24Hz 三级程序存储器锁定 128*8 位内部 RAM 32 可编程 I/O 线 两个 16 位定时器 /计数器 10 5 个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 2．管脚说明： VCC：供电电压。 GND：接地。 P0 口： P0 口为一个 8 位漏极开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。 当 P1 口的管脚第一次写 1 时，被定义为高阻抗输入。 P0 能够用于外部程序数据存储器， 它可以被定义为数据 /地址的第八位。 在 FIASH 编程时， P0 口作为原码输入口，当 FIASH 进行校验时， P0 输出原码，此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口： P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P1口缓冲器能接收输出 4TTL门电流。 P1 口管脚写入 1 后，被内部上拉为高，可用作输入， P1 口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。 在 FLASH 编程和校验时， P1 口作为第八位地址接收。 P2 口： P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O 口， P2 口缓冲器可接收，输出 4 个TTL 门电流，当 P2 口被写 “1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。 并因此作为输入时， P2 口的管脚被外部拉低，将输出电流。 这是由于内部上拉的缘故。 P2 口在被用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时， P2 口输出地址的高八位。 在给出地址 “1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时， P2 口输出其特殊功能寄存器的内容。 P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。 P3 口： P3 口管脚是 8 个带有内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL门电流。 当 P3 口写入 “1”后，它们被内部上拉为高电 平，并用作输入。 作为输入，由于外部下拉为低电平， P3 口将输出电流（ ILL）这是由于上拉的缘故。 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口，如下表所示： 管脚口 备选功能 RXD（串行输入口） TXD（串行输出口） /INT0（外部中断 0） 11 /INT1（外部中断 1） T0（记时器 0 外部输入） T1（记时器 1 外部输入） /WR（外部数据存储器写选通） /RD（外部数据存储器读选通） P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 RST：复位输入。 当振荡器复位器件时，要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时间。 ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。 在 FLASH 编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。 在平时， ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的 1/6。 因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。 然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个 ALE 脉冲。 如想禁止ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0。 此时， ALE 只有在执行 MOVX， MOVC 指令是ALE 才起作用。 另 外，该引脚被略微拉高。 如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止，置位无效。 /PSEN：外部程序存储器的选通信号。 在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次 /PSEN 有效。 但在访问外部数据存储器时，这两次有效的 /PSEN 信号将不出现。 /EA/VPP：当 /EA 保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（ 0000HFFFFH），不管是否有内部程序存储器。 注意加密方式 1 时， /EA 将内部锁定为 RESET；当 /EA 端保持高电平时，此间内部程序存储器。 在 FLASH 编程期间，此引脚也用于施加 12V 编程电源（ VPP）。 XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2：来自反向振荡器的输出。 3．振荡器特性： XTAL1 和 XTAL2 分别为反向放大器的输入和输出。 该反向放大器可以配置为片内振荡器。 石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。 如采用外部时钟源驱动器件， XTAL2 应不接。 有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。 4．芯片擦除： 整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持 ALE 管脚处于低电平 10ms 来完 成。 在芯片擦操作中，代码阵列全被写 “1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。 12 此外， AT89C51 设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。 在闲置模式下， CPU 停止工作。 但 RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。 在掉电模式下，保存 RAM 的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。 稳压 电源模块 本 设计共用到电源有两种：即 177。 5V. 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 32。 图 32 电源方框及波形图 整流和滤波电路：整流作用是将交流电压 U2 变换成脉动电压 U3。 滤波电路一般由电容组成，其作用是脉动电压 U3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压 U4。 稳压电路：由于得到的输出电压 U4受负载、输入电 压 和 温度的影响不稳定，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 U5。 图 33 中电路提供 177。 5V的电源；主要用于单片机（ AT89C51）、数码显示（包括 74LS164）、键盘。 U1 电源变压器 整流电路 滤波电路 稳压 电路 U2 U3 U4 U5 13 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i。