电子系统的数控直流稳压电源的设计.doc
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1、 河南科技大学毕业设计(论文)题目申请表(指导教师填表)院系:电气自动化 研究所(教研室): 自动化 填表日期: 2010 年 3 月 日1、完成课题需要的条件说明:1、单片机编程语言相关参考书一本;2、计算机一台,查找资料,编程设计。3、系统相关技术资料。准备情况:1、 数控稳压电源相关技术资料已具备齐全。2、 具备单片机相关实验。研究所(教研室)意见:主任签字: 年 月 日院系意见:院长(主任)签字:年 月 日注:1.课题类型一栏填写:工程设计、硬件设计、论文或软件工程。2.课题来源一栏填写:科研、生产或自拟。3.本表一式两份,一份由院系保存,一份由研究所(教研室)保存。 电子系统的数控直
2、流稳压电源的设计摘 要几乎所有的电子系统都要求有稳定的直流电源供电。特别是在厂矿企业和实验室中,直流稳压电源作为一种必备的电子设备得到了广泛的应用。常见的直流稳压电源,大都采用串联反馈式稳压原理,通过调整输出端取样电阻支路中的电位器来调整输出电压。由于电位器阻值变化的非线性和调整范围窄,使普通直流稳压电源难以实现输出电压的精确调整。而直流电源一般是有电网的交流电经整流,滤波,稳压来实现的。目前,直流稳压电源已朝着多功能和数字化的方向发展,本文是采用AT89C51单片机与桥式整流电路及三端集成稳压器实现对直流稳压的数字化控制,主要突出单片机的控制作用,有较强的使用价值。设计主要从以下三方面做了考
3、虑及选择: 第一,选择三端集成稳压器作为稳压电路并对其可行性进行了仿真测试,验证了其稳压的可靠性(满足稳定度及纹波电压标准)。 第二,选择8279键盘显示接口芯片,具有动态显示驱动电路简单,不占用CPU的时间,可自动进行扫描,且接口方便系统灵活等特点。 第三,逻辑控制用单片机89C51控制驱动继电器去选择电阻网络中相应的电阻,实现了线性电压按0.1V步进的可能,简化了硬件电路,增加了系统的灵活性。 本系统中单片机通过8279键盘显示控制器来监测显示当前输出电压值,并向模拟开关输出当前设定值,从而控制继电器选择电阻网络中相应的电阻并通过稳压电路输出。当键盘中控制电压的增减键被按下时,单片机就会对
4、设定值进行相应的增减操作,并将修改之后的设定值送给模拟开关,更新输出电压为当前设定值。具有输出短路保护及功率器件过热保护功能,能够实现输出电压在2V-20V,调节单位为0.1V,输出电流为1A的数控直流稳压电源,系统具有通用性好,可靠性高,线路简单,成本低廉,使用方便的优点。关键词:单片机,三端稳压集成器,模拟开关,8279键盘显示器,电阻网络DIGITAL DC VOLTAGE-STABILIZED POWER SOURCE OF THE ELECTRONIC SYSTEM DESIGN ABSTRACT Almost all of the electronic systems are re
5、quired to have a stable direct current power supply. Especially in the mines and laboratory, DC voltage-stabilized power source as a necessary electronic equipment has been widely used. Most Of the common DC voltage-stabilized power sources adopt series feedback regulator theory, by adjusting the ou
6、tput sampling resistor branch of the potentiometer to adjust the output voltage. As non-linear potentiometer resistance changes and adjustments narrow, so for the common DC power supply it is difficult to make the output voltage to achieve the precision adjustments. The DC power supply is usually a
7、grid of AC by the rectifier, filter, and regulator to achieve. At present, the direct current voltage-stabilized source has been moving in the direction of the digital multi-function and development, this paper discusses how to achieve digital control over direct current voltage-stabilized source by
8、 using AT89C51, bridge rectifier circuits and integrated three-terminal DC Voltage Regulator. The main highlight the role of the Single chip Microcomputer control effect, and have stronger use value. Mainly from the following three aspects of design thinking and doing choice: 1. Choose the three-ter
9、minal DC Voltage Regulator as voltage-stabilized electric circuits and its circuit simulation test the feasibility and reliability of the test voltage (stability and ripple voltage standard).2. Select the 8279 keyboard and display interface chip, the dynamic display of driving circuit is simple, do
10、not take up CPU time, can be scanned automatically, and interfaces to facilitate the system flexible. 3. The logic control relay control driver with 89C51 microcontroller to select the appropriate resistor resistor network to achieve a linear voltage by 0.1V step possible to simplify the hardware ci
11、rcuit to increase the flexibility of the system.This system through the keyboard display chip controller 8279 display the current output voltage monitoring, and sent to the analog switch output current value, thereby control relay and resistance of the network voltage output circuit and resistance.
12、When the keyboard control voltage changes in the key is pressed, the microcontrollewill increase or decrease in value of the corresponding operation, and modify the data sent after the output voltage analog switch and update for the current value.With the output power components, short circuit prote
13、ction and overheating protection function, it can achieve the output voltage 2V-20V, regulator unit 0.1V, output current of 1A. The type of system possesses many advantages.Comparing with other system. It has high reliability and low cost; its lines are simple and it is easy to operate. KEY WORDS: S
14、ingle chip Microcomputer, Integrated three-terminal DC Voltage Regulator, Analog switches, 8279 keyboard display, Resistance network 目 录 摘 要IIABSTRACTIII前 言1第一章 绪论21.1 直流稳压电源的简介及分类21.2 直流稳压电源的常用类型31.2.1 并联型稳压电源31.2.2 串联稳压电源4第二章 系统方案论证与比较72.1 晶体管串联式直流稳压电路72.2 功率放大稳压电路82.3 三端稳压集成器电路10第三章 系统硬件电路设计123.1
15、 系统组成及原理123.2 整流滤波电路及辅助电源123.2.1 交流电压交换部分133.2.2 整流滤波部分143.2.3 辅助电源中的稳压部分153.3 稳压器和电阻网络163.3.1 三端稳压器LM317介绍163.3.2 稳压器的仿真可行性测试173.3.3 电阻网络183.4 接口和驱动电路193.5 控制电路设计193.5.1 89C51单片机介绍193.5.2 单片机外围芯片连接介绍223.6 8279键盘显示接口电路233.6.1 Inter8279芯片简介243.6.2 8279的编程方法253.6.3 8279芯片的命令273.6.4 8279键盘显示电路介绍30第四章 系
16、统软件设计354.1 主控程序设计354.2 子程序设计36结 论39附录1:系统硬件电路图40附录2:系统程序43参考文献48致 谢49前 言当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。在电子设备中,直流稳压电源的故障率是最高的而且在直流稳压电源中,通过整流、滤波电路所获得的直流电源的电压往往是不稳定的。输出电压在电网电压波动或负载电流变化时也会随之有所改变。电子设备电源电压的不稳定,将会引起很多问题。设计出质量优良的直流稳压电源,才能满足各种电子线路的要求。因此,直流稳压电源的研究就颇为重要。目前产生直流稳压电源的方法大致分为两种:一种是模拟方法,另一种是数字方法
17、。前者的电路均采用模拟电路控制,而后者则是通过数字电路进行自动控制。随着科学技术飞速发展,对电源可靠性、输出精度和稳定性要求越来越高,利用D/A 转换器的高分辨率和单片机的自动检测技术设计程控电源就显示出其优越性。程控电源既能方便输入和选择预设电压值又具有较高精度和稳定性,而且可以任意设定输出电压或电流,所有功能由面板上的键盘控制单片机实现,给电路实验带来极大的方便,提高了工作效率。数字化智能电源模块是针对传统智能电源模块的不足提出的,能够有效地解决电源模块中诸如可靠性、智能化和产品一致性等工程问题。电源采用数字控制,具有以下明显优点: 1、控制灵活,系统升级方便,甚至可以在线修改控制算法,而
18、不必改动硬件线路。系统的可靠性提高,易于标准化,可以针对不同的系统(或不同型号的产品),采用统一的控制板,而只是对控制软件做一些调整即可。 2、系统维护方便,一旦出现故障,可以很方便地通过RS232接口或RS485接口或USB接口进行调试,故障查询,历史记录查询,故障诊断,软件修复,甚至控制参数的在线修改、调试,也可以通过MODEM远程操作。3、易于组成高可靠性的多模块逆变电源并联系统。每个并联运行的逆变电源单元模块都采用全数字化控制,易于在模块之间更好地进行均流控制和通讯或者在模块中实现复杂的均流控制算法(不需要通讯),从而实现高可靠性、高冗余度的逆变电源并联系统。 第一章 绪论1.1 直流
19、稳压电源的简介及分类当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利,但是任何电子设备都有一个共同的电路-电源电路。大到超级计算机、小到袖珍计算器,所有的电子设备都必须在电源电路的支持下才能正常工作。当然这些电源电路的样式、复杂程度千差万别。超级计算机的电源电路本身就是一套复杂的电源系统。通过这套电源系统,超级计算机各部分都能够得到持续稳定、符合各种复杂规范的电源供应。袖珍计算器则是简单多的电池电源电路。不过你可不要小看了这个电池电源电路,比较新型的电路完全具备电池能量提醒、掉电保护等高级功能。可以说电源电路是一切电子设备的基础,没有电源电路就不会有如此种类繁多的电子设备。由于电子技术的特性,电子设
20、备对电源电路的要求就是能够提供持续稳定、满足负载要求的电能,而且通常情况下都要求提供稳定的直流电能。提供这种稳定的直流电能的电源就是直流稳压电源。直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位。另外,很多电子爱好者初学阶段首先遇到的就是要解决电源问题,否则电路无法工作、电子制作无法进行,学习就无从谈起。 稳压电源的分类方法繁多,按输出电源的类型分有直流稳压电源和交流稳压电源;按稳压电路与负载的连接方式分有串联稳压电源和并联稳压电源;按调整管的工作状态分有线性稳压电源和开关稳压电源;按电路类型分有简单稳压电源既然我们谈的是稳压电源的分类,那么首先就应该清楚电源的输出是什么,是输出直流电还是输出交流电
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