数控稳压电源14830

1、南通职业大学数控稳压电源实验报告学院：电子信息工程学院 班级：电子112 姓名：张欣 学号：110202227 指导老师：陈卫兵 目录一、摘要3二、作品介绍3三、芯片和部分模块介绍41.TLC1543简介及其应用42.TLC5615 器件的引脚图及各引脚功能43.功能框图5四、作品功能7五、作品结构9六、原理图和pcb图的绘制11七、心得体会12 一、摘要 本系统由单片机控制模块、按键、液晶、LM324系列芯片、TLC1543，TLC5615,集成运放搭建构成，放大器、交流变压器来提供稳定电压输出；在以单片机为主控芯片、运算放大器及外围电路的部分，用按键控制步进可调电压输出，液晶显示输出电压值

2、。整个系统结构紧凑，电路简单。二、作品介绍学校实验室使用的直流稳压电源，大多是通过电位器来调整输出电压，使用并不方便，并且步进幅度大难以精确调整。而我们制作的这款数控稳压电源，可以实现步进调整电压，预设值快捷调整电压，使用更为方便、准确。其次，在学生做实验的过程中，往往有人随意调整电压，稍不注意，就会造成实验失败、器件损毁。为此，我们制作了“锁定输出电压”功能，“锁定输出电压”后需要按键解锁后才能改变输出电压，否则无法改变，以此来避免同学的误操作。我们以单片机作为主控芯片，将数电、模电有效的结合起来运用，使用按键作为输入，用数码管和LED灯显示电源工作状态和模式，实现良好的人机界面效果。技术指

3、标：输出电压：312V。电压调整方法：1.普通调整，步进=0.1V；2.快捷调整，按预设电压值快速切换。 限流：当输出过电流超过0.1秒后，切断输出，同时过流指示灯点亮。开机模式：开机时调出预设电压，但不输出，需要按下输出键后才输出。 精度：输出与真实输出不高于5%。锁定模式：在不锁定输出，可以自由调整输出电压；在锁定输出后，则输出电压不可调整，需要重修按下锁定键才可以重新调整电压。三、芯片和部分模块介绍1.TLC1543简介及其应用TLC1543是美国TI公司生产的多通道、低价格的模数转换器。采用串行通信接口，具有输入通道多、性价比高、易于和单片机接口的特点，可广泛应用于各种数据采集系统。

4、TLC1543为20脚DIP封装的CMOS 10位开关电容逐次A/D逼近模数转换器，引脚排列如图1所示。其中A0A10（19、11、12脚）为11个模拟输入端，REF+（14脚，通常为VCC）和REF-（13脚，通常为地）为基准电压正负端，CS（15脚）为片选端，在CS端的一个下降沿变化将复位内部计数器并控制和使能ADDRESS、I/O CLOCK（18脚）和DATA OUT（16脚）。ADDRESS（17脚）为串行数据输入端，是一个4位的串行地址用来选择下一个即将被转换的模拟输入或测试电压。DATA OUT 为A/D转换结束3态串行输出端，它与微处理器或外围的串行口通信，可对数据长度和格式灵

5、活编程。I/O CLOCK为数据输入/输出提供同步时钟，系统时钟由片内产生。芯片内部有一个14通道多路选择器，可选择11个模拟输入通道或3个内部自测电压中的任意一个进行测试。片内设有采样-保持电路，在转换结束时，EOC（19脚）输出端变高表明转换完成。内部转换器具有高速（10S转换时间），高精度（10位分辨率，最大±1LSB不可调整误差）和低噪声的特点。2.TLC5615简介及其应用TLC5615 为美国德州仪器公司 1999 年推出的产品，是具有串行接口的数模转换器，其输出为电压型，最大输出电压是基准电压值的两倍。带有上电复位功能，即把 DAC 寄存器复位至全零。性能比早期电流型输

6、出的 DAC 要好。只需要通过 3 根串行总线就可以完成 10 位数据的串行输入， 易于和工业标准的微处理器或微控制器(单片机) 接口, 适用于电池供电的测试仪表、移动电话,也适用于数字失调与增益调整以及工业控制场合。TLC5615 器件的引脚图及各引脚功能DIN：  串行数据输入端；   TLC5615引脚图SCLK： 串行时钟输入端； /CS：   芯片选用通端，低电平有效；  DOUT： 用于级联时的串行数据输出端；  AGND： 模拟地；  REFIN：基准电压输入端

7、, 2V (VDD - 2)； OUT：  DAC 模拟电压输出端；  VDD：  正电源端，4.55.5V ,通常取 5V。功能框图TLC5615 的内部功能框图如下图所示,它主要由以下几部分组成: 1、 10 位 DAC 电路; 2、 一个 16 位移位寄存器, 接受串行移入的二进制数,并且有一个级联的数据输出端DOUT ; 3、 并行输入输出的 10 位 DAC 寄存器, 为 10 位 DAC 电路提供待转换的二进制数据; 4、电压跟随器为参考电压端REFIN提供很高的输入阻抗,大约10M; 5、×2 电路提供最大值为

8、 2 倍于 REFIN 的输出; 6、上电复位电路和控制电路。  TLC5615功能框图两种工作方式： （A）从上图可以看出，16 位移位寄存器分为高 4 位虚拟位、低两位填充位以及 10位有效位。在单片 TLC5615 工作时,只需要向 16 位移位寄存器按先后输入 10位有效位和低 2 位填充位， 2 位填充位数据任意,这是第一种方式,即 12 位数据序列。 （B）第二种方式为级联方式, 即 16 位数据列,可以将本片的 DOU T 接到下一片的 DIN , 需要向 16 位移位寄存器按先后输入高 4 位虚拟位、10 位有效位和低 2 位填充位, 由于增加了高 4 位虚

9、拟位, 所以需要 16 个时钟脉冲。 3. 基准电压的产生：基准电压通过PWM方式控制产生，控制部分产生的PWM控制信号通过R15接到VT1，其中TLC1543构成一基准源.LM324组成放大电路，基准电压经过放大后，通过串联稳压电路后便可以得到稳定电压输出。 3.控制部分：该部分主要由单片机，数码管，按键，LED组成，电路相对简单，在原理上，只需要单片机根据按键的设置，从基准源输出各种不同占空比的控制电压，在经过滤波得到稳定的电压，用来控制稳压电路部分，使得电路输出不同的电压。基准电压 四、作品功能功能：1.按键操作：作品中有按键，分别是锁定键，加一键，减一键，快捷变换键，输出键。加一键：按

10、下该键，每按一次加0.1V，也可以快速连加；减一键：按下该键，每按一次减0.1V，也可以快速连减；快速变换键：每按一次，按照预置值更改输出电压，预置值为3、5、6、9、12；锁定键：在稳定电压输出后，可按下该键，则锁定当前输出电压，电压不可调整。重按一次则可解锁。输出键：在系统开始通电工作时，只有按下该键后，系统才可输出并显示系统默认的初始值，在系统工作后，并且有电压输出时，按下则立即切断输出。按键控制2.显示方式：液晶显示当前输出电压值，分别用于指示输出、过流、锁定、模式。当输出指示灯亮时，输出端子上有电压输出，不亮时，则输出为零；过流指示灯亮时，说明出现了过流现象；锁定指示灯亮，说明此时工

11、作在锁定状态下，电压值不可直接调整，需要重按该键方可调整电压输出；模式灯亮时，则必须在关闭电压输出后才可以调整输出电压值。在通电工作时，系统开始默认一输出电压值，并且需要在按下输出键时，方可输出，在显示、输出电压后，在相应的按键按下后，则进入相应的功能选择。功能框图如显示模块五、作品结构 硬件部分硬件部分主要分为两个大模块，第一部分为自制直流稳压电源部分，采用TLC1543，LM78系列三端稳压器，交流变压器构成了电源的整流，滤波，稳压的一系列功能，数控部分则以单片机为核心，由放大器和输出电压调整后得到较为理想的输出可调电压。在稳压电源模块中，需要进行过流检测电路，串联稳压电路，恒流源负载，T

12、LC1543产生的基准电压来保证电压的稳定输出。六、原理图和pcb图的绘制 原理图PCB图七、心得体会通过此次数控直流稳压电源的设计，我对数控直流稳压电源的结构有了很深的理解，通过自己实际地设计和操作，也进一步熟悉了各种模拟和数字器件的功能和PROTE99软件的一些基本功能，体会到了设计电子产品的过程和其深刻意义。在绘制PCB图的时候需要多加练习，这次绘画稳压电源的时间充足，所以我反复对稳压电源原理图进行了多次PCB图的绘画，并且对比了它们，每一次都改变元器件的布局、走线。我总结出了PCB图元器件放置和布局的几点规律：1.“先大后小，先难后易”的原理走线。2. 布局中应参考原理框图，根据单板的主信号流向规律安排主要元器件。3. 布局应尽量满足以下要求:总的连线尽可能短，关键信号线最