1、精選優質文檔-傾情為你奉上電子信息工程學院畢業設計開題報告數控直流穩壓電源的設計學生姓名： 專 業： 班 級： 學 號： 指導教師： 一 選題的依據和意義電源技術尤其是數控電源技術是一門實踐性很強的工程技術，服務于各行各業。當今電源技術融合了電氣、電子、系統集成、控制理論、材料等諸多學科領域。直流穩壓電源是電子技術常用的儀表設備之一，是電子實驗員、電子設計人員及電路開發部門進行試驗操作和科學研究不可缺少的電子儀器。在電子電路中，通常都需要電壓穩定的直流電源來供電。而整個穩壓過程是由電源變壓器、整流、濾波、穩壓等四部分組成。然而這種傳統的直流穩壓電源功能簡單、不好控制、可靠性低、干擾大、精度低、

2、復雜度高。普通的直流穩壓電源品種有很多，但均存在以下兩個問題：輸出電壓是通過粗調（波段開關）及細調（電位器）來調節。這樣，當輸出電壓需要精確輸出，或需要在一個小范圍內改變時，困難就較大。另外，隨著使用時間的增加，波段開關及電位器難免接觸不良，對輸出會有影響。穩壓方式均是采用串聯型穩壓電路，對過載進行限流和截流保護，電路構成復雜，穩壓精度也不高。 在家用電器和其他各類電子設備中，通常都需要電壓穩定的直流電源供電。但在實際生活中，都是由220V的交流電網供電。這就需要通過變壓、整流、濾波、穩壓電路將交流電轉換成穩定的直流電。濾波器用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般傳統電路由濾波扼流圈和電容器組成，

3、若由晶體管濾波器來代替，則可縮小直流電源的體積減輕其重量，且晶體管濾波直流電源不需要直流穩壓器就能用作家用電器的電源，就既降低了家用電器的成本，由縮小了其體積，使家用電器小型化。傳統的直流穩壓電源通常采用電位器和波段開關來實現電壓的調節，并由電壓表指示電壓值的大小。因此，電壓的調節精度不高，讀數欠直觀，電位器也易磨損。而基于單片機控制的直流穩壓電源就較好地解決以上傳統穩壓電源的不足。 數控穩壓電源是電子行業發展的必然產物。近年來，隨著電子技術的發展可調穩壓電源應用的越來越廣泛。目前，由各種單片機構成的數字穩壓電源產品越來越多，已被廣泛用于家庭電器、工業電器、軍事電器等領域，顯示出強大的生命力。

4、電源技術尤其是數控電源技術是一門實踐性很強的工程技術，服務于各行各業，電力電子技術是電能的最佳應用技術之一。當今電源技術融合了電氣、電子、系統集成、控制理論和材料等諸多學科領域。數控電源是從80年代才真正的發展起來的，在以后的一段時間里，數控電源技術有了長期的發展。但其產品存在數控程度達不到要求、分辨率不高、功率密度較低、可靠性較差的缺點。因此數控電源主要的發展方向，是針對上述缺點不斷加以改善。單片機技術及電壓轉換模塊的出現為精確數控電源的發展提供了有利的條件。本課題對恒流源進行研究，設計出所需要的符合標準的數控直流電流源。二 選題研究的基本內容1.數控直流電流源設計的具體參數要求：（1）輸出

5、電壓：范圍0+9.9V，步進0.1V，紋波不大于10mV；（2）輸出電流：500mA；（3）輸出電壓主值由數碼管顯示；（4）由“+”、“-”兩鍵分別控制輸出電壓步進增減；（5） 為實現上述幾部工作，自制一穩壓直流電源，輸出±15V，+5V。2.數控直流電流源設計的關鍵點有：（1）輸出電路要保證輸出電流達到500mA以上，紋波小于10mV，并且穩壓特性要優良；輸出電壓的誤差要盡量小；（2）數控電路，應當有點動和自動掃描兩種工作方式，能有效控制輸出電壓。（3）要求用單片機控制數字電路輸出。三 研究方法及措施方案論證 方案一:采用傳統的數字電路方案，此方案共有六部分，輸出電壓的調節是通過“

6、+，-” 兩鍵操作，步進電壓精確到 0.1V 控制可逆計數器分別作加，減計數，可逆計數器的二進制數字輸出分兩路運行：一路用于驅動數字顯示電路，精確顯示當前輸出電壓值；另一路進入數模轉換電路（D/A 轉換電路），數模轉換電路將數字量按比例，轉換成模擬電壓，然后經過射極跟隨器控制,調整輸出級，輸出穩定直流電壓。此方案原理方框圖如圖 1 所示。圖1 方案一系統原理圖方案二：采用AT89C51單片機作為這個系統的控制單元，可以通過DAC0832的數據采樣和集成運放的電壓調整可以改變系統輸出電壓的大小。為了能夠使系統具備檢測實際輸出電壓值的大小，可以將輸出電壓經過DAC0832進行模數轉換，間接用單片機

7、實時對電壓進行采樣，然后進行數據處理及送數碼管顯示。顯示的電壓值便是輸出的電壓大小。此系統比較靈活，采用軟件方法來解決數據的預置以及電壓的大小控制，使系統硬件更加簡潔，各類功能易于實現，能很好地滿足題目的要求。其原理方框圖如圖 2 所示。圖2 方案二系統原理圖比較以上兩種方案的優缺點，方案一采用中、小規模器件實現系統的數控部分，使用的芯片很多，造成控制電路內部接口信號繁瑣，中間相互關聯多，抗干擾能力差。方案二比較靈活，采用 51 系列單片機作為整機的控制單元，利用軟件方法來解決數據的預置以及電壓的步進控制，使系統硬件更加簡潔，各類功能易于實現，能很好地滿足題目的要求。故最終選擇方案二作為本課設

8、的方案。方案實施采用 51系列單片機作為整機的控制單元，利用晶體管的電流放大作用，增加負載電流，在電路中引入電壓串聯負反饋電路使輸出電壓穩定，通過按鍵改變輸入的數字量改變D/A輸出的基準電壓值，基準電壓與負載電壓變化趨勢經過運算放大器比較放大反饋到功率管的基極，從而使輸出功率管的基極電壓發生變化，間接地改變輸出電壓的大小。采用軟件方法來解決電壓的步進控制，使系統硬件更加簡潔，各類功能易于實現本系統以直流電源為核心，利用51系列單片機為主控制器，通過按鍵來設置直流電源的輸出電壓，設置步進為 0.1V，并可由數碼管顯示實際輸出電壓值和電壓設定值。利用單片機程控輸出數字信號，經過 D/A 轉換器（D

9、AC0832）輸出模擬量，再經過運算放大器隔離放大，控制輸出功率管的基極，隨著功率管基極電電流的變化而輸出不同的電壓。1、硬件部分：本設計硬件部分分為6個模塊。（1） 單片機最小系統模塊，采用經典配置。（2）人機界面的數碼管顯示和按鍵部分。（3）單片機輸出控制部分：DA轉換、信號放大，閉環推挽輸出電路。（4）反饋回路中：取樣電阻、電壓串聯負反饋電路。（5）為了加強電路的安全加入了過流短路電路保護電路。（6）供電電路中的整流電路、濾波電路、穩壓調整電路。2、軟件部分軟件控制程序由主程序和過流保護程序兩部分，其主要實現步進加減、DA轉換、鍵盤掃描、LED顯示，過流報警等功能。2.1 主程序首先初始

10、化系統，即AT89C5l單片機系統的初始化，再對系統時間進行設置，調用按鍵處理子程序，判斷是否有按鍵按下，若有就調用顯示處理程序，顯示處理程序在數碼管上顯示預置電壓，通過檢測電路判斷是否短路，若短路則啟動中斷保護。否則，實現穩壓輸出。主流程圖如圖3所示。圖3 主程序模塊流程圖2.2過流保護程序從數模轉換電路轉換出的信號，一路經過流檢測電路，把檢測到的信號，送入單片機最小系統進行處理，若過流，則產生中斷。過流保護程序流程圖如圖4所示。圖4 過流檢測模塊流程圖四 畢業設計進度及步驟第12周查閱資料，進行方案設計。 第24周學習單片機編程，進行軟件的初步編程。 第56周進行輸出電路設計，調試。 第78周進行數控電路設計、調試。 第910周進行單片機編程、調試。 第1112周進行輸出電壓擴展，按畢設要求應產生多種波形的輸出。 第1314周進行穩壓電源的設計、制作。 第1516周進行總體電路聯調，軟、硬件電路聯調。 第1719周進行論文撰寫，準備答辯。五 參考文獻1 清華大學電子教研組編 閻石主編：數字電子技術基礎（第四版），高等教 育出版社，1998年12月2 張毅剛 等編：新編