基于单片机的可控直流稳压电源设计——硬件毕业设计论文(编辑修改稿)

基于单片机的可控直流稳压电源设计——硬件毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

， 1V步进粗调。 (3)、 输出具有短路保护功能。 (4)、 具有人机界面，能实时显示电压电流值。 东华理工大学毕业设计（论文） 方案的设计与选择 4 第二章 方案设计与选择 直流稳压电源的结构 电子设备 都是在 整流器 进行 供电 在交流电源进行供电是如果电压和负载电流突然发 生变化时， 这就会导致整流器中的电压有变动。 在 电子设备， 一些高端的 电子测试仪器、自动化控制 装置、 电子计算机等， 要想在检测是的数据保证一定的准确，电源电压必须保持稳定不变 ， 如果直流电源电压改变了就可能导致设备无法工作和损坏。 所以在给高端的电子仪器电流电压是一定要用直流稳压电源。 一般构成直流稳压电源两个重要的组成部分是整流器和滤波器。 如下所示三种方案对比。 方案一：采用 LM7805 电路 做电源 由 LM7805 芯片在电路中需要的元件也少，电路中有过流、过热和调整管使得电路更加的安全，这样就使得电路在运行时候不容易被损坏，而且价格便宜，LM7805 工作时发热比较严重，当 LM7805 稳压管温度过高时，稳压管就会被 损坏这样就会使得稳压性会差。 所以使用时需要加散热片，但这个电源输出是恒定的5V 电源，适用范围比较小。 方案二：采用 LM317 电路做电源 LM317 是一种 可 以 调集成稳压器， 输出的电压是可以调节的， LM317 是属于 可以调节的稳压器，电压的调节范围，噪音，仰制比都可以调节， 是它输出电流的最大值， ~37v 是电压的输出范围， 基准在管脚 1 和管脚 3之间。 使得稳压器的性能在电路中达到最好 ， R1 的值由图可知设置为 200Ω ， 通过调节 R3 的电阻值来确定稳压器的电 压值。 输出电压： Uo=(1+R3/R1)*，又因为 电阻值是可以调节的 ，所以输出电压不一定是整数，从而导致电源输出电源误差较大。 方案三： 采用 单片机电路 做电源 单片机的可调稳压电源就是将数字电路与单片机的融合组成的电路 ，能成高精度数字电路，而且复杂的纯数字电路也能被单片机简单化。 采用单片机后，可以节省很多芯片，得到的输出电压更稳定，准确度更高，达到要求的速度会更快；使得调整电源用单片机进行编写就更加的简单 ，只需将程序修改，不用改变硬件电路，使得单片机电源的功能更多。 单片机 经过 数模转换 由数模的转换给出一个稳定的电压值 ， 作为 基准电压，电源 还能用 键盘 设定输出 电压 值 ，单片机 不用加反馈控制，电源 用的还是 PWM 控制芯片， 工作的时候过程 ：当通过键盘 设定的 电东华理工大学毕业设计（论文） 方案的设计与选择 5 压 值的时候 ， 单片机 通过 A/D 转换器， 就能测出输出端的电压的值 ， 再通过键盘设定的值和电源输出电压对比之间的差值 ， 要有 PWM 脉冲 输出 ，直接控制电源的工作。 如图 21 图 21 由以上三种方案比较，使得单片机电路的设计更好和合理，有要符合技术的指标，个人认为第三种方案更加的适合。 本论文的设计中是以单片机为主体的 ，反馈系统是单片机的持有的系统。 而且为电路省去了 D/A 芯片，这样一来就可以减少成 本。 这样电路完全是有单片机来控制。 而且结构简洁、灵活、可扩展性也好。 就更加的适合本次的毕业设计。 而且能达到设计的要求。 单片机用的型号是AT89S51， A/D 芯片则用的是 ，键盘设定电压。 因为在设计的要求里说明了输出是可以调节的，所以我们先要给键盘输入一个值。 通过这样输入不同的电压，输出的时候就可以得到不同的电压值。 电源电路 显示电路 单 片 机 输出 电压控制单元 按键电路 电压、电流采集单元 东华理工大学毕业设计（论文） 可控直流电源的组成及硬件设计 6 第 三 章 可控直流电源的组成及 硬件设计 总系统整体电路设计 数控稳压电源电路设计包括输入整流滤波电路、开关变换电路、输出整流滤波电路、采样 电路，保护电路，显示、按键处理及越限报警部分。 其设计电路框图如图 32所示： 图 32 系统整体电路框图 东华理工大学毕业设计（论文） 可控直流电源的组成及硬件设计 7 系统的元器件选择 AT89S51 简介 单片机 AT89S51 功耗低 ， 拥有的 CMOS 性能相当高，单片机内部拥有 4000字节可循环读写的，只读程序存储器，采用了 ATMEL 公司密度高，记性强的制造特点，与 MCS51 单片机和 80C51 系列单片机结构相似，拥有 8位 CPU 和存储单元，在嵌入式系统中的应用相当广泛。 AT89S51 主要性能特点 4k Bytes Flash 片内程序存储器； 128 bytes 的随机存取数据存储器（ RAM）； 32 个外部双向输入 /输出（ I/O）口； 2 个中断优先级、 2 层中断嵌套中断； 5 个中断源； 2 个 16位可编程定时器 /计数器； 2 个全双工串行通信口； 看门狗（ WDT）电路； 片内振荡器和时钟电路； 与 MCS51兼容； 1全静态工作： 0Hz33MHz； 1三级程序存储器保密锁定； 1可编程串行通道； 1低功耗的闲置和掉电模式。 AT89S51 管脚说明 AT89S51 管脚如图 31 所示： 东华理工大学毕业设计（论文） 可控直流电源的组成及硬件设计 8 图 31 单片机最小系统 VCC：电源电压输入端。 GND：电源地。 P0口： P0口为一个 8位漏级开路双向 I/O 口，每脚可吸收 8TTL 门电流。 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。 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。 P3口： P3 口管脚是 8个带内部上拉电阻的双向 I/O 口，可接收输出 4 个 TTL门电流。 P3 口除了作为普通 I/O 口，还有第二功能： RXD（ 串行输入口） TXD（串行输出口） /INT0（外部中断 0） /INT1（外部中断 1） T0（ T0 定时器的外部计数输入） T1（ T1 定时器的外部计数输入） /WR（外部数据存储器的写选通） /RD（外部数据存储器的读选通） 东华理工大学毕业设计（论文） 可控直流电源的组成及硬件设计 9 P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。 I/O 口作为输入口时有两种工作方式，即所谓的读端口与读引脚。 读端口时实际上并不从外部读入数据，而是把端口锁存器的内容读 入到内部总线，经过某种运算或变换后再写回到端口锁存器。 只有读端口时才真正地把外部的数据读入到内部总线。 89C51 的 P0、 P P P3 口作为输入时都是准双向口。 除了 P1 口外 P0、 P P3口都还有其他的功能。 RST：复位输入端，高电平有效。 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：地址锁存允许 /编程脉冲信号端。 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低位字节。 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 指令时 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，低电平有效。 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：外 部程序存储器访问允许。 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：片内振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端。 XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端。 东华理工大学毕业设计（论文） 可控直流电源的组成及硬件设计 10 系统硬件电路设计 主电路 设计 图 33 主电路的设计 如图 33位主电路的设计， 220v的交流电压经过变压器为 24v，然后全桥整。