基于单片机的数控直流稳压电源

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1、基于单片机的数控直流稳压电源一、引言（1）题目要求：利用LM317三端稳压器，设计制作一个数控稳压电源，要求：1、输出电压：2-15V，步进0.1V，纹波≤10mV；2、输出电流0.5A；3、输出电压值由数码管显示，由“+”、“-”键分别控制输出电压的步进（2）概况：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。普通直流稳压电源品种很多．但均存在以下问题：输出电压是通过粗调（波段开关)及细调(电位器)来调节。

2、这样，当输出电压需要精确输出，或需要在一个小范围内改变时（如1.02~1．03V)，困难就较大。另外，随着使用时间的增加，波段开关及电位器难免接触不良，对输出会有影响。常常通过硬件对过载进行限流或截流型保护，电路构成复杂，稳压精度也不高。本文设计了一种以单片机为核心的智能化高精度简易直流电源，克服了传统直流电压源的缺点，具有很高的应用价值。二、系统设计（1）方案论证：方案：采用单片机控制此方案采用AT89C51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。这里主要利用单片机程控输出数字信号，经过D/

3、A转换器(DA0832)输出模拟量，然后使用运算放大器把电流转换成电压，在通过三段稳压器LM317使得输出电压和输出电流达到稳压的目的。方案论证：1、输出模块：使用运算放大器做前级的运算放大器，由于运算放大器具有很大的电源电压抑制比，可以减少输出端的纹波电压。使用LM317做电流稳压器，把电流稳定到0.5A。2、数控模块：采用AT89C51单片机完成整个数控部分的功能，同时,AT89C51作为一个智能化的可编程器件，便于系统功能的扩展。3、显示模块：本来准备使用液晶显示，可是想想我们的层次不够，液晶现实的额程序不会

4、写，只能退而其次，选择使用单片机通过锁存器控制8段LED数码管直接显示，这样可以精确的显示输出电压。（2）系统结构：单片机显示电路按键D/A转换放大电路稳压电路输出电路系统结构设计图如上图所示。该系统主要由单片机最小控制系统、显示电路、独立按键、D/A转换电路、放大电路和稳压电路组成。单片机设定预输出值，并可以通过独立键盘改变单片机的预设值。然后通过DAC0832转化为模拟量，再经过运算放大和稳压稳流电路最后输出预设电压值，通过LED显示能够直观的看到预设值。因为器材原因，我们设计的稳压电源采用的是外部稳压器提供的

5、电源。这样虽然算不上是一个完整的数控直流稳压电源，但是，除了这点，我们设计的电源基本已经复合要求。（3）硬件设计：1、最小系统控制电路设计：最小控制系统由STC单片机、晶振、独立键盘和复位电路等组成。如下图所示。AT89C51的管脚排列如上图所示，9管脚接复位电路，18、19管脚为晶振的两个输入端，20管脚接地，40管脚接+5V。晶振Y1和两个电容C2、C3构成自激震荡，连接到单片机的X1和X2端，电解电容C4、电阻R5和按键S5构成复位电路，连接到单片机的复位端。当按键S5按下后，复位端通过R5与+5V电源接通，

6、电容迅速放电，使RST管脚为高电平；当复位按键S5弹起后，+5V电源通过R6对电容C4重新充电，RST管脚出现复位正脉冲。2、D/A转换电路设计：如上图所示，DA0832的8位数据线D0~D7与单片机的P1口连接，1管脚（CS）和17管脚（Xfer）接地，8管脚(Vref)的参考电压为5V，则LSB=5V/2^8=0.02V，即最小分表率为0.02V。11管脚（Iout1）和12管脚（Iout2）为电流输出端。3、放大电路与稳压稳流电路设计：如上图所示，本设计中将DAC0832的Iout2接地，采用Iout1输出，

7、然后接运算放大LM358P将输出电流转化为电压。经过LM358P转化后的电压值也为5V。为了达到与单片机预设电压范围2~15V同步，输出端电压需要经过二级放大。第一级不放大，直接将D/A输出的电流转化为电压，第二级放大，放大倍数=R2/R1=5.5K/1.1K=5。这里的R2由于找不到5.5K的电阻，所以用电位器代替。因为DA0832转换后的电压的范围为0~5V，即DA0832的8位输入端全为高电平1时，输出电压为5V，输入端全为低电平0时，输出电压为0V，且呈线性变化。为此为了使输出与LED显示同步，必须经过放大

8、倍数=5的二级放大。再经过运放放大后的电压已经复合要求，可是电流却没有复合要求，这就要用到了三段稳压器LM317。在这里，LM317作为电流稳压器，其应用电路如下图所示，其中,所以R1的值应该为2.5Ω。可是，我们在实验室能找到的最小电阻是200Ω，这还是远远大于2.5Ω。所以我们的输出电流才6ma。这里还要说的是，本来我们采用的运算放大器是Lm324n，可