基于Proteus的穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

劉淑波　張園　初俊博　史新鵬

摘要：本文以AT89C52為控制元件，基于模塊設(shè)計(jì)的思路，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于單片機(jī)的數(shù)控直流穩(wěn)壓電源。該穩(wěn)壓電源在Proteus仿真軟件中調(diào)試成功，其量程為0-15V。

關(guān)鍵詞：穩(wěn)壓電源;數(shù)模轉(zhuǎn)換;模數(shù)轉(zhuǎn)換;數(shù)碼顯示

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）02-0185-02

0 引言

基于單片機(jī)的數(shù)字可調(diào)直流穩(wěn)壓電源由于原理簡(jiǎn)單、便于操作、穩(wěn)定性好、精度高、成本低、易于實(shí)現(xiàn)等諸多優(yōu)點(diǎn)而受到越來(lái)越廣泛的重視。其性能比傳統(tǒng)的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源好，非常適合一般教學(xué)和科研使用[1]。

Proteus 是目前最好的模擬單片機(jī)外圍器件的工具，它可以仿真51系列、AVR、PIC等常用的MCU及其外圍電路，如LCD、RAM、ROM、鍵盤、馬達(dá)、LED、A/D、D/A，部分SPI、IIC器件等[2]。

本文以AT89C52單片機(jī)為控制核心，利用Proteus仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)。由仿真結(jié)果證明了設(shè)計(jì)的有效性。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)采用數(shù)字電路設(shè)計(jì)。其核心控制中心為AT89C52單片機(jī)，通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器觸頭的位置從而改變相應(yīng)電阻的值，同時(shí)由A/D轉(zhuǎn)換模塊ADC0808產(chǎn)生輸入可變的數(shù)字量，經(jīng)過(guò)控制中心處理后將可變的數(shù)字量送入數(shù)碼管顯示和D/A轉(zhuǎn)換模塊輸出模擬量，然后經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，輸入放大電路，間接地改變輸出電壓的大小。

2 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

分為數(shù)字部分設(shè)計(jì)和模擬部分設(shè)計(jì)兩個(gè)部分設(shè)計(jì)。

2.1 數(shù)字部分設(shè)計(jì)

穩(wěn)壓電源數(shù)字部分主要包括控制中心——AT89C52單片機(jī)、數(shù)碼管顯示部分、D/A轉(zhuǎn)換模塊DAC0832部分和A/D轉(zhuǎn)換模塊ADC0808部分等電路設(shè)計(jì)。

2.1.1 單片機(jī)主體

單片機(jī)的P2口經(jīng)74HC595轉(zhuǎn)碼，接數(shù)碼管的八個(gè)段選端口;P3.5和P3.7即為兩位數(shù)碼管的位選端口;單片機(jī)的P1口經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電阻輸入，用來(lái)控制輸出電壓;單片機(jī)的P0口與D/A轉(zhuǎn)換模塊的八位數(shù)碼輸入端連接，用來(lái)輸出數(shù)字量信號(hào);其它部分聯(lián)接同單片機(jī)最小系統(tǒng)。

2.1.2 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊

A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊采用ADC0808將滑線變阻器電阻改變產(chǎn)生的電壓量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，以實(shí)現(xiàn)數(shù)控功能。在本數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)中，IN0接電壓輸入，VREF（+）接+5V，VREF（-）接地，其數(shù)據(jù)輸入口OUT1至OUT8分別與單片機(jī)的P1口相連，CLOCK與P2.6相連，START與P3.1相連，EOC與P3.2相連，ALE與P3.0相連， ADD A與P2.3相連，ADD B與P2.4相連，ADD C與2.5相連。

2.1.3 數(shù)碼管顯示

數(shù)碼顯示部分采用兩位共陽(yáng)極八段數(shù)碼管。三個(gè)數(shù)碼管的段選端共用單片機(jī)的P0口。采用動(dòng)態(tài)顯示。

2.1.4 D/A 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊

D/A 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊采用DAC0832將經(jīng)A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬電壓量。在本設(shè)計(jì)中，由于所處理的數(shù)字量不多，所以采用直通工作方式。

2.2 模擬部分設(shè)計(jì)

數(shù)字式可調(diào)穩(wěn)壓電源模擬部分運(yùn)用的是運(yùn)算放大電路，將DAC0832輸出的穩(wěn)壓值放大成需要的穩(wěn)壓值。由于在Proteus中仿真實(shí)現(xiàn)，所以采用兩個(gè)電壓表記錄電壓值。

3 穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)Proteus仿真

本設(shè)計(jì)利用Proteus 仿真實(shí)現(xiàn)了0-15V可調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源。其中，滑動(dòng)變阻器變阻范圍為0-5KΩ，由小到大改變滑動(dòng)電阻器電阻，從而使電源電壓由小到大改變。

當(dāng)滑動(dòng)變阻器電阻為5KΩ時(shí)，仿真圖如圖1所示。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò) Proteus實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)壓電源的虛擬設(shè)計(jì)。詳細(xì)介紹了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路以及仿真實(shí)現(xiàn)功能。這種利用Proteus來(lái)實(shí)現(xiàn)的硬件仿真思想，一方面對(duì)于老師來(lái)說(shuō)可以在《單片機(jī)》課程教學(xué)中得到充分利用其提高教學(xué)效果，另一方面，對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，可以鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生從原理圖制作、程序開發(fā)、仿真驗(yàn)證、測(cè)試修改和PCB制作等一系列的全面而且完備的能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 賴冬文，趙娟.高精度直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)[J].科技資訊，2018（20）：84，86.

[2] 范琳，翟社平，王曉婕.Proteus在計(jì)算機(jī)組成原理教學(xué)改革中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)教育，2018（9）：164-167.

the Design of Stabilized Voltage Supply Based on Proteus

LIU Shu-bo，ZHANG Yuan，CHU Jun-bo，SHI Xin-peng

（Dalian Ship Academy Foundation，Dalian Liaoning? 116018）

Abstract：A numerical control DC stabilized voltage supply based on singlechip was designed in this paper， taking AT89C52 as the control element and based on the module design idea. The stabilized voltage supply was successfully debugged in the simulation software of Proteus， and its measuring range is 0-15V.

Key words：the stabilized voltage supply;digital analog conversion;analog digital conversion;digital display