数控直流电源的设计.doc

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1、数控直流电源[摘要]本文介绍了以8051单片机为控制单元，以数模转换器DAC0832输出参考电压，以该参考电压控制电压转换模块LM317的输出电压大小。该电路设计简单，应用广泛，精度较高等特点。LM317系列三端可调式集成稳压器的方法。关键词：单片机（AT89C51），数模转换器（D/A），液晶，键盘一、设计任务设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。二、设计要求1，（1）输出电压：范围0～＋10V，步进0.1V，纹波不大于40mV；（2）输入电压值由液晶显示；（3）自制键盘，可以由键盘输入电压值；（4）输出电压值在输出端用万用表测

2、得。2．发挥部分　　（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）。目录引言1、设计原理与总体方案………………………………………42、硬件电路设计………………………………………………52.1DAC电路…………………………………………………52.2AGC控制电路……………………………………………62.3键盘部分…………………………………………………82.4显示部分…………………………………………………92.5稳压输出…

3、………………………………………………103、软件设计流程…………………………………………………104、总体设计电路…………………………………………………115、调试过程…………………………………………………116、结果分析…………………………………………………11·引言目前所使用的直流可调电源中，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而且经常跳变，使用麻烦。利用数控直流电源，可以达到每步0.04V的精度，输出电压范围0-10V。1、设计原理与总体方案鉴于目前数控直流源一般采取运放构成的电流-电压转换电路与单片机结合，设计方案大多为开

4、环系统，主控制器仅用于数字给定及显示，没有对输出电流进行检测和控制。本文在传统电路设计的基础上，利用控制系统中反馈与控制原理，引入电流负反馈，在采样电阻上获取和电流成正比的采样电压，并接人运算放大器的反向输入端，实现负反馈，形成恒流输出的闭环控制系统；软件方面，将具有全局寻优能力但收敛速度慢的遗传算法和具有收敛速度快且局部寻优能力强的直接搜索法结合在一起，设计基于遗传算法和直接搜索策略的混合优化算法，充分利用了遗传算法的全局搜索能力并以此作为优化过程的“粗调”，同时利用直接搜索法良好的局部搜索能力作为优化过程的“微调”，集中了两者的优

5、点，而克服了两者的弱点，得到的目标函数值较遗传退火策略更优，而且一致性更好，用于PID参数整定是具有整定速度快，调节时间短，稳态误差小等优点。同时结合PID算法，形成软件闭环，实现对输出电流的精确控制。　　系统工作原理如下：由键盘预置电压值，输入到单片机；采样电阻采集的电压信号经D/A转换器送入单片机，当两值之差绝对值为零或不大于设定值时，不作任何调整；当两值之差大于设定值时，运用PID算法进行调整，送人D／A转换，调整输出电压，直到差值在允许的范围内。单片机控制液晶显示电流的设定值、实际输出值和电压步进值。2、硬件电路设计总体设计图

6、：AT89C51矩阵键盘液晶显示DA转换AGC控制稳压输出2.1DAC电路一个8位D/A转换器有8个输入端（其中每个输入端是8位二进制数的一位），有一个模拟输出端。输入可有2^8=256个不同的二进制组态，输出为256个电压之一，即输出电压不是整个电压范围内任意值，而只能是256个可能值。下图是DAC0832的逻辑框图和引脚排列。D0~D7：数字信号输入端。ILE：输入寄存器允许，高电平有效。CS：片选信号，低电平有效。XFER：传送控制信号，低电平有效。WR1：写信号1，低电平有效。WR2：写信号2，低电平有效。IOUT1、IOU

7、T2：DAC电流输出端。Rfb：是集成在片内的外接运放的反馈电阻。Vref：基准电压（-10~10V）。Vcc：是源电压（+5~+15V）。DAC0832输出的是电流，一般要求输出是电压，所以还必须经过一个外接的运算放大器转换成电压。AGND：模拟地NGND：数字地，可与AGND接在一起使用。2.2AGC控制电路自动增益控制(AGC)电路原理及作用自动增益控制电路的作用是：当输入信号电压变化很大时，保持接收机输出电压恒定或基本不变。具体地说，当输入信号很弱时，接收机的增益大，自动增益控制电路不起作用；当输入信号很强时，自动增益控制电路

8、进行控制，使接收机的增益减小。这样，当接收信号强度变化时，接收机的输出端的电压或功率基本不变或保持恒定。因此对AGC电路的要求是：在输入信号较小时，AGC电路不起作用，只有当输入信号增大到一定程度后，AGC电路才起控制作