单片机程控电压源的硬件设计说明49033.pdf

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1、单片机程控电压源的硬件设计 摘要 本设计以 AT89S52 单片机为核心控制芯片，实现数控直流供电功能方案。本设计采用 8 位精密 DA 转换器 DAC0832、三端可调稳压器LM350 和 UA741 运算放大器组成稳压源，实现输出电压范围+1.4V+9.9V，电压步长 0.1 V 数字控制稳压电源，最大纹波仅为 10 mV，精度高，稳定性好。此外，该方案仅使用5 个按键即可实现输出电压的便捷设置，并具有设定值调整、微调（0.1 级）、粗调（1 级）三种调节功能。数码管显示输出电压值。我们设计了自己的12V 和 5V 电源来为系统供电。该电路的原理是通过单片机控制 DA 的输出电压，并通过放

2、大器对其进行放大。放大后的电压作为 LM350 的参考电压，实际电压仍由电压模块 LM350 输出。5 个按键调节电压，通过共阴极三位一体 LED 显示输出电压值。本设计采用 3 个三合一数码管，可显示三位数字和一位小数，如 5.90V，采用动态扫描驱动方式。与传统稳压电源相比，具有操作方便、供电稳定性高、输出电压数字显示等特点。关键词：数控，步进，三端可调稳压器 目录 目录 2 第 1 章引言 3 第 2 章 NC 电压源解决方案介绍4 2.1 数控电压源方案演示4 2.2 方案比较 6 2.2.1 CNC零件对比 6 2.2.2 8 节输出对比6第一章简介 1.1 研究背景及意义 数控直流

3、电压源是电子技术中常用的设备之一，广泛应用于教学、科研等领域。传统的多功能数控直流电压源功能简单、控制困难、可靠性低、干扰大、精度低、体积大、复杂度高。普通数控直流电源的种类很多，但存在以下两个问题：1）输出电压有粗调（波段开关）和微调（电位器）两种方式。这样，当需要准确输出输出电压，或者需要在小范围内（如 1.051.07V）变化时，难度就更大了。另外，随着使用时间的增加，波段开关和电位器难免接触不良，影响输出。2）稳压方式采用串联稳压电路来限制或切断过载保护。电路结构复杂，稳压精度不高。在家用电器和其他类型的电子设备中，通常需要电压稳定的直流电源。但在现实生活中，它是由 220V 交流电网

4、供电的。这就需要通过变压器、整流、滤波和稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。滤波器用于过滤整流输出电压中的纹波。通常，传统电路由滤波扼流圈和电容器组成。如果换成晶体管滤波器，可以减小直流电源的体积，减轻重量，晶体管对直流电源进行滤波。直流稳压器可作为家用电器的电源，既降低了家用电器的成本，又减小了其体积，使家用电器小型化。传统数控直流电压源通常采用电位器和波段开关来实现电压调节，电压值由电压表指示。因此电压的调节精度不高，读数不直观，电位器易磨损，而基于单片机控制的数控直流电源能较好地解决传统稳压电源的上述缺点供应。随着科学技术的不断发展，特别是计算机技术的飞速进步，现代工业应用中使用的工控产

5、品都需要低纹波、宽调节范围的高压电源，特别是在一些高能物理领域，急需计算机或单片机控制的低压电源。纹波，电源调节范围宽。1.2 国外研究现状 自 1990 年代后期以来，随着对更高系统效率和更低功耗的需求，电信和数据通信设备的技术更新推动了电力行业的 DC/DC 电源转换器更加灵活和智能。方向发展。1980 年代，第一代分布式供电系统开始转向 20 世纪后期更先进的第四代分布式供电结构，中间总线结构。DC/DC 电源行业面临着新的挑战，即如何将嵌入式电源智能系统和数字控制系统结合起来。早在 1990 年代中期，半导体厂商就开发了数控电压源管理技术，与当时广泛使用的模拟控制方案相比，当时的成本效

6、益并不高，因此无法被广泛采用。由于板载电源管理的更广泛应用以及业界对节能和运营优化的关注，电源行业和半导体制造商开始共同开发这款名为“数控电压源”的新产品。如今，随着直流电源技术的飞速发展，整流系统已经从以前的分立元件、集成电路控制发展到微机控制，使直流电源智能化，具备遥测、遥信、遥测三大遥功能。遥控，基本实现直流供电。无人看管的。本毕业设计的数控直流电源主要由单片机系统、键盘、数码管显示器、D/A 转换电路、稳压电路等组成。单片机系统选用 89S52 型单片机，采用独立键盘和 LM350 作为稳压器件。1.3 项目研究方法 随着时代的发展，数字电子技术已经普及到我们的生活、工作、科研等各个领

7、域。本文将介绍一种数控直流电源。本电源由电源电路、显示电路、控制电路、数模转换电路四部分组成。作品。准确的说，电源电路提供各个芯片电源、数码管、放大器所需的电压。显示电路用于显示电源的输出电压。同时分析了数字技术与模拟技术相互转换的概念。与传统稳压电源相比，具有操作方便、供电稳定性高、输出电压数字显示等特点。数控电压源是最常用的仪器设备，在科学研究和实验中必不可少。在目前使用的直流可调电源中，几乎都是旋钮开关来调节电压，调节精度不高，而且经常跳动，使用起来很麻烦。采用数控电压源，每步精度可达到 0.1V，输出电压范围为 1.4V 至 9.9V，电流可达到 3A。针对以上问题，本课题设计了一种以

8、单片机为核心的数控型高精度简易直流电源。场合。设计方法是单片机通过 D/A 控制驱动模块输出稳定的电压。同时，稳压方式采用三端可调稳压器进行调节，输出电压通过电阻反馈给运放，与设定值进行比较。如果有偏差，调整输出。工作过程中单片机输出驱动 LED 显示屏，可通过键盘设置和调整电压值。该电路具有设计简单、应用广泛、精度高的特点。第二章数控电压源方案介绍 2.1 数控电压源方案论证 目前，数控电压源已得到广泛应用，实现目标的方案也很多，主要有以下几种方案：2.1.1 方案一：采用单片机设计数控电压源 常用的 52 芯片做控制器，P0 口直接接 DAC0832 的数据口CS，DA 和XFER连接后接

9、 P3.4，接单片机，2WR使1WRDAWR工作在单缓冲模式。DA的 8 脚接参考电压，DA 的参考电压接5V 电源，所以 DAC 的 8 脚输出电压分辨率为 5V/256，约等于 0.02V，即 DA 输入数据端每增加 1，电压增加 0.02。V._DA 的输出电流经运放 LM324 转换成电压，再经运放 UA741 反相放大。最后通过 LM350 调节和稳定输出电压。其硬件框图如图 2.1 所示：图 2.1 方案一硬件框图 2.1.2 选项 2：使用调节管设计带有双计数器的数控电压源 本方案采用传统的调节管方案。主要特点是采用一组双计数器来完成系统的控制功能。二进制计数器的输出经 D/A

10、转换，控制误差放大的参考电压，控制输出步长。十进制计数器解码后，数码管显示输出电压值。为了使系统正常工作，需要保证双十计数器同步工作。其硬件框图如图 2.2 所示：图 2.2 方案二硬件框图 2.1.3 选项 3：使用带调节管的十进制计数器设计数控电压源 该方案的第二个区别是它使用了一组十进制计数器。一方面完成电压的解码和显示。另一方面作为 EPROM 的地址输入，EPROM 的输出经过 D/A 转换，控制误差放大的参考。仅采用一组计数器实现逐级输出，避免了方案二中保证双计数器同步的问题。然而，由于控制数据是在 EPROM 中编程的，因此系统设计的灵活性降低了。其硬件框图如图 2.3 所示：图

11、 2.3 方案三硬件框图 整流滤波电路调整管过流保护误差放大十进制计数器EPROMD/A转换电压预置步进加步进减译码显示输出2.2 方案比较 2.2.1CNC 零件比较 方案 2 和方案 3 中，系统的数控部分采用中小型器件实现，芯片较多，使得控制电路部分的接口信号繁琐，相互关联，抗干扰能力强很穷。方案一中，采用 89S52 单片机完成整个数控部分的功能。同时，89S52 是一款智能可编程器件，便于系统功能的扩展。2.2.2 输出部分比较 在方案 2 和 3 中，使用线性稳压电源通过改变其参考电压来增加或减少输出阶跃。这不能忽略整流滤波后的纹波对输出的影响。在方案 1 中，使用运算放大器来放大

12、电压。,由于运算放大器具有较大的电源电压抑制，输出端的纹波电压可以大大降低。2.2.3 显示零件比较 方案 2 和 3 中的显示输出是直接解码并显示电压量化值，显示值为 D/A 变化的输入值。数值可能存在较大偏差，方案 1 中使用三合一数码管直接显示电压值。总之，方案一的优点是具有精度高、使用方便、硬件电路简单的特点。精度没那么高。综合考虑各种因素，本设计采用方案一。第三章数控电压源的工作原理 3.1 整机电路框图 数控电压源的电路框图如图 3.1 所示：键 盘数码显示8952单片机电压预置D/A转换电压调整电源电路输出 图 3.1 数控电压源电路框图 3.2 工作原理 本设计引入了一种以 8

13、9S52 单片机为控制单元的数控电压源，利用数模转换器DAC0832 输出参考电压，利用该参考电压控制电压转换模块LM350 的输出电压。改变输出电压的方法是通过改变发送给单片机的数字量来实现的。输出电压由三端稳压器LM350 稳定。3.2.1DA 转换电路工作原理 本设计采用 DAC0832 实现数据的数模转换。它的数据口直接接 P0 口，DA 之和CS接 P 3.4和1WR单片机的一端XFER，使 DA2WR工作WR在单缓冲模式。DA的 8 脚接参考电压。为了简化设计，本设计中的参考电压为5V，因此 DAC 的 8 脚输出电压的分辨率为 5V/256=0.0 195 0.02 V，也就是说

14、，DA 输入每次数据端增加1，电压增加 0.02V。然后将运算放大器LM324连接到 DA 的电压输出端，将 DA 的输出电流转换成电压。0832 的输出电压可以通过改变 P0 端口的数据来改变。例如，当 P0=00H 时，DAC0832 的输出电压应为 0V。其电路图如图 3.2 所示。3.2 DA 转换电路 3.2.2 电压调节电路的工作原理 图 3.3 电压输出电路图 本设计的输出电压由 LM350 三端调节稳压器调节。首先，0832 的输出电压经 UA741反相放大。由于 LM324 的输出电压为负电压，UA741 连接到负反馈放大电路。通过调节电位器可以调节运放的电压放大倍数。UA7

15、41 的输出端通过一个电阻连接到 LM350的调节端。通过改变 UA741 的输出电压，可以控制 LM350 的输出电压，即数控电压源的最终输出电压值。电压输出电路图如图 3.3 所示。由于 LM350 的输出电压为 V out=1.25V(1+R 0/R1 3)，从电路图可知R1 3 为固定值，而R0 由 R12 及后面的电路决定。可以看出R0 是一个变量，所以LM350 的输出电压随 R0 线性变化。通过调节 VR2，可以调节 LM350 的输出电压。3.2.3 数值计算 输出电压最小值 Vmin 的计算 从 LM350 的输出电压公式可知，Vmin=1.25(1+27/220)=1.4V

16、(2)计算单片机发送给 0832 的值 在设计中，当单片机给 0832 发送的值为 00H 时，输出端的输出电压为 1.4V，当单片机给 0832 发送的值为 0FFH 时，输出端的输出电压值为 9.9V，所以电压每升高 0.1V，单片机发送给 0832 的数值就会增加 3。因此，在编程时，按下步进按钮，P0 口的数据就会改变 3。当电压增加 1V，按下按键，P0 口的数据会变化 30。因此，可以通过调节电位器来改变运放的放大倍数，这样当单片机发送的值到 0832 增加 3，输出电压增加0.1V。第 4 章单元电路的工作原理 4.1 时钟电路 时钟电路用于产生单片机运行所需的时钟信号，在时序上

17、研究指令执行中信号之间的关系。单片机本身就像一个复杂的同步时序电路。为保证同步工作模式的实现，电路应在唯一时钟信号的控制下严格按时序工作。4.1.1 时钟振荡电路图 时钟振荡电路图如图 4.1 所示：4 图 4.1 时钟振荡电路图 4.1.2 时钟信号的产生 单片机内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚 XTAL1，输出端为引脚XTAL2。在芯片外部，一个晶体管振荡器和一个微调电容跨接在 XTAL1 和 XTAL2 之间，形成一个稳定的自振荡振荡器。只要在单片机的 XTAL1 和 XTAL2 引脚上接一个晶振，就形成一个自激振荡器，并在单片机中产生时钟脉冲信号。电容器 C 8 和 C

18、9 用于稳定频率并快速开始振荡。电容值为5-30 pF，典型值为 30 pF。外部时钟模式是将现有的外部时钟信号引入单片机。这种方式常用于多个 MCU 同时工作，以利于各个 MCU 的同步。一般要求外部信号高电平的持续时间大于 20 s，是频率低于 12MHz 的方波。4.2 复位电路 复位操作有两种基本形式：一种是上电复位，另一种是按键复位。按键复位电路图如图 4.2 所示。除了按键复位的上电复位功能，如果要复位，只需在图 4.2 中按图4.2 中的复位电路即可 RESET 键，电源 VCC 由电阻 R1 和 R2 分压，在 RESET 端产生复位高电平。上电复位电路要求上电后，通过给外接电

19、容充电来实现单片机的自动复位操作。上电时，RESET引脚为高电平，随着电容的充电，RRST 引脚的高电平会逐渐下降。只要RRST 管脚的高电平能保持足够长的时间（2 个机器周期），单片机就可以进行复位操作。单片机复位时不产生 ALE sum 信号PSEN，即 ALE=1 和PSEN=1。这表明在微控制器复位期间不会有任何指令获取。复位后：PC 值为 0000H，表示复位后程序从 0000H 开始执行；SP值为 07H，表示栈底在 07H，需要复位 SP 值；1”，准备这些终端用作输入端口。4.3 键盘接口电路 4.3.1 键盘电路 键盘接口通常包括硬件和软件。硬件是指键盘结构与其主机之间的连接

20、；软件是指对键盘操作的识别和分析，即键盘管理程序。键盘通常是开关（键）的集合。常用的按键有以下三种：机械接触式：利用金属的弹性来复位按钮。导电胶型：使用橡胶连接弹性复位按钮。按键灵活：可根据整机要求设计外形和面板布局，在价格、寿命、防潮、防锈等方面表现出很强的优势。键盘按工作原理可分为编码键盘和非编码键盘。这两种键盘的主要区别在于识别键符号和给出相应键码的方法。编码键盘主要使用硬件实现按键识别；非编码键盘主要由软件定义和识别。根据无编码键盘接法和主机接法的区别，可分为独立键盘和矩阵键盘。(1)独立键盘：在独立键盘中，每个按键占用一条 I/O 口线，每个按键电路相对独立。I/O 端口通过按钮接地

21、。I/O 端口有一个上拉电阻。无按键按下时，该引脚为高电平。当按下按钮时，引脚电平被拉低。当 I/O 口有上拉电阻时，可以不接外接上拉电阻。(2)矩阵键盘：行列式键盘采用行列电路结构。当 key 较多时，占用的端口线比较少。键盘规模越大，优势越明显。因此，当按键数大于 8 时，一般采用矩阵键盘结构。4.3.2 键盘电路的工作原理(1)键盘电路原理图如图 4.3 所示：图 4.3 键盘电路示意图(2)键盘电路的工作原理 如图 4.3 所示，当无按键按下时，单片机的 P1.0P1.3 和 P3.3 为高电平。当按键按下时，单片机对应的端口线通过按键接地并拉低，其他端口线的电平状态保持不变。因此，通

22、过检测 I/O 口线的电平状态，可以判断键盘上的哪个键被按下。4.4 显示接口电路 4.4.1 显示电路原理 所谓的 LED 显示屏是由七个发光二极管组成的。因此也被称为七段 LED 显示屏。此外，显示屏还具有 有一个点状发光二极管（图中用 dp 表示），即 显示小数点。通过七段 LED 的不同组合，可以显示各种数字、字母或其他符号。LED 显示屏 设备中的发光二极管有两种连接方式。共阳极连接 将 LED 的阳极连接在一起形成一个共阳极。制作 使用时，共阳极接+5V。这样，阴极端输入一个低电平段 发光二极管开启并点亮，而输入高电平不点亮。图 4.4 七段 LED 显示 共阴接法 将发光二极管的

23、阴极连接在一起，形成一个共阴极。使用时，共阴极接地，使阳极端输入高电平的段发光二极管点亮，输入低电平的段发光二极管不点亮。本设计采用共阴接法，如图 4.4 所示。七段 LED，加上一个小数点，共 8 段。所以提供给 LED 显示屏的字体代码正好是一个字节。采用LED 显示屏。LED 显示屏由七个发光二极管组成。本设计采用共阴接法。显示方式采用动态显示方式。原因是：静态显示方式需要端口多，占用资源多，成本高，而动态显示方式电路简单，节省端口，成本低。4.4.2LED 显示方式 静态展示 所谓静态显示，是指当显示器显示某个字符时，各个段的 LED 不断地打开或关闭。这种显示方式 每个位需要有一个

24、8 位输出端口控制。静态显示时，较小的驱动电流可以获得较高的显示亮度，因此可以 由接口芯片直接驱动。并行输出显示所需的更多位 更多 I/O 端口。图 4.5 Trinity LED 外观管脚图 动态显示 本设计采用六位动态显示。动态显示是依次点亮每个数码管。如图 4.5 所示，每个数码管的段控制线是并联的。由 I/O 口控制，但 8 路驱动器采用 74LS244 总线驱动器作为数码管的驱动器。每个位的位控制线（即共阴或阳）由另一条 I/O 口线控制，74LS244 也必须接。对于驱动器，74LS244 输出端的电源必须接一个 500的限流电阻。该电路的特点是节省了 I/O 线。硬件电路比静态显

25、示方式简单，但也有其不足之处：显示高度不如静态显示。模式，当显示位数较多时，CPU 必须按顺序扫描，占用较多的 CPU 时间。在这个设计中，我们使用了一个三合一的共阴极 LED。其外观引脚如图 4.5 所示。A、B、C 是三个数显位控制引脚。显示原理与单颗 LED 相同。显示原理完全相同，此处不再赘述。4.4.3 显示电路原理图 显示电路原理图如图 4.6 所示：图 4.6 为电路原理图 4.5 D/A 转换电路 D/A 转换电路主要由 AT89S52（MCU）、数字转换器 DAC0832 和 LM324 运算放大器等芯片组成。AT89S52 的 P0 口接 DAC0832 的 8 位数据线作

26、为数据口。在本系统中，由于 CPU 的工作任务是单一的，数据传输的目的地址也是单一的，因此 DAC0832 采用单缓冲器工作模式，芯片的CS（低电平有效）、1WR、XFER四个2WR使能端子都接地并处于活动状态。这种工作方式不需要为 DAC0832 分配地址空间。CPU P1 口的数据变化直接反映到 DAC0832 的输出端。4.6 电源电路 在本设计中，由于需要给运放LM324 和 UA741 供电，所以需要自己制作电源。在这个设计中，我设计了一个可以输出正负12 伏的电源。主要使用 7800 系列（输出正电压）和 7900 系列（输出负电压）制作电源电路。线性电源经15V 变压器全波整流，

27、电容整流滤波，三端稳压 7812、7912 稳压，为芯片 AT89S52、DAC0832、LM324、UA741、数码管等提供电压。4.6.1 监管机构 78L12 和 79L12 三端固定稳压器在三个端子上只有三个引出端子。具有外围元件少、使用方便、性能稳定、价格低廉等优点，应用广泛。通常有 78L12（正电源）系列和 79L125（负电源）系列，其结构和外观如右图 4.7 所示：由输出引脚 OUT、输入引脚iV和地引脚GND 组成，其电压稳定输出值为正负 12V，根据其结构，除了增加了一级启动电路外，其余如图 4.7 7812 引脚图 与串联稳压电路完全相同，其参考电压源更稳定。使用的电容

28、必须是漏电流较小的钽电容，或者电解电容必须是钽电容的 10 倍，保护电路更完善。稳压器输入端的电容用于进一步消除纹波。另外，输出端的电容起到频率补偿的作用，可以防止自激振荡，使电路稳定工作。4.6.2 电源电路示意图 电源电路原理图如图 4.8 所示：图 4.8 电源电路示意图 4.7 使用的主要芯片 4.7.1 单片机 AT89S52(1)AT89S52 MCU 芯片管脚图 AT89S52 芯片引脚图（如图 4.9 所示）：(2)AT89S52 MCU 芯片特点 AT89S52 具有以下特点：40 个引脚，8kBytes Flash 程序存储器，256bytes 随机存取数据存储器（RAM）

29、，32 个外部双向输入/输出（I/O）端口，5 个中断优先级，2级中断嵌套中断，2 个 16 位可编程定时器计数器，2 个全双工串行通信端口，看门狗（WDT）电路，芯片时钟振荡器。另外，AT89S52 设计配置振荡频率为 0Hz，图 4.9 芯片 AT89S52 引脚图 省电模式可以通过软件设置。在空闲模式下，CPU 暂停工作，而 RAM 定时器计数器、串口和外部中断系统可以继续工作。在掉电模式下，振荡器冻结并保存 RAM 数据，芯片的其他功能停止，直到外部中断激活或硬件复位。同时，该芯片还具有 PDIP、TQFP、PLCC 三种封装形式，以满足不同产品的需求。(3)信号管脚的第二个作用：由于

30、工艺和标准化等原因，芯片的管脚数量是有限的。例如，MCS-51 系列将芯片引脚数限制为 40 个，但单片机实现其功能所需的信号数远不止这个数。因此，供需之间存在矛盾。“多路复用”（即为某些信号引脚分配双重功能）是解决这个问题的唯一可行方案。89S52 单片机管脚的第二个功能如表 4.1 所示：表 4.1：P 1和 P 3 的次要功能 嘴线 次要功能 信号名称 磷3.0 R X D R X D（串行数据接收）3.1 _ T X D T X D（串行数据传输）3.2 _ 0INT 0INT（外部中断 0 应用）3.3 _ 1INT 1INT（外部中断 1 应用）3.4 _ 0 _ T 0（定时器

31、0 的计数输入）3.5 _ T1 _ T 1（定时器 1 的计数输入）3.6 _ WR WR（外部数据存储器写选通）3.7 _ RD RD（外部数据存储器读选通）磷1.0 T2 T2（定时器/计数器 T2 的外部计数输入），时钟输出 1.1 _ T2EX T2EX（定时器/计数器 T2 捕获/重载触发信号和方向控制）P 1.5 莫西 MOSI（用于在系统编程）1.6 _ 味噌 MISO（用于系统内编程）1.7 _ SCK SCK（用于在系统编程）4.7.2 芯片 DAC0832（一）DAC0832 芯片管脚图 DAC0832 芯片的管脚图如图 4.10 所示：(2)DAC0832 芯片的特点

32、该 DAC0832 是一个典型的 8 位转换器，该部分是 双缓冲寄存器是输入寄存器和 DAC 寄存器1WR。图 4.10 芯片 0832 引脚图 2WR，分别为两个寄存器的写信号输出端，ILE 为输入锁存使能端，高电平有效，CS为片选端，XFER为传输控制端，2WR共同控制 DAC 寄存器的工作状态。图 4.11。DAC0832 有两个接地端 AGND（模拟电路接地端）和 DGND（数字信号）接地端。一般这两个接地端子是并联接地的。DAC0832 的 D/A 转换电路是一个倒置的 T 型 R-2R 电阻网络，所以有两个电流输出端 Iout1 和 Iout2。根据不同的电路组成，芯片可以有两种输

33、出模式，一种是电流输出模式，在这种模式下，参考电压加到 VREF 端，Iout1 和Iout2 输出的电流经过运放加到输出;另一种是电压输出模式，在 Iout1 和 Iout2 之间加上参考电压，模拟电压从 VREF 端输出。为方便设计，本电路选择电压输出方式，在Iout1 和 Iout2 之间连接一个参考电压，VREF 输出可控电压信号。它具有三种工作模式：无缓冲工作模式、单缓冲工作模式和双缓冲工作模式。电路采用单缓冲模式，图中=2WR0 XFER，DAC 寄存器处于直通状态。并且因为 ILE=1，只要CS选择芯片的地址（=0），写入数字量（WR=0），数字信号立即传送到输入寄存器，直接传送

34、到DAC寄存器，经过短暂的建立时间，即可以得到对应的模拟电压。一旦写入操作结束，1WR立即CS变为高电平，写入的数据由输入寄存器锁存，直到再次写入刷新。图 4.11 0832 节的结构 4.7.3LM350(1)芯片介绍 LM350 是一款可调 3 端正电压调节器，输出范围为 能够从 1.2 伏到 33 伏提供超过 3 安培的电流。该稳压器非常易于使用，仅需两个外部电阻器即可设置输出电压。此外，采用局部限流、热判断和安全工作区补偿等措施，基本防止熔断器熔断。其外形及引脚图如图 4.12 所示：图 4.12 LM350 外形及引脚图 LM350 适用于各种应用，包括本地监管、卡内监管。该器件还可

35、用于制作可编程输出稳压器，或者通过在稳压点和输出之间连接一个电阻器，LM350 可用作精密电流稳压器。其结构图如图 4.13 所示：图 4.13 LM350 结构图 其主要特点如下：输出电流超过 3A 输出电压在 1.2V33V 之间可调 外部热过载保护 不随温度变化的部分短路电流限制 输出晶体管安全工作区补偿 高压应用的浮空工作 标准 3 脚晶体管封装 避免提供多个电压(2)其基本电路工作原理 LM350 是一款三端浮动稳压器。基本电路工作原理如图 4.14 所示。在运行期间，LM350 在输出端和调节端之间建立并保持 1.25V 的标称参考电压。该参考电压通过 R1 转换为编程电流，恒定电

36、流通过 R2 接地。其稳压输出电压由公式 4.1 给出：图 4.15 LM350 基本电路工作原理图 图 4.14 基本电路工作原理 (4.1)由于调节端的电流代表方程中的误差项，LM350 旨在将 I Adj 控制在 100 微安以下并保持恒定。为此，所有静态工作电流都返回到输出端。这需要一个最小负载电流表。如果负载电流小于最小值，输出电压会上升。由于 LM350 是浮动稳压器，因此只有电路两端的电压差对性能很重要，并且可以在对地高电压下工作。(3)负载调整率 LM350 提供了非常好的负载调节，但为了获得最佳性能，需要注意一些事项。编程电阻器(R1)应尽可能靠近稳压器连接，以尽量减少与参考

37、电压的有效串联线压降并避免调节不良。R2 接地端子可以靠近负载接地端子返回，以提供远程接地采样并改善负载调节。4.7.4 集成运算放大器 UA741 UA741 是一款集成运算放大器。集成运算放大器是一种高增益多级直接耦合放大器。其框图如图 4.15 所示。各部分的作用如下：图 4.15 运算放大器框图(1)差分输入级使运算放大器具有尽可能高的输入阻抗和共模抑制比。(2)中间放大级由多级直接耦合放大器组成，以获得足够高的电压增益。(3)输出级可以使运放有一定范围的输出电压、输出电流和输出电阻尽可能小。有自动保护，避免输出过载时损坏集成块。输出级一般为互补对称推挽电路。(4)偏置电路为每一级提供

38、合适的静态工作点。为了稳定工作点，一般采用恒流源偏置电路。本设计中使用的 UA741 有两个基本功能：放大电压和反相。其引脚图如图 4.16 所示。图 4.16 UA741 引脚图 综上所述 在这个设计过程中，对纹波没有严格的要求，所以常用的稳压集成电路都能满足要求。电路中使用了模拟器件和数字器件，因此需要+5V 和 12V 电源。本设计的稳压输出精度高，可用于需要高直流电压的设备，或作为科研实验室的实验电源。在这个设计的过程中，我发现了很多问题，给我的感觉是非常难，非常难受，而且好像是一个很简单的电路。手工设计是非常困难的。原因是我们没有经常手工设计电路，设计过程中用到的知识也不是很扎实，找

39、资料也是个大问题，需要我们以后的学习和工作要注意.此时，更重要的是我们要学会把书本上的知识和实际电路联系起来，这对我们以后的就业和学习会有很大的促进和帮助。但该设计仍存在不足，主要不足不满足0V 的设计要求。主要原因是设计条件不够，使得 0832 的参考电压只能是+5V，所以只能输出负电压。而且LM350 的输出端至少比输入端高 1.25V，所以本设计无法达到 0V 的电压，但如果在 0832 的准电压上加上-5V的参考电压，输出就可以达到 0V 要求。同时，通过这次毕业设计，巩固了我们所学的专业知识，也让我们真正意义上的理论与实践相结合；它测试了我们在互联网的帮助下收集和查阅相关文献和组织材

40、料的能力。综合能力；由此，我们可以自我检验，认识到自己的不足和不足，以便在以后的工作中改进和提高；通过使用电路 CAD 软件 Protel99se，我们也了解了计算机辅助设计（CAD）的智能。以提高工作效率。在此，我要特别感谢我的导师，他严谨、一丝不苟、一丝不苟的作风一直是我学习的榜样；他有说服力的教义和不拘一格的想法给了我无穷的灵感。本文的每一个细节、每一个数据都离不开您的悉心指导。你知识渊博，严谨，和平。在您的悉心指导下，我不仅学到了扎实的专业知识，而且您积极的工作热情、认真负责的工作态度、有条不紊的态度给我留下了深刻的印象，让我受益匪浅。向白先生表示衷心的感谢和崇高的敬意！同时，我要感谢

41、在我们学院教过我的老师们。正是因为他们的讲道、教导、解惑，我才学到了专业的知识，也从他们身上学会了求知求学，学会了如何为人处事。我觉得母校工贸职业技术学院为我提供了良好的学习环境和生活环境，丰富了我的大学生活，给我的人生留下了美好的遗产。论文快要写完了，我的心情还是不平静。从开始到项目论文和顺利完成，有多少可敬的老师、同学、朋友给了我无言的帮助。请在这里接受我真诚的祝福。附录 附录 1：零件清单 表 1 组件列表 姓名 规格 数量 包裹 电解电容器 2200F 2 RB.2/.4F 22F 3 RB.2/.4F 470F 2 RB.2/.4F 电容 0.1F 3 RB-1.5_B 30pF 2

42、 辐射度-0.2A 反抗 4.7K 5 AXIAL0.4 27 1 AXIAL-0.3 5K 2 AXIAL-0.3 220 1 AXIAL-0.3 0.2K 2 AXIAL0.4 1K 1 AXIAL0.4 排除 5.1k 2 SIP-9 电位器 20k 1 WR1 别针 AC220V 输入 1 SIP2 直流 5V 输入 1 SIP2 直流 15V 输入 1 SIP3 晶体振荡器 12MHz 1 XTAL2 齐纳管 78L12 1 至 220A MC7912T 1 至 220A 单片机 AT89S52 1 块 DIP40 整流器堆栈 桥 1 1 TO-72 AD 转换芯片 DAC0832 1 块 DIP20 二极管 引领 2 LED-0 数码管 LED_3 1 LED_03 运算放大器 LM324 1 DIP-14 UA741 1 DIP8 调节管 LM350 1 至 220L 三极管 NPN 3 至-92A 变压器 横断面 1 TRAN-5