基于单片机数控直流稳压电源手动调节的设计正文.doc

四川师范大学成都学院本科毕业设计1基于单片机的数控直流稳压电源设计前言时代飞速进步，科技不断发展现实生活中的各类物品都趋于高科技、高性能、高安全、低物价，所有的物品都开始采用高科技技术设计，但是使用便捷 、处理效率高、成本低、安全性能高的产物替代原有复杂物品 该设计是采用以单片机为核心，通过数模结合设计的低价格、高性能、全功能、高安全性的数控直流稳压电源采用以低价格的单片机作为核心，配以低价格且常见的电子元件来直观、清晰、低误差读出数据以前的稳压电源没有精确的数据，在控制上存在误差，增加使用者不必要的损失，通过以单片机为核心的数控直流稳压电源可以清晰读出数据，可以精确控制和稳定输出，为使用者减少损失和提高办事效率通过手动来调节电位器阻值从而改变输出的电流值实现电压值恒定的装置是可控稳压电源，是一种传统设备此类设备因为通过手动调节改变压值，使得电位器接触磨损严重，造成输出的电压不稳定、不精确等很多缺陷，会导致引发安全事故 而以单片机为核心的数控直流稳压电源则是通过按键将信息发送给单片机，再由单片机发出指令，改变输出的直流电压同时在显示器上可以精确显示基于单片机的数控直流稳压电源较传统的可控直流稳压电源有精度高、可控性强、价格低、数据清晰直观、提高工作效率等优点。

1 设计方案分析1.1 控制方案比较方案一：通过采用手动控制、手工输入，使用按键组成数字键盘，然后人为控制系统，对系统进行人为控制，进行信号处理，其逻辑器件可选用 CPLD 等器件该种方案用许多不足，如设计电路线路复杂、可操作性低、处理和运用的效率低、系统扩展性低、信号不能及时转换和处理等缺陷方案二：采用智能控制系统，选用 AT89S52 单片机作为系统的控制核心，通过系统核心智能改变 AD7543 的输入值来调节相应输出数据该方案采用软件系统对系统和数据进行预设和监管，由系统控制核心将数据传输至 ADC0809 进行模数转换，同时通过系统对输出数据进行实时采样、监控和显示，能及时作出相应调整，使其操作性、安全性和功能都能满足设计需求系统原理框图如图 1.1-1 所示四川师范大学成都学院本科毕业设计2交 流 输 入整 流 滤 波输出 调整 单元恒 流 输 出测 试 通 道反馈通道D/A 转换器芯片供 电部分单片机及外围电路A/D 转换器键盘数码管显示图 1.1-1 系统原理框图比较以上两种方案的优缺点，方案二简洁、灵活、可扩展性好，能达到题目的设计要求，因此采用方案二来实现1.2 恒压源方案选择方案一：通过手动按键调节输入值重而控制系统，然后由系统调节内部信号的改变，内部的包含许多可编程的逻辑器件，如 CPLD 等。

不过该方案有许多缺陷，如系统电路极其复杂设计不易、系统扩展性狭隘、使用效率不高、操作的灵活性不高、对信号的处理能力低方案二：通过智能核心来控制系统，该种方案作为智能系统，采用的控制核心是AT89S52 单片机，使用该核心控制整个单元，重而实现整个系统的控制，改变某些输入输出量，通过显示器显示，同时内部数据和信号都可通过数模转换模块相互转换，可以实现实时数据采集和显示，重而提高该设备的操作性、灵活性、控制性、简洁性和安全性，该系统从功能、操作、安全等方面都有一定提高，但不能满足题目设计要求方案三：恒定电压源，通过改变恒定电压的外围电流，利用电流的大小来控制输出电压的大小电压控制电路采用智能控制系统核心，通过核心单片机 AT89S52 输出的字节数，传输至数模转换模块，由该模块将输入数据转变成相应的模拟信号，通过四川师范大学成都学院本科毕业设计3放大输出本方案是采用智能系统对输出电压数值进行实时精确监控，通过形成闭合系统，实现数据及时反馈，系统及时调节，能实现电压值输出恒定、操作简便、工作效率高、安全性有保障等优势，符合题目设计需求，故选择此方案恒定电压源电路原理如图 1.2-1 所示32 1411U8ALM324567U8BLM324109 8U8CLM324121314U8DLM324+8v-8vR65.1kR4 1IN-026msb2-1212-220IN-1272-3192-418IN-2282-582-615IN-312-714lsb2-817IN-42EOC7IN-53ADD-A25IN-64ADD-B24ADD-C23IN-75ALE22ref(-)16ENABLE9START6ref(+)12CLOCK10U4ADC0809Q83DD15R5 1kRW1KRL R3+5v+15v1k R11kR2Vdd14OUT11SRI7OUT22LD15LD29Rfb16STB14STB28A-GND3STB310STB411Vref15CLR13U6 AD7543R7120P00 P01+5VP02 P03 P04+5VP05+8vP06 P07D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U374ALS373P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07123U9A74ALS02CLK3D2SD4CD1Q5Q6U10A74ALS744 56U9B74ALS02VCC+5V89 10U9C74ALS02P3.4RDRWRW1K图 1.2-1 恒定电压源电路原理图1.3 反馈闭环方案选择方案一：采样电阻上的电压可知，输出电流与采样电阻存在近似线0R00RIULÅ＝性关系，因此可以从检测电阻上电压的大小来直接增减反馈深度。

0R方案二：该方案是通过提取采样电阻上的数据，因为采样电阻数据的变化很小，所以该采样电阻上相应的数据值值改变很小，通过采用运算放大器对相应数据进行放大，将数据输送到数模转换模块进行数据与信号的转换，实现系统操作灵敏度的提高四川师范大学成都学院本科毕业设计4通过单片机核心对数据把控以及相应处理，采用 AD7543 芯片作为数模转换的核心，使其达到步进 1mA，进而满足题目要求同时反馈系统控制灵活，易于达到 1mA 的步进要求1.4 控制单元方案选择根据题目设计需求，需要实现人机对讲功能根据功能设置需求，共需要设计 0~9共 10 个数字键和 2 个步进键，需要 12 个按键，所以选用 4x4 矩阵键盘，同时需要显示数据，显示功能通过 8 位 LED 数码管显示，重而实现人机对讲功能由于单片机引脚数有限，但是矩阵键盘和数码管需求的接口较多，单片机引脚无法满足需求，所以需要外接 8155 来实现，重而完成系统电路设计键盘及显示电路原理图如图 1.4-1 所示A1015A10155.1k5.1kabfcgdeDPY1 2 3 4 5 6 7a b c d e f g 8dpdpLED0AD012PA021AD113PA122AD214PA223AD315PA324AD416PA425AD517PA526AD618PA627AD719PA728PB029CE8PB130RD9PB231WR10PB332IO/M7PB433ALE11PB534PB635PB736TM ROUT6PC037PC138TM RIN3PC239PC31PC42RESET4PC55U18155A7B1C2D6B14LT3RB15a13b12c11d10e9f15g14U3742471 2 34 5 615 14 13 12 11 10 9 7sbit LCM_RW=P1^6;sbit LCM_EN=P1^7;sbit K1=P3^4;sbit K2=P3^2;sbit K3=P3^0;void delay5ms(){unsigned int i=5552;while(i--);}void delay400ms(){unsigned char jj=5;unsigned int jjj;while(jj--);{jjj=7269;while(jjj--);};}void delay(unsigned int k){unsigned int i,j;for(i=0;i=186 }while(K1==0);}elseif(K2==0){delay5ms();if(K2==0){Vd=Vd-1;四川师范大学成都学院本科毕业设计29if(Vd==0)Vd=60;}while(K2==0);}elseif(K3==0){delay5ms();if(K3==0){Vd=60;//if(Vd==0)//Vd=60;}while(K3==0);}}void main(void){ InitLcd();while(1){ key1();P0=Vd;tt=(Vd*12.0)/120.0;m=Vd*12/120;tt1=m/10;tt2=m%10;dispbuf[8]=tt1;dispbuf[10]=tt2;四川师范大学成都学院本科毕业设计30tt3=(tt-m)*10;dispbuf[11]=tt3%10;temp8=dispcode[dispbuf[8]];temp10=dispcode[dispbuf[10]];temp11=dispcode[dispbuf[11]];DisplayListChar(0,0,str0);delay5ms();DisplayoneChar(0,1,0x55);delay5ms();DisplayoneChar(1,1,0x3d);delay5ms();DisplayoneChar(2,1,temp8);delay5ms();DisplayoneChar(3,1,temp10); delay5ms();DisplayoneChar(4,1,0x2e);delay5ms();DisplayoneChar(5,1,temp11); delay5ms();delay(5000);delay5ms();delay400ms(); }}}四川师范大学成都学院本科毕业设计31参考文献：[1] 程 周：可编程序控制器原理与应用，高等教育出版社，2006.4，P3-P7[2] 王永华：现代电气控制及 PLC 应用，北京航空航天大学出版社，2007.6, P21-P30 [3] 周美兰、周封、忘岳宇：PLC 电气控制与组态设计，科学出版社，2005.2, P7-P10[4] 吴中俊、黄永红：可编程序控制器原理及应用，机械工业出版社，2008.8 , P52-P57[5] 张万忠、刘明芹：电器与 PLC 控制技术，化学工业出版社，2009.6, P31-P42[6] 王兆义：实时服务可编程序控制器教程，机械工业出版社，2007.7, P15-P27 [7] R.T.Gratton：PLC Principles and application，Prentice-Hall Inc. 2008.5, P135-P141[8] 谢正友：PLC 的梯形图程序设计，计算机应用技术，2008.2，P21－P28[9] 高吉祥：模拟电子技术，电子工业出版社，2004.7，P35-P42[10] 王松武、于鑫：电子创新设计与实践，国防工业出版社，2005.1，P17-P22[11] 姚金生、郑小利等：元器件，电子工业出版社，2004.10,P77-P79[12] 陈绍林、吴建华：电工理论基础，东北大学出版社，2000.7,P33-P36[13] 王永军、从玉珍：数字逻辑与数字系统，电子工业出版社，2004.8，P15-P19[14] 王毅：过程装备控制技术及应用，化学工业出版社，2001.7，P23-P24[15] 华成英：模拟电子技术基础，北京高等教育出版社，2001.7，P99-P101。