0-30V可调直流稳压电源设计.doc

.学号 毕业设计 （2016届本科）题 目： 0-30V可调直流稳压电源设计 学 院： 专 业： 作者姓名： 指导教师： 职称： 完成日期： 年 月 日二 一六 年 五 月部分内容来源于网络，有侵权请联系删除！目 录摘 要5Abstract6第1章 绪 论7 1.1 论文研究背景与意义7 1.2 国内外研究7 1.3发展趋势8 1.4 主要内容8第2章 硬件设计9 2.1 主电路设计9 2.2 整流、滤波、稳压电路设计9 2.3主电路元器件的选择14 本章小结14第3章 控制电路设计15 3.1 LM317芯片及应用电路15 3.2 控制电路元器件的选择16 3.3 单片机AT89C51简介16 3.4芯片方案选择19 3.5 控制电路图21 3.6 四位共阳极数码管21 3.7 S8050三极管作用22 3.8 采样电路23 3.9 辅助电源电路24 本章小结26第4章 软件系统设计及仿真27 4.1 程序流程图27 4.2程序28 4.3仿真结果35 本章小结36总 结37致 谢38参考文献39附 录40部分内容来源于网络，有侵权请联系删除！摘 要本文设计了一种基于AT89C51单片机为核心控制器的数控直流稳压电源，该电源主要由辅助电源、显示电路、控制电路、数模转换电路、稳压电路和模数转换电路六部分组成。该系统以AT89C51单片机为控制单元，以数模转换芯片DAC0832输出参考电压，以模数转换芯片TLC1534对釆样值进行转换为数字信号。辅助电源提供各个芯片、数码管和放大器所需工作电压，显示电路用于显示电源输出电压的大小，输出电压值可通过按键对其进行步进控制（0.1V)，并且在按键长时间按下的时候能连续增加或减小。关键词：数控直流稳压电源；AT89C51；D/A转换AbstractIn this paper, the design of a based on AT89C51 microcontroller as the core controller of NC DC regulated power supply, the power supply mainly by auxiliary power supply, display circuit, control circuit, digital to analog conversion circuit, a voltage stabilizing circuit and analog digital conversion circuit of six parts composition. The system takes the AT89C51 single chip as the control unit, and the digital analog converter chip DAC0832 output reference voltage, and the sampling value is converted to digital signal by the analog digital conversion chip TLC1534. Auxiliary power supply to provide each chip, digital tube and amplifier working voltage, display circuit is used to display the size of the output voltage and the output voltage value can be through the buttons on the step control (+ 0.1V), and in the button for a long time pressed can increase or decrease. Keywords: NC DC regulated power supply; AT89C51; D/A conversion 部分内容来源于网络，有侵权请联系删除！第1章 绪 论1.1 论文研究背景与意义 随着电子技术的发展，电子设备在人们的生活和生产中的地位也越来越重要，许多的电子设备对所需的电源也提出了更高的要求。而这其中相当多的电子设备不能直接使用公用电网提供的交流电源, 而是需要稳定的直流电源，因此对直流电源的性能、体积、重量等的要求也不断提高，再加上当今世界能源贫乏，于是对稳压电源的功率损耗也提出了更严格的要求；同时，电子设备种类的不断增加，使得其对直流电源输出电压值、电流值的需求也越来越多。从上世纪九十年代末起，随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。在80年代的第一代分布式供电系统开始转向到20世纪末更为先进的第四代分布式供电结构以及中间母线结构，直流/直流电源行业正面临着新的挑战，即如何在现有系统加入嵌入式电源智能系统和数字控制。早在90年代中，半导体生产商们就开发出了数控电源管理技术，而在当时，这种方案的性价比与当时广泛使用的模拟控制方案相比处与劣势，因而无法被广泛采用。由于板载电源管理的更广泛应用和行业能源节约和运行最优化的关注，电源行业和半导体生产商们便开始共同开发这种名为“数控电源”的新产品。 现今随着直流电源技术的飞跃发展, 整流系统由以前的分立元件和集成电路控制发展为微机控制, 从而使直流电源智能化, 具有遥测、遥信、遥控的三遥功能, 基本实现了直流电源的无人值守。1.2 国内外研究随着电子技术的高速发展，电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系益密切。任何电子设备都离不开可靠的电源，它们对电源的要求也越来越高。电源是电子设备的心脏部分,其质量的好坏直接影响着电子设备的可靠性，而且电子设备的故障60%来自电源，因此，电源越来越受到人们的重视。电子设备的小型化和低成本化使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。20世纪50年代，美国宇航局以小型化、重量轻为目标，为搭载火箭开发了开关电源1。在近半个世纪的发展过程中，开关电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而逐步取代传统技术制造的连续工作电源，并广泛应用于电子整机与设备中。20世纪80年代，计算机全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代。20世纪90年代，开关电源在电子、电器设备、家用领域得到了广泛的应用，开关电源技术进入快速发展期。到21世纪小型电子设备的发展更加迅速和更加普及，但是现在很多的小型电子设备都是依靠电池来供电的，所以开发一种新型的开关电源应用于小型电子设备中就显得非常重要了。1.3发展趋势 直流电源今后的发展目标之一就是不仅要在性能上做到效率高、噪声低、高次谐波低、既节能又不干扰环境，还要在功能上力求实现数控化、多功能化与智能化。1.4 主要内容本论文主要内容主要包括：（1）设计变压电路：选用合适的电源变压器将220V电压降到设备所需电压。（2）设计整流滤波电路：降压后的交流电压，通过整流电路整流变成单向脉动直流电压。直流脉动电压经过滤波电路变成平滑的、脉动小的直流电压，即滤除交流成分，保留直流成分。滤波电路一般由电阻电容组成，其作用是把脉动直流电压中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压。（3）设计稳压电路：稳压电路的作用是在外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能够输出不受影响而维持稳定的直流电压。（4）设计控制电路：本设计主要采用89C51系列单片机作为整机的控制单元，经过D/A转换器（DAC0832）输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电压的变化而输出不同的电压。第2章 硬件设计 本章主要介绍电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路及主电路的元器件选型，并绘制出各部分电路的电路图。2.1 主电路设计直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路、控制电路组成。如下图2.1所示：图2.1 直流稳压电源组成框图故本设计直流稳压电源要完成以下工作：（1）设计变压电路：选用合适的电源变压器将电网电压降到所需要的交流电压值。（2）设计整流滤波电路：降压后的交流电压，通过整流电路整流变成单向脉动直流电压。直流脉动电压经过滤波电路变成平滑的、脉动小的直流电压，即滤除交流成分，保留直流成分。滤波电路一般由电阻电容组成，其作用是把脉动直流电压中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压。（3）设计稳压电路：稳压电路的作用是在外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能够输出不受影响而维持稳定的直流电压。（4）设计显示电路：显示电路的作用是显示输出侧输出的直流电压的数值，主要通过单片机采样，经过计算输送到数码管显示输出值。（5）设计控制电路：控制电路的作用是通过单片机控制稳压部分输出更精确稳定的直流电压。2.2 整流、滤波、稳压电路设计在电子电路及设备中，一般都需要稳定的直流电源供电。本设计的电源为小功率直流稳压电源，输入为50Hz，220V交流电压，输出为直流030V电压，电流最大值1.25A2。变压器副边电压通过整流电路由交流电压转换为直流电压，即将正弦波电压转换为单一方向的脉动电压。半波整流电路和全波整流电路的输出波形均含有较大的交流分量，会影响负载电路的正常工作。为了减少电压的脉动，需要通过低通滤波电路滤波，使输出电压平滑。理想情况下，应该将交流分量全部去除，使滤波电路的输出电压仅有直流电压。然而，由于滤波电路为无源电路，所以接入负载后势必会影响其滤波效果。对于稳定性要求不高的电路，整流、滤波后的直流电压可以作为供电电源。交流电压通过整流、滤波后虽然变为交流分量较小的直流电压，但是当电网电压波动或负载变化时，其平均值也将随之变化。稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受电网电压的波动和负载大小的变化，从而可以获得足够高的稳定性。（1）单相桥式整流电路单相桥式整流电路的变压器中只有交流电流流过，而单相半波和全波整流电路中均有直流分量流过，所以单相桥式整流电路的变压效率比较高，在同样的功率容量条件下体积可以小一些。单相桥式整流电路的总体性能优于单相半波和全波整流电路，故本设计采用单相桥式整流电路。a.工作原理单相桥式整流电路是将交流转换为直流的最基本的电路，其电路图和波形图如图2.2所示。图2.2单相桥式整流电路在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关使用的，具有单向导电性。根据图2.2的电路图可知：当正半周时，二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。当负半周时，二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。在负载电阻上，正负半周经过合成，得到的是同一个方向的单相脉动电压。 b.参数计算输出电压是单相脉动电压。通常用它的平均值与直流电压等效。输出平均电压为： (2-1) 流过负载的平均电流为： (2-2) 二极管所承受的最大的反向电压为： (2-3) c.单相桥式整流电路的负载特性曲线单相桥式整流电路的负载特性曲线是指输出电压与负载电流之间的关系曲线，该曲线如图2.3所示。曲线的斜率代表了整流电路的内阻。图2.3 负载特性曲线（2）滤波电路经过整流后的直流电幅值变化很大,会影响电路的工作性能。可利用电容的“通交流,隔直流”的特性,在电路中并入两个并联电容作为电容滤波器,滤去其中的交流成分。滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。经过滤波电路后，既可保留直流分量，又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。电容滤波电路是最常见也是最简单的滤波电路,在整流电路的输出端(即负载电阻两端)并联一个电容即构成电容滤波电路。滤波电容容量较大,因此一般均采用电解电容,在接线时要注意电解电容的正负极。电容滤波电路利用电容的充、放电作用,使输出电压趋于平滑。如果将两个滤波电容相连接,且连接点接地,就可同时得到输出电压平滑的正负电源3。电容滤波整流电路如图2.4所示，在负载电阻上并联了一个滤波电容C。若电路处于正半周，二极管D1、D3导通，变压器次端电压给电容器C充电。此时C相当于并联在上，所以输出波形同，是正弦波形。当到达时，开始下降。先假设二极管关断，电容C就要以指数规律向负载RL放电，指数放电起始点的放电速率很大。在刚过时，正弦曲线下降的速率很慢，所以刚过时二极管仍然导通。在超过后的某个点，正弦曲线下降的速率越来越快，当刚超过指数曲线起始放电速率时，二极管关断。图2.4 单相桥式整流电容滤波电路 所以，在t1到2时刻，二极管导电，C充电，C0按正弦规律变化；2到3时刻二极管关断，C0按指数曲线下降，放电时间常数为LC。电滤波过程如图2.5。图2.5 桥式整流、电容滤波时的电压、电流波形需要指出的是，当放电时间常数LC增加时，1点要右移，2点要左移，二极管关断时间加长，导通角减小，反之，当LC减少时，导通角增加。显然，当L很小，即L很大时，电容滤波的效果不好，见滤波曲线中的2；反之，当L很大，即IL 很小时，尽管C较小，LC仍很大，电容滤波的效果也很好。所以电容滤波适合输出电流较小的场合。故本设计滤波电路采用电容滤波电路,将整流电路输出的脉动成分大部分滤除,得到比较平滑的直流电。本电路采用2200/50V 的大电容和0.1 使输出电压更加平滑。电容滤波的计算比较麻烦，因为决定输出电压的因素较多。工程上有详细的滤波曲线可供查阅。一般常采用以下近似估算法：一种是用锯齿波近似表示，即： (2-4)另一种是在的条件下近似认为。（3）稳压电路LM317是固定集成稳压器芯片，经过对外围电路的改进设计，可以达到大范围的输出电压调整，能满足一般小功率设备对直流电源的要求4。稳压方案设计的主要难点在可调电压部分，其要求是输出电压从0V 开始一直到30V 应连续可调。因此，以下对当前流行的二种调压方案进行比较与选择。a.稳压方案：使用晶体管串联式直流稳压电路。交流电压经整流滤波后，得到平滑的直流电压，并作为稳压电路的输入电源。同时采用了比较放大电路，它的核心是取样调整，输出电压的稳定是晶体管的压降相应改变，使输出电压保持稳定。b.稳压方案：采用稳压专用集成电路5。一般采用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成模块，其输出电压调整范围宽，一般稳压器的基准电压为1.2537V，如要求电压从0V 起连续可调，则需要设计电压补偿电路才可实现。分析：方案a，简易可用，但调压范围大时，稳压精度要差一些。方案b，利用稳压专用集成电路模块，具有精度高，操作方便，性能可靠，适用于要求较高的场合。故采用b设计方案。稳压电路如图2.6所示。 图2.6 稳压电路2.3主电路元器件的选择本电路通过变压器T把220V的交流电压加在一次侧W1后，在二次侧W2和W3分别得到35V和6V的交流电压，二次侧W2端通过二极管VD1VD4整流、电容器C1、C2滤波后输入到IC三端集成稳压电路的输入端，通过由IC稳压集成电路、电阻器R1和电容器 C4输出35V的直流电压。二次侧的W3线圈输出的6V的交流电压通过二极管VD5、电容器C3、电阻器R2和稳压二极管VS输出一个1.25V的负电压作为辅助电源。变阻器RP加在IC集成电路的控制端，通过调节变阻器RP能够使输出端输出030V的直流电源。IC选用LM317三端稳压集成电路；R1、R选用1/2W型金属膜电阻器；C1、C3选用耐压分别为50V和10V的铝电解电容器，C2、C4选用CD1116V电解电容器；VD1VD5选用IN4007硅型整流二极管；VS选用IN4106或2CW60硅稳压二极管；RP可用WSW型有机实心微调可变电阻器；T选用10W、二次侧电压为35V和6V的电源变压器6。综上所述主电路连接图如图2.7所示：图2.7 主电路图本章小结 本章主要介绍了整流电路、滤波电路、稳压电路、主电路元器件的选型以及各部分电路图，本章节是本次设计的主要部分。第3章 控制电路设计本章主要对可调直流稳压电源的控制设计，包括辅助电路、显示电路等部分元器件的选型，以及LM317芯片、DAC0832 、AT89C51单片机及辅助电源所需芯片的简单介绍，并绘制出各部分电路图。3.1 LM317芯片及应用电路LM317作为输出电压可变的集成三端稳压块，是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。LM317 是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。LM317的电压输出范围是1.25V37V，负载电流最大为1.5A,仅需两个外接电阻来设置输出电压，连续可调。此外,它的线性调整率为0.01和负载调整率0.1%也比标准的固定稳压器好。此外该器件内置过载保护电路、安全保护等多重保护功能。内阻小、电压稳定、噪音极低、输出纹波小。图3.1为LM317管脚图，如图所示为 LM317 稳压器管脚功能1-（ADJ）为调整端，2-(Vo)为输出端，3-（Vi）为输入端。其应用电路如图3.2所示： 图3.1 LM317管脚图 图3.2 LM317的应用电路图 (3-1)因为经常控制在小于100这一项误差在多数应用中被忽略所以输出电压可近似计算为： (3-2) 仅仅从公式本身看，R1、R2的电阻值可以随意设定。然而作为稳压电源的输出电压计算公式，R1和R2的阻值是不能随意设定的。 首先LM317稳压块的输出电压变化范围是(3-3) (3-4) 所以R2/R1的比值范围只能是028.6。要保证LM317 在空载时能够稳定地工作,只要保证就可以了。1.5mA 为LM317稳压块的最小稳定工作电流。我选择R1为270的固定电阻。改变R2的值可以调节输出电源值,输出电压计算公式如下:(3-5) 有以上公式可以看出输出电压的最小值是1.25V为了保证输出电压030V连续可调，故引入辅助电源电路产生-5V直流电压使电路产生分压比，实现电源一直保持能从0V起调。3.2 控制电路元器件的选择本设计采用滑动变阻器和单片机控制两种方式控制稳压器输出可调电压，单片机控制与滑动变阻器控制相比较，其优点在于操作简单、精度高、易于调节、输出电压稳定、抗干扰能力强。本设计采用的是AT89C51系列单片机，起集成A/D转换器，为下一步显示电路的设计更加简便，容易实现。控制电路中包括单片机，数模转换器DAC0832，运算放大器TL082。其核心思想是将单片机输出的数字信号转换成模拟信号，在经过TL082放大后直接接到LM317的控制端，控制输出电压。元器件清单如附录2所示： 3.3 单片机AT89C51简介AT89C51（如图3.3所示）是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROMFalsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机6。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。VCC：供电电压GND：接地 图3.3 AT89C51单片机P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。 RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时当8051通电，时钟电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指钟写入07H，其它专用寄存器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000H地址开始执行程序。然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0-R7）的状态，8051的初始态如下表3.1所示： 表3.1 8051的初始态特殊功能寄存器 初始态特殊功能寄存器 初始态ACC 00H B 00H PSW 00H SP 07H DPH 00H TH0 00H DPL 00H TL0 00H IP xxx00000B TH1 00H IE 0xx00000B TL1 00H TMOD 00H TCON 00H SCON xxxxxxxxB SBUF 00H P0-P3 1111111B PCON 0xxxxxxxB ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。 PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。振荡器特性：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。芯片擦除：整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。3.4芯片方案选择 由于数模转换芯片有很多种，在这里我提供有个选择方案：方案一：采用MX7541是高速高精度12位数字/模拟转换器芯片，功耗低，而且 其线性失真可低达0.012%,特别适合于精密模拟数据的获得和控制。方案二：釆用DAC0832, DAC0832是一种常用的8位的数字/模拟转换芯片。 本系统是基于51单片机的数控电源的设计，8位的单片机，而MX7541是12位 数字输入的，因此须用锁存器。而此数控电源要求单步0.1V，030V，DAC0832完全可以达到，故选择常用的DAC0832即可。（1） DAC0832 的简介 DAC0832为单片20脚双列直插式8位D/A转换器，可以直接与89C51单片机，PC 机接口。芯片内有R，2R组成的T型电阻网络，用来对基准电流进行分流，完成数字量输入，模拟量输出的转换7。DAC0832内部结构资料:芯片内有两级输入寄存器，使DAC0832具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同 步转换等)。D/A转换结果采用电流形式输出。要是需要相应的模拟信号，可通过一 个高输入阻抗的线性运算放大器实现这个功能。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片 内固有电阻，也可以外接。该片逻辑输入满足TTL电压电平范围，可直接与TTL 电路或微机电路相接。DAC0832的引脚功能如下：1）DI0DI7：数据输入线，TLL电平。2）ILE：数据锁存允许控制信号输入线高电平有效。3）CS：片选信号输入线低电平有效。4）WR1：为输入寄存器的写选通信号。5）XFER：数据传送控制信号输入线低电平有效。6）WR2：为DAC寄存器写选通输入线。7）Iout1:电流输出线。当输入全为1时Iout1最大。8）Iout2: 电流输出线。其值与Iout1之和为一常数。9）Rfb:反馈信号输入线,芯片内部有反馈电阻。10）Vcc:电源输入线(+5v+15v)。11）Vref:基准电压输入线(-10v+10v)。DAC0832的结构图及引脚分布如图3.4所示：图3.4 DAC0832的引脚分布（2）D/A时序图D/A转换部分的输出电压作为稳压输出电路的参考电压。稳压输出电路的输出与 参考电压成比例。8位字长的D/A转换器具有256种状态。其时序图如图3.5所示:图3.5 D/A时序图Clk为时钟端，Data为输入数据，LOAD为输入控制信号。每路电压输出值的计算： （3-6）REF为参考电压，data为输入8位的比特数据；我们这里用的REF=5v;3.5 控制电路图图3.6为控制电路的电路图，单片机的P1.2、P1.3分别接在DAC0832的SCLK、连接为DAC0832提供脉冲时间和芯片选通（低电平有效）。P3.3、P3.4、P3.5为键盘端口，分别接键盘S3、S2、S1，S3控制切换显示电压电流；S2控制电压加；S1控制电压减。图3.6 单片机控制电路单片机的P3.2与DAC0832的串行输入端口DI0端相连接，输出数字控制信号。单片机输出的数字信号不能够直接控制稳压器输出稳定的电压，必须经过DAC0832转换为模拟信号。但是得到的模拟信号电压范围为05V不足以控制LM317故有经过TL082放大。3.6 四位共阳极数码管首先数码管有共阴极和共阳极之分，区别他们的方法是若公共端接地，其他端接电源，若各段测试能亮，说明是共阴极的数码管，反之为共阳极的数码管；若公共端接电源，其他端分别接地，测得各端亮，则说明是共阳的，反之为共阴的。世面上的四位一体的数码管一般都没有数据表，所以掌握他们管脚的分布是很重要的一个环节。四位一体数码管引脚分布图如图3.7所示：图3.7 四位一体数码管引脚分布图4位一体数码管，其内部段已连接好，引脚如图所示（正面朝自己，小数点在下方）。a、b、c、d、e、f、g、为段引脚，1、2、3、4分别表示四个数码管的位。3.7 S8050三极管作用在本设计中S8050三极管主要利用其开关作用，控制数码管的四位共阳极的通断。s8050管脚图如图3.8，显示电路如图3.9所示：1脚：射极2脚：基极3脚：集电极 图3.8 s8050管脚图图3.9 显示电路3.8 采样电路（1）直流电流采样电路的设计根据本文参数检测的特点和控制的要求，对于精度要求不高的测量对象，电流的检测采用电阻降压法可以满足要求。本文采用在充放电电路上串联精密电阻的方法，通过对精密电阻两端压降的测量，来实现对电流信号的测量。电路采用了一级电压跟随器和一级放大电路。选择合适的测量电阻R1和R2，就可以满足电流测量的要求。如图3.10所示。图3.10 电流采样电路（2）直流电压采样电路的设计电压测量电路采用差动放大电路，差动放大电路是将2个输入端上所加信号的差值进行放大，再作为输出的电路。基本差动放大电路由1个运算放大器和4个电阻构成，第一级为差动放大电路，第二级为电压跟随器，输出前为了防止涌浪电压损坏单片机的A/D（用ADC0809）口，设计了限幅电路。差动放大器选择常用的LM358，由单片机对电压采集的要求，选择合适的电阻即可实现。如图3.11所示：图3.11 电压采样电路3.9 辅助电源电路（1）24V电压源a.LM7824芯片简介 LM7824是三端稳压集成电路IC芯片元器件，适用于各种电源稳压电路，输出稳定性好、使用方便、输出过流、过热自动保护。 图3.12 LM7824管脚图图3.12为LM7824管脚图，1脚：Input输入；2脚：GND接地；3脚：Output输出。b.LM7824应用电路 LM7824应用电路同样是采用单相桥式整流电路，整流后的直流电压经过电容C1、C2滤波后用集成三端稳压模块LM7824稳压，输出稳定的24V直流电压。此电路所得24V直流电压主要为TL082提供工作电压和为LM7805提供输入电压。24V电源电路如图3.13所示：图3.13 24V电源电路(2) 5V电压源a.LM7805芯片简介用LM7805三端稳压器来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。 图3.14 LM7805管脚图 b.LM7805应用电路 LM7805应用电路直接使用LM7824稳压出来的直流电压进行稳压，得到5V电压，为单片机、数码管等芯片提供工作电源。5V电源电路如图3.15所示：图3.15 5V电源电路图(3) -5V电压源a.LM7905芯片简介LM7905是我们最常用到的稳压芯片了，它的使用方便，用很简单的电路即可以输入一个直流稳压电源,它的输出电压为-5V。图3.16 lm7905管脚图b.LM790应用电路LM790应用电路同样是采用单相桥式整流电路，整流后的直流电压经过电容C1、C2滤波后用集成三端稳压模块7905稳压，输出稳定的-5V直流电压。-5V电源电路如图3.17所示：图3.17 -5V电源电路图本章小结 本章完成了对可调直流稳压电源的控制设计，包括显示电路、采样电路、辅助电源电路等元器件的选型以及各部分电路图，本章节也是本次设计的主要部分。第4章 软件系统设计及仿真 本章主要对主流稳压电源软件部分进行设计，包括程序流程图的绘制，程序的编写以及系统仿真调试。4.1 程序流程图 主程序流程图与步增按键流程图分别如下图4.1和4.2所示： 图4.1 主程序流程图 图4.2 步增按键流程图步减按键流程图如下图4.3所示： 图4.3 步减按键流程图4.2程序#include /*定义全局变量*/unsigned char v,v1,v10;/定义电压v,个位v1,十位v10unsigned char state;/定义状态:直流DC,方波SQ/*定义4*4矩阵键盘键值P1.0(e)789直流P1.1(d)456方波P1.2(b)1230P1.3(7)0UPDOWN0P1.4(e)P1.5(d)P1.6(b)P1.7(7)*/unsigned char code keyword16=0xee,0xed,0xeb,0xe7,0xde,0xdd,0xdb,0xd7,0xbe,0xbd,0xbb,0xb7,0x7e,0x7d,0x7b,0x77;/*定义P1.4-P1.7扫描码*/unsigned char code ksp4=0xef,0xdf,0xbf,0x7f;/* 键值码值转换表*/unsigned char code keynum16=7,4,1,0,8,5,2,10/*上UP*/,9,6,3,11/*下DOWN*/,12/*直流DC*/,13/*方波SQ*/,0,0; /*键盘扫描时间延迟函数*/void delay_key() unsigned char i,j; for (i=0;i5;i+)for(j=0;j255;j+);/*数码管段选编码表*/unsigned char code dpcode11=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xbf;/不带小数点dp的显示编码unsigned char code dpcodedp10=0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10;/带小数点dp的显示编码/*数码管扫描时间延迟函数*/void delay_dp() unsigned char i,j; for (i=0;i2;i+)for(j=0;j200;j+);/*波形电压频率延迟函数*/void delay_f1() unsigned char i,j; for (i=0;i100;i+)for(j=0;j255;j+);/*键盘、数码管、电压扫描函数*/unsigned char keypad_scan()unsigned char key,i;P1=0xf0;/P1赋值11110000 while (P1!=0xf0);/如果P1不等于11110000,则有键按下 do/*数码管扫描*/P3=0x01;P0=dpcodev1;delay_dp();P3=0x02;P0=dpcodedpv10;delay_dp();/*电压扫描*/if (state=12)/直流P3=0x04;P0=0xa7;delay_dp();P3=0x08;P0=0xa1;delay_dp();P2=v;else if(state=13)/方波P3=0x04;P0=0x92;delay_dp();P2=v;delay_f1();P3=0x08;P0=0x98;delay_dp();P2=0;delay_f1();for(i=0;i=3;i+)/循环扫描4次 P1=kspi;/依次赋值扫描码11101111,11011111,10111111,01111111if(P1!=kspi)/P1不等于以上4种状态就说明有键按下delay_key();/延时去抖动key=P1;/读入P1的状态if(key!=kspi)/确定键是否真的按下return(key);/返回扫描码 while(1);/*返回键值函数*/unsigned char gotkey()unsigned char temp,i;temp=keypad_scan();for (i=0;i16;i+)/与键值码逐一比较，直到相等就返回键的ID号(i),都不相等则说明没有键按下,返回16.if(temp=keywordi)return(keynumi);return(16);/*主函数*/void main()unsigned char temp1,temp2;/键盘输入暂存state=12;/状态默认为直流P2=0;/给P2口置0,即输出电压为0v=0;/电压V置0v1=0;v10=0;/清空v1,v10while(1)temp1=gotkey();if (temp1=12|temp1=13)/当按键为12(直流dc)或13(方波sq)时，标记state状态state=temp1;else if (temp1=10)/当按键为10(上UP)时，标记v,v10,v1if (v=99)v=0;v1=