基于单片机控制的简易数控直流电源设计

基于单片机控制的简易数控直流电源设计内容摘要：

电压信号。 它有三种工作方式：不毕 业 设 计 正 文 第 11 页 哈尔滨职业技术学院印制 带缓冲工作方式，单缓冲工作方式，双缓冲工作方式。 该电路采用单缓冲模式，由电路图可知，由于 /XFER=0/CS=0/ ILE=1， DAC 寄存处于工作状态。 所以只要把 /WR1/WR2 置低电平时，写 p2 口，则该数字信号立即传送到输入寄存器，并直通至 DAC 寄存器，经过短暂的建立时间，即可以获得相应的模拟电压，一旦写入操作结束， /WR1 和 /WR2 立即变为高电平，则写入的数据被输入寄存器锁存，直到再次写入刷新。 （三） 放大器部分 放大器选择范围比较大，只要放大器满足放大值达到 0~15V，放大倍数 2~5 倍，频率要求不高。 最大提供电源为 +15V 和 15V，因此不可避免线性度有较大要求。 而放大值要有 15V 电压差，不可避免的需要同时用到正负量程。 因此对放大器的调零也有较大要求。 先后使用 TL082，TL081， OP07。 最后确定用 OP07。 同时因为要在正向放大时提供正偏压，因此采用 082 制作了一个同项输入跟随器，做电气隔离。 对于 TL082 和OP07 参数及优点如下 1. TL082 TL082 是通用的 JFET 双运算放大器。 其特点有：较低的输入偏置电压和偏移电流；输出设有短路保护；输入级具有较高的输入阻抗；内建频率补偿电路；较高的压摆率。 最大工作电压： 18V~18V 2. OP07 Op07 芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。 由于 OP07 具有非常低的输入失调电压（对于 OP07A 最大为 25μ V）， 所以 OP07 在很多应用场合不需要额外的调零措施。 OP07 同时具有输入偏置电流低（ OP07A 为177。 2nA）和开环增益高（对于 OP07A 为 300V/mV）的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得 OP07 特别 适用于高增益的测毕 业 设 计 正 文 第 12页 哈尔滨职业技术学院印制 量设备和放大传感器的微弱信号等方面。 超低偏移： 150μ V 最大 低输入偏置电流： 低失调电压漂移： V/℃ 超稳定，时间： 2μ V/month 最大 高电源电压范围： 177。 3V 至177。 22V 图 （四）电源输入部分 实验中主要采用 L7805， L7815， L7915 三种稳压器，外加电源部分设置成 +/20V，可由 220V 电源经变压得到，并将 20V 直接接到 LM317 中3 端输入口，另外将 +20V 通过 L7815，稳压后输出为 +15V，将 20V 通过L7915，稳压后输出为 15V，并将 +/15V 电压加载到放大器的电源正负管脚上，另外 DAC0832 的电源管脚 20 脚和 19 脚 ILE 脚也要接 +15V。 再将 +15V 又经过 L7805 后变成 +5V，这个压值可供应到单片机电源及显示部分。 还需要在 L7815 的 1， 3 脚， L7915 的 2， 3 脚以及 L7805 的 1， 3毕 业 设 计 正 文 第 13页 哈尔滨职业技术学院印制 脚各自与地之间并联连上 220 微法电解电容和 微法磁片电容，目的是为了滤除低频杂波和高频杂波。 图 （五）稳压器部分 稳压电路 设计采用的是常用的可调集成稳压器 LM317。 LM317 是美国国家半导体公司的三端可调正稳压器集成电路。 输出电压范围是 至 37V，负载电流最大为。 它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。 此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。 LM317 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。 通常 LM317 不需要外接电容，除非输入滤波电容到 LM317 输入端的连线超过 6 英寸（约 15 厘米）。 使用输出电容能改变瞬态响应。 调整端使用滤波电容能得到比标准三端 稳压器高的多的纹波抑制比。 LM317 能够有许多特殊的用法。 比如把调整端悬浮到一个较高的电压上，可以用来调节高达数百伏的电压，只要输入输出压差不超过 LM117/LM317 的极限就行。 当然还要避免输出端短路。 还可以把调整端接到一个可编程电压上，实现可编程的电源输出。 特性简介 A 可调整输出电压低到。 B 保证 输出电流。 C 典型线性调整率 %。 毕 业 设 计 正 文 第 14页 哈尔滨职业技术学院印制 D 典型负载调整率 %。 E 80dB 纹波抑制比。 F 输出短路保护。 G 过流、过热保护。 H 调整管安全工作区保护。 I 标准三端晶体管封装。 图 三端晶体管的封装 图 （六）按键部分 设计中共用到按键数为 7 个，其中一个为单片机上的复位键，另外毕 业 设 计 正 文 第 15页 哈尔滨职业技术学院印制 6 个分别命名为 K1~K6， K1~K4 分别接单片机 P0 口的 ~， K5， K6接 ，。 功能为： K1 键：退出功能； K2 键：预置数（设置一个数值为初始值）； K3 键：自动扫描键（扫描电压值，并在 LED 上自动显示）； K4 键：输出三角波电压 /在预置数值时整数和小数部分切换； K5 键：对输出稳定电压进行递减； K6 键：对输出稳定电压进行递增。 （七）数码显示输出部分 这是决定系统使用是否方便的关键。 这里又有两个方案。 方案一：采用电阵式液晶显示器（ LCD）显示。 虽然其功能强大，可显示各种字体的数字，汉字，图象，还可以自定义显示内容，但是编程复杂，需要消耗大量时间完成显示部分的编程工作，成本也比普通数码管贵。 方案二：采用通用 LED 数码管显示。 虽只能显示非常有限的符号和数码字，但是在本设计中完全满足显示需要，且编程简便 . 分析以上两种方案的优缺点，本设 计采用方案二。 这里我们使用的是通用的 4 位集成数码显示管如图 图 1脚 4 2脚 a 3脚 f 毕 业 设 计 正 文 第 16页 哈尔滨职业技术学院印制 4脚 3 5脚 2 6脚 b 7脚 1 8脚 g 9脚 c 10脚 db 11脚 d 12 脚 e 其中 4 个 (14)分别对应单片机 P0 端口 (~) 2 个 LED 端口的 8 个引脚 a， b， c， d， e， f， g， db 对应 P1 端口，且之间加阻值为 330 欧姆的电阻，否则电流过大，使电源部分的稳压器过热，显示管显示过亮。 如图 图 三、系统软件部分设计 系统的软件设计采用汇编语言，对单片机进行编程实现各功能 程序是在 Wnidows xp 环境下采用 WAVE 6000 软件编写的，可以实现对按键输入高电平，对电压增加 +/，预置电压值等功能 （一）主程序流程图 判断计数器是否加一若则进行三角波判断， 若是则判断是否输出三角波判断，是否进行三角波扫描，进行数模转换的输出 毕 业 设 计 正 文 第 17页 哈尔滨职业技术学院印制 图 毕 业 设 计 正 文 第 18页 哈尔滨职业技术学院印制 （二）预置数流程图 图 毕 业 设 计 正 文 第 19页 哈尔滨职业技术学院印制 四、系统调试测验 （一） 系统调试 ： 先断开所有除输入电源以外的其他电源接入线，在外部电源输入部分加入正负 20 V 的电压，通过 L7815 的 1 脚，和 L7915 的 2 脚，后用万用表测量 L7815 的 3 脚为 15V， L7915D 3 脚为 15V， L7805 的 3 脚为 +5V，同时测试单片机， DA0832，放大器等底座接口供电。 电源部分正常。 LED 显示：编制简单的显示小程序验证正常。 ：用程序验证。 4 .DAC 测试：调整 Iout1/Iout2的基准电压使输入 255 时输出电压。 用软件测试输出。 ：这是我们最感头痛的地方，从 082， 081， OP07，一直达不到满意的要求。 最后终于发现问题来自电源 15V 的纹波干扰，为此，我们把电源模块和放大模块重新独立制作调试。 最终采用 OP07 加082 的方式。 首先用 OP07 建立正项放大器，信号从正端输入，然后对 OP07的 2/3 脚短路接地，调节调零电阻丝输出为零。 然 后在正项加 5V 电压，调节放大倍数为 2 倍，因为电源为 +15/15 所以放大输出最大到 +14V，而且 LM317 的调零必须用到负电压，因此改变负端的参考电压来得到负电压。 考虑到参考电压用滑动变阻器得到，用 082 的一个放大器制作正项跟随器进行电器隔离。 用滑动变阻器调节输出电压，使 DAC 输出为 0时， OP07 输出 5V。 所以最终 OP07 输出为 5V~+10V，达到 LM317 的电压差要求。 毕 业 设 计 正 文 第 20页 哈尔滨职业技术学院印制 图 图 6 .LM317 调试：调节滑动变阻器，使 DAC 输出 0V 放大器输出 5V时 LM317 输出 0V。 （二）系统测试 1 系统功能测试（详细叙述略） a、系统操作及面板说明 b、符合设计提出的基本功能及提出的部分发挥功能 2 系统指标测试 表 数据记录（室温下） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 预置电压 /V（数码显示）。