基于单片机的数字直流稳压电源的设计论文.docx

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基于单片机的数字直流稳压电源的设计论文

本科生毕业论文

基于单片机的数字直流稳压电源的设计

毕业论文诚信声明

本人重声明：

所呈交的毕业论文《基于单片机的数字直流稳压电源的设计》是本人在指导老师的指导下，独立研究、写作的成果。

论文中所引用是他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果，均在论文中以明确方式标明。

本声明的法律结果由本人独自承担。

作者签名：

年月日

基于单片机的数字直流稳压电源的设计

摘要

随着电子技术的不断发展，直流稳压电源已被运用于各类电子设备，仪器仪表与实际工程当中。

随着科技的进步，各行业对所需直流电源有了更高要求，需要精度更高，调节围更广，输出功率更大，性能更稳定的直流稳压电源。

因而对其整体设计有了更高要求，需改变旧的设计思路与方法，为先进的设计思想以与电子元器件提供更创新的应用。

本文主要介绍了以AT89S52单片机为主控制器的直流稳压电源的设计方法，通过键盘设置直流电源的输出电压，数码管动态显示原理,定时中断原理,以此了解单片机的应用，同时介绍了数模转换芯片DAC0832和存储芯片24C01的工作原理。

由模拟电源、控制电路、数模转换电路、放大电路、显示电路等部分构成其系统。

输出电压围在0～24V，最大电流可达330mA，设置步进等级能达0.1V，并显示其实际输出电压值。

本系统由单片机程序控制数字输出信号，以其作为核心，用LED数码管显示输出电压，通过按键增加或减少输出电压。

首先，本文将概述数字直流稳压电源的研究目的与意义，以与国外发展状况，研究方法和整体设计思路。

其次，本文将主要介绍数字直流稳压电源的基本原理，硬件组成与其系统硬件电路设计。

并阐述数字直流稳压电源的整体设计思路以与数字直流稳压电源的功能模块设计与流程图

最后，本文将介绍数字直流稳压电源系统的软件设计。

在附录中，本文还将给出系统的程序清单，供参考之用。

[关键词]：

数控电源，AT89S52单片机，直流稳压，数模转换

Abstract

Withthecontinuousdevelopmentofelectronictechnology,DCvoltagehasbeenappliedtoavarietyofelectronicequipment,instrumentsandpracticalengineering.Withadvancesintechnology,theindustryhashigherrequirementsforDCpowerrequired,needhigherprecisionandawideradjustmentrange,theoutputpowerisgreater,morestableDCpowersupply.

　　Thushavehigherrequirementsfortheoveralldesign,needtochangeolddesignthinkingandmethodsforadvanceddesignideaandtheapplicationofelectroniccomponentswithmoreinnovative.ThisarticleintroducestheAT89S52Single-chipmicrocomputerdesignmethodofcontrollerofDCpowersupply,keyboardsetstheoutputDCpowersupplyvoltage,digitalanimatingprinciple,principlesoftiminginterruptinordertounderstandtheapplicationofsingle-chip,alongwithaDACchipmemorychip24C01andDAC0832works.Translatestheanalogpowersupplyandcontrolcircuits,digitalcircuits,amplifiers,displaycircuitsandotherpartsoftheirsystem.0~24Voutputvoltagerange,themaximumcurrentof330mA,setsthesteplevelof0.1V,anditsactualoutputvoltagevalueisdisplayed.

Thissystemcontrolledbysinglechipdigitaloutputsignal,initscapacityasthecore,withLEDdigitaltubedisplayoutputvoltagebypressingtheincreaseordecreaseintheoutputvoltage.

Firstofall,thisarticleoutlinesdigitalDCvoltage-stabilizedpowersupplyforresearchpurposeandmeaning,anddevelopmentsathomeandabroad,researchmethods,andoveralldesign.Secondly,thisarticleintroducesthebasicprinciplesofdigitalDCvoltage-stabilizedpowersupply,hardwareandsystemhardwarecircuitdesign.

AndsetouttheoveralldesignaswellasdigitalDCvoltage-stabilizedpowersupplyfeaturesdigitalDCvoltage-stabilizedpowersupplymoduledesignandflowchart

Finally,thisarticledescribesdigitalsoftwaredesignsofDCpowersupplysystem.

IntheAppendix,thearticlewilllistofsystemprocedures,forreferencepurposes.[Keywords]:

NCpowersupply,AT89S52SCM,DC,DAC

1　绪论

本章将介绍数字直流稳压电源系统研究的目的与意义，国外电源技术的发展状况，系统的研究方法和整体设计思路，论文的构成以与系统的研究容。

1.1直流稳压电源的研究目的与意义

现代科学技术的迅速发展，电源扮演了非常重要的作用。

电源技术现已成为一门实践性很强的工程技术，其中以数控电源技术为代表。

服务于各类电子行业，并随着计算机和通信技术的发展，而转变成信息技术革命，给这方面技术的发展提供了广阔的前景，同时对电源也有了更高的要求。

而现在数控电源的普遍使用，普通电源在一般工作时产生的误差，会影响整个系统的准确性。

由于电源在使用时可能会造成很多的影响，因此电源数字化控制已成为人们现在追求的目标，它将会给人们带来很多便利，其中数字直流稳压电源是一个很好的例子，人们对它也有了越来越高的要求。

相对于我们学生而言，大学实验过程中，一个稳定可调的直流电源供应器在很大程度上为我们的设计和研究提供了一些方便。

由于传统直流电源输出电压是通过粗调波段开关以与细调电位器所调节的，且由电压表显示其电压值大小。

这种直流稳压电压读存在数不是非常直观、易磨损、稳压精准度不高，不太容易调准、且电路构成相对比较复杂、体积比较大等一系列缺点，而基于单片机控制的数字直流可调稳压电源可以较好解决上面的问题。

本次课题设计将采用AT89S52单片机作为主要的控制核心，与其他组件和外围电路搭配，设计一个数字可调直流稳压电源。

输出值和显示可以设置输出电压，也有大量的功能，如存储。

通过系统的总体设计，我们的开发人员可以更深入地熟悉单片机原理，和一些外围电路的扩展，这对我们C语言的硬件编程能力将有大幅度的提高。

1.2国外发展状况

电力电子技术现已经成为一门完整和独立的高科技技术，而数字直流电源从80年代开始真正发展起来，在此期间系统的电子电力理论开始慢慢建立起来。

现在电源主要为信息技术产业服务，它的发展对电源技术也有了更高的要求，从而对电源技术的发展起到了很好的推动作用，两者相互结合，从而也有了现在信息产业和电源产业的快速发展。

到目前为止，电源已然成为了当今世界非常重要的基础科技产业，并且在和行业应用中发展广泛，从平时生活到最高端的科学都离不开电源技术的参与和支持，高频率、高效率、密度高、低电压、高电流和多元化已成为其主要的发展趋势。

目前国外电源产业中，比如各种线性稳压电源、通讯用的AC/DC开关电源、DC/DC开关电源、交流变频调速电源、高频逆变式整流焊接电源、中频感应加热电源、正弦波逆变电源、风光互补型电源等已慢慢占据世界主导地位。

像产品价格、性能指标、品牌效应与使用寿命一直是用户比较关心的问题。

从而促使国外电源生产商向电源的应用技术数字化、硬件结构模块化、产品性能绿色节能环保以与智能化的方向发展。

1.3研究方法与整体设计思路

此次设计从选题我目的就很明确，当设计课题确定下来以后，我通过四年所学专业知识的运用和积极查阅各种相关资料。

首先针对题目所提出的各种要求，对整个设计思路进行规划，然后对方案设计的可行性进行反复的分析论证，最终敲定最后的设计方案。

之后，查阅参考相关资料进行硬件电路各模块的设计，同时对软件模块也逐一设计，再进行不断的检测，编译，将正确的代码下载到硬件电路当中，最后对系统一步步不断调试，通过最后不断的修改来完善整个系统。

1.4论文构成与研究容

本文通过对单片机来实现数字式可调稳压电源的原理、主要介绍了单片机实现数字可调稳压电源的硬件电路设计和软件电路设计。

在各章节当中，详细介绍了各功能模块的整体设计思路，设计情况，以与模块之间相互的联系。

2　数字式可调稳压电源原理介绍

在实验过程中直流电源一般都是用来调整电位器来调节电压,由于电位器的温漂比较大，让输出的电压会有所漂移，因而和它并不是很容易操作。

本文主要介绍数字式可调稳压电源由单片机AT89S52，4x4键盘，数码管，数模转换芯片DAC0832，存储芯片24C01，放大电路等部分元器件构成，通过对单位的控制输出数字信号，然后由D/A转换器（DAC0832）输过其模拟量，最后通过运算放大器的隔离放大，控制输出功率管的基极，通过输出功率管的基极电压的变化，间接改变输出电压的大小。

其原理主要包括键盘扫描原理、数码管动态显示原理、模数转换原理与I2C总线原理，在这一章，主要侧重于设计过程中涉与的原则。

2.1方案选择与总体设计原理介绍

1、方案分析与选择

方案一：

数值控制部分由单片机数模转换转换芯片驱动，提供所需参考电压为线性稳压电压。

优点：

对于单片机，系统工作处于开环状态，系统需要高精度DAC，设计费用相对较低。

缺点：

损耗大，LED数码管输出显示不是系统的精确输出电压，需要对其进行系统补偿

方案二：

数控部分以AVR单片机的PWM组成开关电源，并且利用AVR的AD转换，并实时转换输出电压，使用