基于STC12CA60S2單片機的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設計

[摘 要] 直流穩(wěn)壓電源一般由變壓器、整流器和穩(wěn)壓器三部分組成，交流電通過變壓器、整流器最后經(jīng)穩(wěn)壓器變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。首先闡述直流電壓電源的技術(shù)指標，然后分析直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的設計方案，進而設計以STC12CA60S2單片機為核心，主要控制DAC0832輸出直流穩(wěn)壓電壓，這種電源輸出精度高且保護能力強，還可以在控制系統(tǒng)軟件上做進一步改進，提升直流穩(wěn)壓電源的性價比。

[關(guān) 鍵 詞] 單片機；穩(wěn)壓電源；直流電源；設計

[中圖分類號] G642 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）33-0161-01

傳統(tǒng)的多功能直流穩(wěn)壓電源電壓調(diào)整精度較低，易跳變，使用麻煩，輸出的直流電源不能夠從零開始調(diào)節(jié)。當一個輸出電壓需要精確輸出時，困難較大。其次，隨著使用時間的增加，波段開關(guān)電位器出現(xiàn)接觸不良，對輸出電源有較大影響。根據(jù)以上問題，本文設計了一種以STC12CA60S2單片機為核心的直流穩(wěn)壓電源，這種電源具有智能化、高精度、簡易化等特點，克服了傳統(tǒng)直流電源在應用時出現(xiàn)的不足。

看一臺直流穩(wěn)壓的電源性能主要從電源的重要使用指標去看，這些重要指標包括調(diào)節(jié)范圍、輸出電壓以及輸出電流容量等；另外電源的電器指標也是直流穩(wěn)壓性能的關(guān)鍵所在，電器指標是指電源的形狀、體積、外觀等；最后再看電源的質(zhì)量指標，就是輸出電壓的穩(wěn)定性。

一、直流穩(wěn)壓電源的系統(tǒng)設計原理

直流穩(wěn)壓電源包括數(shù)字控制部分、D/A變換部分以及可調(diào)壓部分，這三個部分的功能電路及集成芯片品種很多，合理的設計是完成本設計的關(guān)鍵。其工作原理是：數(shù)字控制部分+/-鍵碼值輸入到單片機內(nèi)部，由D/A變換部分轉(zhuǎn)換成相應的電壓信號，電壓再由可調(diào)壓部分控制輸出變化到某一設定的電壓值。如下圖所示。

二、直流穩(wěn)壓電源的數(shù)控系統(tǒng)

數(shù)控系統(tǒng)采用STC12CA60S2單片機，主要由STC12C5A60S2最小系統(tǒng)控制，主要完成鍵盤控制和預置電壓顯示控制和短路保護控制等相關(guān)功能。

三、接口電路

STC12CA60S2與0832的接口電壓由LM336給出，為負5.0V；采用差動輸出，這樣數(shù)據(jù)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換部分轉(zhuǎn)換后輸出為0～5.0V。

四、顯示電路

采用STC12CA60S2內(nèi)部集成的十位D/A轉(zhuǎn)換器進行監(jiān)控輸出電壓采樣情況，通過顯示其可確定一個單片機設置的電壓值，另一個是通過輸出電壓實際測量值。輸出電壓沒有異常時這兩個值不會有太大變化。但是出現(xiàn)狀況，期望值和實測值就會發(fā)生變化，進而提示單片機采取解決措施。

五、LED顯示器接口

顯示器接口主要有靜態(tài)顯示器接口與動態(tài)掃描顯示接口兩種，第一種靜態(tài)顯示器接口是LED數(shù)碼管各個段與一個固定驅(qū)動端口連接，若每個數(shù)碼管有5段，N個數(shù)碼管就有5N個驅(qū)動端口；第二種動態(tài)掃描顯示接口試講動態(tài)掃描各個LED數(shù)碼管的幾段字線并聯(lián)使用，每個數(shù)碼管共陰極和共陽極分別通過驅(qū)動器結(jié)I/O的口線。當選通每個數(shù)碼管共陰極或共陽極時數(shù)碼管輪流顯示有關(guān)字符。由于人的視覺特性，人能看到的基本上都是同時點亮的字符。

六、直流穩(wěn)壓的系統(tǒng)軟件設計

先對主程序設置通信波特率并將各單元狀態(tài)清零以判斷電壓調(diào)節(jié)方式，然后上傳所采集的電壓和電流數(shù)據(jù)，查看是否過流，若過流DAC0832不輸出，為保護負載是輸出電壓拉低；若不過流，則繼續(xù)進行監(jiān)測。直流穩(wěn)壓的系統(tǒng)設計主程序流程：開始初始化設置→設置輸出電壓調(diào)節(jié)方式→上位機調(diào)節(jié)輸出電壓→采樣電流電壓，并通過上位機面板顯示→是否過流→斷電報警→結(jié)束。

七、數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的過流保護

為了防止一些重要的電子元件不被短路電流所燒壞，在實際使用過程中，有必要考慮安排各個電子元件在電路設計過程中做好安全防護措施，其具體的過流防護流程是：開始→開機參數(shù)初始化→有、無設置電壓輸出→輸出電壓→輸出改變允許電壓值→判斷直流輸出電壓→顯示并輸出電壓→中斷0開始→將輸出電壓降為0→查詢中斷是否正?！！_中斷返回。

本設計利用單片機技術(shù)設計制作了一種高精度的數(shù)控直流電源，此設計為STC12C5A60S2單片機為核心，主要控制DAC0832輸出直流電壓。系統(tǒng)的軟件確定電壓調(diào)節(jié)方式后將采集數(shù)據(jù)實施上傳，監(jiān)測電路是否過流并采取相應的過流保護。

參考文獻：

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