毕业论文-基于单片机双路直流稳压可调电源.doc
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论文题目：
基于单片机双路直流稳压可调电源
专业：
微电子学
本科生：
签名
指导老师：
签名
摘要
数控直流稳压电源以其优良的输出特性，广泛应用于各种电子线路中。
质量优良的数控电源，能满足电子线路各种要求。
因此,数控电源的设计颇为重要。
本文主要介绍了基于51单片机数控直流稳压电源的设计过程，分为以下4部分：
（1）详细介绍数控直流稳压电源中包含的整流电路、滤波电路、稳压电路、运放电路及保护电路等。
（2）设计出了各部分电路、键盘和显示电路的电路图，并完全硬件焊接。
（3）给出了系统的软件设计思路及软件流程图。
（4）通过硬件制作，实验和分析，设计出的电源能完全满足设计要求，可以对输出电压进行0V~12V的任意调制，并且有过流保护功能。
此外，本设计的直流稳压电源能够适应所带负载的启动性能，电路稳定可靠，且能够输出较大的电流。
关键词：
直流稳压电源，单片机，过流保护
5
Subject：
BasedonSCMdualvoltagedcadjustablepower
Specialty：
Microelectronics
Name：
WenXiaogangSignature
Instructor：
GaoYuSignature
ABSTRACT
withitsexcellentoutputcharacteristics,Numericalcontroldcvoltagestabilizerisusedinallkindsofelectroniccircuitswidely.Qualitycontrolofpowerelectroniccircuits,andcansatisfytherequirements.Therefore,thedesignofthecontrolpowerisimportant.Thispapermainlyintroducesthe51-seriesmicrocomputerbasedonnumericalcontroldcvoltagesourceofdesignprocess,dividedintothefollowingfourparts:
（1）thedetailedintroductionofncdcvoltagestabilizercontainsrectifiercircuit,filtercircuits,circuit,amplifierandprotectcircuit,etc.
（2）designedcircuit,thekeyboardandeachpartofthecircuitdiagramshows,andcompletehardwarewelding.（3）presentedsystemsoftwaredesignideasandsoftwareflowchart.（4）throughthehardwareproduction,experimentandanalysis,designofpowersupplycancompletelysatisfythedesignrequirementsofoutputvoltage,canmakethe12V0V~andover-currentprotectionfunction.
Inaddition,thedesignofthedcvoltagestabilizerwhichcanadapttobringloadstart-upperformance,stableandreliable,andcanbecircuitofcurrentoutput.
Keywords：
regulatedpowersupplyofdirectcurrent,SingleChipMicyoco,overcurrentprotection
目录
摘要 1
ABSTRACT 5
目录 6
前言 7
第1章选题意义 10
1.1设计要求 10
1.2电源简介 10
1.3方案比较 11
第2章基于单片机双路直流稳压可调电源的基本原理 14
2.1直流稳压电源总体结构 14
2.2电源变压器 15
2.3整流电路 15
2.4滤波电路 17
2.5稳压电路 18
2.6运放电路 19
2.6.1电压运放 19
2.6.2功率运放 19
2.7保护电路：
20
第3章直流稳压可调电源硬件设计 21
3.1硬件设计原理和思路 21
3.1.1系统硬件的基本组成部分 21
3.1.2电源部分设计 21
3.1.3稳压电路的设计 22
3.1.4运放电路的设计 22
3.1.5过流保护电路的设计 23
3.2硬件设计 24
3.2.1单片机部分 24
3.2.2D/A转换部分 25
3.2.3按键部分 29
3.2.4数显部分 30
3.2.5功率放大部分：
30
3.2.6总硬件图：
31
第4章直流稳压可调电源软件设计 32
4.1主程序流程图 32
4.2按键响应流程图：
33
4.3程序运行原理 33
第5章结论与展望 34
5.1电源测试 34
5.1.1电压数值测试 34
5.1.2电压输出波形测试（DS-5022ME示波器）：
35
5.1.2.1直流12V输出波形 35
5.1.2.2直流5V输出波形 36
5.1.2.3直流0~12V输出波形 36
5.1.3电流测试 36
5.1.4性能测试 37
5.2电路扩展 38
5.2.1抑制纹波 38
5.2.2开机电压预置 38
5.2.3过流保护报警 38
结论 39
致谢 40
参考文献 41
附录 42
前言
几乎所有的电子设备都需要稳定的直流电源，因此直流稳压电源的应用非常的广泛。
直流稳压电源的电路形式有很多种,有串联型、开关型、集成电路、稳压管直流稳压电源等等。
在电子设备中，直流稳压电源的故障率是最高的（长期工作在大电流和大电压下,电子元器件很容易损坏）但在直流稳压电源中，通过整流、滤波电路所获得的直流电源的电压往往是不稳定的。
输出电压在电网电压波动或负载电流变化时也会随之有所改变。
电子设备电源电压的不稳定,将会引起很多问题，比如：
测量仪器的准确度降低，交流放大器的噪声增大，直流放大器的零点漂移等等。
设计出质量优良的直流稳压电源，才能满足各种电子线路的要求。
因此,直流稳压电源的研究就颇为重要。
目前产生直流稳压电源的方法大致分为两种:
一种是模拟方法（线性稳压电源），另一种是数字方法（开关电源）。
前者的电路均采用模拟电路控制，而后者则是通过数字电路进行自动控制。
所谓线性稳压电源,是指在稳压电源电路中的调整管是工作在线性放大区。
将220V、50Hz的工频电压经过线性变压器降压以后,经过整流、滤波和稳压,输出一个直流电压。
线性稳压源的优点是：
电源稳定度及负载稳定度较高；输出纹波电压小；瞬态响应速度快；线路结构简单,便于维修；没有开关干扰。
缺点是：
功耗大、效率低,体积大、质量重、不能微小型化；必须有较大容量的滤波电容
开关稳压电源的调整管工作在开关状态,主要优越性是交换效率可高达70~95%。
开关稳压电源的优越性还体现在：
功耗小、效率高。
晶体管在激励信号的激励下,交替的工作在导通-截止的开关状态,转换速度很快,频率一般为50kHz左右。
开关晶体管的功耗很小,电源的效率可以大幅度的提高,达到80%以上。
体积小、重量轻。
开关稳压电源里没有采用笨重的工频变压器。
调整管上的耗散功率大幅度降低以后,省去了较大的散热片。
稳压范围宽。
开关电源的输出电压是由激励信号的占空比来调节的,输入信号电压的变化可以通过调频或调宽来控制,在工频电网电压变化较大时,它仍能保证有效的稳定输出电压。
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。
电力电子技术是电能的最佳应用技术之一。
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。
随着计算机和通讯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。
随着数控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。
电源在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。
只有满足产品标准，才能够进入市场。
随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。
数控电源是从80年代才真正的发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。
这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。
在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展。
但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。
因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。
单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。
新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件的研制应用，到90年代，己出现了数控精度达到0.05V的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W的数控电源。
从组成上，数控电源可分成器件、主电路与控制等三部分。
目前在电力电子器件方面，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而且经常跳变，使用麻烦
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。
电源采用数字控制，具有以下明显优点:
1）易于采用先进的控制方法和智能控制策略，使电源模块的智能化程度更高，性能完美。
2）控制灵活，系统升级方便，甚至可以在线修改控制算法，而不必改动硬件线路。
3）控制系统的可靠性提高，易于标准化，可以针对不同的系统（或不同型号的产品），采用统一的控制板，而只是对控制软件做一些调整即可。
4）系统维护方便，一旦出现故障，可以很方便地通过RS232接口或RS485接口或USB接口进行调试，故障查询，历史记录查询，故障诊断，软件修复，甚至控制参数的在线修改、调试;也可以通过MODEM远程操作。
5）系统的一致性好，成本低，生产制造方便。
由于控制软件不像模拟器件那样存在差异，所以，其一致性很好。
由于采用软件控制，控制板的体积将大大减小，生产成本下降。
6）易组成高可靠性的多模块逆变电源并联运行系统。
为了得到高性能的并联运行逆变电源系统，每个并联运行的逆变电源单元模块都采用全数字化控制，易于在模块之间更好地进行均流控制和通讯或者在模块中实现复杂的均流控制算法（不需要通讯），从而实现高可靠性、高冗余度的逆变电源并联运行系统。
第1章选题意义
1.1设计要求
随着电力电子技术的迅速发展，直流电源应用非常广泛，其好坏直接影响着电气设备或控制系统的工作性能。
直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域。
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