直流数控电源设计 -毕业论文.doc

23高等教育自学考试（独立本科）航空机电工程专业毕业论文 编 号： 审定成绩： 高等教育自学考试（独立本科）毕 业 论 文专 业： 航空机电工程 论文题目： 直流数控电源设计 准考证号： 095612103170 姓 名： 苑林 指导教师： 工作单位或家庭地址： 辽宁省大连市甘井子区西北路 联系电话：毕业论文（设计）任务书学生姓名 苑林 准考证号码 095612103170 专 业 航空机电工程专业 指导教师姓名 指导教师单位 一、 论文(设计)题目：直流数控电源设计二、论文（设计）要求：1. 封面：要求使用统一格式的封面（见模版首页）2. 论文题目：根括整个论文核心内容，简明、恰当、引人注目，一般不宜超过25个字（50个字节）。3.论文摘要：应以精炼的语言，概括研究的内容、方法和观点以及取得的成果和结果，要突出本论文的创新性。按目的、方法、结果、结论四部分书写，中、英文摘要以150300字为宜，对应的英文摘要单独一项。英文摘要上方应有论文的英文文题，内容同中文摘要。4.关键词：论文摘要的最下方一行为关键词。对毕业论文起着关键作用的概念列为关键词，数量一般控制在35个。5.目录6.前言（引言）内容应包括本研究领域的国内外研究现状，本论文所要解决的问题，该研究工作在国防装备能力建设、工程技术进步和航空科技发展等方面的使用价值和理论意义；论文使用的理论工具和研究方法；论文的基本设计思路等。7.正文正文为论文的核心部分，是作者对研究工作的详细表述，占主要篇幅。由于论文内容涉及学科、选题、研究方法、工作进程、结果表达方式等有很大差异，可以有不同的写作方式。一般包括使用材料、实验方法、结果、讨论、结论及注释、参考文献与附录等几个部分。其中结论集中反映作者的研究成果，表达作者对所研究问题的见解，是全文的思想精髓，是文章价值的体现，结论要概括、简短、精炼；注释、参考文献与附录为引用他人的观点与话语，必须在文中后面加以注释。参考文献反映毕业论文的取材来源、材料的广博程度和材料的可靠程度，一份完整的参考文献也是向读者提供的一份有价值的信息资料。三、论文（设计）的主要内容：本文主要介绍了数控直流电源的设计原理与制作过程。文章从技术指标、电路原理、硬件设计、软件设计等作了较全面的分析研究。本设计由三个部分组成，键盘与显示，基于单片机的控制器，稳流电源。以单片机为主控单元，以数模转换器DAC0832输出参考电压，以该参考电压控制电压放大电路，设计实用，精度高。四、主要参考资料：1 日三宅和司.电子元器件的选择与应用M.北京:科学出版社.2006:67-70. 2 史仪凯.电子技术(电工学2)M.北京:科学出版社.2005:19-21.3 吴援明.模拟电路分析与设计基础M.北京:科学出版社.2006:19-27.4 童诗白、华成英主编.模拟电子技术基础M.第三版.北京:高等教育出版社.2000:138-145.5 电子制作.2007年第6期J.北京:电子制作编辑部.6970. 6 程勇、陈风.电路反馈原理与实践M.福建:科学技术出版社.1999:4-6,114-150.7 陈光梦.模拟电子学基础M.江苏：复旦大学出版社.2006：55-73. 8 康华光.电子技术基础M.北京:高等教育出版社.1999:106-129.9 Sergio Franco.Design with Operational Amplifiers And Analog Integrated CircuitsM.第三版.西安:西安交通大学出版社.2004:406-420. 指导教师（签名）部门负责人（签 名） （校外设计请加盖单位公章）年 月 日 毕业论文（设计）开题报告 考 号 095612103170 姓 名 苑林 导师单位 导师姓名 填表日期 年 月 论文题目直流数控电源设计课题调查与文献阅读（技术现状及发展）1 日三宅和司.电子元器件的选择与应用M.北京:科学出版社.2006:67-70. 2 史仪凯.电子技术(电工学2)M.北京:科学出版社.2005:19-21.3 吴援明.模拟电路分析与设计基础M.北京:科学出版社.2006:19-27.4 童诗白、华成英主编.模拟电子技术基础M.第三版.北京:高等教育出版社.2000:138-145.5 电子制作.2007年第6期J.北京:电子制作编辑部.6970. 6 程勇、陈风.电路反馈原理与实践M.福建:科学技术出版社.1999:4-6,114-150.7 陈光梦.模拟电子学基础M.江苏：复旦大学出版社.2006：55-73. 8 康华光.电子技术基础M.北京:高等教育出版社.1999:106-129.9 Sergio Franco.Design with Operational Amplifiers And Analog Integrated CircuitsM.第三版.西安:西安交通大学出版社.2004:406-420.理论分析与实验方法（原理研讨、系统分析、方案设计构想）方案一：原理框图如图1所示，采用数字逻辑控制。通过“”、“”两键操作，控制可逆计数器分别作加、减计数，可逆计数器的二进制数字输出一路用于驱动数显电路，指示电源输出电压的大小值；另一路进入D转换电路，将数字量按比例转换成模拟电压，然后经过射极跟随器控制调整输出级输出所需的稳定电压。该方案能够完成基本要求，发挥部分受到限制。方案二：原理框图如图2所示，采用8051单片机产生波形，D/A转换器将其转化为模拟电压，再经过放大器放大。由单片机的软件实现电压的步进增减、对键盘的自动扫描等功能。该方案灵活性大，易于扩展，需要专用的译码驱动芯片。方案三：数控部分同方案二，原理框图如图3。用74LS164作驱动器，由单片机软件控制数码显示，软件还附有显示器的自动刷新及电路的过零保护等功能。该方案具有方案二的所有优点，而降低了对芯片的要求，提高了系统的可靠性。注：此页不够可增加。工作进度计划（按周安排工作计划） 第一周： 方案论证与选择 第二周： 硬件系统分与分析 第三周 ： 电路计算与设计 第四周： 软件设计流程图学生签字： 年 月 日指导教师意见 签字： 年 月 日 部门意见 负责人签字： 年 月 日说明：1. 开题报告工作是毕业设计的重要环节，务必高度重视。2. 开题报告在毕业设计的第三周内完成，并由导师签字。毕业论文（设计） 指导教师意见指导教师评语：建议成绩 （分数）指导教师（签名） 年 月 日 毕业论文（设计） 评阅教师意见评阅教师评语：建议成绩 （分数）评阅教师（签名） 年 月 日 毕业设计（论文） 答 辩 记 录一、 学生介绍设计（论文）情况：二、提问及答辩情况：提问一：答 辩：提问二：答 辩：提问三：答 辩：提问四：答 辩：记 录（签名） 年 月 日 毕业设计（论文） 答辩小组意见答辩小组评语：答辩成绩 （分数）（校外加盖单位公章）毕业设计总评成绩：指导教师给定 建议成绩（1）评阅教师给定 建议成绩（2）答辩小组给定 答辩成绩（3）毕业设计总评成绩（1）0.3（2）0.3（3）0.4答辩小组结论性意见： 答辩小组负责人（签名） _院答辩委员会负责人（签名） （校外设计请加盖单位公章）年 月 日 毕业论文(设计) 直流数控电源设计 摘 要 本文主要介绍了直流数控电源的设计原理与制作过程。文章从技术指标、电路原理、硬件设计、软件设计等作了较全面的分析研究。本设计由三个部分组成，键盘与显示，基于单片机的控制器，稳流电源。以单片机为主控单元，以数模转换器DAC0832输出参考电压，以该参考电压控制电压放大电路，设计实用，精度高。关键词 数控直流数控电源 设计 单片机 DAC0832 目 录标题13中文摘要131 引言152 方案论证与选择153 硬件系统分与分析173.1 AT89C52芯片简介173.2 DAC0832简介183.3OP27简介184 电路计算与设计194.1步进01.V的实现194.2波形转换与放大部分194.3键盘与数码管显示电路214.4稳压电源部分215 软件设计流程图215.1软件介绍215.2设计流程图22参考文献23致谢.24外文页.251 引言电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。数字化智能电源模块是针对传统智能电源模块的不足提出的，数字化能够减少生产过程中的不确定因素和人为参与的环节数，有效地解决电源模块中诸如可靠性、智能化和产品一致性等工程问题，极大地提高生产效率和产品的可维护性1。2 方案论证与选择方案一：原理框图如图1所示，采用数字逻辑控制。通过“”、“”两键操作，控制可逆计数器分别作加、减计数，可逆计数器的二进制数字输出一路用于驱动数显电路，指示电源输出电压的大小值；另一路进入D转换电路，将数字量按比例转换成模拟电压，然后经过射极跟随器控制调整输出级输出所需的稳定电压。该方案能够完成基本要求，发挥部分受到限制。图1 方案一原理图方案二：原理框图如图2所示，采用8051单片机产生波形，D/A转换器将其转化为模拟电压，再经过放大器放大。由单片机的软件实现电压的步进增减、对键盘的自动扫描等功能。该方案灵活性大，易于扩展，需要专用的译码驱动芯片。图2 方案二原理图方案三：数控部分同方案二，原理框图如图3。用74LS164作驱动器，由单片机软件控制数码显示，软件还附有显示器的自动刷新及电路的过零保护等功能。该方案具有方案二的所有优点，而降低了对芯片的要求，提高了系统的可靠性。图3 方案三原理图综上所述，选用方案三。3 硬件系统分析3.1 AT89C52芯片简介2STC89C52是单片机的一个型号。 STC89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的STC89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。 STC89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2个读写口线，STC89C52可以按照常规方法进行编程,但不可以在线编程(S系列的才支持在线编程)。其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash存储器可有效地降低开发成本3。 如图4所示：图4 STC89C5引脚图3.2 DAC0832简介DAC0832是一款采用CMOS工艺制成的单片电流输出型8位数 / 模转换器，如图所示是它的逻辑框图和引脚排列。DAC0832有三种工作方式：不带缓冲工作方式，单缓冲工作方式，双缓冲工作方式。4图5 DAC0832逻辑框图和引脚排列图3.3 OP27简介高开环增益：1,800,000低漂移：0.2 V/C出色的共模抑制比：126 dB （VCM =11 V ）提供裸片形式 低噪声：80 nV峰峰值（0.1 Hz至10 Hz），3 nV/Hz低VOS: 10 V 高速：2.8 V/s压摆率，8 MHz增益带宽适合725、OP07、5534A插座CMP401 和OP27分别为23 ns和65 ns四通道比较器，采用独立的输入和输出电源。独立电源使输入级可以采用+3 V至6 V电源供电。ADR121/OP27/ADR127属于微功耗、高精度、串联模式、带隙基准电压源系列，具有吸电流和源电流能力。这些器件具有高精度和低 功耗特性，采用小型封装5。ADR42x系列为超精密、第二代外加离子注入场效应管(XFET)基准电压源，具有低噪声、高精度和出色的长期稳定特性，采用 SOIC和MSOP封装。利用温度漂移曲率校正专利技术和XFET技术，可以使电压随温度变化的非线性度降至最小。OP27是一款高压、高分辨率分流放大 器。设定增益为20 V/V，在整个温度范围内的最大增益误差为06。如图所示：图6 OP27介绍图4.电路计算与设计4.1步进01.V的实现因为输出电压量程为10V，VREF基准电压范围为-10V-+10V，基准电压可以为5.12V，这样在DAC0832的8脚输出电压的分辨率为：即D/A输入数据端每增加1，电压增加0.02V。D/A的电压输出端接放大器OP27的输入端，放大器的放大倍数为5 ，才能得到输出电压的电压分辨率：0.02V5=0.1V这样当调节电压的时候，以每次0.1V的梯度增加或者降低电压。4.2波形转换与放大部分选用51系列的单片机产生和控制波形。数模转换器用的是DAC0832，本方案中DAC0832采用单缓冲模式。电路如图7所示，P0口和DAC0832的数据口直接相连， 和 接地，DAC数据寄存器处于直通状态，ILE=1，和连接后接P2.0。在选中该片的地址（=0）时，写入数字量，该数字信号就立即传送到DAC输入寄存器，并直通至DAC数据寄存器，经过短暂的建立时间，即可以获得相应的模拟电压。 写入操作结束， 和立即变为高电平，写入的数据被输入寄存器锁存，直到再次写入刷新7。图8是波形产生与转换电路。图7 DAC0832采用单缓冲模式电路图图8 波形产生与转换电路4.3键盘与数码管显示电路采用四位LED共阳极数码管，由单片机P0口控制段选端，P2口控制位选端，采用独立式键盘设置电压增减8。LED如图9所示：图9 LED数码管显示4.4稳压电源部分电源部分输出+5V，+15V，-15V电压供给系统，另外还制作+5.12V直流稳压电源做DAC0832的VERF的基准电压9。5 软件设计与流程图5.1软件介绍软件部分采用模块化程序设计的方法编写，系统软件由主控制程序、数码显示子程序、键盘服务子程序组成。5.2 程序流程图图10 程序流程图24高等教育自学考试（独立本科）航空机电工程专业毕业论文参考文献：1 中国人民解放军空军航空工程部军事译文出版社M北京：军事译文出版 社，1992 2 史仪凯.电子技术(电工学2)M.北京:科学出版社.2005:19-21.3 童诗白、华成英主编.模拟电子技术基础M.第三版.北京:高等教育出版社.2000:138-145.4 程勇、陈风.高度表的测高原理与实践M.广州:科学技术出版社.1998:2-6,114-150.5 陈光梦.模拟电子学基础M.江苏：复旦大学出版社.2006：55-73. 6飞安波音737-600、700、800、900M.北京:中国民航出版社.1999:106-129.7 Sergio Franco.Design with Operational Amplifiers And Analog Integrated CircuitsM.第三版.西安:西安交通大学出版社.2004:406-420. 高等教育自学考试（独立本科）航空机电工程专业毕业论文 26致 谢我的毕业论文撰写工作自始至终都是在指导老师老师全面、具体的指导下进行的。指导老师老师知识渊博、待人热情，经常与我交流自己的想法，尽最大努力给予了我多方面指导。指导老师老师严谨的治学态度和对工作兢兢业业、一丝不苟的精神将永远激励和鞭策我认真学习、努力工作。在和指导老师老师探讨问题过程中，指导老师老师的谆谆教导使我受益匪浅。在论文的写作过程中，老师提出了许多宝贵的意见，并不辞辛苦多次加以修改。从他身上，我不仅学到了科学的学习方式，还培养了不断追求创新的思维方式，同时教育了我要耐心的去干任何一件事，而不是急于求成。在此，我要向我的老师致以最衷心的感谢和深深的敬意。同时也感谢其他老师的关心和