原稿??！基于單片機(jī)的程控精密直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)【任務(wù)書+機(jī)械畢業(yè)論文+萬方查重】

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原稿！！基于單片機(jī)的程控精密直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)【任務(wù)書+機(jī)械畢業(yè)論文+萬方查重】

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關(guān) 鍵詞：: 原稿基于單片機(jī) 程控精密直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 任務(wù)書機(jī)械畢業(yè)論文萬方

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內(nèi)容簡介：: 摘要我們可以利用數(shù)字來決定程控直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓，并可使輸出直流電壓能夠保持穩(wěn)定，準(zhǔn)確的直流電壓源。此次設(shè)計(jì)的數(shù)控穩(wěn)壓電源電路由去抖電路、輔助電源電路、D / A 轉(zhuǎn)換電路等構(gòu)成，詳細(xì)介紹了電路的大致的電路結(jié)構(gòu)和控制方法。和以前的傳統(tǒng)電源不同的是，數(shù)控直流電源具有操作方便、穩(wěn)定可靠等優(yōu)勢。數(shù)控直流電源組成簡單、易于生產(chǎn)、價(jià)格實(shí)惠，輸出電壓可在1-10V 內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，輸出電壓的步進(jìn)值為 0.5V，輸出電壓值得增大減小分別利用“+ ”， “ - ”按鍵進(jìn)行控制，可以按照適時(shí)需求組合穩(wěn)壓源電路的各種輸出電壓值。電源控制電路采用 AT89C51 單片機(jī)，主控電路采用串聯(lián)調(diào)節(jié)穩(wěn)壓技術(shù)，電路結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)速度快，穩(wěn)定性好，效率高。關(guān)鍵詞：數(shù)控電源；AT89C51；DAC0832；OPA552AbstractWe can use the number to determine the program-controlled DC power supply output voltage, and can make the output DC voltage to maintain a stable and accurate DC voltage source. The design of the NC power supply circuit by the debounce circuit, auxiliary power supply circuit, D / A conversion circuit and so on, in detail the circuit of the circuit structure and control methods. And the previous traditional power supply is different, CNC DC power supply with easy operation, stable and reliable and other advantages. The output voltage can be continuously adjusted in 1-10V, the step value of the output voltage is 0.5V, the output voltage should be increased and the +, -, the output voltage should be increased, Button to control, in accordance with the timely needs of the combination of a variety of voltage regulator circuit output voltage. Power control circuit using AT89C51 microcontroller, the main control circuit using series regulator regulator technology, circuit structure is simple, fast response, good stability and high efficiency.Key words: numerical control power supply; AT89S51; DAC0832; OPA552目錄摘要 .1Abstract.2第一章緒論 .31.1 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的產(chǎn)生背景 .31.2 直流穩(wěn)壓電源發(fā)展現(xiàn)狀 .41.2.1 智能化 .41.2.2 數(shù)字化 .41.2.3 模塊化 .51.2.4 綠色化 .51.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 .51.4 系統(tǒng)開發(fā)的意義 .61.5 系統(tǒng)主要功能 .71.6 系統(tǒng)研究方向及研究方法 .7第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) .82.1 系統(tǒng)概述 .82.2 系統(tǒng)整體概述 .92.2.1 控制部分 .92.2.2 顯示部分 .102.2.3 鍵盤接口部分 .112.2.4 電源部分 .112.2.5 其他電路部分 .12第三章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) .133.1 單片機(jī)主控電路設(shè)計(jì) .133.2 顯示電路 .133.3 電源電路 .143.4 系統(tǒng)總電路 .14第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) .154.1 主程序 .15第五章組裝與調(diào)試 .165.1 硬件電路的布線與焊接 .165.2 電路組裝和調(diào)試 .17結(jié)束語 .18參考文獻(xiàn) .19致謝 .20附錄 .20第一章緒論1.1 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的產(chǎn)生背景數(shù)字電源技術(shù)是電力技術(shù)中的一種特別實(shí)用的工程技術(shù)，廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)之中。電力電子技術(shù)是電能優(yōu)秀的應(yīng)用技術(shù)之一。當(dāng)下的電源研究是結(jié)合了電氣、電子、材料、控制理論、系統(tǒng)集成等許多科學(xué)方面。計(jì)算機(jī)技術(shù)伴隨時(shí)代發(fā)展越來越快，通信技術(shù)也同樣如此，現(xiàn)代信息技術(shù)革命也極大地促進(jìn)了電力電子技術(shù)向前發(fā)展，這就對要求電源技術(shù)向更高層次邁進(jìn)。數(shù)控穩(wěn)壓電源在人們使用的電子設(shè)備中日益被大量采用，普通電源運(yùn)行時(shí)發(fā)生的錯(cuò)誤可能會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的精度。電力供應(yīng)將造成許多不利后果，世界對電力產(chǎn)品提出了不同的要求，也確立了相關(guān)產(chǎn)品準(zhǔn)確度準(zhǔn)則條例。流向市場的產(chǎn)品必須滿足產(chǎn)品的準(zhǔn)確度準(zhǔn)則。數(shù)控電源從 80 年代真正發(fā)展起來，在這之后，電力電子理論系統(tǒng)初步建立。這些理論為后續(xù)發(fā)展提供了良好的基礎(chǔ)。在后期，數(shù)控電力技術(shù)發(fā)展了跨越式發(fā)展。然而很多產(chǎn)品依然有很多劣勢，比如：可靠性不高、控制水平不達(dá)標(biāo)、分辨率較低、功率密度不大等。所以，數(shù)字電源發(fā)展的重要目標(biāo)是瞄準(zhǔn)這些劣勢不斷提高改進(jìn)。單片機(jī)技術(shù)、電壓轉(zhuǎn)換模塊的產(chǎn)生和發(fā)展給精密數(shù)字程控式穩(wěn)壓電源的開發(fā)研究帶來了很多方便之處。1990 年以后，新型轉(zhuǎn)換技術(shù)和各種程序控制理論逐漸不斷地研究進(jìn)步，專用集成電路和數(shù)字信號(hào)處理裝置的開發(fā)使用已經(jīng)開發(fā)出 0.05V 的數(shù)字程序控制電源，功率密度可以提高至 50W/英寸 3。數(shù)控電源的構(gòu)成能夠分為三部分：器件部分、主電路部分和控制部分。當(dāng)下的電力電子設(shè)備中，以前普遍使用的直流電源基本選擇電位器和頻帶開關(guān)調(diào)整電壓，而電壓表的顯示值則表示電壓值的大小。所以，電壓值調(diào)節(jié)精度較低，也無法做到直觀讀數(shù)，并且磨損可能導(dǎo)致電位器損壞，讀數(shù)容易產(chǎn)生跳變，實(shí)際使用不便。不過單片機(jī)程控?cái)?shù)字直流電源可以更好地改善這些不足之處。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展是 51 系列 MCU 作為主要控制單元電路開發(fā)和軟開關(guān)技術(shù)等電子技術(shù)改進(jìn)的主要標(biāo)志。數(shù)字化應(yīng)屬于重要發(fā)展方向的控制，數(shù)字電源技術(shù)也會(huì)信息技術(shù)的飛速發(fā)展而得到很好地推動(dòng)。當(dāng)下數(shù)控電源的研究方向，大方向是針對更準(zhǔn)確的數(shù)控精度和分辨率以及更優(yōu)良的動(dòng)態(tài)性能、優(yōu)質(zhì)的環(huán)保表現(xiàn)、更高的智能化程度、更高的可靠性等展開研究的。1.2 直流穩(wěn)壓電源發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1 智能化當(dāng)下在開發(fā)高精度、高性能、多功能的測控儀器時(shí)，大多數(shù)技術(shù)人員都會(huì)考慮選擇單片機(jī)。用單片機(jī)作為主要組成部分的測控儀器逐步取代傳統(tǒng)電子電路的傳統(tǒng)儀器，計(jì)算機(jī)技術(shù)和測量控制技術(shù)充分融合，成為了所謂的“智能測控儀器” 。智能儀表既優(yōu)化了大部分傳統(tǒng)儀器不能處理、難以處理的疑難問題，又使整個(gè)儀器的電路簡單化了，系統(tǒng)的可靠性得到提高，產(chǎn)品的開發(fā)速度飛速提升。直流電源一方面為儀器提供電力，是儀器“電源” ，另一方本身就是儀器，所以有可能而且應(yīng)該是智能的。詳細(xì)來講，智能直流電源能夠擁有如下幾種特點(diǎn)：操作自動(dòng)化。系統(tǒng)完整的測量過程包含鍵盤掃描、范圍選取、開關(guān)閉合、數(shù)據(jù)采集、傳輸和處理以及顯示打印等都經(jīng)過單片機(jī)的控制，可以做到測量的完全自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)。有自檢功能，包括自動(dòng)歸零、自動(dòng)故障檢測、自動(dòng)狀態(tài)驗(yàn)證、自動(dòng)校準(zhǔn)診斷、自動(dòng)轉(zhuǎn)變量程。系統(tǒng)可以自動(dòng)檢測站點(diǎn)的故障甚至故障原因。能夠進(jìn)行人機(jī)對話。原來傳統(tǒng)的直流電源中的轉(zhuǎn)換開關(guān)在智能直流穩(wěn)壓電源中采用鍵盤來取代，技術(shù)工人從鍵盤輸入相關(guān)的命令即可完成對應(yīng)的測量功能。并且，智能直流電源可以從顯示屏幕上觀察儀表使用狀態(tài)、工作條件等，將測量數(shù)據(jù)處理結(jié)果及時(shí)報(bào)備給相應(yīng)的技術(shù)人員，使系統(tǒng)運(yùn)行更加方便直觀。網(wǎng)絡(luò)管理能力?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)不斷地普及和信息處理技術(shù)不斷研究進(jìn)步，直流電源通過 RS232 接口實(shí)現(xiàn)與主機(jī) PC 的通信，使網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員可以隨時(shí)監(jiān)控電力設(shè)備的運(yùn)行，技術(shù)參數(shù)；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員可以通過網(wǎng)絡(luò)定時(shí)切換電源，遠(yuǎn)程開關(guān)等功能。1.2.2 數(shù)字化普通直流電源的控制部分利用模擬信號(hào)完成設(shè)計(jì)工作。上世紀(jì)六七十年代，模擬電路基本上講是電力電子技術(shù)的基礎(chǔ)。然而，數(shù)字信號(hào)，數(shù)字電路的重要性變得愈發(fā)明顯，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)也逐步成熟，由此便顯現(xiàn)出極大的優(yōu)勢：計(jì)算機(jī)處理控制更為方便、減小模擬信號(hào)失真程度，降低無關(guān)信號(hào)干擾（即提升抗干擾能力），易于封裝調(diào)試和遙感遙測遙控，而且容易進(jìn)行自我診斷以及容錯(cuò)等其他技術(shù)植入。1.2.3 模塊化模塊化電源包括功率器件的模塊化和電源單元模塊化兩種含義。模塊化的目的既可以使智能電源應(yīng)用便利，又減少了整機(jī)的尺寸，更主要的地方在于取消傳統(tǒng)方式里面的導(dǎo)線連接，把寄生參數(shù)減到最小，使設(shè)備承受最低程度的電壓力，從而提高了系統(tǒng)可靠性。對于大功率電源，因?yàn)槠骷萘抗潭?，可以增多冗余以提升可靠性，通常選擇好幾個(gè)獨(dú)立模塊單元相并聯(lián)，然后使用電流共享技術(shù)，所有模塊一起承擔(dān)負(fù)載上的電流，一旦模塊出現(xiàn)故障，其他模塊然后共享負(fù)載電流。大大增加系統(tǒng)的可靠程度，如果存在單個(gè)模塊故障，那也無法影響整個(gè)系統(tǒng)的正常有序工作。1.2.4 綠色化電力供應(yīng)系統(tǒng)的綠色包括兩種含義：一是節(jié)電功能顯著，這意味著節(jié)能的發(fā)電能力，因?yàn)榘l(fā)電是環(huán)境污染的重要原因，節(jié)能減排可以減少環(huán)境污染；二是這些電源不對或者對環(huán)境產(chǎn)生的污染很小，國際電工委員會(huì)（IEC）已經(jīng)制定了一套的相關(guān)條例，比如說：EC555，IEC917，IECI000 等。1990 年以后，許多種有源濾波器和有源濾波器補(bǔ)償方案開始制定，這給 21 世紀(jì)大量生產(chǎn)的各種各樣的綠色節(jié)能的直流電源產(chǎn)品奠定了厚實(shí)的基礎(chǔ)。1.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀電力電子技術(shù)逐步變成一個(gè)完善而獨(dú)立的高科技技術(shù)，電源技術(shù)也包含于電力電子技術(shù)類。信息產(chǎn)業(yè)是電源技術(shù)的重要服務(wù)對象，因此，信息技術(shù)的發(fā)展也給了電源技術(shù)的發(fā)展更多的難題，因此也幫助電源技術(shù)加快發(fā)展，這兩者互補(bǔ)互助，使今天信息產(chǎn)業(yè)和電源行業(yè)得以蓬勃發(fā)展。到目前為止，電力已成為一個(gè)非常重要的基礎(chǔ)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，從日常生活到最前沿的科學(xué)與電力技術(shù)的參與和支持是密不可分的，具有高密度、低電壓、高電流、高頻率、高效率等多樣化的發(fā)展趨勢。同時(shí)，包裝結(jié)構(gòu)、規(guī)模也越來越接近國際標(biāo)準(zhǔn)化，滿足全球市場一體化的要求。在中國，把電力電子技術(shù)當(dāng)成核心技術(shù)的電源行業(yè)，在六十年代中期出現(xiàn)其雛形，到了上世紀(jì)九十年代，電源行業(yè)進(jìn)入了飛速發(fā)展的階段。在國家自然科學(xué)基金的引導(dǎo)下，或在創(chuàng)新意識(shí)的引導(dǎo)下，中國電力電子技術(shù)研究開發(fā)工作從最初的吸收消化別國先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，逐漸進(jìn)步到開發(fā)前沿跟蹤和有能力進(jìn)行基本創(chuàng)新，電源行業(yè)出現(xiàn)了許多產(chǎn)品，它們在技術(shù)層面上來講相當(dāng)復(fù)雜，并且具有國際先進(jìn)水平，也開發(fā)出大量非常有代表性的研究成果和產(chǎn)品，當(dāng)下國內(nèi)也進(jìn)行了跟蹤國際前沿研究和一些基礎(chǔ)研究。然而，中國電源行業(yè)根發(fā)達(dá)國家比起來，差距與劣勢還是顯而易見的，特別是在實(shí)現(xiàn)直流電源智能化以及網(wǎng)絡(luò)這兩個(gè)方向，開發(fā)人員的研究投入并不多。目前，成都電子科技大學(xué)和廣州華南理工大學(xué)在這兩個(gè)方面有較多的研究，主要使用單片機(jī)和可編程系統(tǒng)設(shè)備（PSD）來操作直流電源或數(shù)字化電壓單元這兩種方式進(jìn)行數(shù)字控制，然而和國外一比較就會(huì)發(fā)現(xiàn)，達(dá)不到預(yù)想的效果并且存在很大的差距。國內(nèi)廠商生產(chǎn)的直流電源，盡管說是朝著數(shù)字化發(fā)展的方向，然而多局限在使輸出的數(shù)字能夠數(shù)碼顯示，或者是實(shí)現(xiàn)多組數(shù)字預(yù)設(shè)這些淺顯的層面?？偠灾瑖鴥?nèi)直流電源技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化還需要很大程度的努力，在激烈的國際競爭中才能占有一席之地。目前在國內(nèi)外電源行業(yè)，主要產(chǎn)品是不同種類的線性電源，比如：交直流開關(guān)電源、直直流開關(guān)電源、交流變頻電源、電解電鍍電源、高頻變頻器整流焊接電源、中頻感應(yīng)加熱電源、動(dòng)力電源、正弦波逆變電源、UPS、可靠高效低污染光伏逆變電源、風(fēng)光互補(bǔ)型電源等。而普通使用者最在意的莫過于產(chǎn)品的性價(jià)比、品牌、使用壽命等方面。這相應(yīng)的促進(jìn)了國內(nèi)外電源廠商往應(yīng)用技術(shù)數(shù)字化，硬件結(jié)構(gòu)模塊化、產(chǎn)品綠色智能化等方面發(fā)展。1.4 系統(tǒng)開發(fā)的意義伴隨時(shí)代的進(jìn)步，我們的生活、工作一直都受到數(shù)字電子技術(shù)的影響。數(shù)字電子技術(shù)給我們的生活工作提供了極大的便利，深受歡迎。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)將設(shè)計(jì)出一個(gè)數(shù)控直流電源，由直流電源、控制電路、顯示電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、電壓放大和發(fā)射極輸出等組成。具體來說，51 系列 MCU 用作整機(jī)的控制單元，由變化輸入的數(shù)字來變化輸出的電壓。輸出電壓由集成放大器放大器和發(fā)射極輸出器件的輸出變化。與傳統(tǒng)電源相比具有穩(wěn)定，功率穩(wěn)定和高輸出電壓以及數(shù)字顯示特性的使用。1.5 系統(tǒng)主要功能系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)范圍為 1.2V+ 10V，最大輸出電流為 500mA，具有過載和短路保護(hù)。數(shù)字顯示有 4 位，其中 1 個(gè)功能顯示，其他 3 個(gè)顯示輸出電壓和電路參數(shù)設(shè)置。鍵盤具有四個(gè)鍵，功能選擇鍵，步驟改變鍵和確認(rèn)鍵。功能選擇鍵用于啟動(dòng)參數(shù)設(shè)置狀態(tài)。步更改鍵用于設(shè)置參數(shù)值。確認(rèn)鍵用于輸入設(shè)定值。功率設(shè)置值是以前的使用值。這時(shí)候電壓顯示值開始閃爍，說明已經(jīng)進(jìn)入了參數(shù)設(shè)定狀態(tài)。按 Enter 鍵進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)，按 Enter 鍵更改設(shè)置值，按 Enter 鍵進(jìn)入設(shè)置值。按 Enter 鍵更改設(shè)置值。系統(tǒng)配有自動(dòng)識(shí)別功能，不接受使用范圍的設(shè)置。1.6 系統(tǒng)研究方向及研究方法此次畢業(yè)設(shè)計(jì)研究的直流電源系統(tǒng)要求滿足智能、數(shù)字和模塊化的條件。智能化的意思是系統(tǒng)模塊可編程，能夠智能地操控系統(tǒng)。數(shù)字主要是指通過LED 數(shù)字顯示的系統(tǒng)輸出電壓，并能夠按下按鈕來連續(xù)步進(jìn)地調(diào)節(jié)輸出電壓，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。模塊化是指系統(tǒng)通過各種模塊，提高系統(tǒng)的可靠性。畢業(yè)設(shè)計(jì)從課題開始就明確，畢業(yè)設(shè)計(jì)題目確定，通過使用四年大學(xué)專業(yè)知識(shí)和獲取參考資料來進(jìn)行一系列工作的完成。對于主題的要求，我進(jìn)行了如下思考，例如：要使用哪些模塊，應(yīng)該如何分配模塊，如何協(xié)調(diào)這些模塊。然后對程序的可行性進(jìn)行重復(fù)參考比較，最后完成設(shè)計(jì)，程序完成后，訪問與硬件電路相關(guān)的參考信息各模塊的設(shè)計(jì)，同時(shí)軟件模塊同步，通過連續(xù)測試，正確的代碼燒錄到微控制器存儲(chǔ)單元中，通過一次次調(diào)試系統(tǒng)，不斷地修改完善來改進(jìn)系統(tǒng)。第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)概述數(shù)控電源是電子設(shè)備的重要組成部分，數(shù)控電源的質(zhì)量與電子設(shè)備的可靠程度直接相關(guān)，電子設(shè)備故障原因有 60可能性是來自電源。因此用戶更加提高了對電源的重視程度。電子電路和電子設(shè)備上電源最基本的要求是電源輸出電壓或輸出電流穩(wěn)定。查閱了不少相關(guān)資料之后，我發(fā)現(xiàn)顯示、控制電路是組成程控直流穩(wěn)壓電源電路的核心，有以下幾種選擇：方法 1：使用模擬電路模擬電壓調(diào)節(jié)器電路用于通過多端口開關(guān)來控制輸出電壓，而所謂的顯示系統(tǒng)只在多文件開關(guān)旁邊，每個(gè)文件指示電壓值。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，其不切實(shí)際的缺點(diǎn)使其逐漸走上歷史舞臺(tái)。方法 2：使用純數(shù)字電路純數(shù)字電路電源可以消除硬件之間的摩擦，極大地提高了直流穩(wěn)壓電源的使用壽命，它的輸出電壓不會(huì)由于時(shí)間的延長而出現(xiàn)誤差。但是它的電路更復(fù)雜，制作困難，因?yàn)殡娐返膹?fù)雜性會(huì)帶來很多問題。方法 3：采用單片機(jī)方法單片機(jī)數(shù)字電源的使用是數(shù)字電路和單片機(jī)的良好組合，既可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路的各項(xiàng)功能，又可以最大程度上簡化復(fù)雜的純數(shù)字電路。選用單片機(jī)之后，還能夠編寫軟件對其進(jìn)行保護(hù)，通過編寫軟件也可以方便地?cái)U(kuò)展其他功能。通過多方面的考慮和實(shí)用性、準(zhǔn)確性、單片機(jī)處理能力等，使用基于單片機(jī)控制的直流穩(wěn)壓電源的優(yōu)勢在于：低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)，因此我們選擇了第三個(gè)方法。系統(tǒng)整體框圖如下圖 1 系統(tǒng)整體框圖2.2 系統(tǒng)整體概述系統(tǒng)整體框圖如圖 1 所示。圖中的各個(gè)模塊均通過單片機(jī)來進(jìn)行協(xié)調(diào)工作。2.2.1 控制部分（一）單片機(jī)介紹：AT89C51 的主要特點(diǎn)：兼容 MCS-514K 字節(jié)的可編程閃存使用壽命：1000 次寫入/擦除周期數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10 年全靜態(tài)操作：0Hz-24Hz三級(jí)程序存儲(chǔ)鎖128 * 8 位內(nèi)部 RAM32 個(gè)可編程 I / O 線兩個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5 個(gè)中斷源可編程串行通道低功耗空閑和掉電模式片上振蕩器和時(shí)鐘電路如圖 2 為單片機(jī)的原理圖：圖 2 單片機(jī)原理圖（二）控制電路介紹電路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1 所示，選擇 AT89C5l 單片機(jī)當(dāng)做控制核心，在外圍一片電擦除 2864 內(nèi)存，用于進(jìn)行掉電參數(shù)存儲(chǔ)。單片機(jī)的設(shè)定值與 A/D 轉(zhuǎn)換采樣的反饋值之間的偏差以及偏差的變化率，得到相應(yīng)的輸出值，由 D/A 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為模擬量去驅(qū)動(dòng)電壓輸出控制電路，使電壓穩(wěn)定在先前的設(shè)置值。2.2.2 顯示部分本文使用公共陽極數(shù)字管作為顯示部分，因?yàn)橐@示的數(shù)量較少，因此數(shù)字顯示可以滿足要求。圖 3 顯示了數(shù)字管的示意圖：圖 3 數(shù)碼管原理圖2.2.3 鍵盤接口部分鍵盤是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中應(yīng)用的最多的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備。鍵盤分為獨(dú)立鍵盤和矩陣鍵盤。選項(xiàng) 1，使用獨(dú)立鍵盤獨(dú)立鍵盤，一個(gè)鍵占用一個(gè) I / O 線，當(dāng)鍵數(shù)多時(shí)，I / O 口，使用率不高，不過需要的軟件編寫較少，程序簡單，多用于需要按鍵不多的場合。選項(xiàng) 2，使用矩陣鍵盤電路連接和軟件編程較為復(fù)雜，不過提高了 I / O 端口利用率，多用于按鍵需求較多的場所。因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求的簡單按鈕，所以選舉方案一。2.2.4 電源部分本文采用三端電源，輸出 15V，電流 1A。如圖 4 所示，其引腳圖如下：圖 4 LM7915 外形引腳圖2.2.5 其他電路部分（一）D/A 轉(zhuǎn)換器DAC0808 是一個(gè) 8 位 DAC 轉(zhuǎn)換器，DAC0808 是一個(gè)具有 16 個(gè)引腳的雙列直插 8 位 D / A 轉(zhuǎn)換器。引腳功能是：1 腳為空， GND 為 2 腳，VEE 為 3 腳，DAC 輸出引腳為 4 腳，數(shù)據(jù)輸入引腳為 5 腳，VCC 為 13 腳，為 12 腳參考電壓（VREF +），15 腳為參考電壓（VREF-），16 腳為補(bǔ)償。數(shù)據(jù)輸入全為 0 時(shí)，4 腳輸出電壓最低，接近零；當(dāng)數(shù)據(jù)輸入全為 1 時(shí)，4 腳輸出電壓最高，電壓值由參考電壓 VREF 決定。因此，參考電壓的精度決定了 D / A 轉(zhuǎn)換的精度。（二）運(yùn)放 NE5532NE5532 是一種雙運(yùn)放運(yùn)算放大器，具有高性能、低噪聲的特點(diǎn)。與其他標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器（如 1458）相比，它表現(xiàn)出出色的抗噪聲性能、輸出驅(qū)動(dòng)能力和相當(dāng)高的信號(hào)和功率帶寬。這些優(yōu)點(diǎn)使得該裝置特別適用于高水準(zhǔn)和專業(yè)的音頻設(shè)備、儀器儀表、控制電路以及電話通道放大器。引腳圖如圖 5 所示：圖 5 NE5532 引腳圖第三章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)3.1 單片機(jī)主控電路設(shè)計(jì)此次設(shè)計(jì)選擇用 AT89C51 單片機(jī)進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的控制，協(xié)調(diào)工作；單片機(jī)是包括 CPU、RAM 、ROM、定時(shí)、計(jì)數(shù)和各種接口的微控制器。體積小、成本低、功能強(qiáng)大，在智能產(chǎn)品和工業(yè)自動(dòng)化當(dāng)中的使用十分廣泛。而其中，51系列單片機(jī)是最典型，最具代表性的單片機(jī)。單片機(jī)控制電路3.2 顯示電路在圖 8 中，顯示部分比較簡單，主要由兩個(gè)數(shù)字管和多個(gè)電阻組成，兩個(gè)數(shù)字管顯示位和電壓的十分位，部分由微控制器完成，數(shù)字管到端口其次是AT89C51 微控制器 P01， P02，P03，P04 端口，完成電壓顯示部分。圖 8 顯示部分3.3 電源電路這部分主要由三端穩(wěn)壓器 LM7815，LM7915，LM7805 和多個(gè)電容器、二極管組件、220V 電源經(jīng) 220V / 36V 變壓器變壓后變?yōu)殡p 15V 交流電壓，三端穩(wěn)壓器 LM7815 和 LM7915 獲得+15 V，然后通過 LM7805 獲得+5 V 電壓。圖 7 穩(wěn)壓電源圖3.4 系統(tǒng)總電路該系統(tǒng)采用 AT89C51，具有 D/A 轉(zhuǎn)換器 DAC0808 和三端穩(wěn)壓器模塊，完成電壓可以連續(xù)調(diào)節(jié)的功能（精度：0.1V） ?？梢詮?LED 數(shù)碼管讀得電壓值，直觀、可靠、實(shí)用，電路結(jié)構(gòu)簡單。數(shù)字控制部分帶“+” 、 “-”鍵控制可逆二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，二進(jìn)制計(jì)數(shù)器輸入輸出到 D/A 轉(zhuǎn)換器，D/A 轉(zhuǎn)換器變?yōu)橄鄳?yīng)的電壓，放大后的電壓達(dá)到適當(dāng)?shù)碾妷褐?，來決定穩(wěn)壓電源的輸出。系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)部分如圖 6 所示：圖 6 系統(tǒng)硬件總設(shè)計(jì)第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 主程序該電路選擇 51 系列單片機(jī)用作整體控制單元，由變化輸入數(shù)字從而變化輸出電壓值，然后讓輸出功率管的基極電壓產(chǎn)生改變，這樣可以不直接改變輸出電壓值。要讓系統(tǒng)可以檢測到真是的輸出電壓值，可以利用 ADC0809 完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，間接利用單片機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)電壓采樣，之后再進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示。使用軟件來解決數(shù)據(jù)預(yù)設(shè)和當(dāng)前步進(jìn)控制，系統(tǒng)硬件更簡潔，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。以直流電源為核心，選擇 AT89C51 單片機(jī)作為主控制器，由鍵盤設(shè)定直流電源的輸出電壓，將步進(jìn)電平設(shè)置為 0.1V，并通過數(shù)字顯示實(shí)際的輸出電壓和電壓設(shè)置。使用微控制器控制的輸出數(shù)字信號(hào)，由 D/A 轉(zhuǎn)換器（DA0832）輸出模擬量，然后通過運(yùn)放隔離放大，控制基極的輸出功率，伴隨功率管基極電流的改變，輸出不同電壓，單片機(jī)系統(tǒng)還考慮到恒壓源的實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過電流/電壓轉(zhuǎn)換的輸出電壓，通過 A / D 轉(zhuǎn)換芯片，將實(shí)時(shí)模擬量變成數(shù)據(jù)量，由單片機(jī)完成分析處理，利用數(shù)據(jù)形式反饋環(huán)節(jié)來讓電壓更穩(wěn)定，從而完成穩(wěn)壓電壓源的設(shè)計(jì)。第五章組裝與調(diào)試5.1 硬件電路的布線與焊接電路圖我們在 PROTEL 中有 PCB 原理圖，我們在熱敏紙上打印原理圖，然后用高溫覆蓋銅板，以產(chǎn)生清晰的電路布局。由于打印或人為原因可能會(huì)打破結(jié)果，所以我們必須認(rèn)真檢查，如出現(xiàn)虛線我們可以畫，使骨折再次聯(lián)系在一起。為了使這些油墨能夠被覆蓋在 CCL 中，我們最好將 CCL 放在壓花機(jī)上兩次。部件焊接：接部件必須具有良好的可焊性。并非所有金屬都具有良好的可焊性。焊接，高溫容易讓焊件的表層生成氧化膜，影響焊料的焊接性。要使焊件的可焊性得到提高，一般使用表層鍍錫、銀等方法來阻止焊件表層氧化。要讓焊件與焊料良好接觸，必須保證焊件的表面清潔，焊接前，務(wù)必將焊件表層的氧化膜清除，不然則不能確保焊接質(zhì)量。用適當(dāng)?shù)闹竸?。不同的焊接過程應(yīng)使用不同的焊劑。在電子電路板等精密電子產(chǎn)品的焊接中，要讓護(hù)板焊接可靠穩(wěn)定，一般使用松香作為助焊劑。通常利用酒精把松香溶解成松香水使用。將焊機(jī)加熱到合適的溫度。重要的是要強(qiáng)調(diào)，不僅焊料被加熱熔化，而且焊件應(yīng)加熱到焊料熔化的溫度。5.2 電路組裝和調(diào)試實(shí)際電路圖進(jìn)行電路的組裝時(shí)，遇到了不少的問題，其中最主要的是設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮全面，由于芯片分布的不合理，導(dǎo)致了很多“特長線” 。既影響了排線布線速度，又對后續(xù)調(diào)試也帶來了許多本不必要的麻煩。當(dāng)時(shí)已經(jīng)有很多接線了，不能再重新開始，一次又一次的，終于動(dòng)了一個(gè)芯片，問題得到了很大的改善。二是布線，因?yàn)橐蟛辉试S橫穿，橫橫垂直，所以在保證連接通暢的情況下，布線也要花個(gè)不小的心思。進(jìn)行電路調(diào)試時(shí)，第一輪用萬用表歐姆檔測試，遇到實(shí)驗(yàn)板有一個(gè)千斤頂不合理的情況，導(dǎo)致芯片無法正常工作。與其他方法相比，我選擇了明確連接的線，因?yàn)樗逦?，更容易?shí)現(xiàn)。對于高電阻絲只能更換。第二輪電源后，使用萬用表電壓文件來測試單元電路的狀態(tài)。如：每級(jí)三相穩(wěn)壓器輸出的電壓是不是穩(wěn)定電壓，而且要和需要的電壓相接近，按照測試得出的結(jié)果對電路進(jìn)行一些改善與優(yōu)化，最終達(dá)成設(shè)計(jì)的目的。電路調(diào)試過程遇到的問題和解決方案：1、更多的電路線路，容易出現(xiàn)短路現(xiàn)象，數(shù)字顯示由于短路顯示不正常，線路完成后正常顯示。2、在放大器輸入 10K 串聯(lián)電阻時(shí)，在輸入和輸出端加上 100K 反饋電位器，調(diào)節(jié)電位器使輸出電壓和顯示值相同。3、生產(chǎn)和測試-24V 電源，因?yàn)闆]有嚴(yán)重參考整流器連接和 7924 芯片數(shù)據(jù)，有整流電容器突發(fā)。4、數(shù)字顯示問題，檢查電路發(fā)現(xiàn)焊接后，重新焊接后正常顯示。5、反復(fù)調(diào)整電路，使其符合設(shè)計(jì)要求。結(jié)束語課程設(shè)計(jì)過程集成了數(shù)字電路，模擬電路，單片機(jī)，C 語言編程的微控制器，大學(xué)學(xué)習(xí)知識(shí)在整合中發(fā)揮了非常好的作用，而且還應(yīng)用于 Keil 軟件和ISIS Profressional 軟件仿真，仿真結(jié)果也更準(zhǔn)確，但物理卻沒有完全實(shí)現(xiàn)功能。這個(gè)認(rèn)識(shí)自己的知識(shí)過程太小了，也許自己生產(chǎn)的產(chǎn)品太少了，對某些芯片的理解很少，在未來的實(shí)踐中必須加上這個(gè)理論知識(shí)和實(shí)踐能力。而且也認(rèn)識(shí)到理論和實(shí)踐的區(qū)別，通過實(shí)際生產(chǎn)可以更好地了解一些模塊電路和芯片功能，特別是在檢查電路時(shí)，使其對電路有更好的了解。在寫論文的同時(shí)，也讓自己意識(shí)到一切都要認(rèn)真對待，規(guī)范化，嚴(yán)謹(jǐn)化。參考文獻(xiàn)（二）參考文獻(xiàn)1曹建樹，代峰燕，俞建榮，李明利. 應(yīng)用型工科院校單片機(jī)課程教學(xué)改革與實(shí)踐J. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012，(03):129-132.2王海燕，楊艷華. Proteus 和 Keil 軟件在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用J. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012，(05):88-91.3趙焱. 電渣爐單片機(jī)控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)D.吉林大學(xué)，2004.4周凱汀，鄭力新. AT89C51 單片機(jī)數(shù)控多路直流穩(wěn)壓電源J. 華僑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2001，(04):371-375.5楊忠亮. 直流電源系統(tǒng)綜述J. 供用電，2015，(02):14-18.6梁計(jì)鋒，尤國強(qiáng)，劉瑞妮，馮曉鋒. 基于單片機(jī)的大功率直流電源的設(shè)計(jì)J.電子制作，2015，(03):6-7.7楊蕊. 基于單片機(jī)的數(shù)控直流電源的設(shè)計(jì)J. 信息通信，2015，(10):257-258.8趙書強(qiáng). 基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)直流電源系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)壓技術(shù)J. 變頻器世界，2010，(01):58-60.9門虎，丁慎花，廖衛(wèi)紅. 直流電源監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J. 自動(dòng)化應(yīng)用，2014，(03):36-38.10周貽春. 單片機(jī)數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)J. 實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2008，(04):54-56.11陳寧. 基于單片機(jī)的高品質(zhì)直流電源J. 電子產(chǎn)品世界，2005，(02):65-66.12Chun-xia Liu，Li-qun Liu. VSCs-HVDC may improve the Electrical Grid Architecture in future worldJ. Renewable and Sustainable Energy Reviews，2016，:.13Bharat Arambhadiya，Harshita Raj，R.L. 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