学校电子设计大赛设计方案简易数控直流电源.docx

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除福建工程学院电子设计大赛设计方案设计题目 简易数控直流电源 参赛组长 胡志涛参赛组员 郭威 谢珍所在院系 电子信息与电气工程系整体电路图内部电路及原理分析：电路组成本电源由模拟电源、显示电路、控制电路、数模转换电路、放大电路四部分组成.准确说就是电源提供各个芯片电源、数码管、放大器所需电压;显示电路用于显示电源输出电压的大小。1.数码显示电路显示电路由二个数码管和2个74LS164组成。二个数码管分别组成显示电路的个位、小数点位，这2个数码管为带小数点的七段LED数码管。为节约资源，采用CPU的串行口RXD和TXD通过74LS164进行输出口线扩展。单片机的两个并行口分别作为信号输出口和时钟控制信号。采用单片机的P3.4、P3.5作为控制加减的控制口。12M晶振为单片机提供时钟信号。电容C3和电阻R1组成复位电路。74LS164是串入并出的8位移位寄存器，在脚所加脉冲的上升沿作用下，把、脚（一般并联使用）输入的串行数据锁存在并行输出端，通过这些并行口线驱动数码管的各字段。数码管选用共阳的KPS-5101（BHBD15），当74LS164的输出端口某线为低电位时，对应的字段被点亮。2.电源电路线性电源由18V变压器经过全波整流，电容整流滤波，通过三端稳压管7815、7812、7805稳压为芯片AT89C51、DAC0832、TL082、74LS164、3DD15D、数码管提供电压。3.(-15V电源)15V电源电路由18V经过全波整流，电容整流滤波，通过三端稳压管7915稳压输出4.D/A转换电路D/A转换电路主要由AT89C51（单片机）、数/码转换器DAC0832及TL082差分放大器等芯片组成。AT89C51的P0口作为数据端口与DAC0832的8位数据线相连。AT89C51内含4K字节的ROM，无需外部存储器，因此选用它可使电路得到简化。本系统中，因为CPU的工作任务是单一的，而且数据传送的目的地址也是单一的，因此，DAC0832采用直通的工作方式，芯片的CS/(低电平有效)、WR1/、XFER/、WR2/四个使能端均与地相接处有效状态，这个工作方式不需要给DAC0832分配地址空间，CPU的P1口的数据变化直接反映到DAC0832的输出端。DAC0832是一种典型的8位转换器，内部为双缓冲寄存器即输入寄存器和DAC寄存器，WR1/、WR2/、分别为该两寄存器的写信号输出端，ILE为输入锁存使能端，高电平有效，CS/为片选端，XFER/为传输控制端，它和WR2/共同控制DAC寄存器的工作状态。DAC0832有两个接地端AGND（模拟电路接地端）和DGND（数字信号）接地端，一般情况下，这两个地端均并联接地。DAC0832的D/A转换电路为倒T型R-2R电阻网络，故有IOUT1和IOUT2两个电流输出端，根据不同的电路组成，该芯片可以有两种输出模式，一种为电流输出模式，这种模式基准电压加在VREF端，由IOUT1，IOUT2输出的电流经运算放大器相加后输出；另一种为电压输出模式，这种模式基准电压加在IOUT1和IOUT2之间，模拟电压加从VREF端输出。本电路采用后一种模式，其基准电压通过电阻和2.5V稳压管组成的稳压电路提供，其基准电压为2.5V，最后经过放大器TL082放大到12.5V,作为电路设计的程序设计编码基准电压。5. 输入输出电路从电路图可知，放大器输出信号是数控电源的控制信号，根据需要选择不同的DAC0832输入的数字量的值即可获得不同的控制电压（放大器输出电压），进而可获得所需的输出电压值。数控电源即电压输出电路实际上是由7812三端稳压器和大功率管组成。由于7812的带负载能力较差，因此，需要通过大功率管进行扩展。本电路中7812的接地端（第脚）不是直接接地，而是与运放的输出端相接。根据7812三端稳压器的工作原理可知，在其接地端脚与V1（放大器输出端）相联之后，其输出端第脚的输出电压V3应该为本身的围压值V1之和。即：V3=12+V1。由于电压输出电路通过3DD15D大功率管进行带负载能力的扩展，电源实际输出的电压是从该功率管个发射极输出的，因此，电源输出的电压其实际值要比V3减少一个发射结的电压降即0.7V，电源输出VOUT=V3-0.7V=12+V1-0.7V，调节两个精密电位器，使得实际输出电压与显示电压相等。也就是不同的DAC0832输入的数字量的值经过放大器TL082放大后与电源输出电压VOUT的关系。就这样确定了电源输出电压CPU输出数字Dn的关系，这就是编程的依据。按照0.1V的步进量，在0-9.9V的输出电压范围内，应该有100个Dn值。编程时，根据Dn的表达式可以算出全部的100个Dn值，并将这些值从小到大顺序存在一张名为TAB1的表格中。要输出某一电压值，只要从该表格中查表取出相对应的Dn的值，并通过D/A转换电路即可得到所需的电压。本电路中，K1，K2为输出电压选择键，其中K1为“增加键”，该键每按一次输出电压将在上一输出值的基础上增加0.1V，K2为“减小键”，其功能与K1正好相反。6.模拟输出和放大电路采用DAC0832的Vref模式，11脚和12脚接2.5V稳压管为参考电压，8脚输出电压TL082按比例放大5倍,得到所需要电压,由于TL082带负载能力差,用3DD15D进行功率放大。材料清单Used Part Type Designator Footprint2 0.01 C4 C5 RAD-0.2 6 0.1uF C12 C13 RAD-0.2C14 C15 C16 C17 1 1.0uF/16V C18 RB-.2/.41 2.4K R32 AXIAL-0.41 2K R36 AXIAL-0.4 1 3DD15C Q1 VR-5 7 5.1K R25 R26 AXIAL-0.4 R27 R28 R29 R30 R31 1 晶振 12 M XTAL-1 1 10K R33 AXIAL-0.4 1 10K R35 VR-5 1 10u/10V C3 RB-.2/.4 2 20P C1 C2 RAD-0.2 1 40K R34 AXIAL-0.4 6 470uF C6 C7 C8 RB-.2/.4 1 741 U6 DIP-82 CON2 J1 J2 RAD-0.43 DPY_7-SEG_DP DS1 DS2 LED_8 DS31 LM7805CK U7 VR-51 LM7815CK U8 VR-51