基于51单片机的数控可调直流稳压电源设计

  稳压 电源是各类 电器必 不可 少的能 源 动力 ， 要求有较高 的稳定性和实用性【 １ ］ 。 利用 单片机对直流稳压电源来控制 ， 可改善稳 压电源的性 能 ， 且使用起来更便捷灵活 ， 成 本较 低 ， 同时通过改进控制管理系统软件 ，扩展其功能 ， 可在不 增加硬件 开销 的壳体 下提高 电源 的 性价 比。本 文利用 ５ ｌ 单片机设计数控可调 的直流稳压电源 ， 通过系统设计实现数控直 流稳压电源的智 能化 、数字化 和模块化 ， 其 中智能 化主要体现 在系统有 可编程模 块能 对 系统来进行智能控制 ； 数字化主要体现在系 统 输出 电压通过 Ｌ Ｃ Ｄ液 晶显示 ，并且能通 过 按键 对输 出电压 进行连续 步进数字 化调 节； 模块化主要体现在系统有各个相关模块 组成 ， 提高 了系统的可靠性。 ２ 系统要求与方案选 择

  摘 要： 随着电子科技 的快速的提升 ， 稳压 电源的应用也越 来越 广泛 ， 电源的质量优劣 可以直接影响 电气设备 与控制 系统 的工作性能 。 传统的稳压电源存在 着输 出稳 定性低 、 精 度不高以及 高损耗等不足之处。针对传统 电源的不足本文设计 了一款数控可调直流稳压 电源 ， 该稳压 电源输 出电压 范围为 ０ － ９ ． ９ Ｖ可调 ， 调整幅度 为 ０ ． １ ｖ， 采用５ ｌ系列单片机 作为整体控 制单元 ， 通过 改变输入 数字量来改 变输 出电 压值 ， 经集成运放与射极输 出器输 出， 间接地改 变输 出电压 的大小， 具有输 出稳定性 高、 精度 高、 损耗低等优点 。 关键词 ： 数控可调 ； 稳压 电源； 单片机

  ｛ 变 压 器 ｝ ＿ － ◆ 整 流 滤 波卜 ＋ 。 褪 压 电 路 ｌ

  第二个和第三个加减 １ Ｖ， 第 四个确认 输出。４ ＊ ４ 本文设 计的数控稳压 电源要求如下 ：当输入交 流电压为 ２ ２ ０ ｖ 和十位 电压 的加减 ， 的矩阵键 盘 ， 可 以设 置 ０ — ９和步进 ， 小数 点等按键 ， 可以快速 的输 时， 输出 电压连续可调 ； 使 用按 键调节电压 ， 在０ － ９ ． ９ Ｖ范 围内可调 ， 入 。但是 ４ ＊ ４ 键盘 占用的 Ｐ Ｃ Ｂ面积较 大 ， 增加 了 Ｐ Ｃ Ｂ的成本 ， 增加 调 整幅度为 ０ ． １ Ｖ ； 采用 ４ 按键方 式 ， 第一个 选择个位和十位 电压的 了 Ｐ Ｃ Ｂ的布线 难度 ， 并且得 占用 ８ 个单片机 Ｉ ／ ０口； 采用 ４ 按 键虽 加减 ， 第二 个和第三个加 减 １ ｖ， 第 四个确认输 出 ； 显 示设定 电压 和 不 能直接 输入 ０ — ９ ， 但 是可 以通过 “ ＋ ” 和“ 一 ” 来实现 ０ － ９数 字 的输 测量 电压 ， 显示精度为 ０ ． １ ｖ， 显 示方式 Ｌ Ｃ Ｄ液 晶显示 ； 利用单 片机 入， 这样只 占用 了 ５ 个单片机 Ｉ ／ Ｏ口， 节约 ３ 个Ｉ ／ Ｏ 口， 同时 Ｐ Ｃ Ｂ的 作为控制芯片 。 面积和成本也进一步缩小 。综上所述 ， 本文选择方案二。 ２ ． ２方案选择 ２ ． ２ ． ４控制 电路芯片的选 择 ２ ． ２ ． １ Ｄ Ａ的选择 本设计 以 ５ ｌ 单片机为核心 ，因为它能实现对其他外 部电路实 方 案一 ：８位 Ｄ Ａ Ｃ ０ ８ ３ ２芯片 ；方案二 ： ｌ ０位 Ｄ Ａ， Ｔ Ｌ Ｃ ５ ６ １ ５芯 现简单 的控制 ， 使其电路相较于使用模拟器件连接更 为简单 。 片 ；方 案 三 ：采 用 内 部 自带 基准 源 的 ｌ ２ 位Ｄ Ａ ， Ｍ Ａ Ｘ ５ ３ １ 芯片。 ３ 系统模块设计思路及原理 Ｄ Ａ Ｃ ０ ８ ３ ２ 芯片其 价格低 、 接 口简单 、 转换控制容易 ， 早 已在单 片机 ３ ． １系统框 图结构的设计 应用系统 中得到普遍 的应用 ； Ｔ Ｌ Ｃ ５ ６ １ ５芯片为 ｌ ０位 Ｄ Ａ，虽然输 出 本设计包括硬件 、 软件两 部分 。硬件设 计最重要的包含单 片机 最小 精度高 ， 但接 口稍复杂 ， 同时该 Ｄ Ａ芯片价格 昂贵 ； ＭＡ Ｘ ５ ３ １ 芯 片内 系统模块 、 变压器 、 稳压 电路 、 放大电路 、 Ｄ ／ Ａ转换 、 显示 电路几个部 部 自带 ２ ． ０ ４ ８ Ｖ基准源 ， 输 出精 度高。综 合考虑成本等因素 ， 本文选 分组成 的稳压电源。 软件设计最重要的包含初始化程序 、 中断程序 、 按键 择Ｄ Ａ Ｃ ０ ８ ３ ２芯片 ， 即方案～。 扫描控制程序。系统 的框 图结构如图 １ 所示 。 ２ ． ２ ． ２ 显 示 电路 的选 择 ３ ． ２ 系统工作原理 方案一 ： 采用 四位共 阳极数码管显示 ， 动态扫描显 示方 式 ； 方案 如 图１ 所示 ， 该稳压 电源 系统最终 要实现电压准确且稳定 的输 二： 采 用液晶显示屏 Ｌ Ｃ Ｄ显示。四位共 阳极数码管成本低廉 ， 但显 出。 具体设计思路 ： 外接 ２ ２ ０ Ｖ的交流电源经过整流滤波后得到稳定 示灵活性及可调性较差 ， 硬件驱动 电路复杂 ； 而液 晶显示屏 Ｌ Ｃ Ｄ显 的给上述各 部分单元提供工作 电源 ， 其 中整 流电路是利用二极 管的 示 方便 清晰 ， 可变性和可调性突 出， 与单 片机硬件 电路 的连 接简单 ， 单 向导电性将正 负变化 的交流电压变为单 向脉动电压的电路 。 在交 程序设 计也较为灵 活 ， 成为单片机输 出显示 的首选 。随着其成本 的 流 电源 的作用下 ， 整流二极 管周 期性地导通和截止 ， 使 负载得到脉 不断降低 ， 模块化程度逐步的提升 ， 应用领域 Ｅ ｔ 益增 多。综上 所述 ， 本 动直流电。 在电源的正半周 ， 二级管导通 ， 使负载上的电流与电压波 文选择 方案二。 形形状完全相 同 ； 在电源 电压 的负半周 ， 二极管处于反 向截止状态 ， ２ ． ２ ． ３输入按键 的选择 承受电源负半周 电压 ， 负载电压几乎 为零 。然后再利用独立键盘给 方 案一 ： 采用 ４ ＊ ４键盘 ； 方案二 ： 采用 ４按键 ， 第一个选择 个位 单片机设定 预输 出值 ， 并通过 Ｄ Ａ Ｃ ０ ８ ３ ２芯片转化为模拟量 ， 再 经过