基于單片機(jī)數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1 引言

直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一，廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的多 功能直流穩(wěn)壓電源功能簡(jiǎn)單、難控制、可靠性低、干擾大、精度低且體積大、復(fù)雜度高。普 通直流穩(wěn)壓電源品種很多．但均存在以下問(wèn)題：輸出電壓是通過(guò)粗調(diào)（波段開(kāi)關(guān))及細(xì)調(diào)(電位器)來(lái)調(diào)節(jié)。這樣，當(dāng)輸出電壓需要精確輸出，或需要在一個(gè)小范圍內(nèi)改變時(shí)（如 1.02~1．03V)，困難就較大。另外，隨著使用時(shí)間的增加，波段開(kāi)關(guān)及電位器難免接觸不良，對(duì)輸出會(huì)有影響。常常通過(guò)硬件對(duì)過(guò)載進(jìn)行限流或截流型保護(hù)，電路構(gòu)成復(fù)雜，穩(wěn)壓精度也 不高。本文設(shè)計(jì)了一種以單片機(jī)為核心的智能化高精度簡(jiǎn)易直流電源，克服了傳統(tǒng)直流電壓 源的缺點(diǎn)，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)是以AT89S51 單片機(jī)為核心控制器，具有電壓可預(yù)置、可步進(jìn)調(diào)整、輸出的電 壓信號(hào)和預(yù)置的電壓信號(hào)可同時(shí)顯示的數(shù)控直流電源，其硬件原理方框圖如圖1 所示。系統(tǒng) 由AT889S51 控制電路、鍵盤(pán)電路、電源電路、D/A 電路、功放電路、短路保護(hù)及報(bào)警電路、 穩(wěn)壓輸出電路、LED 顯示電路八部分組成。系統(tǒng)通過(guò)“開(kāi)關(guān)”、“+”、“-”三個(gè)按鍵來(lái)控制預(yù)置電壓的升降，并通過(guò)數(shù)碼管顯示。AT89S51 單片機(jī)送出相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，在D/A 轉(zhuǎn)換之 后輸出電流，經(jīng)集成運(yùn)放LM358 轉(zhuǎn)換、三極管放大、RC 網(wǎng)絡(luò)濾波，最終穩(wěn)定。同時(shí)由LED 數(shù)碼管顯示輸出電壓；由數(shù)字電壓表測(cè)量實(shí)測(cè)值。2.2 數(shù)控部分主要由AT89S51 最小系統(tǒng)控制，它要完成鍵盤(pán)控制、預(yù)置電壓顯示控制、短路保護(hù)控制 及報(bào)警控制等功能。AT89S51 最小系統(tǒng)如圖2 所示。2.2.1 鍵盤(pán)接口電路鍵盤(pán)接口電路如圖3 所示。鍵盤(pán)設(shè)計(jì)由三個(gè)按鍵控制即：“開(kāi)關(guān)”鍵、“+”鍵、“-”鍵， 并外接三個(gè)上拉電阻控制鍵盤(pán)去抖。此三鍵分別連接到單片機(jī)的P1.0、P1.1、P1.2 接口進(jìn)行控制。2.2.2 預(yù)置電壓顯示電路預(yù)置電壓顯示電路如圖4 所示。本設(shè)計(jì)選用譯碼驅(qū)動(dòng)器74F244，用來(lái)驅(qū)動(dòng)LED 數(shù)碼管 顯示預(yù)置電壓，分別由單片機(jī)P2.0～P2.7 接口控制。LED 共陰極控制端由P1.4~P1.6 接口 控制，并用三極管8050 來(lái)控制LED 的顯示。