基于STC12C5410AD数字稳压电.docx

基于STC12C5410AD数字稳压电源开发实训技术报告指导老师：李从宏戴娟提交日期：2011年5月20日本次实训通过实习进一步掌握基于 STC12C5410AD数字稳压电源设计与制作, 掌握基本的电路设计与制作方法和技巧, 通过实习加强学生理论联系实际的能 力，提高学生的动手能力；通过实习培 养学生团结协作和刻苦耐劳精神目录1. 绪论 42. 系统结构具体设计 52.1最小系统 52.2电压检测 143. 组装调试 154. 软件编程 294.1键盘与显示 294.2 PWM 程序 294.3 A/D 采样 295. 整机调试与测试 306. 结论与心得 327. 致谢 338. 参考文献 34第一章绪论1•概述稳压电源是用电器必不可少的能源动力，其要求有较高的稳 定性和实用性通常中，一种用电器相对于一定值电源电压，在相 对于多种用电器中，一种多级供电电源可以用来备接交替使用, 会方便经济很多在满足稳压电源的基本性能上,利用数字电路 的快捷传输特性，将数字技术应川到稳压电源中，实现其控制可 调性能在较宽的电源波动范围内稳定使用，适用于多种电圧范 围调控，可设计有多种输出接口该电源优点在于方便实用，且成 本低廉，在低压用电器中可以取代多种电源即一源多用，也适用 于旅行携带。

2. 设计目的1. 了解和巩固所学的理论知识，训练应用已经学过的理论 知识分析解决工程实际问题的能力2. 进一步提高同学们动手能力3. 能根据要求设计电路，并对经计算机仿真成功后的电路 进行焊接调试3、 设计要求设计并制作基于STC12C515419AD的数字稳压电源的开发 基本要求如下1. BUST结构及原理 BOOST结构及原理2. 输出电压u与输出电压的主调关系3.电丿玉调整率〈二0. 1%4.负载调整率〈二1%5.纹波电压峰峰值〈0. lv6.效率＞=85%第二章系统结构具体设计随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电路拓扑的不断出现，传统应用技术，由于功率器件性能的限制使开关电源性能的影响减至最小，新型的电源电路拓扑和新型的控制技术，可使功率开关工作在零电压或零电流状态，为了提高开关电源工作效率，设计出性能优良的开关电源，十分必要1几种数控直流稳压电源设计方案比较 1. 1几种设计方案电路原理方案仁采用模拟的分立元件，利用纯硬件來实现功能，通过电源变压器、整流滤波电路以及稳压电路，实现稳压电源稳定输 出5V、12V. 15V并能可调输出0〜30V电压,见图1所 示但由于模拟分立元件的分散性较大，各电阻电容之间的影响 较大，因此所设计的指标不高、不符合设计要求、且使用的器件 较多、连接复杂、灵活性差、功耗也大，同时焊点和线路较多, 使成品的稳定性和精度受到影响。

RH方案1电方案2：此方案采用51系列单片机作为整机的控制单元，通过改变输入数字量来改变输出电压值，从而使开关控制电源输出电压发生变化，间接地改变输出电压的大小为了能够使系统具备检测实际输出电压值的大小，经过ADC0809进行模数转换，间接用单片机实时对电压进行采样，然后进行数据处理利用单片机程控输出数字信号，经过D / A转换器(DA0830)输出模拟量，再经开关电源控制电路，使得输出电压达到稳压的口的单片机系统还兼顾对恒压源进行实时监控，输出电压经过电流/电压转变后，通过A/D转换芯片，实时把模拟量转化为数据量，经单片机分析处理，经过数据形式的反馈环节，使电压更加稳定，构成稳定的压控电压源而且采川PWM控制的开关电源，该电源具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标、能构成高效率无工频变压器的隔离式开关电源等优点而且在成本上与同等功率的线性稳压电源相当，而电源效率显著提高，体积和重量则大为减小田4方案4电易原Jf2方案的比较与论证⑴输出模块方案1采川线性调压电源，以改变其基准电压的方式使输出 不仅增加/减少，这样不能不考虑整流滤波后的纹波对输出地影 响，此输出只能是用万用表量出。

在方案1中，为抑制纹波而 性调压电源输出端并联的大电容降低了系统的响应速度，这 样输出的电压难以跟踪快变的输入，方案2中的输出电压波形与 D/A变换输出波形相同，不仅可以输出直流电平，而且只要预 先生成波形的量化数据，就可以产生多种波形输出，使系统有一 定驱动能力的信号源2) 数控模块方案1利用纯硬件来控制电压的输出，其中最基本的电路原 理分析，需要计算负载的大小，稳压管的选择有关，如方案1 中的双计数器「旦出现计数不同步时，会导致显示电压与输出电 压不一致在方案4中采用AT89C51单片机完成整个数控部分 的功能，同时，AT89C51作为一个智能化的可编程器件，便于系统功能的扩展3) 控制模块在该系统中，采用具有D/A转换功能的PWM调节电路、斩 波电路、阔流器和可调稳压管(LM317)去控制输出参考电压,在 利用A/D转换采样，使输出更准确，且纹波小，电流亦可扩展, 容易保护电路4) 显示模块方案2采用4位数字电压表直接对输出电压采样并显示输出 实际电压值，一旦系统工作异常，出现预制值与输出值偏差过大, 用户可以根据该信息予以处理，还采用了键盘/显示器的查询时 间，提高了 CPU的利用率。

3•具体方案的确定3.1数字稳压电源的方案框图基于STC12C5410AD的数字稳压电源电路主要由DC/DC转换器、滤波器、LM7805、STC12C5410AD型单片机、四位数码管显 示器、键盘控制等几部分组成本次项目设计最大特点就是采用了自带A/D采样、PWM系统 的 STC12C5410AD型单片机利川A/D采样检测系统可以随时对输出的电流电压进 行检测改变PWM中的方波脉冲的占空比从而控制输出电压向 电路中输入24V的直流电压，再经过DC/DC转换器将24V的直流 电压转换成5-10V的直流电压滤波器对输出的电压的纹波、噪 声进行改善由于单片机正常工作需5V电压方可正常工作，而 线性变换开关LM7805输出电压正好是+5V,这时可通过此芯片来 达到要求用四位数码管来显示结果3. 2数字稳压电源的原理图II①电源部分L2♦ 41—C94CIO►C11DPWR350uF/35^ )uF/3S^ 0uF/35V4.7uH/3AC12470uFZ35VC8D.luF4R7c z**c /cw r560/2"十②滤波电路③电流电压检测电路④键盘控 制 部 分P221P232RST3RXD14TXD15X26XI7ANCOM8/BITO91011P2412P251314P2.2VDDP2.3P2.1RSTP2.0/PWM2RXD/P3.0 P1.7/SCLK/ADC7TXD/P3.1P1.6/MOSIO/ADC6XTAL2 P1.5/MOSI/ADC5XTAL1P1.4/SS/ADC4INT0/P3.2P1.3/ADC3INT1/P3.3P1.2/ADC2ECI/T0/P3.4P1.1ADC1PWM1/T1/P3.5 P1.0/ADC0PWM3/P2.4PWM0/3.7P2.5P2.7VSSP2.6U5STC12C5410ADVCC26P2025138C24138B23138A22/BH321/BTT220/BIT119AD118AD017PWM16P2715P26P212827C27⑤单片机系统部分⑥复位部分VCC⑦138译码器GND1VCC11P202P213P224P235P246P257P268P27910OE LE DO DI D2 D3 D4 D5 D6 D7 GNDvcc200.1UFI-74HC573QO QIQ2Q3Q4Q5Q6Q71915A182* " 6B1737C164J 8D151"" 5E142* " 6F1337G124:: 8DP100 RA5U6 LG3641AH⑨数码管显示部分12COMICOM2COM3COM44・电压与电流的检测C13电源采用数字控制，具有以下明显优占•/lit •（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，性能更完美。

2） 控制灵活，系统升级方便，甚至可以修改控制算 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。