基于stm32f103c8t6数控直流电源(附件)【字数：5578】
随着电子行业的不断发展，各项技术在不断成熟与进步。本设计是作为电子技术中的一个重要组成部分，即电源部分。本设计整个系统核心控制部件是一块STM32F103C8T6单片机，系统完成的的整个功能为输出电压0-10V可调，步进0.1V。纹波不大于20mv，输出电压通过四位数码管显示出来，电压增“+”减“-”由按键分别设置输出电压增减。输出电流大于等于500ma输出电流值在四位数码管显示电流值。整个系统设计思路清晰，设计成本较低，具有较高的实用性和推广价值。
目 录
目 录 1
引言 1
（一）研究的背景 1
（二）研究的意义 1
一、系统总体设计 2
二、主要器件介绍 2
（一）稳压核心器件——L7815 2
（二）电源管理芯片——LM317 3
（三）放大器——TL084 4
三、硬件设计 5
（一）电源变压整流滤波部分 5
（二）稳压部分 5
（三）电源管理部分电路 6
（四）单片机控制电压部分 7
（五）恒流设计部分 7
（六）电源的输出与显示部分 8
四、软件设计 9
（一）按键控制PWM程序 9
（二）电压、电流显示程序 11
五、实物展示与连接 12
六、调试与总结 13
参考文献 14
附录一 原理图 15
附录二 源程序 16
致谢 20
引言
（一）研究的背景
1.国内外电源发展情况
目前在市场上的主要的电源大致有这里几种：开关、逆变、交流稳压、直流稳压、整流、DC/DC、通信、模块、变频、UPS、EPS、线性、加热电源，电源的种类虽然繁多，但是都是为了提供一定需求的输出电源的。目前国内外逐渐将线性电源淘汰了，开关电源用得越来越多了，因为相对来说开关电源用的工频变压器的比较少，可使电源的体积更加的小、质量轻，成本也降低了，而且还更加易于实现对不同功率需求的控制。除了小型化之外，由于技术的不断改进上升，目前的开光频率已经可以达到MHZ级别了 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
，效率也大大提高。如今为了得到更好的效果，现在更多的将软硬件结合了，因为软件一方面的开关损耗小、频率高、EMI低，兼备节能、容易做到通过算法进行滤波处理和效率高的特点，另一方面不能太依赖硬件上的开关电源，毕竟硬件要求太高难度和成本也上去了，所以会根据电源所实现的参数来确定方案。在其他方面，国内外电源的发展的设计技术电磁兼容（EMC）在下降、分布式电源系统的发展让电源的输出功率得到极大的提高、用软件实现PWM反馈在实际中得到应用、通过软件实现电源管理和通信功能的趋势也在普及。
2. 国内电源的现状
但凡涉及到电源的设计，就会涉及到电源管理芯片。虽然我们国内的电源生产规模不小，但是我们国内的电源管理芯片大多数都还是依赖进口的。另外我国的各个电源之间的模块通过通信的管理还不完善，很多地方都需要技术支持和改进，但对于普通需求和设计还是可以满足的。
（二）研究的意义
通常在实验和生活中，电源是我们不可或缺的一件辅助设备，从日常生活中的手机充电，到航天航空的运用都离不开电源在这些行业中的保驾护航，这些设备对电源的可靠性、质量以及功耗等方面提出了越来越高的设计要求。随着数字化时代的发展，市场提出了要对电源控制进行数字化和智能化，从而能够进行大量信息的实时处理，通过对电流、电压、相位、频率、波形等一系列参数的高效率处理和精确控制来配置高性能电源在电源设计特别是大功率输出电源领域已经成为发展趋势。由于现代单片机技术的发展成熟，以它为核心设计程控直流电源能够对电源参数等结果进行采样、计算和分析，能排除或者减少各种电路所引起的干扰和误差，从而能够提高电源输出的各参数的精度。我们能做的就是不断向开关电源的发展方向靠拢，做出符合市场要求的东西。
一、系统总体设计
图1 系统总体设计图
此毕业课题大致可以分为六部分，如图所示，分别为电源变压镇流滤波部分、稳压部分、 电源管理部分、单片机控制电压部分、恒流设计部分以及电源的输出与显示部分。首先220的市电过来然后通过变压降压、然后进行整流、滤波的处理，送到不同稳压输出的稳压芯片进行稳压给电源管理系统需要的电压。然后电源管理是核心的一部分，靠一个芯片来进行管理，而单片机负责控制电压，后面还有恒流设计部分为输出提供一个恒流的输出，最终就是电源的输出和显示了，便于使用者的观察和控制。下面将对本课题的组成部分进行一一的详细阐述与说明。
二、主要器件介绍
（一）稳压核心器件——L7815
本设计有多个不一样但是类似的稳压芯片，这里主要以L7815的介绍为主。封装为TO220,它的电路内部有过热、过流保护以及调整反馈电路，价格便宜，而且设计时需要的外部电路也相对较少，而且相对一般的稳压芯片而言还有一个优点就是不用双电源，通常L7815也被叫做三端稳压器，L7815稳压芯片的输入（在常温25摄氏度下）一般为2540之间，输出一般为15V，当达到40V的时候输出电压为24V。用这个芯片需要注意的是，一般都要安装一个散热片，除非在使用功率极小的时候，否则可能导致芯片的性能变坏甚至损坏。
图2 L7815稳压芯片实物图
图3 L7815稳压芯片引脚图
（二）电源管理芯片——LM317
LM317是本课题的的核心芯片，所有的外部设计都是围绕它来工作、调节和控制的。LM317是一个应用非常广泛的电源集成芯片，LM317稳定性好、噪声低、纹波抑制比相对较低，这里用它来调节控制主要是因为其性能根据外部的输入电压和外部电路做出一定可调稳定输出的特点（芯片有输入引脚、输出引脚和调整引脚），它的输入电压的范围是3~40V，输出电压范围是1.2537V，需要注意的是在实际电路应用中，还需接二极管作为保护电路（一般二极管的负级接芯片的输入端，二极管的阳级接芯片的输出端）。
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引言 1
（一）研究的背景 1
（二）研究的意义 1
一、系统总体设计 2
二、主要器件介绍 2
（一）稳压核心器件——L7815 2
（二）电源管理芯片——LM317 3
（三）放大器——TL084 4
三、硬件设计 5
（一）电源变压整流滤波部分 5
（二）稳压部分 5
（三）电源管理部分电路 6
（四）单片机控制电压部分 7
（五）恒流设计部分 7
（六）电源的输出与显示部分 8
四、软件设计 9
（一）按键控制PWM程序 9
（二）电压、电流显示程序 11
五、实物展示与连接 12
六、调试与总结 13
参考文献 14
附录一 原理图 15
附录二 源程序 16
致谢 20
引言
（一）研究的背景
1.国内外电源发展情况
目前在市场上的主要的电源大致有这里几种：开关、逆变、交流稳压、直流稳压、整流、DC/DC、通信、模块、变频、UPS、EPS、线性、加热电源，电源的种类虽然繁多，但是都是为了提供一定需求的输出电源的。目前国内外逐渐将线性电源淘汰了，开关电源用得越来越多了，因为相对来说开关电源用的工频变压器的比较少，可使电源的体积更加的小、质量轻，成本也降低了，而且还更加易于实现对不同功率需求的控制。除了小型化之外，由于技术的不断改进上升，目前的开光频率已经可以达到MHZ级别了 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
，效率也大大提高。如今为了得到更好的效果，现在更多的将软硬件结合了，因为软件一方面的开关损耗小、频率高、EMI低，兼备节能、容易做到通过算法进行滤波处理和效率高的特点，另一方面不能太依赖硬件上的开关电源，毕竟硬件要求太高难度和成本也上去了，所以会根据电源所实现的参数来确定方案。在其他方面，国内外电源的发展的设计技术电磁兼容（EMC）在下降、分布式电源系统的发展让电源的输出功率得到极大的提高、用软件实现PWM反馈在实际中得到应用、通过软件实现电源管理和通信功能的趋势也在普及。
2. 国内电源的现状
但凡涉及到电源的设计，就会涉及到电源管理芯片。虽然我们国内的电源生产规模不小，但是我们国内的电源管理芯片大多数都还是依赖进口的。另外我国的各个电源之间的模块通过通信的管理还不完善，很多地方都需要技术支持和改进，但对于普通需求和设计还是可以满足的。
（二）研究的意义
通常在实验和生活中，电源是我们不可或缺的一件辅助设备，从日常生活中的手机充电，到航天航空的运用都离不开电源在这些行业中的保驾护航，这些设备对电源的可靠性、质量以及功耗等方面提出了越来越高的设计要求。随着数字化时代的发展，市场提出了要对电源控制进行数字化和智能化，从而能够进行大量信息的实时处理，通过对电流、电压、相位、频率、波形等一系列参数的高效率处理和精确控制来配置高性能电源在电源设计特别是大功率输出电源领域已经成为发展趋势。由于现代单片机技术的发展成熟，以它为核心设计程控直流电源能够对电源参数等结果进行采样、计算和分析，能排除或者减少各种电路所引起的干扰和误差，从而能够提高电源输出的各参数的精度。我们能做的就是不断向开关电源的发展方向靠拢，做出符合市场要求的东西。
一、系统总体设计
图1 系统总体设计图
此毕业课题大致可以分为六部分，如图所示，分别为电源变压镇流滤波部分、稳压部分、 电源管理部分、单片机控制电压部分、恒流设计部分以及电源的输出与显示部分。首先220的市电过来然后通过变压降压、然后进行整流、滤波的处理，送到不同稳压输出的稳压芯片进行稳压给电源管理系统需要的电压。然后电源管理是核心的一部分，靠一个芯片来进行管理，而单片机负责控制电压，后面还有恒流设计部分为输出提供一个恒流的输出，最终就是电源的输出和显示了，便于使用者的观察和控制。下面将对本课题的组成部分进行一一的详细阐述与说明。
二、主要器件介绍
（一）稳压核心器件——L7815
本设计有多个不一样但是类似的稳压芯片，这里主要以L7815的介绍为主。封装为TO220,它的电路内部有过热、过流保护以及调整反馈电路，价格便宜，而且设计时需要的外部电路也相对较少，而且相对一般的稳压芯片而言还有一个优点就是不用双电源，通常L7815也被叫做三端稳压器，L7815稳压芯片的输入（在常温25摄氏度下）一般为2540之间，输出一般为15V，当达到40V的时候输出电压为24V。用这个芯片需要注意的是，一般都要安装一个散热片，除非在使用功率极小的时候，否则可能导致芯片的性能变坏甚至损坏。
图2 L7815稳压芯片实物图
图3 L7815稳压芯片引脚图
（二）电源管理芯片——LM317
LM317是本课题的的核心芯片，所有的外部设计都是围绕它来工作、调节和控制的。LM317是一个应用非常广泛的电源集成芯片，LM317稳定性好、噪声低、纹波抑制比相对较低，这里用它来调节控制主要是因为其性能根据外部的输入电压和外部电路做出一定可调稳定输出的特点（芯片有输入引脚、输出引脚和调整引脚），它的输入电压的范围是3~40V，输出电压范围是1.2537V，需要注意的是在实际电路应用中，还需接二极管作为保护电路（一般二极管的负级接芯片的输入端，二极管的阳级接芯片的输出端）。
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