德州学院 机电工程系 2012届 自动化专业 毕业论文（设计） 编号: 毕业论文(设计)题 目 基于单片机的智能稳压电源的设计指导教师 金秀慧 学生姓名 陈增辉 学 号 200801702030 专 业 自动化 教学单位 德州学院机电工程系 二O一二年五月四日基于单片机的智能稳压电源的设计 摘要： 本文介绍了一种基于单片机的智能稳压电源的设计方案，其核心技术是通过单片机控制数模转换来改变其后的稳压模块的输出。该系统由整流滤波初步稳压部分、单片机控制部分、DAC和显示部分组成，该稳压电源能连续步进可调，并且可实时显示，弥补了传统稳压电源的不足。关键词：单片机；稳压电源；连续步进可调；DAC； Design of Intelligent Power Supply Based on MCUChen Zenghui(Mechanical and Electronic Engineering Department of Dezhou University, Dezhou Shandong, 253023) Abstract ：This paper introduces a single-chip microcomputer-based Intelligent Power Supply Design program, its core technology through the MCU to control digital-to-analog converters to change the voltage regulator module subsequent output. The system consists of rectifier filter preliminary regulator of the MCU control of the DAC and display components, the power supply can be continuously adjustable stepper, and can be real-time display, made up for the shortcomings of traditional voltage regulator power supply.Key words： MCU; Regulated Power Supply; Stepping and adjustable row;DAC目录第一章 概述1 1.1 直流稳压电源的发展方向.1 1.2 国内发展现状.11.3 系统研究方向.2第二章 设计原理.3 2.1 设计原理.3 2.2 系统框图.4第三章 主要器件介绍5 3.1 AT89C51简介.5 3.2 DAC0832工作原理.6 3.3 数码管显示原理.7第四章 硬件电路与数据测试.9 4.1 整流滤波、初步稳压.9 4.2 AT89C51主控部分.10 4.3 数模转换DAC0832.10 4.4 稳压部分.11 4.5 显示电路.114.6 数据测试与分析 .12第五章 软件设计.13 5.1 软件流程图.13结束语14参考文献15附录一16附录二18附录三19第一章 概述1. 1直流稳压电源的发展方向1.1.1智能化目前在研制高精度、高性能、多功能的测量控制仪表时，几乎没有不考虑采用微处理器的。以微处理器为主体取代传统仪器仪表的常规电子线路，将计算机技术与测量控制技术结合在一起，组成新一代的所谓“智能化测量控制仪表”。智能仪器解决了许多传统仪表不能或不易解决的难题，同时还能简化系统电路，提高系统的可靠性，加快产品的开发速度。直流稳压电源一方面为仪器仪表提供电能量，是仪器仪表的“动力源”，另一面它本身就是仪器仪表，因此，它有可能而且应当智能化。具体地说，智能化的直流稳压电源电源应当具有以下功能特点: 操作自动化。系统的整个测量过程如键盘扫描、量程选择、开关启动闭合、数据的采集、传输与处理以及显示打印等都用微控制器来控制操作，实现测量过程的全部自动化。具有自检测功能，包括自动调零、自动故障检测与状态检验、自动校准、自诊断及量程自动转换等。系统能自动检测出故障的部位甚至故障的原因。具有友好的人机对话能力。智能化的直流稳压电源使用键盘代替传统直流稳压电源中的切换开关，操作人员只需通过键盘输入命令，就能实现某种测量功能。与此同时，智能直流稳压电源还通过显示屏将仪器的运行情况、工作状态以及测量数据的处理结果及时告诉操作人员，使系统的操作更加方便直观。网络管理能力。随着互联网技术应用日益普及和信息处理技术的不断发展，直流稳压电源通过RS232接口实现与上位PC机通信，从而使网络技术人员可以随时监视电源设备运行状态、各项技术参数;网络技术人员可通过网络定时开关电源，实现远程开关机等功能。1.1.2数字化在传统直流稳压电源中，控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代，电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是，现在数字式信号、数字电路显得越来越重要，数字信号处理技术日趋完善成熟，显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调，也便于自诊断、容错等技术的植入。1.1.3模块化电源的模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化;其二是指电源单元的模块化。模块化的目的不仅在于使用方便，缩小整机体积，更重要的是取消传统连线，把寄生参数降到最小，从而把器件承受的电应力降至最低，提高系统的可靠性。大功率的电源，由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑，一般采用多个独立的模块单元并联工作，采用均流技术，所有模块共同分担负载电流，一旦其中某个模块失效，其它模块再平均分担负载电流。极大的提高系统可靠性，即使万一出现单模块故障，也不会影响系统的正常工作。 1.1.4 绿色化电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电，这意味着发电容量的节约，而发电是造成环境污染的重要原因，所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染，国际电工委员会(IEC对此制定了一系列标准，如工EC555, IEC917,IECI000等。20世纪末，各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生，为21世纪批量生产各种绿色直流稳压电源产品奠定了基础7。1.2 国内发展现状随着电子技术的迅速发展，直流稳压电源的应用已经非常广泛。其好坏直接影响着电子设备或电子系统的工作性能。直流稳压电源是电子设计中常用的设备之一，广泛应用于电子电路的各个领域。直流稳压电源分连续导电式与开关式两类。前者由工频变压器把单相或三相交流电压变到适当值，然后经整流、滤波，获得不稳定的直流电源，再经稳压电路得到稳定电压(或电流)。这种电源线路简单，纹波小，相互干扰小，但体积大，耗材多，效率低(常低于4060)。后者以改变调整元件(或开关)的通断时间比来调节输出电压，从而达到稳压。这类电源功耗小，效率可达85左右，但缺点是纹波大、相互干扰大。 直流稳压电路的分类主要有四类：稳压二极管稳压电路，这种稳压电路中利用硅稳压二极管的稳压特性，实现直流工作电压的稳压输出。这种直流稳压电路的稳压特性一半，往往只用于稳定局部的直流电压。在整机电源电路中一般不用。串联调整管稳压电路，这种稳压电路利用了三极管集电极与发射极之间阻抗随基极电流大小变化而变化的特性，进行直流输出电压的自动调整，实现直流输出电压的稳定。在这种稳压电路中的三极管（调整管）一直处于导通状态。开关型稳压电路，这是一种高性能的直流稳压电路，稳压原理比较复杂，在这种电路中的三极管（开关管）处于导通、截止两种状态的转换中，即工作在开关状态，所以开关型稳压电路由此得名。三端集成稳压电路，这是一种集成电路的稳压电路，其功能是稳定直流输出电压。这种集成电路只有三根引脚，使用很方便，在许多场合都有着广泛应用。传统的直流稳压电源功能简单，难于控制，可靠性低，干扰大，精度低且体积大，复杂度高。而基于单片机控制的直流稳压电源则能较好地解决以上传统稳压电源的不足。其良好的性价比更能为人们所接受，具有一定的设计价值。1.3 系统研究方向 直流稳压电源是电子设计中常用的设备之一，广泛应用于电子电路的各个领域。传统的直流稳压电源功能简单，难于控制，可靠性低，干扰大，精度低，体积大且复杂度高。而基于单片机控制的直流稳压电源则能较好地解决以上传统稳压电源的不足。第二章 设计原理2. 1设计原理2.1.1稳压电源基本原理直流稳压电源由电源变压器T、整流、滤波和稳压电路四部分组成，其原理框图如图2.1所示。电网供给的交流电压u1(220V,50Hz) 经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压u2，然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压u3，再用滤波器滤去其交流分量，就可得到比较平直的直流电压uI。但这样的直流输出电压，还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。在对直流供电要求较高的场合，还需要使用稳压电路，以保证输出直流电压更加稳