数控直流稳压电源毕业设计论文

I摘要AVR系列的单片机不仅具有良好的集成性能,而且都具备在线编程接口,其中的Mega系列还具备JTAG仿真和下载功能;含有片内看门狗电路、片内Flash、同步串行接口SPI;多数AVR单片机还内嵌了A/D转换器、EEPROM、模拟比较器、PWM定时计数器等多种功能;AVR单片机的I/O接口具有很强的驱动能力,灌入电流可直接驱动继电器、LCD等元件,从而省去驱动电路,节约系统成本。关键词：直流稳压电源；AVR单片机；液晶显示IINumericalcontroldcmanostatdesignAbstractAVRseriessingle-chipnotonlyhasgoodintegratedperformance，Andallhaveonlineprogramminginterface。OneoftheMegaserieshasJTAGsimulationanddownloadfunction;Containspieceinsidewatch-dogcircuit,pieceinsideFlash,synchronousserialinterfaceSPI,MostAVRmicrocontrollerisembeddedwithA/Dconverters,EEPROM,simulatedcomparator,PWMtimingcountermultiplefunctions,AVRSCM'sI/Ointerfacehasastrongdriveability,intothecurrentcanbedirectlydrivenrelays,LCD,eliminatingelementssuchasdrivingcircuit,managingsystemcost.Keywords:dcvoltagestabilizer,AVRmicrocontroller,LCDdisplayIII目录摘要.......................................................................IAbstract..................................................................II引言.......................................................................11直流稳压电源的概述................................................21.1什么是直流稳压电源............................................21.2研究背景及意义.................................................31.3国内外研究现状.................................................32系统功能.............................................................43方案论证与比较.....................................................53.1稳压电源的分类.................................................53.2稳压电源部分方案...............................................5方案一：简单的并联型稳压电源........................................5方案二：串联型稳压电源..............................................6方案三：输出可调的开关电源..........................................63.3三端集成稳压芯片...............................................6方案一:采用LM317可调式三端稳压器电源...............................6方案二:采用7805三端稳压器电源.....................................63.4数字显示部分...................................................7方案一：用Atmage16实现模数转换.....................................7方案二：采用三位半A/D转换器ICL7107................................74系统硬件设计........................................................74.1电路原理........................................................7IV4.2Atmage16单片机模块分析.......................................84.3系统模块........................................................95系统的软件设计....................................................135.1程序设计.......................................................135.2程序流程图.....................................................13结束语....................................................................14参考文献..................................................................15致谢....................................................................16附录1(电路原理图）......................................................17附录2（数控直流稳压电源程序）............................................181引言直流稳压电源是电子技术常用的设备之一．广泛的应用于教学、科研等领域．传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低．干抗大，精度低且体积大、复杂度高．瞢通直流稳压电源品种很多．但均存在以下问题：输出电压悬通过粗调（波段开关）及细调（电位器）来调节．这样，当输出电压需要精确输出，或需要在一个小范圈内改变时(如I．02一1.03V)，困难就较大．另外，随着使用时问的增加，波段开关及电位器难免接触不良，对输出会有影响．常常通过硬件对过载进行限流或截流型保护，电路构成复杂，稳压精度也不高．本文设计了一种以单片机为核心的智能化高精度简易直流电源，克服了传统直流电压源的缺点，具有很高的应用价值。21直流稳压电源的概述1.1什么是直流稳压电源直流稳压电源又称直流稳压器。它的供电电压大都是交流电压，当交流供电电压的电压或输出负载电阻变化时，稳压器的直接输出电压都能保持稳定。稳压器的参数有电压稳定度、纹波系数和响应速度等。前者表示输入电压的变化对输出电压的影响。纹波系数表示在额定工作情况下，输出电压中交流分量的大小；后者表示输入电压或负载急剧变化时，电压回到正常值所需时间。直流稳压电源分连续导电式与开关式两类。前者由工频变压器把单相或三相交流电压变到适当值，然后经整流、滤波，获得不稳定的直流电源，再经稳压电路得到稳定电压(或电流)。这种电源线路简单、纹波小、相互干扰小，但体积大、耗材多，效率低(常低于40％～60％)。后者以改变调整元件(或开关)的通断时间比来调节输出电压，从而达到稳压。[2]这类电源功耗小，效率可达85％左右，但缺点是纹波大、相互干扰大。所以，80年代以来发展迅速。从工作方式上可分为：①可控整流型。用改变晶闸管的导通时间来调整输出电压。②斩波型。输入是不稳定的直流电压，以改变开关电路的通断比得到单向脉动直流，再经滤波后得到稳定直流电压。③变换器型。不稳定直流电压先经逆变器变换成高频交流电，再经变压、整流、滤波后，从所得新的直流输出电压取样，反馈控制逆变器工作频率，达到稳定输出直流电压的目的。直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛的应用于电路，教学试验和科学研究等领域。传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通直流稳压电源品种很多．但均存在以下问题：输出电压是通过粗调（波段开关)及细调(电位器)来调节。这样，当输出电压需要精确输出，或需要在一个小范围内改变时（如1.02~103V)，困难就较大。另外，随着使用时间的增加，波段开关及电位器难免接触不良，对输出会有影响。常常通过硬件对过载进行限流或截流型保护，电路构成复杂，稳压精度也不高。[3]目前使用的可控直流电源大部分是点动的，利用分立器件，体积大，效率低，可靠性差，操作不方便，故障率高。随着电子技术的发展，各种电子，电器设备对电源的性能要求提高，电源不断朝数字化，高效率，模块化和智能化发展。以单片机系统为核心而设计的新一代——数控直流电源，它不但电路简单，结构紧凑，价格低廉，性能优越，而且由于单片机具有计算和控制能力，利用它对数据进行各种计算，从而可排除和减少模拟电路引起的误差，输出电压和限定电流采用键盘输入方式，电源的外表美观，操作使用方便，克服了传统直流电压源的缺点，具有较高的使用价值。3单片机对直流稳压电源进行控制，改善了电源的性能，使用方便灵活，且成本较低，同时控制系统在软件上还可进一步改进，以扩展其功能，而并不需要增加硬件开销，从而提高电源的性能价格比。直流稳压电源可广泛应用于国防、科研、大专院校、实验室、工矿企业、电解、电镀、直流电机、充电设备等。[4]1.2研究背景及意义直流稳压电源是电子技术常用的设备之一,广泛的应用于教学、科研等领域。传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通直流稳压电源品种很多,但均存在以下二个问题:1)输出电压是通过粗调(波段开关)及细调(电位器)来调节。这样,当输出电压需要精确输出,或需要在一个小范围内改变时(如1.05～1.07V),困难就较大。另外,随着使用时间的增加,波段开关及电位器难免接触不良,对输出会有影响。2)稳压方式均是采用串联型稳压电路,对过载进行限流或截流型保护,电路构成复杂,稳压精度也不高。在家用电器和其他各类电子设备中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。但在实际生活中，都是由220V的交流电网供电。这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。滤波器用于滤去整流输出电压中的纹波，一般传统电路由滤波扼流圈和电容器组成，若由晶体管滤波器来替代，则可缩小直流电源的体积，减轻其重量，且晶体管滤波直流电源不需直流稳压器就能用作家用电器的电源，这既降低了家用电器的成本，又缩小了其体积，使家用电器小型化。传统的直流稳压电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节,并由电压表指示电压值的大小.因此,电压的调整精度不高,读数欠直观,电位器也易磨损.而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。随着科学技术的不断发展,特别是计算机技术的突飞猛进,现代工业应用的工控产品均需要有低纹波、宽调整范围的高压电源,特别是在一些高能物理领域,急需电脑或单片机控制的低纹波