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直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)范文1

【關(guān)鍵詞】開關(guān)型；直流穩(wěn)壓電源；探究；電路設(shè)計(jì)

【中圖分類號】G64【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】2095-3089（2016）04-0163-02

在電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展與技術(shù)革新下，開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源以其自身的工作表現(xiàn)與其可靠性成為我國電力系統(tǒng)中廣泛使用的一種設(shè)備。在實(shí)際應(yīng)用中，開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源自重輕，工作內(nèi)故障低，工作效率高，且其性價(jià)比占優(yōu)勢，并具有功耗曉得良好表現(xiàn)。相比于其他開關(guān)型電源，開關(guān)型穩(wěn)壓電源應(yīng)用范圍廣，競爭力強(qiáng)，特別是對于粒子加速器等電源應(yīng)用范圍來說，開關(guān)型穩(wěn)壓電源具有著良好的專業(yè)性與穩(wěn)定性。通過對于開關(guān)型穩(wěn)壓電源的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研讀與相關(guān)的影響因素分析，目前此類技術(shù)研究區(qū)域人員都是采用移相控制橋來對DC/DC變換小信號模式進(jìn)行開關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路設(shè)計(jì)。

1.對于動態(tài)小信號模型的相關(guān)闡述

對于動態(tài)小信號模型來說，不同的模型選取進(jìn)而得到的設(shè)計(jì)結(jié)果都會存在差異。所以，在模型的選取上，應(yīng)根據(jù)其實(shí)際情況進(jìn)行分析與配置。對于開關(guān)電源來說，其本質(zhì)是作為一個(gè)非線性的控制對象在進(jìn)行工作，如果要對其進(jìn)行成功的設(shè)計(jì)與分析，那么在進(jìn)行指導(dǎo)建模時(shí)，應(yīng)以近似建立在其穩(wěn)態(tài)時(shí)的小信號擾動模型為依據(jù)。這一思路一方面取決于小信號擾動模式穩(wěn)態(tài)時(shí)具有與設(shè)計(jì)目標(biāo)相近的工作表現(xiàn)；另一方面也是由于這樣的模型對于大范圍擾動時(shí)的擬態(tài)不夠精準(zhǔn)，會造成相應(yīng)結(jié)論的誤差或偏差?；诖耍孕⌒盘枖_動模型來進(jìn)行開關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路設(shè)計(jì)是保證其最終設(shè)計(jì)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求的必要條件。

2.開關(guān)型穩(wěn)壓電源的相關(guān)性能指標(biāo)

2.1性能指標(biāo)之穩(wěn)定性

通過相關(guān)數(shù)據(jù)與實(shí)踐結(jié)果研究表明，在不同的開關(guān)型穩(wěn)壓電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)下，會產(chǎn)生不同程度的魯棒性。而在暫態(tài)特性方面，其表現(xiàn)也會相應(yīng)提高。但對于直流新穩(wěn)壓電源來說，其系統(tǒng)下對于增益余量的要求是大于或等于40dB，對于相位余量的要求則是大于或等于30dB。

2.2性能指標(biāo)之瞬間響應(yīng)指標(biāo)

當(dāng)開關(guān)電源處于非穩(wěn)定狀態(tài)下，由于其所受的干擾，輸出量會出現(xiàn)相應(yīng)的抖動現(xiàn)象。且其抖動量會隨著其干擾而變化，當(dāng)干擾停止時(shí)，則其最終也會回到穩(wěn)定值，基于此，在對開關(guān)型穩(wěn)壓電源進(jìn)行這方面的性能指標(biāo)確定時(shí)，是以過沖幅度與動態(tài)恢復(fù)時(shí)間的長短來衡量其系統(tǒng)的動態(tài)特性的。在此定義下，瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)內(nèi)容主要是表現(xiàn)為，如果穿越頻率越高，則其系統(tǒng)恢復(fù)到動態(tài)平衡點(diǎn)的時(shí)間就越短，另一方面，系統(tǒng)在干擾情況下所表現(xiàn)的過沖幅度與其相位余量呈相關(guān)性。

2.3性能指標(biāo)之電源精度

在電源精度方面，其控制要求嚴(yán)格，一般其最終的電源精度誤差需要控制在設(shè)計(jì)目標(biāo)的1‰以下，且其紋波不得在1‰以上?？紤]到紋波自身的分類有高頻與低頻兩種，而這兩種紋波是基于開頭頻率表現(xiàn)的。如高頻紋波就是受到開頭頻率的影響，必須通過濾波器進(jìn)行控制。而低頻紋波則是受到電網(wǎng)波動的影響，必須通過系統(tǒng)的負(fù)反饋來進(jìn)行控制。

3.關(guān)于開關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路設(shè)計(jì)

3.1關(guān)于系統(tǒng)下的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)與相關(guān)相關(guān)設(shè)計(jì)應(yīng)用

目前來說，對于開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)來說，其補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)是通過PI或者PID的算法來設(shè)計(jì)與制作的。也就是說，PI調(diào)節(jié)器的主要作用是對抗高頻紋波影響，也就是提高系統(tǒng)對于高頻干擾能力的抵抗性，但對于PI調(diào)節(jié)器來說，動態(tài)性差的缺點(diǎn)是無法忽視的。目前來說，實(shí)際應(yīng)用中通過引入微分算法后可以有效提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。但其缺點(diǎn)也顯而易見：一方面是由于零點(diǎn)的大量引入直接造成系統(tǒng)對于高頻信號的敏感度大幅度提高，放大器在此情況下，很容易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象；另一方面則是當(dāng)開關(guān)紋波的放大倍數(shù)得到增大時(shí)，放大器也會隨之進(jìn)入非線性區(qū)，這結(jié)果只會造成整個(gè)系統(tǒng)的不穩(wěn)定。目前來說，對于這些缺陷是以超前滯后的方法來進(jìn)行補(bǔ)償?shù)摹?/p>

3.2關(guān)于開關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路設(shè)計(jì)原理

3.2.1理想性技術(shù)指標(biāo)如下：（1）輸入交流：電壓220V（50—60Hz）；（2）輸出直流：電壓5V，輸出電流3A；輸入交流電壓在180—250V區(qū)間變化時(shí)，輸出電壓相對變化量應(yīng)小于2%；（4）輸出電阻R0<0.1歐；（5）輸出最大紋波電壓<10mv。3.2.2關(guān)于開關(guān)型穩(wěn)壓電源的基本工作原理。當(dāng)線性自流穩(wěn)壓電源處于低頻率工作狀態(tài)下時(shí)，那么調(diào)整管的工作由于其體積大，則其效率相應(yīng)低，但當(dāng)其調(diào)整管工作處于開關(guān)狀態(tài)下時(shí)，那么其的工作表現(xiàn)就為體積小，效率高。

3.3開關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路設(shè)計(jì)探究

從以上論述可以看出，開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)其低功耗的特點(diǎn)是由于晶體管位于開關(guān)工作狀態(tài)下時(shí)，對于功率調(diào)整管的功耗要求低。特別是對于理想狀態(tài)下的晶體管來說，當(dāng)其處于一種截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，晶體管所經(jīng)過的電流為0，相應(yīng)的功耗也就為0；另一方面，由于開關(guān)型穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的穿越頻率較高，所以對于電路的動態(tài)響應(yīng)速度得以提高，而且整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)速度不受低通濾波器的影響；另外，相對于直流470V的電壓來說，并環(huán)穿越頻率遠(yuǎn)未達(dá)到這一頻率，輸出只為48V，特別是其電壓穩(wěn)定性方式，經(jīng)過測試，其低頻紋波穩(wěn)定率都在0.996以上，完全滿足了設(shè)計(jì)要求。

4.結(jié)語

綜上所述，在進(jìn)行開關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路設(shè)計(jì)時(shí)，小信號的模型選擇是關(guān)鍵點(diǎn)。為了進(jìn)一步提高開關(guān)型穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性，超前滯后網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償原理有效地彌補(bǔ)了精度電源的紋波限制高的問題。通過實(shí)踐也表明，開關(guān)型穩(wěn)壓電源的適用性非常強(qiáng)，必將為人們生活提供更好的服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]湯世俊.淺談高性能開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源[J].學(xué)術(shù)探討，2011，（10）.

[2]樊思絲.高性能開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)探究[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2011，（03）.

直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)范文2

關(guān)鍵詞直流穩(wěn)壓電源；線性電源；開關(guān)電源

中圖分類號：TM44 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671―7597（2013）031-134-01

1 線性直流穩(wěn)壓電源

1）晶體管串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電源：晶體管串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電源工作在線性放大狀態(tài)，因而具有反應(yīng)迅速，電壓穩(wěn)定度和負(fù)載穩(wěn)定度高，輸出紋波電壓小，噪聲小。在電路技術(shù)方面，其控制電路所用的元件少。對調(diào)整管的開關(guān)特性，濾波器的高頻性能等無特別要求，所以可靠性高。

串聯(lián)式穩(wěn)壓電源的嚴(yán)重缺點(diǎn)是效率低。要提高效率就必須降低調(diào)整管上的壓降，減少在調(diào)整管上的損耗。解決的辦法：①PNP和NPN晶體管互補(bǔ)：串聯(lián)式穩(wěn)壓電源輸出電源電流較大時(shí)，通常調(diào)整管都要接成共集電極的達(dá)林頓組合管。因?yàn)樵诰w管電參數(shù)相同情況下在保持電流放大倍數(shù)相等的情況下，互補(bǔ)連接的組合調(diào)整管的集射極壓降減少了，因而電源的效率得到提高；②偏置法：一般共集電極組合管集射間的壓降一定程度上取決偏置電流。采用偏置連接法當(dāng)輸出電流一定時(shí)可以有效的提高電源效率；③開關(guān)穩(wěn)壓器作前置予調(diào)節(jié)：在輸入-輸出電壓差比較大，輸出電流也比較大的場合，采用開關(guān)穩(wěn)壓器作串聯(lián)式穩(wěn)壓器的前置予調(diào)節(jié)也是提高電源效率的有效辦法。開關(guān)予調(diào)節(jié)還可以設(shè)置在電源變壓器的原邊。

2）集成線性穩(wěn)壓器發(fā)展：早期市場集成穩(wěn)壓器的廠家很多，產(chǎn)量大、應(yīng)用廣泛。主要有半導(dǎo)體單片式集成穩(wěn)壓器和混合式集成穩(wěn)壓器兩大類。它們的電路形式、封裝、電壓及電流的規(guī)格都是多種多樣的。集成穩(wěn)壓器可分為定電壓的，可調(diào)的，跟蹤的和浮動的。但是不管哪一種形式，它們通常由基準(zhǔn)電壓源，比較放大器，調(diào)整元件即功率晶體三極管和某種形式的限流電路組成。有些集成穩(wěn)壓器內(nèi)部還有邏輯關(guān)閉電路和熱截止電路。集成穩(wěn)壓器與由分立元件組成的穩(wěn)壓器比較，集成穩(wěn)壓器的優(yōu)點(diǎn)非常明顯，成本低，體積小，使用方便，性能好，可靠性高。

3）恒流源網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)壓電源技術(shù)：采用恒流網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)壓是目前串聯(lián)穩(wěn)壓電源的有一特點(diǎn)。采用恒流網(wǎng)絡(luò)可以有效地提高電源的穩(wěn)定性。集成穩(wěn)壓器中普遍采用了恒流網(wǎng)絡(luò)。分立元件組成的串聯(lián)穩(wěn)壓器也愈來愈多地運(yùn)用恒流技術(shù)。使用晶體管場效應(yīng)管和恒流二極管等元件可以實(shí)現(xiàn)恒流。恒流二極管在分立元件的串聯(lián)穩(wěn)壓器中使用更為方便。

2 開關(guān)直流穩(wěn)壓電源

開關(guān)式直流穩(wěn)壓電源指其功率調(diào)整元件以“開”、“關(guān)”方式工作的一種直流穩(wěn)壓電源。早期的磁放大器開關(guān)直流穩(wěn)壓電源是利用鐵芯的“飽和”、“非飽和”兩種狀態(tài)進(jìn)行“開”、“關(guān)”控制，那是一種低頻磁放大器。在此過程中出現(xiàn)的可控硅相控整流穩(wěn)壓電源也屬于開關(guān)直流穩(wěn)壓電源。隨后，高頻開關(guān)功率變換技術(shù)得到了快速發(fā)展，這主要是指變換器方式的高頻開關(guān)直流穩(wěn)壓電源。上個(gè)世紀(jì)90年代電力電子技術(shù)、PWM等技術(shù)的日趨成熟，直流開關(guān)電源和交流開關(guān)電源已成為主導(dǎo)市場。電力電子技術(shù)是利用電力電子技術(shù)對電能進(jìn)行控制和轉(zhuǎn)換的學(xué)科。它包括電力電子器件、變流電路和控制電路三個(gè)部分，是電力、電子、控制三大電氣工程技術(shù)領(lǐng)域之間的交叉學(xué)科。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力電子技術(shù)由于和現(xiàn)代控制理論、材料科學(xué)、電機(jī)工程、微電子技術(shù)等許多領(lǐng)域密切相關(guān)，已逐步發(fā)展成為一門多學(xué)科相互滲透的綜合性技術(shù)學(xué)科。

1）無工頻變壓器化：省掉工頻電源變壓器而采用直接從電網(wǎng)整流輸入方式是開關(guān)電源減少體積和重量的一個(gè)重要措施。無工頻變壓器化已成為當(dāng)代先進(jìn)開關(guān)電源的一個(gè)特點(diǎn)。無工頻變壓器的開關(guān)電源與各種有工頻變壓器的直流穩(wěn)壓電源相比，其突出優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量、效率高。開關(guān)電源的電路形式已多種多樣了。就調(diào)制技術(shù)而言有脈寬調(diào)制型、頻率調(diào)制型、混合調(diào)制型，其中脈寬調(diào)制占絕大多數(shù)。目前出現(xiàn)了完全無變壓器的開關(guān)電源，即連高頻變換器都不需要。這種電源的最大特點(diǎn)是體積還可比現(xiàn)在的無工頻變壓器開關(guān)電源小的多，而且沒有繞制的變壓器這一類器件，可以集成電路工藝制作。

2）開關(guān)電源高頻化：現(xiàn)代開關(guān)電源的一個(gè)顯著特點(diǎn)是開關(guān)頻率不斷提高，不管是晶體管開關(guān)電源、可控硅開關(guān)電源還是場效應(yīng)管開關(guān)電源都是向高頻化方向發(fā)展。隨著功率IGBT和MOSFET的出現(xiàn)，開關(guān)電源的工作頻率已從早期典型的20KHz逐步提高到兆赫范圍甚至G赫范圍。

3）控制電路集成化：早期開關(guān)電源的控制電路是用分立元件構(gòu)成的。這樣，電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，調(diào)試維修麻煩，影響開關(guān)電源的推廣應(yīng)用。為了適應(yīng)開關(guān)電源的迅速發(fā)展，集成化的開關(guān)電源控制電路被研制成功，而且功能愈加完善。開關(guān)電源控制電路集成化，大大簡化了開關(guān)電源的設(shè)計(jì)，提高了開關(guān)電源的電性能和可靠性，而且體積小，降低成本。

4）主要元器件高頻化：為了適應(yīng)開關(guān)電源迅速發(fā)展的需要，開關(guān)電源所用的主要元器件的發(fā)展也很快，其主要目標(biāo)是高頻化。開關(guān)電源中的開關(guān)元件-功率晶體管、可控硅和場效應(yīng)管都在提高看工作頻率方面取得了成績。但是最引人注目的是功率管IGBT復(fù)合管，MOSFET場效應(yīng)管的出現(xiàn)，它不僅開關(guān)頻率提高到1MHz-1GHz，而且開關(guān)特性好，所需驅(qū)動功率小，不存在二次就穿，能防止熱奔等特殊優(yōu)點(diǎn)。另外大電流肖特基勢壘的出現(xiàn)大大改善了低電壓電流開關(guān)電源的整流效率，它具有開關(guān)速度快、反向恢復(fù)時(shí)間短，正向壓降地等優(yōu)點(diǎn)。在濾波過程中，電容器等器件也要在材料、結(jié)構(gòu)工藝諸方面進(jìn)行研制，以適應(yīng)開關(guān)電源高頻化的要求。

5）全數(shù)字化控制：開關(guān)電源的控制已經(jīng)由模擬控制，模數(shù)混合控制，進(jìn)入到全數(shù)字控制階段。全數(shù)字控制是一個(gè)新的發(fā)展趨勢，已經(jīng)在許多功率變換設(shè)備中得到應(yīng)用。但是過去數(shù)字控制在DC/DC變換器中用得較少。近兩年來，開關(guān)電源的高性能全數(shù)字控制芯片已經(jīng)開發(fā)，費(fèi)用也已降到比較合理的水平，歐美已有多家公司開發(fā)并制造出開關(guān)變換器的數(shù)字控制芯片及軟件。全數(shù)字控制的優(yōu)點(diǎn)是：數(shù)字信號與混合模數(shù)信號相比可以標(biāo)定更小的量，芯片價(jià)格也更低廉；對電流檢測誤差可以進(jìn)行精確的數(shù)字校正，電壓檢測也更精確；可以實(shí)現(xiàn)快速，靈活的控制設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)范文3

關(guān)鍵字：直流電源；低紋波；雙電池；通斷原則

中圖分類號： TN86?34； TP303+.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）14?0150?04

Design and implementation of low?ripple dual battery DC regulated power supply

LI Jie， CHENG Weibin， FENG Du， MAN Rongjuan

（School of Electronic Engineering， Xi’an Shiyou University， Xi’an 710065， China）

Abstract： In order to realize the low?ripple output of the power supply， a low?ripple dual battery DC power supply was designed with the ripple control method， which can switch from the low power state to full power state automatically. The ripple characteristic test for the power supply was performed. The original signal is transmitted to the main control circuit through the voltage acquisition circuit， and then the main control circuit is used to control the charging and supplying power selection circuit according to the on?off principle of the relay switch and collected voltage signal. The power supply battery can realize +5V voltage output in one channel and adjustable voltage output in two channels through the linear voltage adjustment circuit. The low ripple DC voltage regulator output from charging state to supplying power state was implemented. A coaxial?cable testing device was adopted in power supply ripple test. The test data shows that the low ripple DC regulated power supply has good running condition and greater advantage in ripple control in combination with other DC power supply， and its output voltage is stable.

Keywords： DC power supply； low ripple； dual battery； on?off principle

0 引言

提高參數(shù)測量精確度的重要方法是降低各類誤差，其中直流電源紋波是產(chǎn)生誤差的主要根源之一。二極管工頻整流后直流電源有較大的工頻紋波，需要較大容量濾波器件；開關(guān)電源采用高頻工作，濾波器件體積和容量降低[1]，但存在高頻紋波，雖然通過增加電路濾波器件可降低紋波，有時(shí)可達(dá)幾毫伏，但仍達(dá)不到高精度測量的要求[2]。

本身沒有紋波的直流電池供電是一種較好的選擇，可以得到高質(zhì)量的直流電源供應(yīng)，但單一電池的容量有限，需要充電。有些電源采用交流供電、電池備用的方式，可保證交流失電后一段時(shí)間內(nèi)的供電，交流供電時(shí)的紋波仍然存在。

為了克服了現(xiàn)有工頻整流穩(wěn)壓電源和開關(guān)電源紋波控制技術(shù)的不足，以及電池容量有限不能持續(xù)低紋波輸出的問題，本文設(shè)計(jì)了一種基于STC89C54的低紋波雙電池直流穩(wěn)壓電源。

1 硬件電路原理

系統(tǒng)的硬件主要包括控制主電路、電壓采集電路、充電選擇電路、供電選擇電路、線性電壓調(diào)整電路、可充電電池以及電源適配器，電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。

控制主電路包括單片機(jī)STC89C54、A/D轉(zhuǎn)換器PCF8591和LCD12864。PCF8591把模擬型的電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，供單片機(jī)進(jìn)行信號處理；單片機(jī)根據(jù)當(dāng)前電池的充、供、欠、滿4種狀態(tài)和繼電器通斷原則，實(shí)現(xiàn)對雙電池充電和供電的最優(yōu)控制；液晶顯示器顯示各個(gè)電池的充、供、欠、滿4種狀態(tài)，并且實(shí)時(shí)顯示各個(gè)電池當(dāng)前電壓以及充電電池的充電電流，為使用者提供便捷。

電壓采集電路由分壓電阻、運(yùn)算放大器和充電電流采樣電阻組成，電池端電壓首先通過分壓電阻分壓，再由運(yùn)算放大器調(diào)整到可采集的電壓范圍，最后傳輸?shù)絇CF8591進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，而充電電流采樣電阻的作用是把充電電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。

充電選擇電路和供電選擇電路分別是由兩個(gè)繼電器開關(guān)和兩個(gè)二極管組成[3]，控制主電路遵循通斷原則控制繼電器閉合與斷開，在保障持續(xù)供電的前提下，盡可能使穩(wěn)壓電源低紋波輸出。線性電壓調(diào)整電路采用線性穩(wěn)壓模塊、濾波電路和緩沖電路來穩(wěn)定輸出和降低開關(guān)調(diào)整產(chǎn)生的諧波，以此實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的低紋波輸出?？沙潆婋姵剡x擇12 V電池，并配備相應(yīng)的電源適配器。雙電池低紋波直流穩(wěn)壓電源供電原理圖如圖2所示。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 控制主電路設(shè)計(jì)

控制主電路是以自帶看門狗的單片機(jī)STC89C54為控制核心，A/D轉(zhuǎn)換器PCF8591輸出的數(shù)字信號和充供繼電器開關(guān)的通斷情況作為單片機(jī)的輸入信號，LCD12864為顯示輸出，單片機(jī)遵循以下幾個(gè)通斷原則控制雙電池的充供電：

（1）該電池充電開關(guān)需要閉合時(shí)，必須同時(shí)滿足：

① 該電池處于未充滿狀態(tài)；

② 該電池的供電開關(guān)處于斷開狀態(tài)（即該電池不供電）；

③ 另一電池的充電開關(guān)處于斷開狀態(tài)（即兩個(gè)電池不同時(shí)充電）。

（2）該電池充電開關(guān)需要斷開時(shí)，只需滿足其一即可：

① 該電池處于充滿狀態(tài)；

②該電池的供電開關(guān)即將閉合（即需要該電池供電）；

③另一電池的充電開關(guān)即將閉合（即兩個(gè)電池不同時(shí)充電）。

（3）該電池供電開關(guān)需要閉合時(shí)，必須同時(shí)滿足：

① 該電池處于不欠電狀態(tài)；

② 該電池的充電開關(guān)處于斷開狀態(tài)（即該電池不充電）；

③ 另一電池的供電開關(guān)即將斷開（即兩個(gè)電池不同時(shí)供電，但為了保證后級供電，需要該電池供電開關(guān)閉合后，另一電池供電開關(guān)才能斷開）。

（4）該電池供電開關(guān)需要斷開時(shí)，只需滿足其一即可：

① 該電池處于欠電狀態(tài)；

② 該電池的充電開關(guān)即將閉合（即該電池需要充電）；

③ 另一電池的供電開關(guān)已經(jīng)閉合（為保證后級供電，另一電池供電開關(guān)閉合后，該電池供電開關(guān)才能斷開）。

如圖2所示，以上四條通斷原則邏輯關(guān)系可總結(jié)為：

式中：B1Q，B1M分別代表B1電池欠電和B1電池滿電。

以通斷原則為根本控制思想，完成軟件程序的編寫和調(diào)試，是實(shí)現(xiàn)低紋波、穩(wěn)定、持續(xù)供電的核心思路。

2.2 電壓采集電路設(shè)計(jì)

由于電池充電時(shí)，采集到的電池端電壓是充電器的端電壓，不能只用電池端電壓值來判斷電池是否滿電，所以需要電池端電壓信號采集電路和充電電流信號采集電路配合使用[4?5]。

電池端電壓信號采集電路又可分為正極性電池電壓信號采集和負(fù)性電池電壓信號采集，由于所選擇的串行A/D轉(zhuǎn)換芯片PCF8591可識別0～5 V電壓信號[6]；故正極性電池電壓信號需通過一組分壓電阻分壓為0～5 V，再接電壓跟隨器即可采集成功；而負(fù)極性電池電壓信號由于負(fù)電壓的特殊性，需先通過分壓電阻分壓為反相運(yùn)算放大器可識別的電壓范圍內(nèi)，然后選擇合適的放大倍數(shù)，反向放大到合適的電壓區(qū)間[7]。負(fù)極性電池端電壓信號采集電路如圖3所示。

充電電流信號采集電路也可分為正極性充電電流信號采集和負(fù)性充電電流信號采集。采集到信號實(shí)際上是電壓信號，但是考慮到功耗問題，所選用的采樣電阻十分小，故采集到的電壓信號十分微弱，所以分別需要通過同相比例放大器和反向比例放大器來放大采集到的微弱電壓信號，并且在放大器輸入端加入了RC濾波電路來抑制干擾。

這樣就使得所有電壓信號滿足PCF8591芯片的采集范圍，為后級控制主電路的信號輸出提供參考。正極性充電電流信號采集電路如圖3所示。

2.3 其他電路設(shè)計(jì)

除了控制主電路和電壓采集電路，該系統(tǒng)還包括充電選擇電路、供電選擇電路、線性電壓調(diào)整電路、可充電電池和電源適配器。

這幾部分電路中，充電選擇電路和供點(diǎn)選擇電路分別是由兩個(gè)5 V繼電器和兩個(gè)二極管組成，由單片機(jī)根據(jù)通斷原則依次輸出高低電平來控制各個(gè)繼電器的導(dǎo)通和斷開，二極管的單向?qū)ㄐ?，保證了充電電流或者供電電流的單向性；線性電壓調(diào)整電路通過三塊線性穩(wěn)壓模塊分別可實(shí)現(xiàn)一路5 V和兩路可調(diào)電壓輸出，穩(wěn)壓模塊前級輸入和后級輸出分別并聯(lián)0.1 μF普通電容和100 μF電解電容來對輸入/輸出電流濾波和緩沖，達(dá)到穩(wěn)定輸出和降低開關(guān)調(diào)整諧波的目的，以此實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的低紋波輸出。

線性穩(wěn)壓模塊的性能要求輸入電壓比輸出電壓高2～3 V，所以本設(shè)計(jì)選擇無紋波的12 V可充電電池為后級電路提供低紋波直流電壓，前級交流充電選擇與之匹配的電源適配器提供充電電流。

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

低紋波雙電池穩(wěn)壓電源開始上電，程序初始化完成，接著將采集到的電壓信號A/D轉(zhuǎn)換并顯示于LCD12864，然后控制主電路判斷雙電池是否均欠電，若均欠電，則充滿一個(gè)電池，再依次執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換子程序、電池狀態(tài)掃描子程序、供電子程序、充電子程序以及液晶顯示子程序；若至少一個(gè)電池不欠電，則直接執(zhí)行后級子程序。設(shè)計(jì)流程圖如圖4所示。

4 電源紋波測試分析

電源制作并調(diào)試完畢后，采用同軸電纜測試裝置來對電源進(jìn)行紋波測試，在被測電源的輸出端接RC電路后經(jīng)輸入同軸電纜后接示波器的AC輸入端，具體連接方法如圖5所示[8]。

示波器選用RIGOL公司的DS1204B，在示波器的設(shè)置方面，應(yīng)注意盡量使用示波器最靈敏的量程檔，打開AC耦合和帶寬限制功能，表筆選用同軸電纜，并設(shè)置衰減比為1倍[9?10]。

根據(jù)以上方法，分別對普通直流電源（興隆NS?3）、可編程直流電源（RIGOL DP832）和本設(shè)計(jì)的低紋波直流電源進(jìn)行紋波對比，三種電源輸出電壓均為5 V，測量結(jié)果如圖6所示。

由圖6可知，普通直流電源輸出紋波為5.36 mV，可編程直流電源輸出紋波為2.88 mV，低紋波直流電源輸出紋波為400 μV。

紋波對比試驗(yàn)結(jié)果可知，同環(huán)境、同電流以及同負(fù)載情況下，本文設(shè)計(jì)的低紋波直流電源輸出紋波電壓低于500 μV，在輸出紋波方面優(yōu)于其他直流電源。

5 結(jié) 語

設(shè)計(jì)的低紋波直流電源可以準(zhǔn)確識別電池電壓和充電電流，并能遵循開關(guān)通斷原則實(shí)時(shí)控制繼電器，控制狀況良好。輸出紋波對比試驗(yàn)表明：本設(shè)計(jì)在紋波控制方面具有較大優(yōu)勢，是實(shí)現(xiàn)高精度參數(shù)測量的有效途徑。

目前，該低紋波雙電池直流穩(wěn)壓電源已成功應(yīng)用到旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井測斜儀中，電源工作穩(wěn)定可靠，參數(shù)測量精確度明顯提高。

注：本文通訊作者為程為彬。

參考文獻(xiàn)

[1] 賈洪成.一種新型的直流穩(wěn)壓[J].電氣時(shí)代，2000（4）：22?23.

[2] 劉金濤，田書林，付在明.一種高精度低紋波的DC?DC電源設(shè)計(jì)[J].中國測試，2010，36（6）：62?64.

[3] 陳霖，王麗文，錢渭，等.繼電器的選擇和使用[J].機(jī)電元件，2011，31（6）：43?49.

[4] 喬波強(qiáng)，侯振義，王佑民.蓄電池剩余容量預(yù)測技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展[J].電源世界，2012（2）：21?26.

[5] JIANG Jiuchun， WEN Feng， WEN Jiapeng， et al. Battery management system used in electric vehicles [J]. Power electronics， 2011， 45（12）： 2?10.

[6] 周劍利，郭建波，崔濤.具有I2C總線接口的A/D芯片PCF8591及其應(yīng)用[J].微計(jì)算機(jī)信息，2005，21（7）：150?151.

[7] 崔張坤，梁英，龍澤，等.鋰電池組單體電壓采集電路的設(shè)計(jì)[J].沈陽理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，30（3）：29?33.

[8] 程惠，任勇峰，王強(qiáng).電源紋波的測量及抑制[J].電源技術(shù)，2012，36（12）：1899?1900.

[9] 高增鑫.基于RIGOL數(shù)字示波器的電源紋波自動測量系統(tǒng)[J].世界產(chǎn)品與技術(shù)，2008（10）：87?88.

直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)范文4

【關(guān)鍵詞】MSP430；無線傳輸；聲光報(bào)警；異地監(jiān)控

1.系統(tǒng)方案

1.1 系統(tǒng)總體方案及結(jié)構(gòu)框圖

本系統(tǒng)主要由電源模塊，控制器模塊，鍵盤模塊，外部存儲模塊，無線傳輸模塊，聲光報(bào)警模塊，顯示模塊，人體檢測模塊，煙霧檢測模塊，貴重物品檢測模塊等構(gòu)成。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)方框圖

1.2 主要模塊方案論證與比較

1.2.1 控制器模塊

方案一：采用ATMEL公司的AT89C51作為控制核心。51單片機(jī)價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛，但運(yùn)算速度較低，內(nèi)部資源較少，功能單一，且自身功耗相對較高，難以滿足系統(tǒng)要求。

方案二：采用16位低功耗單片機(jī)MSP430作為控制核心。它具有豐富的I/O口與外部中斷，運(yùn)算速度快，為16位機(jī)，而且功耗很低。

因?yàn)镸SP430的功耗比51的低且其I/O口多，運(yùn)算速度快，所以我們選擇方案二。

1.2.2 電源模塊

方案一：采用開關(guān)直流穩(wěn)壓電源。開關(guān)電源功率大，效率高，但是紋波大，價(jià)格相對較高。

方案二：采用線性直流穩(wěn)壓電源。線性穩(wěn)壓電源制作簡單，輸出穩(wěn)定，性價(jià)比較高。

因?yàn)榫€性直流穩(wěn)壓電源比開關(guān)電源成本低，輸出穩(wěn)定，所以我們選擇方案二。

1.2.3 鍵盤模塊

方案一：采用獨(dú)立式按鍵。此類鍵盤采用獨(dú)立鍵盤掃描方式，電路設(shè)計(jì)簡單，編程相對容易，但對單片機(jī)資源占用較多，不利于系統(tǒng)整體功能的實(shí)現(xiàn)。

方案二：采用4*4矩陣式鍵盤輸入。矩陣鍵盤為行列掃描方式，在按鍵較多時(shí)可以大大節(jié)省I/O接口，控制方便，有利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求。

因?yàn)?*4矩陣式鍵盤比獨(dú)立式按鍵節(jié)省單片機(jī)I/O接口，所以我們選擇了方案二。

1.2.4 顯示模塊

方案一：采用LED數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管顯示具有亮度高，顏色鮮艷，易于觀察，可實(shí)時(shí)動態(tài)顯示，采用CH451驅(qū)動可以大量減少占用的I/O口。但缺點(diǎn)是只能顯示有限的數(shù)字和符號，即顯示信息量小，顯示內(nèi)容單一。

方案二：采用128X64點(diǎn)陣LCD液晶顯示。LCD液晶可輕松實(shí)現(xiàn)字母、漢字、圖像等的顯示，控制簡單，可以實(shí)現(xiàn)人性化、動態(tài)化的顯示，使顯示內(nèi)容更加豐富，人機(jī)交互更加容易。

鑒于LCD強(qiáng)大的顯示功能，我們選擇了方案二。

1.2.5 外部存儲模塊

采用可電擦除可編程只讀存儲器AT24C02。AT24C02接線簡單，修改數(shù)據(jù)靈活，且斷電后數(shù)據(jù)不會丟失，故得到了廣泛的應(yīng)用。

1.2.6 無線傳輸模塊

方案一：采用PT2262/2272編解碼芯片。PT2262/2272傳輸距離近，信號傳輸速度慢，數(shù)據(jù)編碼方式單一。

方案二：采用nRF905無線收發(fā)器。nRF905無線收發(fā)芯片具有功耗低、控制簡單、可自動處理字頭和CRC校驗(yàn)等優(yōu)點(diǎn)，其片內(nèi)硬件可自動完成曼徹斯特編碼/解碼，使用SPI接口與微控制器通信，配置非常方便。

因?yàn)閚RF905無線收發(fā)器傳輸速度快，傳輸距離遠(yuǎn)，所以我們選用方案二。

1.2.7 貴重物品檢測模塊

方案一：采用聲磁防盜系統(tǒng)。聲磁系統(tǒng)的特性是防盜檢測率高、幾乎零誤報(bào)、不受金屬錫箔紙屏蔽、抗干擾性好、保護(hù)的出口寬（單套系統(tǒng)最寬可保護(hù)4米）。且只需在貴重物品上貼張標(biāo)簽即可，簡單方便可行。

方案二：GPS追蹤器。把主機(jī)設(shè)備放在宿舍里，把從機(jī)固定在貴重物品上，當(dāng)主從距離超過一定距離時(shí)，主從設(shè)備均會報(bào)警，且主機(jī)會把這一信息立即發(fā)送到手機(jī)卡里。雖然功能夠?qū)崿F(xiàn)，但成本太高。

方案二成本高，對比來說，方案一優(yōu)于方案二，所以我們選擇方案一。

1.2.8 聲光報(bào)警模塊

為區(qū)分人體與煙霧檢測和提示鎖門兩項(xiàng)報(bào)警功能，本設(shè)計(jì)分為兩種報(bào)警方式。當(dāng)檢測到人和煙霧時(shí)采用蜂鳴器和LED進(jìn)行聲光報(bào)警，當(dāng)檢測到宿舍無人時(shí)采用語音報(bào)警。

1.2.9 煙霧檢測模塊

方案一：采用離子式煙霧傳感器HIS-07。該離子式煙霧傳感器需要用1014NM以上阻抗的儀表或IC集成電路（Mc14467/14468/145018）檢測輸出電壓，普通的儀表會造成檢測結(jié)果的不準(zhǔn)確，這樣使得成本增高。

方案二：采用自制煙霧傳感器。用兩對紅外對管，一個(gè)運(yùn)算放大器和幾個(gè)電阻即可，電路簡單，成本低。

雖然方案一與方案二都能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，但方案一成本高，所以我們選用方案二。

1.2.10 人體檢測模塊

方案一：采用集成運(yùn)算放大器處理熱釋電的輸出信號。電路設(shè)計(jì)簡單，容易實(shí)現(xiàn)，但檢測距離達(dá)不到5米。

方案二：采用熱釋電專用處理芯片BISS0001處理輸出信號。它的檢測距離能達(dá)到5米以上，且工作穩(wěn)定。

由于題目要求檢測距離需達(dá)到5米以上，而方案二滿足要求，所以我們選擇方案二。

2.理論分析與計(jì)算

本作品在設(shè)計(jì)上主要運(yùn)用負(fù)反饋放大原理，其理論計(jì)算可歸結(jié)為以下：

若以Xi為輸入量，Xf為反饋量，X'i為凈輸入量，Xi0為輸出量。運(yùn)用負(fù)反饋計(jì)算公式，以上幾個(gè)變量的關(guān)系可表示為：X'i=Xi-Xf，因此負(fù)反饋的放大倍數(shù)為：，則反饋系數(shù)為：，放大倍數(shù)為：，綜上可得：，AF為負(fù)反饋電路的環(huán)路放大倍數(shù)。

BISS0001為紅外傳感信號處理器，內(nèi)設(shè)延時(shí)時(shí)間定時(shí)器和封鎖時(shí)間定時(shí)器，結(jié)構(gòu)新穎，穩(wěn)定可靠，調(diào)節(jié)范圍寬。其輸出延時(shí)時(shí)間為Tx=49152×R1×C1（R1、C1為芯片3、4管腳的外接電阻和電容），觸發(fā)封鎖時(shí)間為Ti=24×R2×C2（R2、C2為芯片5、6管腳的外接電阻和電容）。

根據(jù)以上理論分析和計(jì)算公式可設(shè)計(jì)人體紅外檢測靈敏度調(diào)節(jié)和檢測距離的調(diào)節(jié)以及煙霧傳感器的靈敏度設(shè)計(jì)。

3.電路與程序設(shè)計(jì)

3.1 電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體電路圖見附錄，各模塊電路設(shè)計(jì)如下。

3.1.1 控制器模塊

采用MSP430單片機(jī)，其最小系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

圖2 MSP430最小系統(tǒng)原理圖

3.1.2 電源模塊

采用線性直流穩(wěn)壓電源，其原理圖如圖3所示。

圖3 直流穩(wěn)壓電源原理圖

圖4 鍵盤原理圖

3.1.3 鍵盤模塊

采用4*4矩陣鍵盤，其原理圖如圖4所示。

3.1.4 外部存儲模塊

采用AT24C02，其原理圖如圖5所示。

圖5 外部存儲原理圖

3.1.5 無線傳輸模塊

采用nRF905無線收發(fā)模塊，其原理圖如圖6所示。

圖6 無線收發(fā)原理圖

3.1.6 聲光報(bào)警模塊

采用蜂鳴器、LED和ISD4002語音收發(fā)芯片，其原理圖如圖7所示。

圖7 聲光報(bào)警原理圖

3.1.7 煙霧檢測模塊

采用自制煙霧傳感器，其原理圖如圖8所示。

圖8 煙霧檢測原理圖

3.2 程序設(shè)計(jì)

通過人體檢測模塊和煙霧檢測模塊產(chǎn)生的上升沿電平來觸發(fā)單片機(jī)的外部中斷，從而達(dá)到感應(yīng)人體和檢測煙霧的功能。通過矩陣鍵盤掃描實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入。宿舍與宿舍之間采用異步通信模式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，宿舍和監(jiān)控中心采用無線通信模式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。其他模塊均采用單片機(jī)普通的輸入和輸出功能。其程序流程圖如圖10所示。

4.系統(tǒng)測試與結(jié)果分析

4.1 測試儀器

測試儀器包括數(shù)字萬用表、MSP430開發(fā)板、秒表、直流穩(wěn)壓電源、雙通道數(shù)字示波器等。

圖10 程序流程圖

4.2 測試項(xiàng)目

測試項(xiàng)目主要包括以下內(nèi)容：熱釋電紅外傳感器觸發(fā)時(shí)間（靈敏度）測試、熱釋電紅外傳感器檢測范圍測試、煙霧傳感器靈敏度測試。

4.3 測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析

4.3.1 熱釋電紅外傳感器觸發(fā)時(shí)間（靈敏度）測試

通過調(diào)節(jié)BISS0001的RR2和RC2的值來確定最佳靈敏度。經(jīng)過反復(fù)測試最終選定RR2和RC2乘積為500時(shí)為最佳選擇，所以我們選用RR2=5.1KΩ，RC2=0.1μF。

4.3.2 熱釋電紅外傳感器檢測范圍測試

熱釋電紅外傳感器檢測范圍主要是在傳感器加菲涅爾透鏡的基礎(chǔ)上進(jìn)行測試，通過調(diào)節(jié)BISS0001第12管腳負(fù)反饋電阻來實(shí)現(xiàn)。

4.3.3 煙霧傳感器靈敏度測試

煙霧傳感器靈敏度測試主要是先確定在煙霧濃度為1000ppm的前提下，通過調(diào)節(jié)紅外發(fā)射管的限流電阻來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)測試數(shù)據(jù)，最終確定限流電阻在4.7KΩ左右為最佳。

5.小結(jié)

通過對本產(chǎn)品各項(xiàng)性能的調(diào)試與測試，可以通過MSP430單片機(jī)、無線傳輸、聲光報(bào)警、外部存儲、煙霧檢測、人體檢測、貴重物品檢測、鍵盤、顯示等電路，較好地實(shí)現(xiàn)了智能、自動監(jiān)視宿舍的功能。

參考文獻(xiàn)

[1]劉衛(wèi)華.學(xué)生公寓管理系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D].天津大學(xué)，2007.

[2]王偉.基于RFID技術(shù)的小區(qū)車輛出入管理系統(tǒng)[D].青島大學(xué)，2008.

[3]陳錦.基于射頻識別技術(shù)的門禁系統(tǒng)研究[D].武漢理工大學(xué)，2010.

[4]謝奇奇.基于UHF頻段讀寫器門禁系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D].電子科技大學(xué)，2010.

[5]丁明麗.RFID技術(shù)高校管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].昆明理工大學(xué)，2010.

基金項(xiàng)目：2013年高校國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201310448021）。

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直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)范文5

所謂項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法是一種建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)之上的教學(xué)法，學(xué)生綜合素質(zhì)和各種能力的提高都需要通過項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)模式來實(shí)現(xiàn)。該教學(xué)方法要求在教學(xué)過程中以項(xiàng)目為主線來展開，把相關(guān)的知識點(diǎn)融入到項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)中去，層層推進(jìn)項(xiàng)目。通過對問題的深化或功能擴(kuò)充，來拓寬知識的廣度和深度，直至得到一個(gè)完整的項(xiàng)目解決方案，從而達(dá)到學(xué)習(xí)知識、培養(yǎng)能力的目的。項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法屬探究式教學(xué)法，老師根據(jù)學(xué)生已有的知識、水平、經(jīng)驗(yàn)和興趣，與學(xué)生共同擬定、實(shí)施一個(gè)項(xiàng)目來進(jìn)行教學(xué)活動。在教學(xué)實(shí)施過程開始，教師引導(dǎo)學(xué)生選定“有意義”的項(xiàng)目，所謂“有意義”是指項(xiàng)目能夠?qū)⒄n程中的理論知識融入到項(xiàng)目中并具有開放性;在項(xiàng)目實(shí)施過程中，老師在課堂教學(xué)中將融于項(xiàng)目的理論知識適當(dāng)加以講解，學(xué)生可以在項(xiàng)目實(shí)施過程中用理論指導(dǎo)實(shí)踐，同時(shí)在實(shí)踐過程中強(qiáng)化對理論知識的理解和掌握，兩者有機(jī)結(jié)合，既能提高學(xué)生的興趣，又可以在制定修改設(shè)計(jì)方案、分工協(xié)作中鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，極大地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性。在項(xiàng)目完成的基礎(chǔ)上，可以引導(dǎo)學(xué)生對項(xiàng)目進(jìn)行總結(jié)、交流和討論，強(qiáng)化項(xiàng)目實(shí)施過程中學(xué)到的知識和技能，不但如此，可以引導(dǎo)學(xué)生在已實(shí)施項(xiàng)目上提出新問題、優(yōu)化性能、擴(kuò)充功能，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的鉆研精神，挖掘?qū)W生的創(chuàng)造潛力。

二、項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法在模擬電子技術(shù)課程中的應(yīng)用

本文以直流穩(wěn)壓電源為例，介紹項(xiàng)目驅(qū)動法在模擬電子技術(shù)課程中的應(yīng)用，該方法可以推廣到該課程中的其它知識點(diǎn)，如功率放大電路、信號處理和信號產(chǎn)生電路等。

(一)項(xiàng)目的選擇。項(xiàng)目的選擇在項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法中起著舉足輕重的作用，項(xiàng)目選擇要遵循以下原則:一是盡可能覆蓋直流穩(wěn)壓電源涉及的所有知識點(diǎn)，如整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等，項(xiàng)目完成后學(xué)生能理解和掌握直流穩(wěn)壓電源所涉及所有理論知識，掌握運(yùn)用這些理論知識的技能;二是項(xiàng)目要具有開放性，主要體現(xiàn)在項(xiàng)目的可拓展性，學(xué)生能夠在已完成的項(xiàng)目上開展進(jìn)一步的研究工作，包括性能的優(yōu)化、功能的擴(kuò)展等，如穩(wěn)壓電源轉(zhuǎn)換效率的提高、穩(wěn)壓性能的提高等。在項(xiàng)目的實(shí)施過程中，學(xué)生可以充分發(fā)揮其主觀能動性，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，培養(yǎng)學(xué)生的鉆研精神和協(xié)作精神。三是選擇實(shí)際的工程項(xiàng)目，可以鍛煉學(xué)生從事工程項(xiàng)目開發(fā)能力，畢業(yè)后無需崗前培訓(xùn)直接擔(dān)任設(shè)計(jì)開發(fā)任務(wù)，從而拓寬學(xué)生畢業(yè)就業(yè)渠道。按照以上原則，選擇直流穩(wěn)壓電源作為項(xiàng)目開展教學(xué)活動。在課程中的其它知識點(diǎn)，也可根據(jù)以上原則選擇合適的項(xiàng)目，如在功率放大電路中選擇擴(kuò)音器作為項(xiàng)目、信號處理和信號產(chǎn)生中選擇信號發(fā)生器作為項(xiàng)目等。

(二)項(xiàng)目的實(shí)施。項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法中項(xiàng)目實(shí)施遵循層層推進(jìn)的原則，按“搭積木”的方法，將項(xiàng)目分解成不同層次的小項(xiàng)目，每個(gè)小項(xiàng)目包含在不同知識點(diǎn)里，由不同的理論知識進(jìn)行指導(dǎo)，由淺入深、由小到大，該章節(jié)課程結(jié)束時(shí)項(xiàng)目也就完成了。在整流濾波課程結(jié)束后，項(xiàng)目小組可以利用該章節(jié)所學(xué)的理論知識作為指導(dǎo)，討論如何實(shí)現(xiàn)整流濾波環(huán)節(jié)，以整流電路為例，項(xiàng)目小組要確定選用單向半波、全波還是橋式整流或倍增整流，在確定了電路種類后要選擇元件，確定元件必須具備的功能和性能，搭建電路后，要進(jìn)行性能測試，測試的結(jié)果與理論計(jì)算值進(jìn)行比較，分析產(chǎn)生差異的原因，尋找改進(jìn)的措施。在整流電路設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)行濾波電路的選擇和設(shè)計(jì)，討論采用電容濾波還是電感濾波，各有什么優(yōu)勢，如果采用電容濾波，電容的取值應(yīng)該多大、耐壓性如何，紋波電壓多大等，設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行測試，將測試結(jié)果與理論值比較并進(jìn)行相應(yīng)的處理。經(jīng)過整流濾波后的電壓值還不能夠給精密度較高的電子設(shè)備供電，因此需要進(jìn)一步穩(wěn)壓，這正是整流濾波后續(xù)課程內(nèi)容，在這部分課程結(jié)束后，項(xiàng)目小組就可以討論穩(wěn)壓電路方案，將所學(xué)的理論知識運(yùn)用到實(shí)踐中，確定采用串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路還是集成穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，或設(shè)計(jì)兩種方案并進(jìn)行對比，方案確定后選擇元器件搭建電路并進(jìn)行測試，以此類推，在課程結(jié)束時(shí)完成項(xiàng)目。

(三)討論和總結(jié)。項(xiàng)目完成后，各項(xiàng)目小組將項(xiàng)目過程中形成的設(shè)計(jì)方案、圖紙、電路系統(tǒng)整理后，結(jié)合項(xiàng)目的心得體會撰寫項(xiàng)目報(bào)告，在班級進(jìn)行成果展示并匯報(bào)，其他小組成員可以對該組的項(xiàng)目展開討論，如設(shè)計(jì)方案是否得當(dāng)，元器件的選擇是否合理，是否考慮了功能、性能和經(jīng)濟(jì)性要求等，項(xiàng)目小組可根據(jù)其他同學(xué)的建議對項(xiàng)目進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。

(四)項(xiàng)目的拓展。項(xiàng)目的基本功能實(shí)現(xiàn)后，學(xué)生能夠較好地掌握了直流穩(wěn)壓電源的基本知識，利用基本知識開展直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)的基本技能，該章節(jié)的教學(xué)任務(wù)也就基本完成，取得較好的教學(xué)效果，在此基礎(chǔ)上可以鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步對已完成項(xiàng)目進(jìn)行功能和性能的拓展。老師可引導(dǎo)學(xué)生對項(xiàng)目提出新要求，如功能上的擴(kuò)展:不可調(diào)單向電壓輸出擴(kuò)展為可調(diào)雙向電壓輸出;性能上的擴(kuò)展:電壓穩(wěn)定性的提高、電源轉(zhuǎn)換效率的提高等，通過功能和性能的拓展，可進(jìn)一步開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，挖掘他們的創(chuàng)造潛力。

三、項(xiàng)目驅(qū)動法在模擬電子技術(shù)教學(xué)中取得的成效和存在的問題及對策

(一)取得的成效。將項(xiàng)目驅(qū)動法應(yīng)用于模擬電子技術(shù)課程教學(xué)中，取得了以下成效:

1．學(xué)生對模擬電子技術(shù)課程產(chǎn)生濃厚的興趣，學(xué)習(xí)效率得到明顯的改善。一方面一改以往課堂上無精打采的狀態(tài)，課堂氣氛變得活躍，與老師的互動明顯增加，因此學(xué)生的學(xué)習(xí)效率提高了，老師的積極性和效率也得到提高，形成了良性循環(huán)，使課堂教學(xué)效果得到明顯改善;另一方面一改課后作業(yè)敷衍了事的狀態(tài)，項(xiàng)目組成員分工查閱資料，討論項(xiàng)目方案，加強(qiáng)與老師的交流，課后學(xué)習(xí)的目的性很強(qiáng)，有效地提高了課后學(xué)習(xí)的效率。

2．學(xué)生的理論知識和實(shí)踐技能得到系統(tǒng)訓(xùn)練。因項(xiàng)目選擇有針對性，涵蓋了模擬電子技術(shù)的所有知識點(diǎn)，學(xué)生全程參與項(xiàng)目實(shí)施的每個(gè)環(huán)節(jié)，所以學(xué)生的理論知識和實(shí)踐技能能夠得到系統(tǒng)訓(xùn)練。另外，項(xiàng)目的實(shí)施如方案的確定、元器件的選型、電路的設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試是在理論指導(dǎo)下完成的，使得學(xué)生所學(xué)的理論能夠得到實(shí)際應(yīng)用，而在項(xiàng)目實(shí)施過程中通過查閱資料、討論、老師的指導(dǎo)，使得學(xué)生能夠在實(shí)踐中強(qiáng)化對理論知識的理解、掌握和拓展。

3．學(xué)生的工程應(yīng)用和創(chuàng)新能力得到很大提高。因?yàn)檫x擇的項(xiàng)目都是實(shí)際工程項(xiàng)目，所以項(xiàng)目的實(shí)施完成對于提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力起著很大的作用，同時(shí)因?yàn)轫?xiàng)目的開放性特點(diǎn)，可以鍛煉和提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，學(xué)生畢業(yè)后無需進(jìn)行崗前培訓(xùn)即可直接上崗?fù)瓿砷_發(fā)任務(wù)。另外，通過項(xiàng)目的實(shí)施，學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、綜合運(yùn)用知識的能力等都會得到培養(yǎng)。

(二)存在的問題及對策。盡管在模擬電子技術(shù)中進(jìn)行了項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法的嘗試，并取得了較好的效果。但是要將項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)法全面推廣，最大限度地發(fā)揮其功效，還存在一些問題需要解決。

1．項(xiàng)目驅(qū)動教學(xué)要求老師有豐富的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而教師隊(duì)伍中具備這種能力人的比例還不高。針對這個(gè)狀況，可以從兩方面開展工作，其一是較強(qiáng)校企科研和項(xiàng)目合作，可以派遣在職教師到企業(yè)掛職，為企業(yè)解決實(shí)際問題的同時(shí)鍛煉自己的工程經(jīng)驗(yàn);其二是可以聘請企業(yè)中的資深工程師到學(xué)校擔(dān)任兼職教師。

2．項(xiàng)目選擇的問題。任課教師參與開發(fā)過的項(xiàng)目數(shù)量是有限的，不一定是“有意義”的項(xiàng)目，而且不一定適合教學(xué)。針對這個(gè)問題，除了要加強(qiáng)校企合作，多培養(yǎng)雙師型人才，還要按項(xiàng)目選擇的原則認(rèn)真篩選、規(guī)范定題，不斷積累，提高項(xiàng)目的數(shù)量和質(zhì)量。

3．組織能力和協(xié)作精神的培養(yǎng)問題。項(xiàng)目的實(shí)施可以鍛煉項(xiàng)目小組組長的組織能力，培養(yǎng)組員的協(xié)作精神，但如果組長在項(xiàng)目實(shí)施過程中只由一個(gè)人承擔(dān)，其他組員的組織能力就得不到鍛煉，有可能引發(fā)矛盾，更談不上相互協(xié)作了。針對這個(gè)問題，可以采用組員輪流值班的方法解決，即在每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)施過程中由不同組員擔(dān)任組長，可有效地解決組織能力和協(xié)作精神的培養(yǎng)問題。

四、結(jié)語

直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)范文6

論文關(guān)鍵詞：直流穩(wěn)壓電源　單片機(jī)　數(shù)字控制

論文摘要：本系統(tǒng)以直流電壓源為核心，AT89S52單片機(jī)為主控制器，通過鍵盤來設(shè)置直流電源的輸出電壓，設(shè)置步進(jìn)等級可達(dá)0.1V，輸出電壓范圍為0—9.9V，最大電流為330mA，并可由液晶屏顯示實(shí)際輸出電壓值。系統(tǒng)有過流保護(hù)電路，當(dāng)輸出電流過大時(shí)功率管自動截至，而且有紅色指示燈發(fā)出警報(bào)。本系統(tǒng)由單片機(jī)程控輸出數(shù)字信號，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器（AD0832）輸出模擬量，再經(jīng)過運(yùn)算放大器隔離放大，控制輸出功率管的基極，隨著功率管基極電壓的變化而輸出不同的電壓。實(shí)際測試結(jié)果表明，本系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用于需要高穩(wěn)定度小功率恒壓源的領(lǐng)域。

Keywords： regulated power supply of direct current; single2ch ip m icrocomputer， digital control

Abstract：This system to dc voltage source as the core， mainly AT89S52 SCM， through the keyboard controller to install dc power supply output voltage， setting stepping class can reach.01v output voltage， the range of 0-9.9 V， the maximum current 330mA for， and can show the actual pipe by digital output voltage values. This system consists of microcontroller program output digital signal， through D/A converter (AD0832) output analog amplifier， through isolating amplifier output power， control of base， with the power to change the passive tube voltage output of different voltage. Test results show that this system application in need of high stability of small power constant-voltage source fields.

1 引言

幾乎所有的電子設(shè)備都需要穩(wěn)定的直流電源，因此直流穩(wěn)壓電源的應(yīng)用非常的廣泛。直流穩(wěn)壓電源的電路形式有很多種，有串聯(lián)型、開關(guān)型、集成電路、穩(wěn)壓管直流穩(wěn)壓電源等等。在電子設(shè)備中，直流穩(wěn)壓電源的故障率是最高的（長期工作在大電流和大電壓下，電子元器件很容易損壞）但在直流穩(wěn)壓電源中，通過整流、濾波電路所獲得的直流電源的電壓往往是不穩(wěn)定的。輸出電壓在電網(wǎng)電壓波動或負(fù)載電流變化時(shí)也會隨之有所改變。電子設(shè)備電源電壓的不穩(wěn)定，將會引起很多問題。設(shè)計(jì)出質(zhì)量優(yōu)良的直流穩(wěn)壓電源，才能滿足各種電子線路的要求。因此，直流穩(wěn)壓電源的研究就頗為重要。目前產(chǎn)生直流穩(wěn)壓電源的方法大致分為兩種:一種是模擬方法，另一種是數(shù)字方法。前者的電路均采用模擬電路控制，而后者則是通過數(shù)字電路進(jìn)行自動控制。直流穩(wěn)壓電源朝著數(shù)字化方向發(fā)展。因此對于數(shù)控恒壓源的研究是必要的。隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，對電源可靠性、輸出精度和穩(wěn)定性要求越來越高，利用D/ A 轉(zhuǎn)換器的高分辨率和單片機(jī)的自動檢測技術(shù)設(shè)計(jì)程控電源就顯示出其優(yōu)越性。程控電源既能方便輸入和選擇預(yù)設(shè)電壓值又具有較高精度和穩(wěn)定性，而且可以任意設(shè)定輸出電壓或電流，所有功能由面板上的鍵盤控制單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，給電路實(shí)驗(yàn)帶來極大的方便，提高了工作效率。

2 系統(tǒng)方案論證與比較

方案一：采用各類數(shù)字電路來組成鍵盤控制系統(tǒng)，進(jìn)行信號處理，如選用CPLD等可編程邏輯器件。本方案電路復(fù)雜，靈活性不高，效率低，不利于系統(tǒng)的擴(kuò)展，對信號處理比較困難。

方案二：采用AT89S52單片機(jī)作為整機(jī)的控制單元，通過改變DAC0832的輸入數(shù)字量來改變輸出電壓值，從而使輸出功率管的基極電壓發(fā)生變化，間接地改變輸出電壓的大小。為了能夠使系統(tǒng)具備檢測實(shí)際輸出電壓值的大小，可以將輸出電壓經(jīng)過ADC0832進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，間接用單片機(jī)實(shí)時(shí)對電壓進(jìn)行采樣，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及顯示。此系統(tǒng)比較靈活，采用軟件方法來解決數(shù)據(jù)的預(yù)置以及電壓的步進(jìn)控制，使系統(tǒng)硬件更加簡潔，各類功能易于實(shí)現(xiàn)，能很好地滿足題目的要求。

比較以上兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，方案二簡潔、靈活、可擴(kuò)展性好，能達(dá)到題目的設(shè)計(jì)要求，因此采用方案二來實(shí)現(xiàn)。

3 總體方案框圖

系統(tǒng)總體方案框圖如圖1所示:

圖1 系統(tǒng)原理框圖

4 系統(tǒng)部分功能設(shè)計(jì)

4.1 穩(wěn)壓輸出部分

4.1.1 穩(wěn)壓輸出原理與電路

這部分將數(shù)控部分送來的電壓控制字轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定電壓輸出。D/A轉(zhuǎn)換部分的輸出電壓作為穩(wěn)壓輸出電路的參考電壓。穩(wěn)壓輸出電路的輸出與參考電壓成比例。穩(wěn)壓輸出電路采用的是串聯(lián)式反饋穩(wěn)壓電路（如圖2），在電路中，Q1—TIP122為調(diào)整管，U6A—LM358 為比較放大器，R19、R22組成反饋網(wǎng)絡(luò)。D/A轉(zhuǎn)換電路的輸出電壓DAOUT接到 U6A 的同向端，穩(wěn)壓電源的輸出經(jīng)R19、R22組成的取樣電路分壓后送到運(yùn)放U6A的反向端，經(jīng)運(yùn)放比較放大后，驅(qū)動調(diào)整管Q1。路平衡時(shí)，D/A電路的輸出電壓與取樣后的電壓相等。

穩(wěn)壓輸出部分的過流保護(hù)電路由R21和Q2組成。設(shè) 為保護(hù)動作電流，則當(dāng)電源輸出電流I增加到時(shí)，R21上的壓降 *R21使得Q2管導(dǎo)通，分掉了Q1上的基極電流，使輸出I不再增加，起到了過流保護(hù)作用。

圖2 穩(wěn)壓輸出部分

4.1.2 穩(wěn)壓輸出部分仿真圖

圖3 穩(wěn)壓電路仿真圖

一般的直流穩(wěn)壓電源是用可變電阻來實(shí)現(xiàn)輸出電壓的調(diào)節(jié)，那么要在直流穩(wěn)壓電源的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制的話，實(shí)際上很簡單，我們只要將可變電阻換成數(shù)字控制部分來代替，就能實(shí)現(xiàn)數(shù)控恒壓源這一課題。所以，首先要做的，就是選擇合適的穩(wěn)壓輸出電路并對其可行性進(jìn)行了仿真。如圖9，很容易就驗(yàn)證了此穩(wěn)壓輸出電路的可靠。

4.2數(shù)字控制部分

4.2.1 單片機(jī)部分

圖4 單片機(jī)控制部分

控制部分是系統(tǒng)整機(jī)協(xié)調(diào)工作和智能化管理的核心部分，采用AT89S52單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制功能是其關(guān)鍵，采用單片機(jī)不但方便監(jiān)控，并且大大減少硬件設(shè)計(jì)。

4.2.2 D/A轉(zhuǎn)換部分

系統(tǒng)設(shè)置D/A轉(zhuǎn)換接口，采用8位模數(shù)轉(zhuǎn)換器DAC0832。其電路如圖5.

圖5 D/A轉(zhuǎn)換部分

D/A轉(zhuǎn)換部分的輸出電壓作為穩(wěn)壓輸出電路的參考電壓。穩(wěn)壓輸出電路的輸出與參考電壓成比例。8位字長的D/A轉(zhuǎn)換器具有256種狀態(tài)。當(dāng)電壓控制字從0，1，2，……到256時(shí)，電源輸出電壓為0.0，0.06，……15.0。

其時(shí)序圖如圖6：

圖6　DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換時(shí)序圖

Clk為時(shí)鐘端，Data為輸入數(shù)據(jù)，LOAD為輸入控制信號。

每路電壓輸出值的計(jì)算：

REF為參考電壓，data為輸入8位的比特?cái)?shù)據(jù)；

我們這里用的REF=5v；

4.2.3 A/D轉(zhuǎn)換部分

A/D轉(zhuǎn)換部分我們采用美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8 位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0832。其電路圖如圖7所示：

圖7 A/D轉(zhuǎn)換部分

ADC0832 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8 位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片。由于它體積小，兼容性，性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。學(xué)習(xí)并使用ADC0832 可是使我們了解A/D轉(zhuǎn)換器的原理，有助于我們單片機(jī)技術(shù)水平的提高。

4.2.3.1 ADC0832 具有以下特點(diǎn)：

· 8位分辨率；

· 雙通道A/D轉(zhuǎn)換；

· 輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容；

· 5V電源供電時(shí)輸入電壓在0~5V之間；

· 工作頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為32μS；

· 一般功耗僅為15mW；

· 8P、14P—DIP（雙列直插）、PICC 多種封裝；

· 商用級芯片溫寬為0°C to +70°C，工業(yè)級芯片溫寬為?40°C to +85°C；

4.2.3.2 芯片接口說明：

· CS_ 片選使能，低電平芯片使能。

· CH0 模擬輸入通道0，或作為IN+/-使用。

· CH1 模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用。

· GND 芯片參考0 電位（地）。

· DI 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。

· DO 數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。

· CLK 芯片時(shí)鐘輸入。

· Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。

ADC0832 為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片，其最高分辨可達(dá)256級，可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間。芯片轉(zhuǎn)換時(shí)間僅為32μS，據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強(qiáng)。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過DI 數(shù)據(jù)輸入端，可以輕易的實(shí)現(xiàn)通道功能的選擇。

4.2.3.3 單片機(jī)對ADC0832 的控制原理：

正常情況下ADC0832 與單片機(jī)的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時(shí)并未同時(shí)有效并與單片機(jī)的接口是雙向的，所以電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將DO和DI 并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng)ADC0832未工作時(shí)其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用，CLK 和DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時(shí)芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端CLK 輸入時(shí)鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第1 個(gè)時(shí)鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平，表示啟始信號。在第2、3個(gè)脈沖下沉之前DI端應(yīng)輸入2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。其時(shí)序圖如圖8.

圖8 ADC0832時(shí)序表

如圖所示，當(dāng)此2 位數(shù)據(jù)為“1”、“0”時(shí)，只對CH0 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2位數(shù)據(jù)為“1”、“1”時(shí)，只對CH1進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng)2 位數(shù)據(jù)為“0”、“0”時(shí)，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負(fù)輸入端IN-進(jìn)行輸入。當(dāng)2 位數(shù)據(jù)為“0”、“1”時(shí)，將CH0作為負(fù)輸入端IN-，CH1 作為正輸入端IN+進(jìn)行輸入。到第3 個(gè)脈沖的下沉之后DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后DO/DI端則開始利用數(shù)據(jù)輸出DO進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。從第4個(gè)脈沖下沉開始由DO端輸出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)最高位DATA7，隨后每一個(gè)脈沖下沉DO端輸出下一位數(shù)據(jù)。直到第11個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù)DATA0，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個(gè)相反字節(jié)的數(shù)據(jù)，即從第11個(gè)字節(jié)的下沉輸出DATD0。隨后輸出8位數(shù)據(jù)，到第19個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出完成，也標(biāo)志著一次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束。最后將CS置高電平禁用芯片，直接將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就可以了。

4.2.4 鍵盤部分

由于要實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話，要顯示0—9.9V的電壓值，我們自制3*4按鍵的鍵盤來完成整個(gè)系統(tǒng)控制。電路原理如圖9所示。

圖9 鍵盤與顯示電路圖

按鍵的具體意義如下：

4.2.5顯示部分

本方案采用YM12864型lcd，可直接顯示4*8個(gè)漢字，界面友好，支持串并行兩種連接方式，其電路連接如圖10所示：

圖10 LCD12864與單片機(jī)連接圖

YM12864是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64，內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。可以顯示8×4行16×16點(diǎn)陣的漢字。也可完成圖形顯示。

4.2.5.1 串行接口

*注釋1：如在實(shí)際應(yīng)用中僅使用串口通訊模式，可將PSB接固定低電平，也可以將模塊上的J8和“GND”用焊錫短接。

*注釋2：模塊內(nèi)部接有上電復(fù)位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的場合可將該端懸空。

*注釋3：如背光和模塊共用一個(gè)電源，可以將模塊上的JA、JK用焊錫短接。

4.2.5.2 并行接口

管腳名稱

管腳功能描述

VSS

電源地

VCC

電源正

對比度（亮度）調(diào)整

RS(CS）

RS=“H”，表示DB7——DB0為顯示數(shù)據(jù)

RS=“L”，表示DB7——DB0為顯示指令數(shù)據(jù)

R/W(SID)

R/W=“H”，E=“H”，數(shù)據(jù)被讀到DB7——DB0

R/W=“L”，E=“HL”， DB7——DB0的數(shù)據(jù)被寫到IR或DR

E(SCLK)

使能信號

DB0

三態(tài)數(shù)據(jù)線

DB1

三態(tài)數(shù)據(jù)線

DB2

三態(tài)數(shù)據(jù)線

DB3

三態(tài)數(shù)據(jù)線

DB4

三態(tài)數(shù)據(jù)線

DB5

三態(tài)數(shù)據(jù)線

DB6

三態(tài)數(shù)據(jù)線

DB7

三態(tài)數(shù)據(jù)線

PSB

H：8位或4位并口方式，L：串口方式（見注釋1）

空腳

/RESET

復(fù)位端，低電平有效（見注釋2）

VOUT

LCD驅(qū)動電壓輸出端

背光源正端（+5V）（見注釋3）

背光源負(fù)端（見注釋3）

*注釋1：如在實(shí)際應(yīng)用中僅使用并口通訊模式，可將PSB接固定高電平，也可以將模塊上的J8和“VCC”用焊錫短接。

*注釋2：模塊內(nèi)部接有上電復(fù)位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的場合可將該端懸空。

*注釋3：如背光和模塊共用一個(gè)電源，可以將模塊上的JA、JK用焊錫短接。

5 總電路軟件實(shí)現(xiàn)流程圖

圖10 總流程圖

程序見后面附錄。

6 電源測試結(jié)果

6.1電壓測試

預(yù)置電壓（V）

顯示電壓（V）

測量電壓（V）

1.05

1.2

1.10

1.17

1.4

1.35

1.38

1.6

1.55

1.61

1.8

1.75

1.78

1.95

2.00

2.6

2.55

2.60

3.00

3.03

3.7

3.70

3.68

5.00

5.01

7.00

6.97

8.10

8.06

8.75

9.7

9.65

9.63

6.2 性能測試

性能指標(biāo)

測量條件

測量結(jié)果

測量儀表

全程輸出電壓

0-9.9V

DM-311型數(shù)字萬用表

負(fù)載電流

=5V， =25

206mA

過流保護(hù)

330mA

用單片機(jī)控制電源時(shí)，輸出直流0-9.9V，液晶屏顯示清晰正確，誤差較小，完美的實(shí)現(xiàn)了數(shù)控恒壓源這一課題。

但在功能上還不夠強(qiáng)大，沒有顯示預(yù)置電壓等等，還可以進(jìn)一步得到提高。

參考文獻(xiàn)

[1]康華光

電子技術(shù)基礎(chǔ) 高等教育出版社

[2]串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的仿真分析

廣西師范學(xué)院學(xué)報(bào) 第21卷第2期

[3]用單片機(jī)制作的直流穩(wěn)壓可調(diào)電源電子世界 2005年第11期

[4]劉華毅，李霞，徐景德電力電子技術(shù) 第35卷第六期2001年12月

[5]陳小忠、黃寧、趙小俠單片機(jī)接口技術(shù)實(shí)用子程序人民郵電出版社

附錄

附錄1：系統(tǒng)總體電路圖

附錄2:系統(tǒng)總程序

;***************************************************

;

項(xiàng)目名稱：數(shù)控恒壓源

;

設(shè)計(jì)者：謝明亮，馬學(xué)強(qiáng)，蘇向陽

;本程序是設(shè)計(jì)的一個(gè)數(shù)控恒壓源，先用一個(gè)3*4的鍵盤輸入

;所用的電壓，再通過DAC0832輸出電壓。再采用一個(gè)ADC08

;32將電壓讀回單片機(jī)，單片機(jī)再采用一片LCD串口顯示出來。

;***************************************************

;以下接口定義根據(jù)硬件連線更改

ADCS

BIT P2.5

;使能接口

ADCLK

BIT P2.4

;時(shí)鐘接口

ADDO

BIT P2.3

;數(shù)據(jù)輸出接口（復(fù)用）

ADDI

BIT P2.3

;數(shù)據(jù)輸入接口

BIT P3.0

;H=DATA，L=COM

SID

BIT P3.1

;H=READ，L=WRITE

SCLK

BIT P3.6

;

KEYBUF EQU 30H

COM

EQU 41H

;控制字暫存單元

DAT

EQU 42H

;顯示數(shù)據(jù)暫存單元

CODER

EQU 43H

;字符代碼暫存單元

ADDR

EQU 44H

;地址暫存單元

ORG 0

LJMP

START

ORG 3

LJMP

KEYSCAN

ORG 30H

START:MOV SP，#90H

LCALL DEL_40MS

LCALL INI

MOV 70H，#00H

MOV 71H，#00H

MOV 34H，#02

;裝入通道功能選擇數(shù)據(jù)值

SETB IT0

SETB EX0

MOV P1，#0FH

;將P1口低4位設(shè)為輸入，高4位清零

SETB EA

MOV KEYBUF，#00H

;起初輸出0V電壓

MOV R2，#01H

;置送數(shù)時(shí)送數(shù)空間不同的標(biāo)志位。

CLR A

MOV 24H，A

;清零24h，25h，31H，32H，33H。

MOV 25H，A

MOV 31H，A

MOV 32H，#05H

MOV 33H，#00H

MOV ADDR，#80H

MOV DPTR，#WEL_1

MOV 40H，#16

LCALL W_LINE

MOV ADDR，#90H

MOV DPTR，#WEL_2

MOV 40H，#9

LCALL W_LINE

MOV ADDR，#95H

MOV DPTR，#WEL_3

LCALL W_LINE1

MOV ADDR，#88H

MOV DPTR，#WEL_4

MOV 40H，#16

LCALL W_LINE

MOV ADDR，#98H

MOV DPTR，#WEL_5

MOV 40H，#16

LCALL W_LINE

LCALL DEL_1500MS

LOOP: LCALL LIGHT

;調(diào)顯讀數(shù)與示子程序

SJMP LOOP

;****************************************************

;鍵盤掃描程序

;鍵碼存在KEYBUF單元，格式為數(shù)字0-9和.號，還有enter鍵

;****************************************************

KEYSCAN:PUSH

PSW

PUSH ACC

PUSH DPH

PUSH DPL

CLR RS1

SETB RS0

;選擇1區(qū)工作寄存器

LCALL DELAY

MOV A，P1

CPL A

ANL A，#0FH

FINISH

MOV DPTR，#TAB1

MOV P1，#0EFH

;掃描第一行

LCALL DELAY

MOV P1，#0EFH

MOV A，P1

CPL

ANL A，#0FH

;第一行沒鍵按下，則掃描第二行

SJMP KEND

K1: MOV P1，#0DFH

;掃描第二行

LCALL DELAY

MOV P1，#0DFH

MOV A，P1

CPL A

ANL A，#0FH

JZ K2

;第二行沒鍵按下，則掃描第三行

ADD A，#5

SJMP

KEND

K2: MOV P1，#0BFH

;掃描第三行

LCALL DELAY

MOV P1，#0BFH

MOV A，P1

CPL A

ANL A，#0FH

JZ K3

;第三行沒鍵按下，則掃描第四行

ADD A，#10

SJMP

KEND

K3: MOV P1，#7FH

;掃描第四行

LCALL DELAY

MOV P1，#7FH

MOV A，P1

CPL A

ANL A，#0FH

JZ FINISH

;第四行沒鍵按下，則返回

ADD A，#15

KEND:MOVC A，@A+DPTR

MOV KEYBUF，A;

MOV

33H，#01H

;置有中斷標(biāo)志

SJMP

FINISH

FINISH:MOV P1，#0FH

;為下一次掃描作準(zhǔn)備

POP DPL

POP DPH

POP ACC

POP PSW

RETI

TAB1:DB 00H，01H，02H，00H，03H;，00H，00H，00H，33H

DB 00H，04H，05H，00H，06H;，00H，00H，00H，00H

DB 00H，07H，08H，00H，09H;，00H，00H，00H，0AH

DB 00H，0AH，00H，00H，0BH;，00H，00H，00H，46H

;**************************

;LCD的初始化子程序

;************************** INI:

MOV COM，#30H

;功能設(shè)定，基本指令

LCALL WCOM

MOV COM，#30H

;基本指令，8-bit模式，基本指令

LCALL WCOM

MOV COM，#0CH

;顯示開，游標(biāo)關(guān)，反白關(guān)

LCALL WCOM

MOV COM，#01H

;清除顯示

LCALL WCOM

MOV COM，#06H

;進(jìn)入設(shè)定點(diǎn)，游標(biāo)7右移，畫面不移動

LCALL WCOM

RET

W_LINE:

MOV COM，ADDR

LCALL WCOM

MOV R4，40H

;連續(xù)寫入N/2個(gè)中文或者N個(gè)西文字符

W_L1:

MOV A，#00H

MOVC A，@A+DPTR

MOV CODER，A

LCALL WCODE

INC DPTR

DJNZ R4，W_L1

RET

W_LINE1:

MOV COM，ADDR

LCALL WCOM

W_L11:

MOV A，70H

ANL A，#0FH

MOVC A，@A+DPTR

MOV CODER，A

LCALL WCODE

MOV A，#0BH

MOVC A，@A+DPTR

MOV CODER，A

LCALL WCODE

MOV A，71H

SWAP A

ANL A，#0FH

MOVC A，@A+DPTR

MOV CODER，A

LCALL WCODE

MOV A，71H

ANL A，#0FH

MOVC A，@A+DPTR

MOV CODER，A

LCALL WCODE

MOV A，#0AH

MOVC A，@A+DPTR

MOV CODER，A

LCALL WCODE

;DJNZ R4，W_L1

RET

WCOM:

LCALL STWC

MOV A，COM

LCALL W4_D

;送入高四位指令

LCALL W4_0

;連續(xù)送入四個(gè)0

LCALL W4_D

;送入高四位指令

LCALL W4_0

;連續(xù)送入四個(gè)0

CLR CS

LCALL DEL_2MS

RET

WCODE:

LCALL STWD

MOV A，CODER

LCALL W4_D

LCALL W4_0

LCALL W4_D

LCALL W4_0

CLR CS

LCALL DEL_2MS

RET

STWC:

SETB CS

SETB SID

MOV R3，#5

;連續(xù)送入5個(gè)"1"，起始

STWC1: SETB SCLK

CLR SCLK

DJNZ R3，STWC1

CLR SID

MOV R3，#3

STWC2:

SETB SCLK

;RW=0，RS=0，第八位"0"

CLR SCLK

DJNZ R3，STWC2

RET

STWD:

SETB CS

SETB SID

MOV R3，#5

;連續(xù)送入5個(gè)"1"，起始

STWD1:

SETB SCLK

CLR SCLK

DJNZ R3，STWD1

CLR SID

;RW=0

SETB SCLK

CLR SCLK

SETB SID

;RS=1

SETB SCLK

CLR SCLK

CLR SID

;第八位"0"

SETB SCLK

CLR SCLK

RET

W4_D:

MOV R3，#4

W4_D1:

RLC A

MOV SID，C

SETB SCLK

CLR SCLK

DJNZ R3，W4_D1

RET

W4_0:

MOV R3，#4

W4_01:

CLR SID

SETB SCLK

CLR SCLK

DJNZ R3，W4_01

RET

;********************

;2MS延時(shí)

;********************

DEL_2MS:

MOV R0，#2

D1:

MOV R1，#200

D2:

NOP

DJNZ R1，D2

DJNZ R0，D1

RET

;********************

;40MS延時(shí)

;********************

DEL_40MS:

MOV

R5，#20

D3:

LCALL DEL_2MS

DJNZ R5，D3

RET

;********************

;200MS延時(shí)

;********************

DEL_200MS:

MOV

R5，#100

D4:

LCALL DEL_2MS

DJNZ R5，D4

RET

;********************

;500MS延時(shí)

;********************

DEL_500MS:

MOV

R5，#250

D5:

LCALL DEL_2MS

DJNZ R5，D5

RET

;********************

;1500MS延時(shí)

;********************

DEL_1500MS:

LCALL DEL_500MS

RET

;*************************************

;用adc0832讀數(shù)并送數(shù)給顯示的子程序，

;并將鍵盤的按鍵數(shù)送給dac0832讓其輸出。

;*************************************

;==== ADC0832讀數(shù)據(jù)子程序====

LIGHT:SETB

ADDI

;初始化通道選擇

NOP

CLR

ADCS

;拉低/CS端

NOP

SETB

ADCLK

;拉高CLK端

NOP

CLR

ADCLK

;拉低CLK端，形成下降沿

MOV

A，34H

MOV

C，ACC.1

;確定取值通道選擇

MOV

ADDI，C

NOP

SETB

ADCLK

;拉高CLK端

NOP

CLR

ADCLK

;拉低CLK端，形成下降沿2

MOV

A，34H

MOV

C，ACC.0

;確定取值通道選擇

MOV

ADDI，C

NOP

SETB

ADCLK

;拉高CLK端

NOP

CLR

ADCLK

;拉低CLK端，形成下降沿3

SETB

ADDI

NOP

MOV

R7，#8

;準(zhǔn)備送下后8個(gè)時(shí)鐘脈沖

AD_1:

MOV

C，ADDO

;接收數(shù)據(jù)

MOV

ACC.0，C

;左移一次

SETB

ADCLK

NOP

CLR

ADCLK

;形成一次時(shí)鐘脈沖

NOP

DJNZ

R7，AD_1

;循環(huán)8次

MOV

C，ADDO

;接收數(shù)據(jù)

MOV

ACC.0，C

MOV

B，A

MOV

R7，#8

AD_13:

MOV

C，ADDO

;接收數(shù)據(jù)

MOV

ACC.0，C

;右移一次

SETB

ADCLK

NOP

CLR

ADCLK

;形成一次時(shí)鐘脈沖

NOP

DJNZ

R7，AD_13

;循環(huán)8次

MOV

R7，#8

CJNE

A，B，LIGHT ;數(shù)據(jù)校驗(yàn)

MOV A，B

MOV DPTR，#TAB5

;

MOVC A，@A+DPTR

;

MOV 72H，A

;將高位送72H單元

MOV A，B

MOV DPTR，#TAB6

;

MOVC A，@A+DPTR

;

MOV 73H，A

;降低為送73H單元

SETB

ADCS

;拉高/CS端

CLR

ADCLK

;拉低CLK端

SETB

ADDO

;拉高數(shù)據(jù)端，回到初始狀態(tài)

;========送數(shù)給顯示子程序段========

MOV 70H，72H

MOV 71H，73H

MOV ADDR，#95H

MOV DPTR，#WEL_3

LCALL W_LINE1

;=======送數(shù)給ADC0832的子程序========

MOV A，33H

;判斷有沒有中斷，

JZ L7

;沒有中斷就轉(zhuǎn)。

MOV 33H，#00H

;清中斷標(biāo)志

L2: MOV A，30H

;

CJNE A，#0AH，L3

;判斷是否為點(diǎn)號，不為點(diǎn)號就轉(zhuǎn)。

JMP L7

;為點(diǎn)好就保持原來送數(shù)。

L3:CJNE A，#0BH，L4

;判斷是否為Enter鍵，不為就轉(zhuǎn)。

MOV 32H，24H

MOV 31H，25H

;

L9:MOV 24H，#00H

;

MOV 25H，#00H

;

MOV R2，#01H

;置送數(shù)時(shí)送數(shù)空間不同的標(biāo)志位。

L7: MOV A，32H

;將鍵盤的兩數(shù)相與，查表，然后送數(shù)。

SWAP A

;

ORL A， 31H

;

MOV DPTR，#TAB4

;

MOVC A，@A+DPTR

;

CLR P2.0

MOV P0，A

LJMP L6

;

L4:CJNE R2，#01H，L5

;將鍵盤的第一位數(shù)送給24H

MOV A，30H

;

MOV 24H，A

;

DEC R2

;清零送數(shù)時(shí)送數(shù)空間不同的標(biāo)志位。

JMP L7

;

L5:MOV A，30H

;將鍵盤的第二位數(shù)送給25H

MOV 25H，A

;

MOV R2，#01H

;置送數(shù)時(shí)送數(shù)空間不同的標(biāo)志位。

JMP L7

;

L6:RET

;十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成為2進(jìn)制BCD碼的碼表。

;

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

TAB5:DB 00H，00H，00H，00H，00H，00H，00H，00H，00H，00H;0

DB 00H，00H，00H，00H，00H，00H，00H，00H，00H，00H

DB 01H，01H，01H，01H，01H，01H，01H，01H，01H，01H;1

DB 01H，01H，01H，01H，01H，01H，01H，01H，01H，01H

DB 02H，02H，02H，02H，02H，02H，02H，02H，02H，02H;2

DB 02H，02H，02H，02H，02H，02H，02H，02H，02H，02H

DB 03H，03H，03H，03H，03H，03H，03H，03H，03H，03H;3

DB 03H，03H，03H，03H，03H，03H，03H，03H，03H，03H

DB 04H，04H，04H，04H，04H，04H，04H，04H，04H，04H;4

DB 04H，04H，04H，04H，04H，04H，04H，04H，04H，04H

DB 05H，05H，05H，05H，05H，05H，05H，05H，05H，05H;5

DB 05H，05H，05H，05H，05H，05H，05H，05H，05H，05H

DB 06H，06H，06H，06H，06H，06H，06H，06H，06H，06H;6

DB 06H，06H，06H，06H，06H，06H，06H，06H，06H，06H

DB 07H，07H，07H，07H，07H，07H，07H，07H，07H，07H;7

DB 07H，07H，07H，07H，07H，07H，07H，07H，07H，07H

DB 08H，08H，08H，08H，08H，08H，08H，08H，08H，08H;8

DB 08H，08H，08H，08H，08H，08H，08H，08H，08H，08H

DB 09H，09H，09H，09H，09H，09H，09H，09H，09H，09H;9

DB 09H，09H，09H，09H，09H，09H，09H，09H，09H，09H

DB 10H，10H，10H，10H，10H，10H，10H，10H，10H，10H;10

DB 10H，10H，10H，10H，10H，10H，10H，10H，10H，10H

DB 11H，11H，11H，11H，11H，11H，11H，11H，11H，11H;11

DB 11H，11H，11H，11H，11H，11H，11H，11H，11H，11H

DB 12H，12H，12H，12H，12H，12H，12H，12H，12H，12H;12

DB 12H，12H，12H，12H，12H，12H，12H，12H，12H，12H

TAB6:DB 00H，05H，10H，15H，20H，25H，30H，35H，40H，45H;0