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基于单片机的数控直流稳压电源设计.pdf

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基于单片机的数控直流稳压电源设计.pdf

第26卷第1期新疆师范大学学报自然科学版Vol.26,No.12007年3月JournalofXinjiangNormalUniversityMar.2007NaturalSciencesEdition基于单片机的数控直流稳压电源设计刘楚湘1,杜勇1,尤双枫21.新疆师范大学数理信息学院,新疆乌鲁木齐8300542.新疆军区自动化工作站,新疆乌鲁木齐8300423摘要将单片机数字控制技术,有机地融入直流稳压电源的设计中,设计出一款数字化通用直流稳压电源。该电源具有数码显示、数字输入调压、电压调节精度高的特点。通过软件编程,易于实现功能的扩展。关键词直流稳压电源单片机数字闭环控制中图分类号TN71019文献标识码A文章编号1008296592200720120050203直流稳压电源是电子技术领域不可缺少的设备。常见的直流稳压电源,大都采用串联反馈式稳压原理,通过调整输出端取样电阻支路中的电位器来调整输出电压。由于电位器阻值变化的非线性和调整范围窄,使普通直流稳压电源难以实现输出电压的精确调整。目前,直流稳压电源已朝着多功能和数字化的方向发展,本文以单片机为核心,结合数字反馈控制技术,设计出一种输出电压在0~12V之间并以0.5V为步进值进行电压精确调整的数控直流稳压电源电路。该电路具有电压调整简便,读数直观,电压输出稳定,便于智能化管理的特点,有效地克服了传统电源的不足。1系统功能系统电压调节范围为0~12V,最大输出电流2A,具有过载和短路保护功能。数字显示有4位,其中1位功能显示,另3位显示输出电压以及电路参数设定值。键盘设有4个键,功能选择键,步进增减键以及确认键。功能选择键用于启动参数设定状态,步进增减键用于设定参数数值,确认键用于输入设定值电源开机设定值为前次使用值。此时按键,则电压显示值出现闪烁现象,表示进入参数设定状态。通过按键功能选择可在不同的设定参数之间切换,再按确认键进入设定状态,通过增减键改变设定值,按确认键输入设定值。系统设有自动识别功能,将不接受超出使用范围的设定值。2系统硬件设计2.1电路原理电路系统结构如图1所示,系统选用AT89C51单片机为控制核心,外部扩展一片电擦除2864存储器用以实现断电参数存储功能。单片机计算设定值与A/D转换采样反馈值的偏差以及偏差的变化率,得出相应的输出值,由D/A转换电路变换为模拟量去驱动电压输出控制电路,从而使电压稳定在设定值。3收稿日期20060921作者简介刘楚湘1948,男,新疆乌鲁木齐人,副教授,主要从事数字电路、计算机接口技术、单片机技术和计算机控制技术的教学工作。第1期刘楚湘等基于单片机的数控直流稳压电源设计图1电路系统结构图2.2显示输出及按键输入电路LED显示器和74LS247、74LS138构成信息显示系统,显示数据由单片机P0口输出。显示内容主要有电源实际输出电压、电流,限定的电压、电流,PID参数。输入操作由四个轻触按键完成,采用独立式按键中断接口方式,单片机响应中断后,读取P1口数据并进行相应的按键处理程序。由于采用中断方式,占用系统时间较少。功能选择键,其功能循环的路径为输出电压显示→输出电压设定→比例参数→积分参数→微分参数→输出电压显示,参数设定通过按、键改变,按确认键输入存储器,保存在2864存储单元中。图2输入显示电路原理图2.3稳压输出电路单片机根据按键设定值和A/D转换的采样值计算出输出值,通过数据总线把数据传送到DAC0832,进行D/A转换,由IOUT1、IOUT2输出相应的模拟电流信号,经运算放大器转换为0~5V的模拟电压信号,再经一级比例放大电路放大后驱动电压调整管Q1,电路原理见图2。Q1接成射极跟随器的形式,一方面可以保证输出电压与输入电压一致,另一方面减小输出电阻,提高电源的带负载能力。输出电压经R3、R4分压后,送到A/D转换电路,采样处理后,反馈到单片机。当采样值高于设定值,单片机计算出输出量减小,相应Q1基极电位下降,输出电压下降。当输出电压过低时,电压反馈稳定过程与此相反。由此,实现了输出电压的稳定。图3电压输出电路原理图15新疆师范大学学报自然科学版2007年2.4A/D转换电路A/D转换电路主要由ADC0809及500KHZ方波发生器组成。其中500KHZ信号是由555定时器组成的多谐振荡器,为ADC0809提供时钟源。模数转换完成以后,ADC0809向单片机申请中断。4软件设计软件采用汇编语言编写,全部模块化编程。系统主要由显示模块、按键输入中断模块、电压调整量计算模块等组成。主程序进行系统初始化设定,包括I/O口、定时器、中断、各数据缓冲区初始化,输出显示信息并对系统进行监控等待中断。按键输入及数模转换都将激发中断。其中数模转换中断优先级高于按键输入中断。数模转换中断子程序及按键中断处理子程序流程框图见图4和图5。按键中断由INT1引入,进入按键中断后,单片机首先扫描P1口,若某位为低电平,先延时10ms,然后再读入该位,如果读得值仍为低电平,可确认此键已按下。然后调用该键的键处理子程序。在按键中断中,功能键的中断优先级最高。数模转换中断子程序由INT0引入,中断后首先读取模数转换值进入显示缓冲区,再调用PID调节子程序计算调节量,并将输出量送D/A转换完成一次电压调节。开启模数转换后返回主程序。图4按键中断服务程序流程图5数模转换中断子程序4结束语利用单片机对直流稳压电源进行控制,改善了电源的性能,使用方便灵活,且成本较低。另一方面,根据对电源的新要求,控制系统在软件上还可进一步改进,以扩展其功能,而并不需要增加硬件开销,从而提高了电源的性能价格比。参考文献1何小艇.电子系统设计M.杭州浙江大学出版社,2000,378396.2张毅刚.单片机原理及应用M.北京高等教育出版社,2004,279310.3范立南.单片微型计算机控制系统设计M.北京人民邮电出版社,2004,2021.4蔡明生.电子设计M.北京高等教育教育出版社,2004,399412.下转第61页25第1期张瑞等天然孔雀草脂溶性色素纯化的研究TheStudyonthePurenessMethodoftheFatsolublePigmentofTagetesPatulaLZHANGRui1,ZHUChangqing1.CollegeoflifeScienceandChemistry,XinjiangNormalUniversity,UrumqiXinjiang830054AbstractThepaperstudiedtheseparationandpurenessmethodofcrystallizationonthefatsolublepigmentfromTagetespatulaL.andcomparedresultsofsomedifferentmethodsofcrystallization.Final2ly,themethodofpurenesswasfoundtoobtainredneedleofthefatsolublepigmentfromTagetespatulaL.Meanwhile,atheorybasisforthismethodwasadvanced.KeywordspigmentofTagetespatulaL.purenesscrystallization上接第52页TheDesignofaDigitalControlDCRegulatedPowerSupplyBasedonSingleChipLIUChuxiang,DUYong,YOUShuanfengColledgeofMathsphysicsandInformationSciences,XinjiangNormalUniversity,UrumqiXinjiang830054AbstractThedigitalcontroltechniqueofsinglechipmicrocomputerisadoptedinthedesignofDCvoltagestabilizedpowersupplyforamultifunctional,digitalized,generalDCvoltagestabilizedpowersupplywithhigherperformancecostratio.Havingnumeraldisplay,thisDCpowercanadjustvoltageprogrammablyanddifferentiatevoltagepreciselymoreover,itseasytohaveitsfunctionenlargedthroughtheprogrammer.KeywordsDCvoltagestabilizedpowersupplysinglechipmicrocomputerdigitalcontrol16

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