基於微控制器的數控直流穩壓電源的設計與實現

2021-05-22 23:41:30 字數 2667 閱讀 1129

中心議題:

解決方案:

1 引言

直流穩壓電源是電子技術常用的裝置之一,廣泛的應用於教學、科研等領域。傳統的多功能直流穩壓電源功能簡單、難控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、複雜度高。普通直流穩壓電源品種很多。但均存在以下問題:輸出電壓是通過粗調(波段開關)及細調(電位器)來調節。這樣,當輸出電壓需要精確輸出,或需要在乙個小範圍內改變時(如1.02~1.3v),困難就較大。另外,隨著使用時間的增加,波段開關及電位器難免接觸不良,對輸出會有影響。常常通過硬體對過載進行限流或截流型保護,電路構成複雜,穩壓精度也 不高。本文設計了一種以微控制器為核心的智慧型化高精度簡易直流電源,克服了傳統直流電壓源的缺點,具有很高的應用價值。

2 系統硬體設計

2.1 系統總體結構

本系統是以at89s51 微控制器為核心控制器,具有電壓可預置、可步進調整、輸出的電 壓訊號和預置的電壓訊號可同時顯示的數控直流電源,其硬體原理方框圖如圖1 所示。系統 由at889s51 控制電路、鍵盤電路、電源電路、d/a 電路、功放電路、短路保護及報警電路、 穩壓輸出電路、

led 顯示電路八部分組成。系統通過「開關」、「+」、「-」三個按鍵來控制預置電壓的公升降,並通過數碼管顯示。at89s51 微控制器送出相應的數碼訊號,在d/a 轉換之 後輸出電流,經整合運放lm358 轉換、

三極體放大、rc 網路濾波,最終穩定。同時由led 數碼管顯示輸出電壓;由數字電壓表測量實測值。

2.2 數控部分

主要由at89s51 最小系統控制,它要完成鍵盤控制、預置電壓顯示控制、短路保護控制 及報警控制等功能。at89s51 最小系統如圖2 所示。

2.2.1 鍵盤介面電路

鍵盤介面電路如圖3 所示。鍵盤設計由三個按鍵控制即:「開關」鍵、「+」鍵、「-」鍵, 並外接三個上拉

電阻控制鍵盤去抖。此三鍵分別連線到微控制器的p1.0、p1.1、p1.2 介面進行控制。

2.2.2 預置電壓顯示電路

預置電壓顯示電路如圖4 所示。本設計選用解碼驅動器74f244,用來驅動led 數碼管 顯示預置電壓,分別由微控制器p2.0~p2.7 介面控制。led 共陰極控制端由p1.4~p1.6 介面 控制,並用三極體8050 來控制led 的顯示。

2.3 電源部分

2.3.1 主電源電路

電源部分輸入220v、50hz 交流電,輸出全機所需的三種電壓:+5v、+15v、-5v,主要供數控部分和d/a 轉換晶元使用;+15v 作為運放的正電源,同時也是穩壓輸出電路的主電源。該電源模組部分拓展了-5v 負電壓,同時作為運放的負電源,如圖5 所示。

2.3.2 穩壓輸出部分

穩壓輸出部分是將控制部分送來的電壓控制字資料轉換成穩定的電壓輸出。它由轉化器(dac0808)、整合運放lm358、

晶體三極體、基準電壓源(+15v)、過流檢測電路組成。 穩壓輸出模組包括過流檢測電路,當電源過流時,過流檢測電路輸出為低電平其,送到 cpu 的 int0 申請中斷,cpu 接收後,延遲5ms。

3 系統軟體設計

軟體控制程式由主程式和過流保護程式兩部分,其主要實現步進加減、d/a 轉換、鍵盤 掃瞄、led 顯示、電流報警等功能。

3.1 主程式

首先初始化系統,即at89s51 微控制器系統的初始化,再對系統時間進行設定 ,呼叫按鍵處理子程式,判斷是否有按鍵按下,若有就呼叫顯示處理程式,顯示處理程式在數碼管上 顯示預置電壓,由微控制器控制的訊號經d/a 轉換後,通過檢測電路判斷是否短路,若短路則 啟動中斷保護。否則,實現穩壓輸出。主流程圖如圖6 所示。

3.2 過流保護程式

從數模轉換電路轉換出的訊號,一路經過流檢測電路,把檢測到的訊號,送入微控制器最小系統進行處理,若過流,則

蜂鳴器鳴叫。過流保護程式流程圖如圖7 所示。

4 結束語

本設計以微控制器為核心設計一種智慧型穩壓電源,不但電路簡單,結構緊湊,**低廉,效能卓越。所研製的智慧型穩壓電源可利用微控制器設定周密的保護監測系統,確保電源執行可靠。輸出電壓採用數字顯示,輸人採用鍵盤方式,電源的外表美觀,操作使用方便,具有較高的使用價值。

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