应用电子毕业设计（论文）-数控步进稳压电源的设计与制作.doc

河南职业技术学院毕业设计（论文）题 目 数控步进直流稳压电源的设计 系（分院）机械电子工程系 学生姓名 学 号 专业名称 应用电子 指导教师 2010年11月11日河南职业技术学院 机械电子工程 系（分院）毕业设计（论文）任务书姓 名周园元专 业应用电子班 级应电084毕业设计（论文）题 目数控步进直流稳压电源的设计毕业设计（论文）选题的目的与意义电源、导线、负载是电路的三大组成部分。而电源是必不可少的，是提供能量的是电路的动力。目的：巩固所学的基础知识，会熟练运用所学的各种元器件，了解电路设计的流程、掌握学习方法。意义：提高自己在电子信息技术方面的能力，学到一技之长，将来走向社会成为有用的人才。毕业设计（论文）的资料收集情况（含指定参考资料）1陈忠.电子制作m.电子制作杂志社，2009，1：1791832杨志忠.数字电子技术m.高等教育出版社，2006，4：146150.3胡宴如.模拟电子技术m.高等教育出版社，2006，11：4556.4王秀珍，姜林.电子技术基础m.中国电力出版社，2006：78855韩伟.数字电子技术及其应用m.国防工业出版社，2005：215221毕业设计（论文）工作进度计划1、2010年11月11日接到毕业设计任务。2、2010年12月20日完成初稿。3、2010年11月22日上交进行审阅。4、2010年11月24日修改后再次进行审阅。 5、2010年11月25日完成毕业设计任务。接受任务日期 ：2010年11 月11日接受任务日期 ：2010年12 月25日学 生 签 名：年 月 日指导教师签名：年 月 日 系（分院）主任（院长）签名：年 月 日毕业设计（论文）指导教师评阅意见表姓 名周园元学 号08115587性 别男专 业应用电子班 级084毕业设计（论文）题 目数控步进直流稳压电源评阅意见成绩指导教师签字年 月 日毕业设计（论文）答辩意见表姓 名学 号性 别专 业班 级毕业设计（论文）题 目答辩时间地 点答辩小组成员姓 名职 称学 历从事专业组 长成 员秘 书答辩小组意见 答 辩 成 绩：答辩小组组长签名：年 月 日 数控步进直流稳压电源的设计周园元摘要：电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。当今电源技术融入了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通信技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。电源可分为交流电源和直流电源，它是任何电子设备都不可缺少的组成部分。交流电源一般为220v、50hz电源，但许多家用电器设备的内部电路都要采用直流电源作为供电电源，如收音机、电视机、带微控制处理的家电设备等都离不开这种电源。直流电源又分为两种：一类是能直接供给直流电流或直流电压，如电池、蓄电池、太阳能电池、硅光电池、生物电池等；另一类是将交流电变换成所需的稳定的直流电流或电压，这类变换电路统称为直流稳压电路。现在所使用的大多数电子设备中，几乎都必须用到直流稳压电源来使其正常工作。220v、50hz的单向交流电源变压器降压后，再经过整流滤波可获得低电压小功率直流电源。然而，由于电网电压可以有+10%变化。为此必须将整流滤波后的直流电压由稳压电路稳定后再提供给负载，使负载上直流电源电压受上述因素的影响程度达到最小。直流电源电压系统一般有四部分组成，他们分别是电源变压器、整流电路，滤波电路、稳压电路第一部分 整流滤波稳压设计1、设计的目的、任务和技术指标1）设计目的巩固所学的基础知识，会熟练运用所学的各种元器件，了解电路设计的流程、掌握学习方法。2）设计的任务通过“+”、“-”键进行调整输出电压，可调范围012v，幅度0.5v。输出电压和电流值通过4位led显示。通过k实现电压、电流的切换。开机默认显示电压，按k进行电压，电流的切换，led末位显示“a”电流或电压“v”。 3）技术指标 （1）交流输入电压范围：220v10%（2）输出电压范围：0+12v（3）输出电流范围: 01a（4）过流保护动作电流：1.1a2 设计原理及其方案图 1）设计原理（1） 直流稳压电源一般由电源变压器t、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图和基本应用电路如下图所示。（2） 电源变压器t的作用是将电网220v的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压ui.变压器副边与原边的功率比为p2/p1=式中的为变压器的效率。一般小型变压器的效率如下所示：（3） 整流滤波电路将交流电压ui变换成脉动的直流电压，在经过滤波电路滤除波纹，输出直流电压u1，常用的整流滤波电路桥式整流电路。2） 三端集成稳压器常见的集成稳压器有固定式三端稳压器和可调式三点稳压器(均属电源串联型)，下边分别介绍其典型的应用，固定式集成稳压器。（1）正压系列：78系列，该系列稳压块有过流、过热和调整管安全工作区保护，以防过载而损坏。一般不需要外接元件即可工作，有时为改善性能也加少量元件。78xx系列又分三个子系列，即78xx、78mxx和78lxx。其差别只在输出电流和外形，78xx输出电压为1.5a输出电流为，78xx输出电流为0.5a，78lxx输出电流为0.1a。（2）负压系列：79xx系列与78xx系列相比，除了输出电压极性、引脚定义不同外，其他特点都相同。3、78xx系列和79x系列的典型电路如下图所示。因此电源部分电路如下图所示由以上知识可得数控直流稳压电源电路图如下所示第二部分 信号采集处理设计对信号常用集成运放处理，它是最早应用于信号的运算，它完成信号的加、减、微分、积分、对数、指数、以及乘、除等基本运算。1、 运放工作在线性工作区 线性工作区是指输出电压uo与输入电压ui成正比时的输入电压范围。在线性作区，集成运放uo与ui之间的关系可表示为：uo=aodui= aod（u+ - u-）式中，aod为集成运放的开环差模电压放大倍数，u+和u- 分别为同相输入端和反相输入端电压。由于集成运放的开环差模电压放倍数aod很大，而输出电压uo为有限制，故输入信号的变化范围很小，即集成运放开环时线性区很小。2、 运放工作在非线性工作区运放工作在 非线性工作区是指输出电压uo与输入电压ui不成正比时的输入电压范围。在非线性工作区，运放的输入信号超出了线性放大的范围，输出电压不在随输入电压线性变化，而是达到饱和，输出电压为正向饱和压降uoh（正向最大输出电压）或负向饱和压降uol（负向最大输出电压）。3、信号运算电路 信号的运算是运放的一个重要而基本的应用领域。(一) 比例运算电路（1）反相比例运算电路反向比例运算电路也成为反向放大器，电路组成如输入电压ui经电阻r1加到运放的反相输入端，同相经r2接地。在输出端和反相端之间有负反馈支路rf该负反馈组态为电压并联负反馈。因此可认为工作在线性区。则反相比例运算电路输出输入电压之比（电压放大倍数）为：auf=uo/ui=-rf/r1可见，反相比例运算电路的输出电压与输入电压相位相反，而且幅度成正比例关系，比例系数取决于电阻rf与r1阻值之比。 为使运放输入级的差动放大电路参数保持一致，要求从运放两个输入端向外看的等效电阻相等，因此在同相端接入一个平衡电阻r2，其阻值为r2=rf/r1。（2）同相比例运算电路同相比例运算电路又称为同相放大器，其电路如图输入电压在同相输入端，为保证运放工作在线性区，在输入端和反相输入端接反馈电阻rf构成深度电压串联负反馈，平衡电阻r2，其阻值为r2=rf/r1。则同相比例运算电路输出输入电压之比（电压放大倍数）为：auf=uo/ui=1+rf/r1可见，同相比例运算电路的输出电压与输入电压相位相同，而且幅度成正比例关系，比例系数取决于电阻rf与r1阻值之比。特别的当rf为无穷时特别是当r1为无穷大时uo=ui构成电压跟随器如图图中运放的反相输入端不接地。根据以上知识可得到信号处理部分电路如图下所示第三部分控制电路设计该部分电路是数字稳压电源的核心部分，实现电压输出的控制，该部分有以下几部分组成，单片机、ad转换、da转换、和显示部分。1、 单片机硬件资源 采用at80c51单片机。该单片机是八位的处理器，内部4krom存放开发调试完的应用程序，256b片内数据存储器，有p0p3共四个口32条双向且可以位寻址的i/o口线，五个中断源（三个内部中断，二个外部中断）两个优先级的中断系统，两个16位可编程的定时器/计数器，全双工通用异步接收器、发送器uart（通用串口）。2、a/d、d/a转换a/d转换器是一种能够将模拟量转换成数字量的功能模块。而d/a转换器是一种能够将数字量转换成模拟量的功能模块。a/d、d/a是控制器和被控制对象自建的桥梁，如图所示：a/d转换传感器执行部件io接口io接口d/a转换放大器放大器 计 算 机 系 统控制对象这里我选用adc0809和dac0832，做a/d和d/a转换芯片。1） adc0809是八位逐次逼近式a/d转换器，内部包括四个功能块，其中多路开关可选通8个模拟通道，控制8路模拟量分时输入，公用一个a/d转换器进行转换，地址锁存与译码电路完成对adda、addb、addc这三个地址进行锁存和译码，其译码输出用于通道选择：d/a转换器完成d/a转换；输出锁存器控制转换以后数据的输出。2） adc0809的引脚功能（1） in7in0：模拟量输入通道。adc0809对输入模拟量的要求主要有信号的单极性，电压范围05v，若信号过小还需进行放大。另外，在a/d转换过程中，模拟量输入的值不应变化的太快，因此，对变化速度快的模拟量，在输入前应增加采样保持电路。（2） adda、addb、addc：地址线用于模拟通道选择。（3） ale：地址锁存控制信号，在对应ale上跳沿时，adda、addb、addc地址状态送入地址锁存器中。（4） start：转换启动信号，上跳沿时将所有内部寄存器清零；start下跳沿时，开始进行a/d转换；在转换期间，start应保持低电平。（5） d7d0：数据输出线，其为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接相连。（6） oe：输出允许信号，其用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换所得到的数据。oe=0，输出数据线呈高阻态；oe=1，输出转换所得的数据。（7） clk：时钟信号（8） eoc：转换结束标志eoc=0正在转换，eoc=1转换结束（9） vcc：+5v电源（10） ref：参考电源3）a/d转换器的性能指标是合理选择芯片的基本依据，也是衡量a/d转换质量的因素，转换指标很多，主要的有三个：分辨率、转换时间、转换精度。电路原理图如下图所示：3） dac0832是常用的d/a转换器，dac0832是一个8位d/a转换器，单电源供电，在+5v+15v内均可正常工作。基准电压范围为10v；电源建立时间为1us；cmos工艺，低功耗20mw。4） dac0832的引脚功能（1） agnd/dgnd：模拟地/数字地（2） cs：输入寄存器选通信号高电平有效（3） di0di7：8位数据输入端（4） ile：数据锁存允许信号，高电平有效（5） iout1、iout2：电流输出端（6） wr1/wr2：输入寄存器写选通信号/dac寄存器写宣统信号，高电平有效（7） xfer：数据传送信号，高电平有效（8） rfb：反馈信号，内部接反馈电阻，外部通过该引脚接运算放大器输出端（9） vref：基准电压，范围-10v+10v（10） vcc：工作电源5） dac0832使电流型d/a转换器，通过运算放大器，可以将电流信号转换为单端电压信号输出，电路如下图所示。第四部分 电路图整体设计由以上各部分电路可得如下电路建议添加电路原理说明第五部分 软件设计1、程序流程图2、 程序#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define nop _nop_()uint da_ad_data;uint data_v,data_a;sbit s1=p20;sbit s2=p21;sbit s3=p22;sbit s4=p23;sbitled_wk0 =p35;sbitled_wk1 =p36;sbitled_wk2 =p31;sbitled_wk3 =p34;sbit wr=p24;sbit cs=p37;sbit adc_a =p25;sbit adc_start =p33;sbit adc_ale =p26;sbit adc_oe =p27;sbit dac_cs =p37;sbit adc_eoc =p32;uchar table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x3e; /共阴极数码管代码uchar buffer=0,0,0,0; /四位数码管所要显示的值/uchar data010=0; /存放十次ad转换的值bit sign=0; / 电压电流切换控制void delay(uint z) /延时uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-); uchar adc0809() /ad转换 uchar buff; /uchar num0,add,buff; /for(num0=0;num010;num0+) / adc_ale=0; nop; adc_ale=1; nop; adc_ale=0; adc_start=0; nop; adc_start=1; nop; adc_start=0; nop; adc_oe=1; /data0num0=p0; buff=p0; while(!adc_eoc); adc_oe=0; / /*for(num0=0;num010;num0+) add=0; add+=data0num0; add=add/10;/取十次的平均值 buff=add;*/ return buff; void bcd()/分离出各位数的数值if(sign=0)data_v=data