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基于单片机的直流数控电源
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2010-04-18
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直流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。普通直流稳压电源品种很多, 但均存在以下二个问题:(1)输出电压是通过粗调(波段开关) 及细调(电位器)来调节。(2)稳压方式均是采用串联型稳压电路, 对过载进行限流或截流型保护, 电路构成复杂,稳压精度也不高。因此,电压的调整精度不高,读数欠直观,电位器也易磨损,因此本文设计了基于单片机控制的、采用按键及LCD显示器作为人机界面的直流数控电源,具有精度高,使用方便,硬件电路简单等特点,而且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。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,能较好地解决以上传统稳压电源的不足。
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基于单片机的直流数控电源
摘 要:
直流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。普
通直流稳压电源品种很多, 但均存在以下二个问题:(1)输出电压是通过粗调
(波段开关) 及细调(电位器)来调节。(2)稳压方式均是采用串联型稳压电路,
对过载进行限流或截流型保护, 电路构成复杂,稳压精度也不高。因此,电压的调
整精度不高,读数欠直观,电位器也易磨损,因此本文设计了基于单片机控制的、
采用按键及 LCD 显示器作为人机界面的直流数控电源,具有精度高,使用方便,
硬件电路简单等特点,而且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。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,能较好地解决以上传统稳压电源的不
足。
关 键 词:直流数控电源,单片机,脉宽调制
DC digital control power supply based on Single-chip
microcomputer
Abstract:
DC power electronic technology is one of commonly used equipment ,Widely
used in teaching, research and other fields. DC power common in many
varieties ,However, there are two issues the following : ( 1 )Output voltage is
adjusted through the rough (switch-band) and fine-tune (potentiometer) to adjust。In
this way, when the output voltage precision output, or in a small range of changes, the
difficulties on the larger , In this paper, the design is therefore based on the single-chip
control,The use of buttons and LCD display as HMI DC Power Supply ,With high precision,
easy to use, simple features such as hardware , And easy to control the use of advanced
methods and intelligent control strategy,Intelligent power module so that a higher level of
performance more perfect。Digital and intelligent power module is targeted at the traditional lack
of intelligent power module made , Digital production process to reduce uncertainty and man-
made aspects of the participation of several ,Effectively address the power supply module, such
as reliability, intelligent and product engineering problems such as consistency,Greatly improve
the productivity and maintainability of products that can better solve the above shortcomings of
the traditional regulated power supply。
Key words:DC regulated power supply,Single-chip microcomputer,PWM
目 录
基于单片机的直流数控电源....................................................................................................................1
摘 要:..................................................................................................................................................1
DC DIGITAL CONTROL POWER SUPPLY BASED ON SINGLE-CHIP MICROCOMPUTER................................2
前言............................................................................................................................................................4
第 1 章 总体方案设计............................................................................................................................6
1.1 功能简介.......................................................................................................................................6
1.2 方案设计..........................................................................................................................................6
1.3 单片机的选择..................................................................................................................................7
1.3.1 STC12C5410AD
单片机简介
...................................................................................................7
1.3.2
引脚说明
..................................................................................................................................8
1.4 显示方式的选择...........................................................................................................................9
1.5 STC12C5410AD 单片机内置 A/D 转换器介绍..........................................................................10
1.5.1ADC
模数转换器
.....................................................................................................................10
1.5.2 ADC
参考电压源
....................................................................................................................10
第 2 章 电路原理和硬件实现..............................................................................................................11
2.1.单片机控制系统电路....................................................................................................................11
2.2 电源设计........................................................................................................................................12
2.3 LCD 显示接口...............................................................................................................................13
2.4 ISP 下载电路.................................................................................................................................13
2.5 键盘处理部分................................................................................................................................16
2.6 电压电流检测与控制电路............................................................................................................17
2.6.1 PWM
技术
..............................................................................................................................18
2.6.2 LM358M
简介
.........................................................................................................................19
第 3 章 软件设计..................................................................................................................................20
3.1 主流程框图....................................................................................................................................20
3.2 上电 MCU 初始化.........................................................................................................................23
3.3 液晶显示器 RT1602 的驱动.........................................................................................................25
3.4 PWM 与按键调试......................................................................................................................28
3.5 AD 转换......................................................................................................................................29
3.7 电压显示程序................................................................................................................................30
第 4 章 系统调试....................................................................................................................................32
4.1 硬件测试.....................................................................................................................................32
4.2 软件调试.....................................................................................................................................32
4.3 总体调试.....................................................................................................................................33
结论..........................................................................................................................................................33
致 谢.........................................................................................................................................................34
参考文献..................................................................................................................................................35
前言
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
近年来,随着电力电子技术的不断发展,数控电源在以往使用线性电源的
场合中也获得日益广泛的应用。在一些工业场合(例如,在设备仪表检测中)
需要提供电压源和电流源,而且要求调节范围广,纹波低。如果采用多台功能
单一电源设备,体积和重量都会增加很多,不经济,也不能满足工作的要求。
因此研究开发多功能、宽范围、可调节的数控电源很有意义。
在现实生活中,人们经常要用到电子器件,而电子电路要正常工作,电源的
作用是不可忽视的,电源性能的好坏,对电路、电子仪器和电子设备的使用寿命、
使用性能等影响很大,尤其在带有感性负载的电路和设备(如电机) 中,对电源的
性能要求更高。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,性能更完美。
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,
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shiling0219
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