简易数控直流电源

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前言

数控直流电源是一种常见的电子仪器,广泛应用于电路,教学试验和科学研究等领域。目前使用的可控直流电源大部分是点动的,利用分立器件,体积大,效率低,可靠性差,操作不方便,故障率高。随着电子技术的发展,各种电子,电器设备对电源的性能要求提高,电源不断朝数字化,高效率,模块化和智能化发展。以单片机系统为核心而设计的新一代——数控直流电源,它不但电路简单,结构紧凑,价格低廉,性能优越,而且由于单片机具有计算和控制能力,利用它对数据进行各种计算,从而可排除和减少模拟电路引起的误差,输出电压和限定电流采用数输入采用键盘方式,电源的外表美观,操作使用方便,具有较高的使用价值。

本设计的题目是高精度数控直流电源。要求有一定输出电压范围和功能的数控电源。关键电路有三个:一是输出电路,要求如何实现0—9.999V步进0.001V,而且稳压特性要优良,输出电压的 误差要尽量小。二是数控电路,它应当有点动和自动扫描两种工作方式,能有效的控制输出电压,并显示它,三是扩展输出电路,从题目分析,它应当是一种信号源。本设计论文是以单片机为核心设计的。

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第一章 概 述

1.1 系统方框图

简易数控直流电源由显示电路部分、数控电路部分、输出电路部分、直流电源部分构成。具有一定电压范围和功能,可以实现输出电压从0V到+9.999V之间的变换,按键一下,步进0.001V。其系统方框图如图1.1所示

BCD拨盘开关数码管显示74LS164驱动器TXDRXD89C51P3.2、P3.3P1P0/WR/CS/XFERDAC0832D/ATL081运放/WR1/WR2’+‘ ’-‘键直流稳压电源 图1.1 简易数控直流电源方框图

1.2 系统电路工作原理

本电路主要是通过89C51单片机控制输出电压大小变化,以实现设计要求的。 89C51单片机将数据由TXD、RXD两端口串行送入到74LS244驱动器中,并通过四位LED显示之。单独设置的“增”、“减”两个键由并口进行检测。按“+”键步进0.001V,按“—”键减少0.001V。

DAC82 D/A转换器接收89C51单片机数据总线传送的数据,并根据它来确定输出电压。在89C51单片机程序控制下,89C51开机后先自动复位,运行的过程中在送去显示的同时,送入DAC82,并产生相同的输出电压,然后不断循环检测两键是否按下,如果检测到有键按下,将使显示值和输出电压相应增减0.001V,如果检测到按键时间超过0.5s,则认为需要大幅度连续增减,此时将使显示值和输出电压以0.01的步进相

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应增减。

第二章 整体电路设计

在构成系统的各主要电路方案确定以后,需要进行以下二步工作:首先应把各主要电路具体化,即对其进行详细设计,确定其构成;其次,将各主要电路联系起来而形成整体电路。

2.1 数控电路部分

数控电路的实现方法就是由单片机AT89C51控制数模转换器DAC0832的方法来实现。单片机一边监测键盘一边显示当前输出电压值,并向数模转换器输出当前设定值。当键盘中控制输出电压的增减键被按下时,单片机就会对设定值进行相应的增减操作,并将修改之后的设定值送给数模转换器,更新输出电压为当前设定值。

2.1.1 89C51基本结构与工作原理

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压,高性能CMOS8位微处理器。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51 ? 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

89C51内含8位CPU;广泛的步尔处理能力;32根双向且分别寻址的I/O线;128字节内部RAM数据存储器;2个16位定时器/计数器;一个全双工异步串行口;两个中断优先级;5个中断源;片内有时钟振荡器;4K字节片内ROM程序存储器;可寻址64KB程序存储器和64K字节外部数据存储空间。

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并行输入/输出(I/O)端口及引脚

1.电源引脚Vcc和Vss VCC 接+5V电压 Vss 接地

2 .外接晶体引脚XTAL1和XTAL2

XTAL1 接外部晶体的一个引脚。在单片机内部,它是一个反相放大器

的输入端,这个放大器构成3片内振荡器。当采用外部振荡器时,此引脚应接地。

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