基于单片机的数控直流电源毕业设计

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1、 引言 许多科学实验都离不开电，并且在这些实验中经常会对通电时间、电压高 低、电流大小以及动态指标有着特殊的要求，因此，如果实验电源不仅具有良好 的输出质量而且还具有多功能以及一定的智能化， 那么就省去了许多不精确的人 为操作，取而代之的是精确的微机控制，而我们所要做的就是在实验开始前对一 些参数进行预设。这将会给各个领域中的实验研究带来不同程度的便捷与高效。 因此，直流电源今后的发展目标之一就是不仅要在性能上做到效率高、噪声低、 高次谐波低、既节能又不干扰环境，还要在功能上力求实现数控化、多功能化与 智能化。 本文所介绍的就是一个数控可调电源， 这是一个高性能的直流稳压电源。 由于在该电源中

2、引入了单片机控制， 故该电源还具有一定的智能化,可实现变压， 显示输出电压、电流，预置输出电压值等功能。 本文中研究的单片机控制的线性电源，可以通过键盘预置期望输出电压值， 模/数转换器对输出电压进行采样并显示在数码管上。该系统还采用了温度传感 器对输出电压进行校正，使得输出电压更稳定精确度也更高。并且该系统可以给 芯片提供+12V，+5V 及-12V 的工作电压。 由单片机控制的数控电源主要由三部分所构成，主要是电源电路，控制电路 和校正电路。以 LM317 三端电压可调器来调节电压，其具有输出电压稳定，可调 范围较大，但其缺点是输出的电流较小，所以在设计的时候还加入了扩展电流电 路。 1.

3、 概述 1.1 课题来源及意义 电源技术是一种应用功率半导体器件，综合电力变换技术、现代电子技术、 自动控制技术的多学科的边缘交叉技术。随着科学技术的发展，电源技术又与现 代控制理论、材料科学、电机工程、微电子技术等许多领域密切相关。目前电源 技术已逐步发展成为一门多学科互相渗透的综合性技术学科。他对现代通讯、电 子仪器、计算机、工业自动化、电力工程、国防及某些高新技术提供高质量、高 效率、高可靠性的电源起着关键作用。 - 由于国内微电子技术、 阻容器件生产技术以及磁性材料技术与一些技术先进 国家还有一定的差距， 因而造价不能进一步降低， 也影响到可靠性的进一步提高。 所以在我国的电子仪器以及

4、机电一体化仪器中， 开关稳压电源还不能得到十分广 泛的普及及使用。特别是对于无工频变压器开关稳压电源中的高压电解电容器、 高反压大功率开关管、开关变压器的磁芯材料等器件，在我国还处于研究、开发 阶段。在一些技术先进国家，开关稳压电源虽然有了一定的发展，但在实际应用 中也还存在一些问题， 不能十分令人满意。 这暴露出开关稳压电源的又一个缺点， 那就是电路结构复杂，故障率高，维修麻烦。对此，如果设计者和制造者不予以 充分重视，则它将直接影响到开关稳压电源的推广应用。当今，开关稳压电源推 广应用比较困难的主要原因就是它的制作技术难度大、维修麻烦和造价成本较 高。所以选择由单片机控制的线性电源具有成本

5、低，故障少，简单实用等特点， 适合推广和应用。 1.2 课题基本要求 （1）设计、制作精密数控直流电源； （2）使用单片机构成控制系统，通过键盘预置输入电压，可显示预置电压和输 出电压； （3）掌握 A/D 及 D/A 转换及芯片使用方法； （4）掌握数控电源的设计方法； （5）掌握单片机软件编程方法； （6）掌握传感器的基本原理和模拟电子电路基本原理等。 1.3 相关背景介绍 直流稳压电源按习惯可分为化学电源,线性稳定电源和开关型稳定电源,它 们又分别具有各种不同类型： 化学电源： 我们平常所用的干电池、铅酸蓄电池、镍镉、镍氢、锂离子电池均属于这 一类,各有其优缺点。随着科学技术的发展,又产

6、生了智能化电池;在充电电池材料 方面,美国研制人员发现锰的一种碘化物,用它可以制造出便宜、小巧、放电时间 长,多次充电后仍保持性能良好的环保型充电电池。 线性稳压电源 ： 线性稳定电源有一个共同的特点就是它的功率器件调整管工作在线性区,靠 调整管之间的电压降来稳定输出。由于调整管静态损耗大,需要安装一个很大的 散热器给它散热。而且由于变压器工作在工频（50Hz)上,所以重量较大。该类电 源优点是稳定性高,纹波小,可靠性高,易做成多路,输出连续可调的成品。 缺点是体 积大、较笨重、效率相对较低。这类直流稳压电源又有很多种,从输出性质可分 为稳压电源和稳流电源及集稳压、稳流于一身的稳压稳流（双稳）电源。从输出 值来看可分定点输出电源、波段开关调整式和电位器连续可调式几种。从输出指 示上可分指针指示型和数字显示式型等等。 开关型直流稳压电源： 与线性稳压电源不同的一类稳电源就是开关型直流稳压电源, 开关型直流 稳压电源的电路型式主要有单端反激式,单端正激式、半桥式、推挽式和全桥式。 它和线性电源的根本区别在于它变压器不工作在工频而是工作在几十千赫兹到 几兆赫兹。功能管不