小型直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)

1、樂山師范學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）系（院） 物理與電子工程學(xué)院 專 業(yè) 電子信息工程 論文題目 小型直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 * 指導(dǎo)教師 * （姓名及職稱）班 級 2011級電信*班 學(xué) 號 * 完成日期：2015年5月小型直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 學(xué)號物理與電子工程學(xué)院 電子信息工程 摘要本設(shè)計(jì)主要為模擬電子線路與單片機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合，通過proteus軟件進(jìn)行仿真調(diào)試，形成三路輸出的直流穩(wěn)壓電源。當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化或輸入電源發(fā)生波動時(shí)，系統(tǒng)能保持輸出電壓不變，且穩(wěn)定輸出5V，9V，24V的直流電壓。系統(tǒng)具有負(fù)載短路時(shí)自動切斷電源的斷路保護(hù)和液晶顯示功能關(guān)鍵詞直流穩(wěn)壓電

2、源 短路保護(hù) 單片機(jī)控制 液晶顯示 電路仿真1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)目標(biāo)，通過調(diào)研與論證，硬件制作和調(diào)試，形成能夠輸出穩(wěn)定直流電壓的小型直流穩(wěn)壓電源電路系統(tǒng)，并且采用液晶顯示器顯示來顯示輸出電壓值，設(shè)計(jì)任務(wù)主要體現(xiàn)在下面幾個(gè)方面。1、采用交流市電通過接入小型鐵芯變壓器得到一個(gè)轉(zhuǎn)換電壓，得以向后面的電路供電；2、通過橋式整流電路和濾波電路濾除脈動直流電中的交流成分，得到更加平滑的輸出電壓；3、設(shè)計(jì)系統(tǒng)輸出穩(wěn)定的三組不同的直流電壓，且輸出電壓不能隨負(fù)載變化而變化；4、輸出三個(gè)穩(wěn)定電壓值分別為+5V，+9V，+24V；5、利用仿真軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、仿真測試、優(yōu)化調(diào)試。要求達(dá)到在電路輸入AC220

3、V±10%，50Hz時(shí)，系統(tǒng)輸出三路穩(wěn)定的直流電壓，電壓誤差在±2%左右，紋波電壓Up-p5mV，另獨(dú)立輸出一路直流電壓供給系統(tǒng)控制和顯示的直流偏置電壓；同時(shí)要求采用LCD實(shí)時(shí)顯示穩(wěn)壓電源輸出電壓值；模擬電源負(fù)載當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，電路系統(tǒng)自動進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)；采用proteus電路軟件進(jìn)行系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)和調(diào)試。2設(shè)計(jì)方案2.1系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的小型直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)的總體方案如圖2.1所示。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，學(xué)習(xí)的專業(yè)與技能，對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。其中主要的設(shè)計(jì)單元為：交流電源轉(zhuǎn)換電路，直流穩(wěn)壓電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，單片機(jī)電路與顯示電路。為了在負(fù)載短路時(shí)，能夠保護(hù)電源，增加了單片機(jī)檢測

4、到負(fù)載短路時(shí)，電路自動斷電功能。1圖2.1 系統(tǒng)電路總體設(shè)計(jì)方案圖根據(jù)電路功能與所要形成的硬件系統(tǒng)的技術(shù)要求，可采用以下兩種方案實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)任務(wù)目標(biāo)。2.2方案論證2.2.1方案一電路采用開關(guān)穩(wěn)壓電源，功率調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)電源組成的基本電源框圖如下圖2.2所示。開關(guān)型穩(wěn)壓電源，是在電路接入交流市電以后，通過整流濾波電路得到一個(gè)比較平滑的電壓，該電壓通過一個(gè)二次電源DC/DC轉(zhuǎn)換電路得到4個(gè)輸出電壓，其中三個(gè)電壓通過A/D轉(zhuǎn)換電路輸出到單片機(jī)控制器，在控制電路的作用下分別顯示當(dāng)前的輸出電壓，另一個(gè)電壓則是為A/D轉(zhuǎn)換電路，單片機(jī)與顯示電路提供基準(zhǔn)電壓。1圖2.2 開關(guān)電源基本電源框圖2.

5、2.2方案二系統(tǒng)電路主要由線性元件組成。交流電壓通過交流變換電路將交流高壓（220V）降壓為交流低壓（約24V），再通過直流穩(wěn)壓電路得到四個(gè)直流電壓輸出，其中一個(gè)+5V的電壓單獨(dú)為控制電路與液晶顯示器提供直流偏置供電，另三個(gè)電壓通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器，傳送給單片機(jī)，最后在顯示電路上顯示出模擬電路的輸出電壓值。在模擬負(fù)載短路時(shí)，單片機(jī)通過檢測輸出端短路，電路自動斷電，顯示器顯示電路沒有輸出電壓。線性元件組成的穩(wěn)壓電路系統(tǒng)框圖如下圖2.3所示。2圖2.3 線性元件組成的穩(wěn)壓電路系統(tǒng)框圖通過對以上兩種設(shè)計(jì)電路的比較，并且根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能與技術(shù)性能要求，以及任務(wù)完成的目標(biāo)，決定設(shè)計(jì)采用第二個(gè)方案，即采用線性元

6、件組成的直流穩(wěn)壓電源，該電路所用電路模塊元器件經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，其電源系統(tǒng)具有紋波電壓小，性能穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。3設(shè)計(jì)原理分析3.1電源轉(zhuǎn)換電路與整流濾波電路3.1.1交流電源轉(zhuǎn)換電路 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，電源輸入轉(zhuǎn)換電路采用小型鐵芯變壓器。其作用是將輸入的交流市電電壓（交流220V）轉(zhuǎn)變成系統(tǒng)穩(wěn)壓電源模塊部分設(shè)計(jì)所需要的電壓（交流24V）。即設(shè)計(jì)電路系統(tǒng)中采用輸入220V，50Hz的交流電，單路輸出24V的變壓器。3.1.2橋式整流與電容濾波電路交流電通過變壓器，得到一個(gè)電路所需的電壓時(shí)，該電壓是一個(gè)在時(shí)間和方向上都在不斷改變的交流電壓。而設(shè)計(jì)要求的是直流電壓，那么就需要通過一定的電路來實(shí)現(xiàn)直流電壓的輸出。

7、首先是整流電路。在模擬電路中整流電路的作用是將大小和方向都在隨時(shí)變化的交流電轉(zhuǎn)化成方向不變但大小變化的脈動直流電。在本次的設(shè)計(jì)里面因?yàn)槭切∪萘空餮b置，所以采用單向整流電路。而單向整流電路又分為單相半波整流電路和單相橋式整流電路。這兩個(gè)電路都是利用二極管的單向?qū)щ娦?，但是因?yàn)閱蜗喟氩ㄕ麟娐分徊捎靡恢欢O管，所以它的輸出電壓脈動非常大并且效率低。與半波整流電路不同的是單相橋式整流電路有4只二極管，它們輪流導(dǎo)電，所以可以得到脈動直流電。所以在本次設(shè)計(jì)里面采用單向橋式整流電路，該電路由電源變壓器T和4只整流二極管V1-V4組成，其中4只整流二極管組成橋式電路的4條臂。整流濾波電路如圖3.1所示。2

8、圖3.1 橋式整流電容濾波電路接線圖電路輸入的交流電在通過橋式整流電路后得到的電壓中還含有很多的交流成分，為了得到更加平滑的輸出直流電壓，就要將脈動直流電中的交流成分濾除，因此在上面的電路中接入濾波電路。設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)所學(xué)習(xí)的專業(yè)和技能，且成本預(yù)算低，決定采用電容實(shí)現(xiàn)濾波。因?yàn)殡娙荼旧淼奶攸c(diǎn)是對交流阻抗小，直流開路，而且電容具有兩端的電壓不能突變的性質(zhì)，電路結(jié)構(gòu)十分簡單。7圖3.2 整流濾波波形圖濾波原理：假設(shè)電路處于交流電的正半周，橋式整流電路的V1，V3管導(dǎo)通，電流分兩路流經(jīng)負(fù)載支路和給電容C充電，此時(shí)V1和V3管相當(dāng)于開關(guān)接通，電容C相當(dāng)于并聯(lián)在變壓器的次級上，所以輸出波形和V2相同，是正

9、弦波。當(dāng)U2到達(dá)90度時(shí)，U2開始下降，當(dāng)U2下降到一定數(shù)值時(shí)，電壓不足以使二極管V1，V3導(dǎo)通，此時(shí)二極管進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，由電容C向負(fù)載提供電壓，但是由于電容具有電壓不能突變的性質(zhì)，電容只能慢慢向負(fù)載供電。在經(jīng)過一定時(shí)間后電路處于交流電的負(fù)半周，這時(shí)二極管V2和二極管V4導(dǎo)通，電路再次分成兩路流經(jīng)負(fù)載和向電容充電，過程同上。圖3.2為整流濾波電路的波形圖。3.2穩(wěn)壓電路 在濾波電路后接入穩(wěn)壓電路，該電路是為了在交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載發(fā)生變化的時(shí)候能夠保持輸出電壓基本不變的電路。設(shè)計(jì)里面選用三端穩(wěn)壓器來穩(wěn)定輸出電壓。因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求的輸出電壓是固定的正電壓，所以采用78xx系列。三端穩(wěn)壓器78xx系列一

10、般有5V,6V,9V,12V,15V,18V,24V七個(gè)檔次，輸出電流最大1.5A。本設(shè)計(jì)采用LM7805，LM7809，LM7824這三個(gè)三端穩(wěn)壓器。圖3.3為78系列的外形和接線圖。2三端穩(wěn)壓器從封裝中引出3只引腳，分別是輸入端為1腳，2腳為輸出端，3腳為公共端。將電容C1和C0分別接入三端穩(wěn)壓器輸入端和輸出端，其中C1用來旁路高頻干擾信號，輸出端C0用于消除輸出電壓的波動，具有消振的作用。如圖3.4所示。3圖3.3 78xx系列引腳圖圖3.4 四路輸出三端穩(wěn)壓器接線圖3.3功能轉(zhuǎn)換電路與電路保護(hù)功能功能轉(zhuǎn)換電路采用三個(gè)繼電器和兩個(gè)按鍵構(gòu)成。其中，繼電器選用電磁繼電器。通過繼電器與按鍵的配

11、合，實(shí)現(xiàn)功能轉(zhuǎn)換。當(dāng)按下按鍵1時(shí)，電路準(zhǔn)備測試電壓，按鍵2則用于電壓的轉(zhuǎn)換，每按一次按鍵2電路則輸出不同的電壓。圖3.5為繼電器工作時(shí)的原理圖。其保護(hù)電路的作用是在負(fù)載發(fā)生短路時(shí)，電路自動斷電，顯示電路顯示沒有輸出電壓。在設(shè)計(jì)里面當(dāng)單片機(jī)檢測到當(dāng)輸出5V的時(shí)候如果電壓低于3.5V則斷開，輸出9V的時(shí)候如果電壓低于7V則斷開，輸出24V的時(shí)候如果電壓低于20V則斷開。圖3.5 電磁繼電器原理圖3.4軟件設(shè)計(jì)與模數(shù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)3.4.1軟件設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)所有的功能，本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)把軟件按照一定的原則劃分為一個(gè)個(gè)相對獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)的較小的模塊，其程序流程圖如圖3.6所示。圖3.6 軟件系統(tǒng)流程圖3.

12、4.2模數(shù)轉(zhuǎn)換電路在設(shè)計(jì)中模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用ADC0804，它是一個(gè)逐次逼近型，單通道的8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間快，大約100us，不需要調(diào)零，分辨率高，0V-5V是0804在單電源工作時(shí)輸入電壓范圍。5圖3.7 ADC0804接線圖在ADC0804中，模擬轉(zhuǎn)化電壓的工作范圍在0V-5V之間，所以IN+的輸入電壓由直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓提供，在本次設(shè)計(jì)里面IN+的電壓等于R13上的電壓。在模擬電路中，通過整流，濾波，穩(wěn)壓后的輸出電壓為5V,9V,24V。所以通過串聯(lián)電阻的分壓，IN+的輸入電壓為：0.833V4V,滿足ADC0804模擬轉(zhuǎn)化電壓的工作范圍。在ADC0804的學(xué)習(xí)中知道，ADC080

13、4的工作電壓是5V，而Vref/2是參考電壓為2.5V，所以通過兩個(gè)電阻R10，R11串聯(lián)一端接電源，一端接地分壓到Vref/2上的電壓就為2.5V。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的接線圖如圖3.7所示。3.5單片機(jī)最小系統(tǒng)與顯示電路在本次設(shè)計(jì)里面采用STC89C52單片機(jī)，它是一種增強(qiáng)型，低功耗，高性能的8位微控制器。在編程時(shí)可以使用串口直接下載，十分方便。對于以前的8051單片機(jī)的代碼，STC89C51完全兼容，本次設(shè)計(jì)里面采用5V的單片機(jī)，工作電壓為3.3V5.5V，實(shí)際工作頻率可以達(dá)到48MHz。圖3.8為STC89C52的接線圖。6首先是時(shí)鐘電路，為了給系統(tǒng)提供更高的時(shí)鐘信號，采用外部晶體時(shí)鐘，選用12

14、MHz的晶振，其中電容C1和電容C2為晶振電容，分別接在晶振的兩只腳和接地端。這兩個(gè)電容的大小會輕微影響晶振的諧振頻率，振蕩器的工作穩(wěn)定性，起振的難易和輸出幅度。為了使P0口輸出高電平，P0口是一個(gè)漏極開路的I/O口，所以要在P0口接上拉排阻。單片機(jī)的輸入接口P1口則是接收模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0804模數(shù)轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制代碼。通過P2口的P2.0，P2.1，P2.2接出分別連接三個(gè)電阻R10，R9，R8再與三個(gè)發(fā)光二極管相連，將三個(gè)按鍵與P2口的4，5，6腳相連接，當(dāng)按下S2時(shí)，電路顯示三端穩(wěn)壓器LM7805的輸出電壓值，同時(shí)D4亮，按下S3時(shí)，顯示三端穩(wěn)壓器LM7809的輸出電壓值，D3亮。按下S

15、4時(shí)，電路顯示三端穩(wěn)壓器LM7824的輸出電壓值，D2亮。如圖3.9所示為直流電壓的檢測圖。4圖3.8 STC89C52接線圖圖3.9 直流電壓檢測圖單片機(jī)的27,28和12腳分別通過一個(gè)1K的電阻接入PNP型三極管的基極，控制繼電器斷電。接入三個(gè)三極管Q1，Q2，Q3是因?yàn)閱纹瑱C(jī)的輸出電流小，而一般繼電器要求的驅(qū)動電流較大，所以通過三個(gè)三極管放大電流，得以驅(qū)動繼電器工作。二極管D6，D7，D8在設(shè)計(jì)里面起保護(hù)作用，當(dāng)三極管短路的時(shí)候，保護(hù)繼電器不被損壞。圖3.10所示為保護(hù)電路的接線圖。圖3.10 保護(hù)電路接線圖直流穩(wěn)壓電路的輸出電壓采用1602字符液晶顯示，這款液晶可以同時(shí)顯示32個(gè)字符。

16、圖3.11 1602液晶顯示器接線圖1602液晶的控制引腳RS,WR,EN與單片機(jī)P0的I/O口相連，D0-D7是1602的數(shù)據(jù)引腳，顯示輸出電壓。R2用于調(diào)節(jié)液晶的顯示亮度。圖3.11為1602的接線圖。4設(shè)計(jì)的過程通過前面硬件和軟件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)備，為了使電路最終能夠達(dá)到任務(wù)要求，進(jìn)行了如下設(shè)計(jì)過程。4.1系統(tǒng)電路原理圖繪制采用PROTEL 99 SE軟件進(jìn)行本次設(shè)計(jì)里面的原理圖設(shè)計(jì)，進(jìn)入界面后第一要建立原理圖文件，在項(xiàng)目中添加需要的庫，有的元件沒有封裝要畫封裝，開始進(jìn)行原理圖的設(shè)計(jì)，其原理圖如圖4.1所示。圖4.1 系統(tǒng)原理圖4.2系統(tǒng)硬件電路制作在購買好元件后就要開始按照原理圖進(jìn)行焊接，由于

17、元件的大小不一樣采用的安裝方式也就不一樣。如圖4.2所示為電路元器件安裝效果圖。（電路所需元件見附錄一）。圖4.2 電路元器件安裝效果圖4.3硬件電路調(diào)試與分析在焊接的時(shí)候有的元件一只腳上會焊接多條線，所以在焊接時(shí)就要采用一些方法和技巧，可以把需要焊接的線擰成一股多一點(diǎn)焊錫。這樣就比較容易焊接并且不容易脫落。在焊接單片機(jī)時(shí)，由于引腳之間間隙較小，所以焊接的時(shí)候要格外小心。在焊接好元件后，首先在不插電的情況下檢查是否有脫焊和漏焊的元件引腳，接著把電源插入，對照Proteus7.4sp3仿真電路檢查是否達(dá)到設(shè)計(jì)結(jié)果。如圖4.3所示。在調(diào)試時(shí)，首先是調(diào)試模擬電路部分，第一次調(diào)試時(shí)，當(dāng)接上電源后，測試

18、有輸出電壓5V和24V電壓，沒有9V的輸出，但是測量橋式整流電路有大約23V的輸出電壓，這時(shí)用萬用表測量三端穩(wěn)壓器LM7809時(shí)沒有輸出電壓，所以判定這個(gè)三端穩(wěn)壓器在安裝時(shí)被損壞，換了一個(gè)穩(wěn)壓器后電路輸出正常。第二步調(diào)試控制板，給單片機(jī)STC89C52下載完程序以后，用電腦的USB接口給控制板提供基準(zhǔn)電壓，1602顯示器上有顯示。接下來把兩個(gè)板子所有的連線接上，突然聽見繼電器發(fā)錯啪啪的聲音，1602顯示電路上只亮，什么也不顯示，原來由于自己的粗心，把導(dǎo)線接反了。在檢測時(shí)，單片機(jī)無法下載程序，所以判定單片機(jī)已被燒壞，換了同學(xué)的單片機(jī)下載程序后安裝在控制板上，1602上顯示voltage，說明16

19、02沒有壞，但是模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0804被燒壞了。在換了兩個(gè)芯片以后，導(dǎo)線連接正確，電路正常工作。圖4.3 protues7.4sp3仿真電路測量電壓顯示圖圖4.4 顯示實(shí)時(shí)輸出電壓5.17V的實(shí)物圖通過利用實(shí)驗(yàn)室的電子測量儀器來測量輸出電壓是否在誤差范圍內(nèi)，并結(jié)合設(shè)計(jì)技術(shù)要求進(jìn)行分析。測量數(shù)據(jù)記錄如表格4.1所示，經(jīng)過進(jìn)一步地調(diào)試其系統(tǒng)直流穩(wěn)壓電源的輸出值基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。表4.1 電壓測試記錄表數(shù)據(jù)記錄測試項(xiàng)目電壓（V）預(yù)設(shè)電壓5.00V9.00V24.00V萬用表4.80V8.80V23.80V精密電壓表4.95V9.00V23.85V實(shí)時(shí)測試5.17V9.05V24.00V4.4 系統(tǒng)

20、軟件調(diào)試4.4.1 模擬電路的獨(dú)立調(diào)試根據(jù)系統(tǒng)電路的功能要求，在Multisim環(huán)境下進(jìn)行調(diào)試功能的測試。在仿真環(huán)境中，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，畫好電路圖，并且設(shè)定好電路參數(shù)，在電路輸出端接入電壓表，運(yùn)行電路后，按照LM78系列三端穩(wěn)壓器提供的電路參數(shù)接入電路后，因?yàn)殡娐份敵鲭妷翰▌虞^大，所以不斷調(diào)試電路的參數(shù)，最終確定電路各個(gè)部分元件參數(shù)的大小。圖4.6為電路在Multisim環(huán)境下的電路仿真測試圖。圖4.6 模擬電路測試仿真圖圖4.7 模擬電路的調(diào)試波形圖系統(tǒng)的模擬電路部分在軟件環(huán)境下的仿真電路波形與硬件焊接好后用示波器測試出的電路輸出波形圖的對比，如圖2.7模擬電路的調(diào)試波形圖所示。4.4.2 系

21、統(tǒng)程序的調(diào)試本次設(shè)計(jì)用C語言在keil 41 V9.00軟件環(huán)境下進(jìn)行編程。如圖4.8系統(tǒng)電路程序仿真調(diào)試圖所示。圖4.8 系統(tǒng)電路程序仿真調(diào)試圖在按照仿真電路圖編寫好程序以后，要進(jìn)行仿真，檢測是否有誤，生成.hex文件，再把文件加載到Proteus7.4sp3中，檢測仿真結(jié)果是否和要求一致。4.4.3 系統(tǒng)集成仿真測試將調(diào)試好的程序下載到單片機(jī)里，再通過硬件觀察現(xiàn)象功能是否實(shí)現(xiàn)，若有問題則要重復(fù)進(jìn)行以上操作，直至成功。圖4.9 系統(tǒng)電路仿真波形圖主要系統(tǒng)源程序如附錄二系統(tǒng)主要源程序所示。如圖4.9所示為在proteus環(huán)境下的系統(tǒng)仿真波形圖。運(yùn)行仿真軟件后，電路準(zhǔn)備檢測輸出電壓并顯示，該時(shí)刻

22、電路沒有輸出電壓，從仿真波形圖可以看出，電路當(dāng)前輸出的電壓值為0V，若電路輸出5V的電壓時(shí)，可以從波形圖看到輸出電壓從0V跳變到5V，并保持輸出5V的穩(wěn)定直流電壓。5設(shè)計(jì)的結(jié)果通過以上設(shè)計(jì)過程，形成了合符設(shè)計(jì)任務(wù)目標(biāo)與要求的硬件系統(tǒng)，其作品基本達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能和技術(shù)指標(biāo)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。1、能夠?qū)⑤斎氲慕涣魇须娹D(zhuǎn)換成三個(gè)的穩(wěn)定的直流電壓，電壓誤差在±2%左右，紋波系數(shù)小，Up-p<5mV；2、能用LCD顯示器實(shí)時(shí)顯示穩(wěn)壓電源輸出電壓值；3、當(dāng)系統(tǒng)模擬負(fù)載發(fā)生短路時(shí)，在單片機(jī)最小系統(tǒng)的控制下，電路系統(tǒng)能夠自動進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)；4、能在proteus電路軟件環(huán)境中進(jìn)行系統(tǒng)電

23、路的仿真設(shè)計(jì)和調(diào)試。5.1PCB板圖繪制 在protel 99 se環(huán)境下設(shè)計(jì)的PCB圖如圖5.1所示。圖5.1 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)制作PCB圖5.2軟件調(diào)試圖5.2是系統(tǒng)電路控制仿真測試圖，在運(yùn)行仿真以后，顯示電路顯示該時(shí)刻輸出電壓為0V，并且電壓表顯示輸出也為0V，當(dāng)按下KEY2時(shí)，顯示電路顯示輸出為4.94V，D1亮；按下KEY1時(shí)，電路輸出8.94V，D2亮，電壓表顯示測量電壓為9V；再次按下KEY1，電路輸出24V，D3亮，用電壓表測量為24V。仿真實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)任務(wù)要求。圖5.2 proteus環(huán)境下的電源仿真圖5.3硬件檢測為了檢測硬件系統(tǒng)的紋波電壓，在學(xué)校實(shí)驗(yàn)樓207用數(shù)字萬用表接模擬電路

24、的輸出，顯示紋波電壓為0.4mV，小于設(shè)計(jì)要求的紋波電壓Up-p<5mV。穩(wěn)壓電路輸出紋波系數(shù)的調(diào)整檢測效果如圖5.3所示。圖5.3 穩(wěn)壓電路輸出紋波系數(shù)的調(diào)整檢測效果圖在按下按鍵1以后，繼電器工作，電路開始測量第一個(gè)輸出電壓，發(fā)光二極管D1亮，按下按鍵2后，繼電器工作，電路開始測量第二個(gè)輸出電壓，發(fā)光二極管D2亮，再次按下按鍵2后繼電器工作，電路開始測量第三個(gè)輸出電壓，發(fā)光二極管D3亮。在輸出5V，9V,24V電壓的情況下，分別用鑷子短接三個(gè)輸出端來模擬負(fù)載短路的情況時(shí)，單片機(jī)檢測到電壓低于設(shè)定值，電路自動斷電，1602顯示該時(shí)刻輸出電壓為0V，從而實(shí)現(xiàn)電路保護(hù)功能。圖5.4為電路在模

25、擬當(dāng)輸出5V的電壓是，用鑷子短接輸出（模擬負(fù)載短路），電路顯示0V沒有輸出。圖5.4 模擬負(fù)載短路輸出0V現(xiàn)象實(shí)物圖6總結(jié)思考從拿到本畢業(yè)設(shè)計(jì)題目到現(xiàn)在，根據(jù)任務(wù)書要求先后進(jìn)行了資料查閱、方案論證、硬件系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)、硬件電路的實(shí)物制作、系統(tǒng)調(diào)試、性能優(yōu)化和改進(jìn)等設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的工作，最終形成符合要求的硬件作品，突出電路可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能的亮點(diǎn)，并完成了設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫工作。從設(shè)計(jì)工作中發(fā)現(xiàn)自己在理論和實(shí)踐上還存專業(yè)知識和技能掌握不牢的現(xiàn)象，通過幾個(gè)月來在設(shè)計(jì)工作中的學(xué)習(xí)，包括查閱相關(guān)工程技術(shù)資料、進(jìn)行工程實(shí)踐的鍛煉，同時(shí)不斷查漏補(bǔ)缺，提高了自己的知識基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)動手能力。由于時(shí)間倉促和本人水平的限制，在設(shè)

26、計(jì)制作過程中還存在一定的技術(shù)缺陷，擬需要達(dá)到小型直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)更多功能的預(yù)期目標(biāo)還有距離，例如實(shí)現(xiàn)電路顯示當(dāng)前測試的時(shí)間，電流的測量，電流與電壓測量之間功能的轉(zhuǎn)換等一系列的功能控制開發(fā)，尚有待于在此設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上作進(jìn)一步地探討、研究和逐步完善其功能。參考文獻(xiàn) 1韓廣興.電子工程師實(shí)用技術(shù)手冊Z.北京：電子工業(yè)出版社,2013.12康華光，陳大欽.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第五版）M.北京：高等教育出版社,2013.123門宏.怎么識別和選用集成電路M.北京：人民郵電出版社,2007.24陳立萬.數(shù)字式直流穩(wěn)壓電源J.電子測量技術(shù)，2004（1）：30-315陳寧.基于單片機(jī)的高品質(zhì)直流電源J.電子

27、產(chǎn)品世界，2005(02)：65-666胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù)M.北京:清華大學(xué)出版社,2010.57童詩白，華成英主編.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）M.北京：高等教育出版社,2007.98陳振員.電子技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)指導(dǎo)與同步訓(xùn)練M.北京：高等教育出版社,2009.129康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ).第4版M.北京：高等教育出版社,2013.510石小法.電子技術(shù).M.北京：高等教育出版社,2000.711夏路易,石宗義.電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)教程M.北京：北京希望電子出版社,2002.512王衛(wèi)平等編.電子工藝技術(shù)M.北京:電子工業(yè)出版社,1997.313郭維芹.實(shí)用模擬電子技術(shù)M.北京：電子工

28、業(yè)出版社,2009.114狄長清.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2008.815余永全.單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用M.成都：電子工業(yè)出版社,2003.1016李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)M.北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2013.717Boes B K.Power electronics-a technologyJ.Proceeding of IEEE,1992(8)：1303-133418Bimal K. Bose. Power electronics and motor deives-advances and trendsM.Elsevier Science,2006.7Desig

29、n of small DC regulated power supply Department of Physics and Electronic Information ScienceElectronic and Information EngineeringAbstract This design combines analog electronic circuit and single-chip microcomputer control technology, with simulation debugging by Proteus Software to output triple

30、DC regulated power supply. When the load changes or the input power fluctuates, the system can keep the output voltage constant and output 5V,9V,24V DC voltage. This system will cut off the power supply automatically when the load causes short-circuit, and it has LCD display.Key words DC power suppl

31、y, short-circuit protection, single-chip micro-computer control, LCD display, circuit simulation4附錄：附錄一：硬件電路部分元器件與調(diào)試設(shè)備清單表元件名稱型號規(guī)格數(shù)量備注（功能說明）變壓器30W,220V/24v1降壓模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC08041將模擬信號轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼三端穩(wěn)壓器LM78009 LM7905 LM78243穩(wěn)壓電路繼電器JQC-3F2電路控制單片機(jī)ST89C521單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振12MHz1排阻A09-3021電解電容CD11-25V-10f2瓷介電容CC-63V-30pf2液晶顯

32、示器16021顯示輸出電壓按鍵獨(dú)立按鍵(常開)3電路控制二極管1N40074橋式整流電路三極管S85503放大電流電解電容CD11-60v-100f6濾波電路發(fā)光二極管3mm(紅色 黃色 綠色)3顯示工作狀態(tài)電位器WXD2-3296W-10k1輝度調(diào)整電阻RJX-0.25W-5103穩(wěn)定工作RJX-0.25W-1K2分壓RJX-0.25W-2k1RJX-0.25W-10k6分壓，計(jì)算頻率萬能板7 cm×12cm2焊接電路檢測調(diào)試微型計(jì)算機(jī)AcelitonE4301仿真測試與調(diào)試數(shù)字萬用電表2位半1雙蹤示波器緑揚(yáng)4340G,40MHz1附錄二：直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)源程序代碼#include

33、<reg41.h>#define uchar unsigned char #define uint unsigned int#defineSamplingNumber 10 /1602控制接口定義sbit rs=P27; sbit rw=P26;sbit en=P24; /按鍵接口定義sbit led1=P20;sbit led2=P21;sbit led3=P22; /ADC0804控制接口定義sbit ADCS=P30;sbit ADRD=P31;sbit ADWR=P32;sbit ADINT=P33; /延時(shí)函數(shù)void delay(uint z)uint x,y;for(

34、x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-); /延時(shí)1ms /啟動AD轉(zhuǎn)換子程序void startAD()ADCS = 0;ADWR = 0;delay(1);ADWR = 1;while(ADINT);ADCS = 1;/讀取AD數(shù)據(jù)子程序uchar readAD()uchar ad_data;P1 = 0xff;ADCS = 0;ADRD = 0;delay(1);ad_data = P1;ADRD = 1;ADCS = 1;return ad_data;/寫命令到1602void write_com(uchar com)rs=0;rw=0;P0=com;del

35、ay(4);en=1;delay(4);en=0;/寫數(shù)據(jù)到1602void write_date(uchar date)rs=1;rw=0;P0=date;delay(4);en=1;delay(4);en=0;/初始化1602液晶函數(shù)void init1602()en=0;write_com(0x38);delay(1);write_com(0x0c);delay(1);write_com(0x06);delay(1);write_com(0x01);delay(1);write_com(0x80);write_date('V');write_date('o'

36、;);write_date('l');write_date('t');write_date('a');write_date('g');write_date('e');write_date(':');unsigned int ADCSimplingValtage()unsigned int idataAD_BUFFSamplingNumber; unsigned char Conter;unsigned int idataDatBuff;unsigned int idataDatLocation;fo

37、r(Conter=0;Conter<SamplingNumber;Conter+)DatBuff = readAD();AD_BUFFConter = DatBuff; DatBuff = AD_BUFF0;DatLocation=0; for(Conter=SamplingNumber;Conter!=0;Conter-)if(AD_BUFFConter<DatBuff)DatBuff = AD_BUFFConter-1; /計(jì)算最小值DatLocation = Conter; AD_BUFFDatLocation = 0x00; /去掉最小值DatBuff=AD_BUFF0; /把采集到的第一個(gè)電壓賦值給datbuffDatLocation=9;for(Conter=SamplingNumber;Conter!=0;Conter-)if (AD_BUFFConter>DatBuff)DatBuff=AD_BUFFConter-1; /計(jì)算最大值DatLocation=Conter;AD_BUFFDatLocation=0x00; /去掉最大