基于AT89C51智能型穩壓電源的設計
發布時間：2015-10-30 11:03
發布者：designapp
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摘要 本文介紹了一種基于AT89C51的智能穩壓電源的設計方案，其核心技術是通過AT89C51控制數模轉換來改變其后穩壓模塊的輸出。該系統由整流濾波初步穩壓電路部分、AT89C51控制部分、DAC和顯示部分組成，該穩壓電源能連續步進可調，并可實時顯示，彌補了傳統穩壓電源的不足。 本系統研究的直流穩壓電源主要是符合智能化、數字化及模塊化的特點：智能化指系統有可編程模塊能對系統進行智能控制;數字化指系統輸出電壓通過7段數碼管顯示，并可通過按鍵對輸出電壓進行連續步進數字化調節;模塊化指系統由各個相關模塊組成，提高了系統的可靠性。 AT89C51智能型穩壓電源設計原理 1設計系統框圖 系統由各模塊組成，其模塊構成的系統框圖如圖1所示。 2組成模塊電路設計方案 (1)電源電路模塊設計方案。采用LM7815、LM7915系列三端穩壓器穩壓電路(電路如圖2)為運放TL082、單片機AT89C51和數模轉換DAC08 32器件提供穩定的工作電壓，實現系統的工作電壓和系統穩壓電源的連續步進可調。 (2)AT89C51主控模塊設計方案。AT89C51是系統的控制核心，主要通過控制數摸轉換來實現對穩壓電源的調節，并控制顯示電路，其電路如圖3所示。 主控電路中包括AT89C51工作的基本電路：復位電路和晶振電路。另有兩個按鍵：+SW鍵和-SW鍵，這兩個按鍵用于控制輸出電壓的增加與減小。 (3)數模轉換模塊DAC0832設計方案。DAC模塊連接著控制部分與穩壓部分，具體電路如圖4所示。 該數模轉換電路采用的是DAC0832單極性輸出方式，輸出Vo=-B×Vref/256，其中B值為D0～D7組成的8位二進制，取值范圍為0～255，Vref是參考電壓，該電壓有電阻R2和可變電阻R3分壓所得，通過調節可變電阻可改變參考電壓Vref.(4)顯示電路模塊設計方案。顯示電路是對系統輸出電壓進行顯示，使得整個系統更加合理，由于只顯示輸出電壓，所以顯示器件采用數碼管，電路如圖5所示。 (5)穩壓電路模塊設計方案。穩壓部分是系統的實現核心，DAC模塊輸出的模擬信號決定最終的輸出電壓，電路如圖6所示。 穩壓電路中電阻R7和R8組成取樣電路，對輸出電壓進行取樣，運放TL082構成比較電路，對采樣電壓與數模轉換輸出的電壓進行比較以控制調整電路，三極管Q1和Q2構成調整電路，調整電路通過改變三極管的壓降來調整輸出電壓。 ATB9C51智能型穩壓電源 流程圖直觀描述了如何實現對系統輸出電壓的調節。首先對系統的輸出電壓進行初始化，設定為5 V，然后通過判斷按鍵是“+”鍵或“-”鍵對系統的輸出電壓進行相應的調節，并保證輸出電壓不超出設定范圍，具體的調節過程如圖7所示。 數據測試與分析 數據測試主要是測試輸出電壓與設定值間的誤差，測試數據如表1所示。 從表1中可看出，第1組和第9組輸出電壓與設定值偏差較大，設定值在3～11 V時輸出電壓偏差較小。為減小誤差，需將電壓的設定值限定在3～11 V之間，系統輸出電壓的步進可調，步進值為0.1 V. 結束語 該設計采用閉環反饋調整的方法，設計出了實用的直流電壓源，其電壓輸出級數與D/A的位數有緊密關系，設計采用8位的D/A，若采用12位或16位的D/A轉換器進行相應的閉環調整，直流電源的精度將進一步提高。由于該電源在結合了線性電源與開關電源各自優點的基礎上還加入了單片機控制，不僅小巧、輕便、輸出特性良好且操作簡單，具有控制智能化等特點，因此，適用于各種科學實驗與小功率的電子設備中。 |
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