毕业设计-基于51单片机的数控电源设计

摘要I摘要本系统以直流电压源为核心，ST89C52单片机为主控制器，通过键盘来设置直流电源的输出电压，设置步进等级可达0.1V，输出电压范围为0—9.9V，并可由液晶屏显示实际输出电压值。本系统由单片机程控输出数字信号，经过D/A转换器（TLC5615）输出模拟量，再经过运算放大器隔离放大，控制LM317，随着LM317的ADJ端电压的变化而输出不同的电压。实际测试结果表明，本系统实际应用于需要高稳定度小功率恒压源的领域。关键词：直流电源单片机数字控制ABSTRACTIIABSTRACTThissystemtodcvoltagesourceasthecore,mainlySTC89S52SCM,throughthekeyboardcontrollertoinstalldcpowersupplyoutputvoltage,settingsteppingclasscanreach.01voutputvoltage,therangeof0-9.9V,andcanshowtheactualpipebydigitaloutputvoltagevalues.Thissystemconsistsofmicrocontrollerprogramoutputdigitalsignal,throughD/Aconverter(TLC5615)outputanalogamplifier,throughisolatingamplifieroutputpower,controlofLM317,withthepowertochangetheLM317’sADJpartoutputofdifferentvoltage.Testresultsshowthatthissystemapplicationinneedofhighstabilityofsmallpowerconstant-voltagesourcefields.Keywords：DCpowersupplysingle-chipmicrocomputercontroldigitalcontrol目录III目录第１章引言.........................................................11.1课题背景....................................................11.2单片机简介与发展概况........................................21.3设计要求....................................................21.4主要内容....................................................3第２章方案选择与论证...............................................42.1总体设计方案................................................42.2备选方案一..................................................42.3备选方案二..................................................62.4方案比较与选择..............................................7第３章系统硬件设计.................................................93.1单片机最小系统..............................................93.2线性电源的设计.............................................103.3TLC5615电路...............................................143.3.1TLC5615的特点.......................................143.3.2LC5615芯片接口说明（图3-5）.........................143.3.3本设计电路中的TLC5615...............................153.4差动放大电路...............................................163.5LM317稳压输出.............................................173.6按键控制部分...............................................183.7LCD显示部分...............................................193.8SPI接口...................................................203.8.1SPI总线介绍.........................................203.8.2单片机模拟SPI.......................................223.9单片机程序下载电路部分.....................................22第４章系统软件设计................................................254.1软件流程图.................................................254.2各程序模块.................................................264.2.1LCD5110程序模块主要包括：...........................264.2.2TLC5615程序模块主要包括：...........................27电子科技大学成都学院毕业设计论文IV第５章系统的调试以及误差分析......................................305.1硬件调电路试...............................................305.2电源测试与误差分析.........................................30参考文献...........................................................33致谢...............................................................34附录...............................................................35附录一：系统总电路图...........................................35附录二：系统总程序.............................................36附录三：相关外文翻译...........................................50第1章引言1第１章引言1.1课题背景现今随着电子技术的飞跃发展，作为其能源部分的数控电源技术已发展成为一门实践性很强的工程技术，服务于各个行业。电力电子技术是电能的最佳应用技术之一。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。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。随着数控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。电源在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。只有满足产品标准，才能够进入市场。随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。数控电源是从80年代才真正的发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展。但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件的研制应用，到90年代，己出现了数控精度达到0.05V的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W的数控电源。从组成上，数控电源可分成器件、主电路与控制等三部分。目前在电力电子器件方面，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而且经常跳变，使用麻烦将单片机数字控制技术,有机地融入直流稳压电源的设计中,设计并制作出一款数字化直流稳压电源.该电源采用数字调节、输出精度高,特别适用于各种有较高精度要求的场合.本课题研究的数字式可调稳压电源是最常用的仪器设备，利用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，在科研及实验中都是必不可少的。针对以上问题，我们设计了一套以单片机为核心的智能化稳压电源。电子科技大学成都学院本科毕业设计论文21.2单片机简介与发展概况单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。可以说，二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成）。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。顾名思义，这种计算机的最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。现在，这种单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制。究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。单片机的历史：●第一代：七十年代后期，4位逻辑控制器件发展到8位。使用NMOS工艺（速度低，功耗大、集成度低）。代表产品：MC6800、Intel8048。●第二代：八十年代初，采用CMOS工艺，并逐渐被高速低功耗的HMOS工艺代替。代表产品：MC146805、Intel8051。●第三代：近十年来，MCU的发展出现了许多新特点：（1）在技术上，由可扩展总线型向纯单片型发展，即只能工作在单片方式。（2）MCU的扩展方式从并行总线型发展出各种串行总线。（3）将多个CPU集成到一个MCU中。（4）在降低功耗，提高可靠性方面，MCU工作电压已降至3.3V。●第四代：FLASH的使用使MCU技术进入了第四代。1.3设计要求通过按键对输出电压进行动态的步进增加或是减少，并能对电压输出值进第1章引言3行预设；输出电压的范围在0到9.9V，并且电压步进精度为0.1V；能通过LCD