基于單片機的數控直流穩(wěn)壓電源設計與實現

謝琳潔 林煒鵬

【摘要】在直流穩(wěn)壓電源的設計中有機地融入單片機數字控制技術，設計并制作出一款通用的數字化直流穩(wěn)壓電源，該直流穩(wěn)壓電源具備數碼顯示、輸出精度高且方便靈活成本低等特點。

【關鍵詞】單片機;直流穩(wěn)壓電源;數控

電源技術是一種應用功率半導體器體，綜合電力變換技術、現代電子技術、自動控制技術的多學科的邊緣交叉技術，而直流穩(wěn)壓電源更是電子領域重要的設備之一。從20世紀90年代末起，隨著對系統更高效率和更低功耗的需求，直流電源轉換器向著更高靈活性和智能化方向發(fā)展。本文設計一種輸出電壓在0.0V到9.9V之間并且可以任意設定輸出電壓的電壓精準調整的數控直流穩(wěn)壓電源電路，該穩(wěn)壓電源不僅能克服傳統電源輸出電壓難以精確調整的缺陷，而且還對系統的性能方面、系統的升級方面以及系統的可靠性方面進行了改善。

1.系統功能

本文設計的直流穩(wěn)壓電源輸出電壓在在0.0V到9.9V之間并且可以任意設定輸出電壓，主要由STC89C52RC單片機、LCD1602顯示電壓模塊、D/A轉換模塊、穩(wěn)壓輸出電路模塊、電壓模塊和數據采集模塊等部分組成。其中在電源模塊方面采用鍵盤設定的輸入方式，可用快點慢點的方式對報警和電壓輸出的閾值進行設置，其各種工作狀態(tài)都可由LCD1602來顯示，同時用STC89C52RC對輸出的電壓進行采樣并與先前設置的目標值進行比較，一旦出現偏差可立即進行調整或發(fā)出報警信號。

2.系統的整體設計

使用STC89C52單片機最小系統為控制單元，通過DAC0832芯片的數據采樣和LM324的電壓放大調整可以改變系統輸出電壓的大小，然后進行數據處理及送LCD1602顯示;使用運算放大器對電壓的比較放大，這樣不僅可以輸出直流電平，而且只要預先生成產生波形的量化數據，便可以輸出多種波形;采用LCD1602，它具有兩行顯示，每行顯示16個字符，采用單+5V供電，系統模塊的整體設計如圖1所示。

圖1 系統模塊的整體設計圖

3.系統硬件設計

3.1 穩(wěn)定電壓輸出模塊

穩(wěn)定電壓輸出控制模塊采用的是有14引腳的 LM324芯片，其作用是將通過前面的數模轉換模塊后出來的電壓給轉換成用戶所需的指定的穩(wěn)定電壓。該模塊的工作原理是將所需的輸出電壓以下面圖2中的DAC0832芯片的第11引腳的輸出為參考做出一個比值，并采用串聯式反饋的電路使得輸出始終為所需的穩(wěn)定輸出電壓，其具體的電路圖如圖2所示，在圖2中U5A—LM324為比較放大器，U5B—LM324為運算放大器，D/A轉換電路的輸出電壓OUT2接到U5A—LM324的同向端（LM324的第2腳），U5A—LM324運放的輸出端（LM324的第5腳）輸出的電壓一邊送到運放U6A—LM324的同向端（LM324的第1腳），一邊反饋回DAC0832的RFE1基準電壓。變位器R5作為U6A—LM324反饋電路中的反饋電阻。經數模轉換模塊后出來的電壓在這里經過了DAC0832和LM324的比較運算放大后再經過LM324第1引腳的調整，使得輸出的電壓始終和LED顯示器上顯示的一致。

圖2 電壓輸出原理圖

3.2 按鍵控制模塊

按鍵控制模塊的電路圖如圖3所示。在該電路圖中，K1-K9分別對應著0-9，且每個按鍵都是一腳接地一腳接在STC89C52RC的各個引腳上，K00是位數選擇鍵（按下為十位），K11則是為選定所需電壓無誤后需按下的確認鍵。

圖3 鍵盤控制電路圖

3.3 D/A轉換控制部分

在該設計中，采用DAC0832來進行模數轉換，并將經過該模數轉換后出來的電壓作為后面穩(wěn)壓輸出反饋回路的參考電壓。8位的D/A數據口分別與單片機的P0口相連，DAC0832的片選信號和寫信號分別由單片機的P32腳和P36腳控制，8位字長的D/A轉換器具有256種狀態(tài)。

4.系統的軟件部分的設計

此設計中需用到核心單片機STC89C52RC的功能包括：鍵盤的擴展，程序的中斷，I/O的控制。系統軟件包括一個主程序、四個中斷服務程序、電壓處理子程序、調用寫電壓子程序、DAC0832處理子程序。主程序在初始化過程中，首先對單片機進行復位，然后讀入數據，控制開關電路進行顯示.初始化完成以后開中斷，如果有外部中斷請求，則首先響應中斷，進入中斷服務程序，如果沒有中斷請求，則要調用鍵盤掃描程序進行數據采集和處理，同時，利用對按鍵進行消抖。主程序流程圖如圖3所示。

圖3 主程序流程圖

5.結束語

本文設計并實現了一個基于STC89C52RC單片機的數控直流穩(wěn)壓電源，它具備輸入方便、輸出精確度高、結構緊湊、電路簡化等優(yōu)點，經過測試，用此單片機來控制設備的電壓時，輸出的響應良好，LED能正確清晰地顯示，誤差小，輸出的范圍為0到9.9v。

參考文獻

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