单片机控制的数控直流电源设计

一、引言 1
二、设计方案与硬件介绍 1
(一)设计方案 1
(二)单片机硬件介绍 2
三、硬件设计 3
(一)单片机AT89C52主控电路 3
(二)D/A转换电路 4
(三)显示电路 5
(四)直流稳压电源电路 6
(五)运算放大电路 7
(六)输出电源电路 8
(七)按键输入电路 8
(八)总电路 9
四、软件设计 10
(一)数控电源主流程 10
(二)D/A转换子流程 11
(三)键盘扫描子流程 12
(四)输出显示子流程 13
五、总结 14
参考文献 15
致 谢 16
附录:源程序 17
一、引言
在现在的电子设备中,都需要稳定的直流电源来供电,因此直流电源的应用非常的广泛。现在的直流稳压电源有许多种,例如:开关型、串联型、稳压管直流稳压电源等等。
在我们的日常生活中,我们所用的电压都是由220V的交流电网供电,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。
传统的直流电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节,并通过电压表来显示电压值的大小。因此,电压的调整精度不高,功能相对简单、不好控制、可靠性低、干扰大、精度低而且体积大、复杂度比较高。读数不直观,电位器也容易磨损。随着科技的不断发展,人们对电源的输出精确度,可靠度和稳定性的要求越来越高,所以基于以上问题,本设计基于单片机控制的数控直流稳压电源利用D/A转换器的高分辨率,输入由键盘控制单片机实现,能够很好地解决传统的稳压电源的不足之 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^* 
处,同时也提高了电路实验的工作效率。
二、设计方案与硬件介绍
(一)设计方案
本设计方案是要求设计一个数控直流电源,是以单片机AT89C52构成的主模块,
LCD1602液晶显示作为显示模块,变压器、LM7812和LM7912作为正负12V电压输出,
LM7805作为5V电压输出。
本设计主要实现以下要求:本设计主要实现以下要求:输出电压能够根据按键的改变来改变,步进电压能够达到0.1伏的跳变;输出的最大电流要求在五百毫安以内。我们可以通过液晶显示器来观察输出电压值的大小,稳压系数越小越好。另外,还要自制稳压直流电源,能够输出+12伏、—12伏和正5伏的直流电压。
单片机控制的数控直流电源电路总体方案图如图1所示:
图 1 系统设计方案
(二)单片机硬件介绍
AT89C52单片机与MCS--51系列的产品兼容,具有8KB FLASH存储器,256*8RAM。
该芯片的管脚封装图如图2所示:
图2 AT89C52管脚封装图
AT89C52是一个低电压,高性能CMOS 8位单片机,片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,兼容标准MCS-51指令系统,片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元,AT89C52单片机在电子行业中有着广泛的应用。
主要特性
1、兼容MCS51指令系统;  
2、8k可反复擦写(大于1000次)Flash ROM;   
3、32个双向I/O口;  
4、256x8bit内部RAM;   
5、3个16位可编程定时/计数器中断;  
6、时钟频率0-24MHz;  
7、2个串行中断,可编程UART串行通道;  
8、2个外部中断源,共8个中断源;   
9、2个读写中断口线,3级加密位;  
10、低功耗空闲和掉电模式,软件设置睡眠和唤醒功能;  
11、有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等几种封装形式,以适应不同产品的需求。
三、硬件设计
(一)单片机AT89C52主控电路
单片机控制电路对时钟电路的精确度的要求比较高,时钟电路是由电容C1,C2和晶振X1组成的谐振电路。所以本电路采用12M晶振电路和二个30UF的陶瓷电容,这样一来,就保证了单片机的正常精确工作。
复位兼手动复位电路由电容C3、电阻R1和按键K4组成。89C52单片机芯片通过高电平复位,复位电路在给系统上电时,电容C3通过电阻R1充电,维持一段时间足够的高电平。电路图如图3所示:
图3 单片机AT89C52主控电路
(二)D/A转换电路
该芯片的类型是输出电压型,最大输出电压是基准电压的2倍。而且该芯片还带有上电复位的功能,即把DAC寄存器上的电压值复位清零。在此电路中,单片机的P3.0,P3.1,P3.2分别控制TLC5615C(L)D的片选CS,串行时钟输入SCLK,串行数据输入DIN。电路的连接方式为非级联方式的连接方式。电路图如图4所示:
图4 D/A转换电路图
(三)显示电路
显示电电路采用LCD1602液晶显示来显示输出电压,采用液晶显示器,会使得显示的内容更加丰富。液晶显示LCD1602的管脚D0~D7分别接单片机AT89C52的P0口的P0.0~P0.7,VSS和VEE分别接地,VDD接电源。RS和RW分别接单片机的P1.0和P1.1管脚,E接单片机的P1.2管脚。显示电路图如图5所示:
图5 显示电路图
(四)直流稳压电源电路
直流稳压电源电路采用三段稳压器芯片7805、7912和7912构成。电路图如图6 示:
图6 直流稳压电源电路图
电源的工作原理: 降压 → 整流 → 滤波 → 稳压 → 输出 。
降压:我们的家用电压为220V,远大于本设计所需的电压值,所以要把电压降低,变压器可达到目的。
整流:由于降压后的电压仍为交流电压,所以要把交流电压变为直流电压,利用二极管的单向导电性,将交流电压变换为单向脉动直流电的电路,整流桥内部实际上就是四个大功率的二极管 。当输入电压为正时,二极管D2、D3导通,D1、D4截止,,输出正电压。当输入电压为负时,二极管D1、D4导通,D2、D3截止,输出电压仍然为正电压,从而实现了交直流的转变。
滤波:经过整流后的直流并不一定是稳定的直流,而是一个周期性的振荡曲线。如果想要减落这种振荡幅度,最简单的滤波方法就是用电容,利用电容的充放电特性,多次滤波可以使直流的纹波更小。
稳压:稳压的作用就是把滤波后的电压经稳压后,输出比较稳定的电压。 波后的电压输入三端稳压芯片LM7805便可将稳定输出电压+5V。
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