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基于DA转换器的数控直流电源的设计.doc
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基于DA转换器的数控直流电源的设计.doc
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摘 要
数控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。传统
的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低干扰大、精度低而且体积大、复
杂度高。而基于单片机的数控直流电源能较好的解决以上传统稳压电源的不足。为此
本文设计了调压范围为 3~12V 的数控直流电源。
本文主要论述了一种基于 51 单片机为核心控制器的数控直流电源的设计原理和
实现方法。该电源具有电压可预置、可步进调整输出电压的大小。文章介绍了系统的
设计方案,主要由控制模块、D/A 转换模块、显示模块、键盘模块、放大模块五部分
构成,以 AT89C52 单片机为控制单元,键盘用于对电压的预置、步进调整,以数模
转换芯片 DAC0832 输出参考电压控制输出电压的幅值,用 LCD 显示预置电压值。该
数控直流电源具有结构简单,原理清晰,应用性比较强,性价比高的特点。
关键词:单片机;数控;直流电源;D/A 转换器;
Abstract
Digital DC power supply is one of the devices commonly used in electronic
technology, widely used in teaching and research fields.The traditional multi-DC power
supply features a simple, difficult to control, reliability, low interference, low precision and
large volume, high complexity.The microcontroller-based digital DC power supply can be
a better solution than the traditional power supply deficiencies.This paper designs a
regulator range 3 ~ 12V DC power supply of the NC.
This paper discusses the core chip based on 51 numerical control DC power controller
design principles and implementation methods.The power supply has a voltage can be
preset, you can adjust the output voltage step size.This paper introduces the system design,
mainly by the control module, D / A converter module, display module, the keyboard
module, amplifier module of five parts, with AT89C52 microcontroller as control unit, the
keyboard is used to preset voltage, step adjustmentto digital-analog converter DAC0832
output reference voltage control chip output voltage amplitude, with LCD display preset
voltage value.The numerical control DC power supply has a simple structure, principles of
clarity, the application of relatively strong, cost-effective features.
Keywords: SCM; NC; DC power supply; D/A converter;
目 录
第 1 章 绪论..........................................................................................................................1
1.1 课题背景 .....................................................................................................................1
1.2 课题意义 .....................................................................................................................1
1.3 国内外发展情况 .........................................................................................................2
1.4 单片机简介 .................................................................................................................2
1.5 课题内容及目标 .........................................................................................................4
第 2 章 数控直流电源的总体方案设计..............................................................................6
2.1 方案设计与论证 .........................................................................................................6
2.2 数控直流电源的硬件设计 .........................................................................................7
2.3 数控直流电源的软件设计 .........................................................................................7
2.4 可行性与性价比分析 .................................................................................................8
第 3 章 数控直流电源的硬件设计......................................................................................9
3.1 单片机相关电路 .........................................................................................................9
3.1.1 AT89C52 单片机介绍...........................................................................................9
3.1.2 AT89C52 的引脚功能说明.................................................................................11
3.1.3 复位电路.............................................................................................................12
3.1.4 时钟电路.............................................................................................................13
3.2 键盘电路 ...................................................................................................................14
3.3 显示电路 ...................................................................................................................15
3.4 D/A 转换电路.............................................................................................................16
3.5 放大电路 ...................................................................................................................17
第 4 章 数控直流电源的软件设计....................................................................................19
4.1 主程序设计 ...............................................................................................................19
4.2 子程序设计 ...............................................................................................................19
4.2.1 键盘子程序设计.................................................................................................19
4.2.2 LCD 显示子程序设计.........................................................................................20
4.2.3 D/A 转换器子程序设计 ......................................................................................22
第 5 章 系统调试与分析....................................................................................................24
5.1 proteus 介绍................................................................................................................24
5.2 数控直流电源硬件调试的问题及解决 ...................................................................26
5.3 数控直流电源软件调试的问题及解决 ...................................................................26
5.4 数控直流电源软硬件联调 .......................................................................................28
5.5 数控直流电源的调试结果及分析 ...........................................................................28
5.5.1 调试故障及解决方案.........................................................................................28
5.5.2 仿真测试结果.....................................................................................................29
第 6 章 结 论......................................................................................................................30
结束语..................................................................................................................................31
致 谢..................................................................................................................................32
参考文献..............................................................................................................................33
附录Ⅰ 元器件清单...............................................................................................................34
附录Ⅱ 整体电路图 .............................................................................................................35
附录Ⅲ 程序清单 ................................................................................................................36
第1章 绪论
没有电科学技术就不能前进。电源在日常生活、科学技术和生产实践中的任何部
门都是非常重要的。自从人类有了电之后,各行各业都因为有了电而飞速发展,并出
现了无数新型产业,直至今日,电已经在我们的日常生活中不可或缺。人们生活水平
的不断提高,数字化控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的的方便也是不
可否定的,其中数控直流电源就是一个很好的典型例子,但人们对它的要求也越来越
高,要为现代人工作、科研、生活提供更好的更方便的设施就需要从数字化电子技术
入手,一切向数字化、智能化方向发展。
1.1 课题背景
电源技术尤其是数控电源技术是一门很强的工程技术,服务于各行各业。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。直流稳压
电源是常用的仪器设备之一,广泛的应用于教学、科研等领域,是电子试验员、电子
设计人员及电路开发部门进行实验操作和科学研究所不可缺少的电子仪器。在电子电
路中,通常都需要电压稳定的直流电源来供电。然而这种传统的直流稳压电源功能简
单、不好控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通的直流稳压电
源品种有很多,但均存在以下二个问题:输出电压是通过粗调(波段开关)及细调
(电位器)来调节。这样,当输出电压需要精确输出,或许要在一个小范围内改变时,
困难就较大。另外,随着使用时间的增加,波段开关及电位器难免接触不良,对输出
会有影响。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。
1.2 课题意义
在家用电器和其他各类电子设备中,通常都需要电压稳定的直流电源供电。但在
实际生活中,都是 220V 的交流电网供电。这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电
路将交流电转换成直流电。滤波器用于滤去整流输出电压的纹波,一般传统电路由滤
波扼流圈和电容器组成,若由晶体管滤波器来代替,则可缩小直流电源的体积,减轻
其重量,且晶体管滤波直流电源不需要滞留稳压器就能用作家用电器的电源,这既降
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