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流程图中断程序流程图按键扫描程序流程图系统调试及数据分析结论参考文献致谢附录程序清单附录实物图共页共字物理与电子信息学院毕业论文数控步进直流稳压电源设计王学号物理与电子信息学院级电子信息工程班，内蒙古呼和浩特指导教师杨摘要本系统以直流电压源为核心，单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电压，设置步进等级可达，输出电压范围为，并可由液晶屏显示实际输出电压值。

系统有过流保护电路，当输出电流过大时功率管自动截至，而且有红色指示灯发出警报。

本系统由单片机程控输出数字信号，经过转换器输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着功率管基极电压的变化而输出不同的电压。

实际测试结果表明，本系统实际应用于需要高稳定度小功率恒压源的领域。

关键词直流稳压电源单片机数字控制中图分类号文献标识码绪论电源技术尤其是数控电源技术是门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。

数控电源是从年代才真正的发展起来的，到年代，己出现了数控精度达到的数控电源，功率密度达到每立方英寸的数控电源。

从组成上数控电源可分成器件主电路与控制等三部分。

本文重点介绍了台输出电压可调节的数控步进直流稳压电源。

它采用单片机为核心控制器件来实现对输出电路的调节控制。

电压调节范围为步进幅度为，输出电压和电流值通过液晶来显示显示精度分别为和。

它主要由核心控制模块，液晶显示模块，人机交互模块，稳压电源输出模块，电压电流采集放大比较模块，电压电流的调节模块，声光报警模块和为系统供电的电源模块等组成。

通过输出信号采集调理电路对输出的电压电流进行实时采样，然后把采样的值送给内部自带转换的进行处理，之数控步进直流稳压电源设计后控制液晶来同时显示当前输出的的电压和电流值。

本产品控制灵活可靠性高系统维护方便是款智能化程度更高，性能更完美的稳压直流电源。

系统的硬件电路设计系统框图及工作原理概述图系统图工作原理概述由系列单片机控制按键电路显示电路数模转换输出调整过流保护电路等各部分电路的工作，按键电路现用按键实现电路电压变化显示电路由液晶实现显示模数转换由及高精度运放构成，后接又组成射极跟随器，跟随的电流变化输出调整用运放构成电压跟随器及输出电压量反馈，使电压稳定电流保护，输出电流过大达到设定值时，发光二极管导通点亮，开始工作，进而使三极管导通驱动蜂鸣器发出声音，报警电路实现声光报警。

电源部分稳压电源的组成稳压电源由电源变压器整流电路滤波电路和稳压电路组成，如图所示稳压电源输出电路部分供电电路掉电保护采集信号调理电路控制信号调理电路液晶显示电路转换核心控制电路键盘电路声光报警电路物理与电子信息学院毕业论文图稳压电源模块整流电路整流电路由四个整流管组成其作用是将交流电压变换成脉动电压。

滤波电路滤波电路般由电容组成，其作用是将脉动电压中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压。

本题对纹波要求非常高，对于本系统，造成纹波的主要因素是工频干扰负载波动和数字调节的过冲噪声。

其中数字调节的过冲噪声是数字控制系统必然存在的。

因此，主要从抑制工频干扰和提高负载容量上来抑制纹波。

本系统在电源端即进行滤波。

因为系统的工频干扰主要由电源变压器引入，因此在电源端进行滤波对抑制工频干扰是十分必要和十分有效的。

并且三个电源都在输出端用电容进行滤波，进步抑制纹波的影响。

稳压电路由于得到的输出电压受负载输入电压和温度的影响不稳定，为了得到更为稳定电压添加了稳压电路，从而得到稳定的电压。

稳压电源的工作原理如图所示，变压器将电压变换成电压，经过保险管后被整流二极管整流过后，由电容对其进行滤波，然后经过稳压块稳压在输出端又经过电容输出和供电，又经过稳压在输出端经电容滤波输出供电。

经整流滤波稳压固定输出，为保证及时散热稳压块可附上散热片，且输出可供输入，输出端接发光二极管作为电压指示，为防止稳压块输出接的电容放电烧毁集成块，在稳压块输出到输入端正向接二极管。

电源电压的稳定性取决于供电系统本身，当供电系统受到种因素的影响时，供电电压的变化就有可能超出电子设备能够承受的允许范围。

故要求稳压电源的输出必须稳数控步进直流稳压电源设计定，即要求电压波动不是太大，电源各参数设置要合理。

掉电保护芯片是美国公司的低功耗串行，它是内含位存储空间，具有工作电压宽擦写次数多大于次写入速度快小于等特点。

如图所示张佳丽电源类数控电源月日电源电路图电源图图掉电保护图中的脚是三条地址线，用于确定芯片的硬件地址。

在试验开发板上它们都接地，第脚和第脚分别为正负电源。

第脚为串行数据输入输出，数据通过这条双向总线串行传送，在试验开发板上和单片机的连接。

第脚为串行时钟输入线，在试验开发板上和单片机的连接。

和都需要和正电源间各接个的电阻上拉。

第脚需要接地。

中带有片内地址寄存器。

每写入或读出个数据字节后，该地址寄存器自动间加，以实现对下个存储单元的读写。

所有字节均以单操作方式读取。

为降低总的写入时，次操作可写入多达个字节的数据。

核心控制电路如图所示，在此模块中我们采用了，它是单时钟机器周期的单片机，是高速低功耗超强抗干扰的新代单片机，指令代码完全兼容传统，但速度快倍。

内部集成专用复位电路，路，路位转换，针对电机控制，强干扰场合。

凭借自身的优点来完成下几项工作它接收电压电流采集放大比较模块采集的信号，经自身转后并进行数据处理把上步处理好的数据送给液晶显示模块来显示当前输出的电压和电流值，当电流超物理与电子信息学院毕业论文过设定值后就会在液晶上提示报警接收人机交互模块输入的信号，把此信号进行处理后存储或发送给电压电流调整模块根据人机交互模块输入的值，经内部转换后送给外部的电路使之转化为模拟信号送给电压电流调整模块。

由于单片机对时钟的要求比较精确，在此采用晶振和两个的陶瓷电容，从而保证单片机的正常精确工作。

张佳丽电源类数控电源月日电源电路图电源图图核心控制电路和按键组成单片机的上电复位兼手动复位电路，发光二极管起个指示作用。

当开始上电时，由于电容两端电压不能突变，单片机的脚相当于接个高电平，随着对的充电完成脚电位会逐渐降低，上电复位完成。

在单片机运行中，当按下按键后，电源与串联分压使单片机的脚获得足够时间的阀值以上电压，单片机即进行复位，同时指示二极管亮下。

在单片机复位后，松开按键，单片机即可开始进行正常的运行程序。

单片机的管脚是按键的输入端口，作用分别为电压值粗调减键电压值粗调加键电压值细调减键电流值细调加键过流保护清数控步进直流稳压电源设计零键液晶显示背光调节键。

单片机接收到不同的键值会做出相应的处理，同时通过液晶显示出来。

分别接信号采集电路的，分别为电流采样输入通道电压采样输入通道。

单片机根据需要进行对不同通道的信号进行转换，从而可以得到液晶显示所需要的电压值和电流值。

为液晶显示的数据输入端口。

分别是控制液晶显示的，是控制液晶显示的背光调节。

和组成通电显示电路。

信号处理部分信号采集调理电路张佳丽电源类数控电源月日电源电路图电源图图信号采集调理电路由图可知点的采样值是采样电阻分压所提供的，采样值送给由和组成的同相加法器进行放大然后经过降压后同时送给的通道和的导通和关断，影响点的电位变化，从而使调整管工作，使输出电压变化，同时比较器，比较器的基准电压是电压经过电阻限流然后经过稳压管稳压和个的电位器并联调节得物理与电子信息学院毕业论文到的，比较器的结果控制二极管也起到保护电路的作用。

由图可知点的采样值是采样电阻和电位器分压得到的，采样值首先送给由构成的电压跟随器，实现电流的放大，然后送给由电阻和构成的的反比例放大器，然后经过电阻后送给的通道进行转换。

转换电路转换电路的组成转换电路主要有八位数模转换芯片和高精度运算放大器组成。

因为电源输出电压范围是，步长，共有个状态，位的转换芯片共有个状态，显然能满足电路要求，因此采用做为。

运放构成反相比例运算当时，输出电压等于负的输入电压，由倒型网络构成，其由稳压电源的通过个电位器作为基准电压端，基准电压为正电压，由上面的公式得出的输出电压为负，内部有个反馈电阻，所以运放输出不必加反馈电阻，运放的其它的使能端可接高低电平实现对的控制。

转换电路的工作原理如图所示，按键的键值通过单片机传输到转换器中进行数字量和模拟量的转化，由于内部不含运算放大器，所以在外部接个运算放大器构成完整的转换器，运放输出接的反馈电阻端，从而与晶体管构成射极输出器，跟随输出电流的变化，输出的模拟电流量经过高精度运放转化为模拟电压量，然后送至的反向输入端从图中可以看出采样电压与参考电压比较来使点的点位变化，点电位变化使调整管动作，从而使输出电压改变，输出电压变化进而使输出采样电压变化，这样就够成了个闭环的自动调节电路，只需改变数值便可以改变输出电压值。

数控步进直流稳压电源设计转换电路功能芯片芯片图芯片位的数据输入端，为最高位。

模拟电流输出端，当寄存器中数据全为时，输出电流最大，当寄存器中数据全为时，输出电流为。

模拟电流输出端，与的和为个常数，即常数。

反馈电阻引出端，内部已经有反馈电阻，所以端可以直接接到外部运算放大器的输出端，这样相当于将个反馈电阻接在运算放大器的输出端和输入端之间。

物理与电子信息学院毕业论文参考电压输入端，此端可接个正电压，也可接个负电压，它决定至的数字量转化出来的模拟量电压值的幅度，范围为。

端与内部形电阻网络相连。

芯片供电电压，范围为。

模拟量地，即模拟电路接地端。

数字量地。

当和同时有效时，位寄存器端为高电平，此时寄存器的输出端跟随输入端也就是输入寄存器端的电平变化反之，当端为低电平时，第级位输入寄存器端的状态则锁存到第二级位寄存器中，以便第三级位转换器进行转换。

般情况下为了简化接口电路，可以把和直接接地，使第二级位寄存器的输入端到输出端直通，只有第