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基于单片机AT89C51的数字稳压电源毕业论文.doc
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2023-07-06
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基于单片机AT89C51的数字稳压电源毕业论文.doc
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I
目 录
摘 要.......................................................1
一、 前言................................................1
1.1 课题背景及意义............................................5
二、 总体方案论证............................................5
2.1 方案的比较与选择..........................................5
2.2 系统主要模块的概述........................................6
2.2.1 AT89C51 单片机性能....................................7
2.2.2 DAC0832 数模转换器....................................9
2.2.3 四运算放大器 LM324....................................10
2.2.4 LCD 显示电路..........................................11
2.2.5 键盘电路..............................................12
三、 硬件电路设计............................................13
3.1 单片机控制模块的设计......................................13
3.2 单片机时钟电路的设计......................................14
3.3 单片机复位电路的设计......................................15
3.4 键盘模块的设计............................................16
3.5 显示模块的设计............................................17
3.6 数模转换模块的设计........................................20
3.7 电压比较输出模块的设计....................................20
四、 软件设计..................................................22
4.1 软真开发平台 Proteus 仿真....................................22
4.2 软件程序开发平台 KEIL........................................23
4.3 主程序设计..................................................23
4.4 子程序设计..................................................25
4.4.1 液晶显示(读写数据)的设计............................25
4.4.2 D/A 转换的设计.........................................26
II
4.4.3 键盘的设计............................................26
五、系统测试与误差分析.........................................27
5.1 系统测试结果分析......................................27
1
题目:基于单片机 AT89C51 的数字稳压电源
摘 要:
本文所设计的基于单片机控制的直流稳压电源就是能用数字来控制电源输出电压的大
小,而且能使输出的直流电压能保持稳定、精确的直流电压源。本设计采用了 AT89C51 单片
机、DAC0832、四运算放大器 LM324、独立键盘和液晶显示 LCD1602 来实现整体电路功
能。主要是对 AT89C51 单片机的各个 I/O 口的充分利用。P0 口连接液晶显示电路,P1
口连接独立键盘电路,P2 口直接连接 DAC0832 芯片输出电压,最终的电压通过带有
真差动输入的四运算放大器。这种设计总体上能充分利用单片机各个接口而不必添加
额外芯片,大大减少成本和电路板面积,除此之外,此设计还打破了传统的电阻式的
可调稳压直流电源的局限,以此能够在众多的电子设备中广泛应用。
关键词:直流稳压电源;单片机;数控;DAC0832
1
一、前言:
数控电源技术是一门实践性很强的工程技术,服务于诸多行业。现今电源技
术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等众多学科领域。直流稳压电
源是电子技术常用的仪器设备之一,广泛的应用于教学、科研等领域,是实验员、
电子设计人员进行实验和科研不可或缺的电子仪器。在电子系统中,通常都需要
电压稳定的直流电源来供电,传统直流电源的稳压过程是由电源变压器、整流、
滤波、稳压等四部分组成,因而具有功能简单、干扰大、可靠性低、精度低且体
积大、复杂度高的缺点。
现代家用电器和其他电子产品中,通常都需要电压稳定的直流电源供电。但
在实际生活中,都是由市电供电。这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将
交流电转换成稳定的直流电源。滤波器用于滤去整流输出电压中的纹波,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替代,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直流稳压器就能用作家用电
器的电源,这既降低了家用电器的成本,又缩小了其体积,使家用电器电源电路
小型化。传统的直流稳压电源通常配以电位器和波段开关来实现电压的调节,并
由电压表指示电压值的大小。因此,电压的调整精度不高,读数不够直观,电位
器也易耗损。而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源
的不足。
2
二、总体方案论证:
本章从系统方案与设计等一些方面来进行论证。
2.1 方案的比较与选择
方案一:设计线性稳压电源,是目前常使用的直流稳压电源,它利用分立器
件组成,体积大,效率低,可靠性差,操作使用不方便,自我保护功能不够全,
因而故障率高。
方案二:设计开关电源。在前期方案设计中采用 PWM 脉宽调制。它的功耗小,
效率高,稳压范围宽,电路形式灵活多样,功耗小,效率高。在制作过程中发现,
PWM3 占空比的线性变化使相应的电流呈非线性变化,经分析发现滤波电容的存
在对占空比很小的 PWM 波积分效果明显,导致电压的非线性变化更显著,特别是
PWM 占空比很小时(希望得到输出的电压很小),利用单片开关电源的 PWM 技术控
制开关的占空比来调整输出电压的,以达到稳定输出的目的。但用数字量控制的
作用更加明显。
与方案一、二相比,方案三智能稳压电源具有小型化、高效率、低成本、高
可靠性、低干扰、模块化和智能化等优点。终上所述,选择方案三。采用常用的
51 芯片作为控制器,P0 口与 DAC0832 的数据口直接相连,比较输出电压模块
LM324 的电压分辨率 0.1V。所以,当 MCU 输出数据增加 1 的时候,最终输出电压
增加 0.1V,当调节电压的时候,可以以每次 0.1V 的梯度增加或者降低电压,并
通过 LCD 电路来显示,本主电路的原理是通过 MCU 控制 DAC0832 的输出电压大小,
通过 DAC0832 的转换,给电压比较模块,真正的电压、电流还是由比较电压输出
模块 LM324 输出。方案原理图如图 2.1 所示。
图 2.1 方案原理图
2.2 系统主要模块的概述
本设计采用 AT89C51 单片机、DAC0832、四运算放大器 LM324、独立键盘
键盘控制
51 单片机
DAC
比较电路
输出电压
显示电路
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