电子设计竞赛论文-简易数控直流稳压电源设计

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1、电子设计大赛论文简易数控直流稳压电源设计v题目名称简易数控直流稳压电源设计学院专业指导教师设计要求：（1）输出电压：范围0～＋9.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV；（2）输出电流：500mA；（3）输出电压值由数码管显示；（4）由“＋”、“－”两键分别控制输出电压步进增减；（5）为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出±10V，＋5V。提高要求：（1）输出电压可预置在0～9.9V之间的任意一个值；（2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）；（3）扩展输出电压种类（比如三角波等）。比赛工作计划：（1）查阅资料，设计硬件电路；（4.1

2、7-4.20）（2）硬件电路焊接；（4.21-4.23）（3）整机调试，编写设计报告（4.24-4.29）参考书籍：[1]《单片微机原理及应用》，第二版，机械工业出版社，2004年2月。[2]《C8051F系列单片机原理与应用》，张培仁，孙力，清华大学出版社，2013年1月第一版。[3]C程序设计，谭浩强，第三版，清华大学出版社，2005年7月第二版。参考文献：[1]何希才，张明莉。新趔稳压电源及应用实例[M]。北京：电子工业出版社．2004．[2]王小明，卢志强。基于STC89C52数控直流电源设计。微计算机信息，2009，12。[3]何香玲，邓刚。数控式步进可调

3、稳压源[J]。现代电子技术，2007。[4]刘兰波。数控直流电源的研究[J]。河北北方学院学报：自然科学版，2009。项目组姓名学号专业/班级所在学院项目中的分工v成员v摘要数控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。本课题以单片机为控制核心，进行算法控制和集成运放线性负反馈，并通过7219驱动四位显示器进行精确显示，设计并实现了一台高精度、低噪声的数控直流电流源。该稳压电源由供电电源、数控系统、模拟输出三个部分组成。供电电源采用MC7815和MC7915稳压器，通过桥式整流电路，为整机提供了稳定的直流供电；控制系统以单片机C8051F0

4、20为核心，其内部的12位DAC转换器产生控制输出，实现了输出电流的实时数控和精确检测。模拟部分利用集成运放继电器等模块实现不同波形的输出；系统还设置了串口通讯、遥控功能。经测试，输出电压范围达0—9.9V，输出纹波及噪声小于10mV，均达到题目指标。论文阐明了软硬件设计依据，给出了系统功能和性能测试结果，并附录了详细的设计资料。关键词:恒压源集成运放7219驱动器单片机实时数控v目录第1章方案论证与原理设计11.1模拟输出方案11.2供电电源方案11.3控制系统方案21.4整机方案框图2第2章电路设计与参数论证32.1供电电源(15V)32.25V供电电源52.3

5、数控电路52.4模拟输出电路及A/D校准72.5驱动数码管显示电路10第3章系统功能与软件设计113.1系统功能分析113.2软件设计结构12第4章功能及性能测试164.1测试条件164.2整机调试164.3系统性能测试164.4性能参数测试17第5章设计总结及技术展望21参考资料23附录23附录一测试仪器清单23附录二原理电路图23附录三元器件清单24附录四单片机程序25v数控直流稳压电源是输出为稳定直流电压、并可用数控方式调节和稳定输出电压的电源设备，在对工作电压稳定度、纹波电压大小等有较高要求的领域具有广泛的应用，如：电镀、精密加工、激光器等。为此我们选择了简

6、易数控直流稳压电源设计作为此次竞赛的课题。第1章方案论证与原理设计1.1模拟输出方案模拟输出部分是数控直流稳压电源的重要组成部分，是决定各项设计指标的关键性因素。1.1.1方案选择模拟部分，通过给功放供电，功放构成反相器、反相相加器、反相发大器，积分器分别实现反相、反相相加、放大、积分等功能，结合继电器的控制，分别输出方波、三角波和直流，并反馈给单片机，用A/D采样并校准。同时，利用OP547输出稳定的500mA直流电流。1.1.2参数优化设计由于本题要求的输出电压精度高，纹波小。因此我们必须考虑保证这些质量参数的优化方案。纹波与噪声控制最大纹波电压是在设定的直流电

7、压的情况下，使电压的纹波(包过噪声)的绝对值大小，通常以峰－峰值或有效值表示。所以在设计时充分考虑这些因素，在电路中必要部分加入多种降噪滤波措施。安全保护功能安全保护主要用于输出电流较大而负载阻值较小时。因此在设计电路时考虑了系统的过热、过流、过压和反压保护。1.2供电电源方案供电电源一般有开关电源、线性电源两种方案。开关电源这种电源主要提供可靠稳定的电压类似开关式恒流源，功率损耗小，效率高，比较经济，但电压波纹大，难以滤除，会对后续电路造成影响。线性电源这种电源也提供可靠稳定的电压，结构简单，纹波电压小（10mV以下），易滤除，抗电磁干扰性能和电源纯净性好。1