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直流穩壓電源電路設計范文1

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

在電力電子技術的不斷發展與技術革新下，開關型直流穩壓電源以其自身的工作表現與其可靠性成為我國電力系統中廣泛使用的一種設備。在實際應用中，開關型直流穩壓電源自重輕，工作內故障低，工作效率高，且其性價比占優勢，并具有功耗曉得良好表現。相比于其他開關型電源，開關型穩壓電源應用范圍廣，競爭力強，特別是對于粒子加速器等電源應用范圍來說，開關型穩壓電源具有著良好的專業性與穩定性。通過對于開關型穩壓電源的技術標準研讀與相關的影響因素分析，目前此類技術研究區域人員都是采用移相控制橋來對DC/DC變換小信號模式進行開關型穩壓電源的電路設計。

1.對于動態小信號模型的相關闡述

對于動態小信號模型來說，不同的模型選取進而得到的設計結果都會存在差異。所以，在模型的選取上，應根據其實際情況進行分析與配置。對于開關電源來說，其本質是作為一個非線性的控制對象在進行工作，如果要對其進行成功的設計與分析，那么在進行指導建模時，應以近似建立在其穩態時的小信號擾動模型為依據。這一思路一方面取決于小信號擾動模式穩態時具有與設計目標相近的工作表現；另一方面也是由于這樣的模型對于大范圍擾動時的擬態不夠精準，會造成相應結論的誤差或偏差。基于此，以小信號擾動模型來進行開關型穩壓電源的電路設計是保證其最終設計結果滿足設計要求的必要條件。

2.開關型穩壓電源的相關性能指標

2.1性能指標之穩定性

通過相關數據與實踐結果研究表明，在不同的開關型穩壓電源系統設計下，會產生不同程度的魯棒性。而在暫態特性方面，其表現也會相應提高。但對于直流新穩壓電源來說，其系統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性能指標之瞬間響應指標

當開關電源處于非穩定狀態下，由于其所受的干擾，輸出量會出現相應的抖動現象。且其抖動量會隨著其干擾而變化，當干擾停止時，則其最終也會回到穩定值，基于此，在對開關型穩壓電源進行這方面的性能指標確定時，是以過沖幅度與動態恢復時間的長短來衡量其系統的動態特性的。在此定義下，瞬態響應指標內容主要是表現為，如果穿越頻率越高，則其系統恢復到動態平衡點的時間就越短，另一方面，系統在干擾情況下所表現的過沖幅度與其相位余量呈相關性。

2.3性能指標之電源精度

在電源精度方面，其控制要求嚴格，一般其最終的電源精度誤差需要控制在設計目標的1‰以下，且其紋波不得在1‰以上。考慮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，必須通過濾波器進行控制。而低頻紋波則是受到電網波動的影響，必須通過系統的負反饋來進行控制。

3.關于開關型穩壓電源的電路設計

3.1關于系統下的補償網絡與相關相關設計應用

目前來說，對于開關型直流穩壓電源系統來說，其補償網絡是通過PI或者PID的算法來設計與制作的。也就是說，PI調節器的主要作用是對抗高頻紋波影響，也就是提高系統對于高頻干擾能力的抵抗性，但對于PI調節器來說，動態性差的缺點是無法忽視的。目前來說，實際應用中通過引入微分算法后可以有效提高系統的響應速度。但其缺點也顯而易見：一方面是由于零點的大量引入直接造成系統對于高頻信號的敏感度大幅度提高，放大器在此情況下，很容易產生堵塞現象；另一方面則是當開關紋波的放大倍數得到增大時，放大器也會隨之進入非線性區，這結果只會造成整個系統的不穩定。目前來說，對于這些缺陷是以超前滯后的方法來進行補償的。

3.2關于開關型穩壓電源的電路設計原理

3.2.1理想性技術指標如下：（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區間變化時，輸出電壓相對變化量應小于2%；（4）輸出電阻R0<0.1歐；（5）輸出最大紋波電壓<10mv。3.2.2關于開關型穩壓電源的基本工作原理。當線性自流穩壓電源處于低頻率工作狀態下時，那么調整管的工作由于其體積大，則其效率相應低，但當其調整管工作處于開關狀態下時，那么其的工作表現就為體積小，效率高。

3.3開關型穩壓電源的電路設計探究

從以上論述可以看出，開關型直流穩壓電源系統其低功耗的特點是由于晶體管位于開關工作狀態下時，對于功率調整管的功耗要求低。特別是對于理想狀態下的晶體管來說，當其處于一種截止狀態時，晶體管所經過的電流為0，相應的功耗也就為0；另一方面，由于開關型穩壓電源系統的穿越頻率較高，所以對于電路的動態響應速度得以提高，而且整個系統的響應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，并環穿越頻率遠未達到這一頻率，輸出只為48V，特別是其電壓穩定性方式，經過測試，其低頻紋波穩定率都在0.996以上，完全滿足了設計要求。

4.結語

綜上所述，在進行開關型穩壓電源的電路設計時，小信號的模型選擇是關鍵點。為了進一步提高開關型穩壓電源系統的穩定性，超前滯后網絡補償原理有效地彌補了精度電源的紋波限制高的問題。通過實踐也表明，開關型穩壓電源的適用性非常強，必將為人們生活提供更好的服務。

參考文獻：

[1]湯世俊.淺談高性能開關型直流穩壓電源[J].學術探討，2011，（10）.

[2]樊思絲.高性能開關型直流穩壓電源的設計探究[J].企業技術開發，2011，（03）.

直流穩壓電源電路設計范文2

關鍵詞直流穩壓電源；線性電源；開關電源

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

1 線性直流穩壓電源

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

串聯式穩壓電源的嚴重缺點是效率低。要提高效率就必須降低調整管上的壓降，減少在調整管上的損耗。解決的辦法：①PNP和NPN晶體管互補：串聯式穩壓電源輸出電源電流較大時，通常調整管都要接成共集電極的達林頓組合管。因為在晶體管電參數相同情況下在保持電流放大倍數相等的情況下，互補連接的組合調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。采用偏置連接法當輸出電流一定時可以有效的提高電源效率；③開關穩壓器作前置予調節：在輸入-輸出電壓差比較大，輸出電流也比較大的場合，采用開關穩壓器作串聯式穩壓器的前置予調節也是提高電源效率的有效辦法。開關予調節還可以設置在電源變壓器的原邊。

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

3）恒流源網絡穩壓電源技術：采用恒流網絡穩壓是目前串聯穩壓電源的有一特點。采用恒流網絡可以有效地提高電源的穩定性。集成穩壓器中普遍采用了恒流網絡。分立元件組成的串聯穩壓器也愈來愈多地運用恒流技術。使用晶體管場效應管和恒流二極管等元件可以實現恒流。恒流二極管在分立元件的串聯穩壓器中使用更為方便。

2 開關直流穩壓電源

開關式直流穩壓電源指其功率調整元件以“開”、“關”方式工作的一種直流穩壓電源。早期的磁放大器開關直流穩壓電源是利用鐵芯的“飽和”、“非飽和”兩種狀態進行“開”、“關”控制，那是一種低頻磁放大器。在此過程中出現的可控硅相控整流穩壓電源也屬于開關直流穩壓電源。隨后，高頻開關功率變換技術得到了快速發展，這主要是指變換器方式的高頻開關直流穩壓電源。上個世紀90年代電力電子技術、PWM等技術的日趨成熟，直流開關電源和交流開關電源已成為主導市場。電力電子技術是利用電力電子技術對電能進行控制和轉換的學科。它包括電力電子器件、變流電路和控制電路三個部分，是電力、電子、控制三大電氣工程技術領域之間的交叉學科。隨著科學技術的發展，電力電子技術由于和現代控制理論、材料科學、電機工程、微電子技術等許多領域密切相關，已逐步發展成為一門多學科相互滲透的綜合性技術學科。

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整流輸入方式是開關電源減少體積和重量的一個重要措施。無工頻變壓器化已成為當代先進開關電源的一個特點。無工頻變壓器的開關電源與各種有工頻變壓器的直流穩壓電源相比，其突出優點是體積小、重量、效率高。開關電源的電路形式已多種多樣了。就調制技術而言有脈寬調制型、頻率調制型、混合調制型，其中脈寬調制占絕大多數。目前出現了完全無變壓器的開關電源，即連高頻變換器都不需要。這種電源的最大特點是體積還可比現在的無工頻變壓器開關電源小的多，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）開關電源高頻化：現代開關電源的一個顯著特點是開關頻率不斷提高，不管是晶體管開關電源、可控硅開關電源還是場效應管開關電源都是向高頻化方向發展。隨著功率IGBT和MOSFET的出現，開關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：早期開關電源的控制電路是用分立元件構成的。這樣，電路設計復雜，調試維修麻煩，影響開關電源的推廣應用。為了適應開關電源的迅速發展，集成化的開關電源控制電路被研制成功，而且功能愈加完善。開關電源控制電路集成化，大大簡化了開關電源的設計，提高了開關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：為了適應開關電源迅速發展的需要，開關電源所用的主要元器件的發展也很快，其主要目標是高頻化。開關電源中的開關元件-功率晶體管、可控硅和場效應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復合管，MOSFET場效應管的出現，它不僅開關頻率提高到1MHz-1GHz，而且開關特性好，所需驅動功率小，不存在二次就穿，能防止熱奔等特殊優點。另外大電流肖特基勢壘的出現大大改善了低電壓電流開關電源的整流效率，它具有開關速度快、反向恢復時間短，正向壓降地等優點。在濾波過程中，電容器等器件也要在材料、結構工藝諸方面進行研制，以適應開關電源高頻化的要求。

5）全數字化控制：開關電源的控制已經由模擬控制，模數混合控制，進入到全數字控制階段。全數字控制是一個新的發展趨勢，已經在許多功率變換設備中得到應用。但是過去數字控制在DC/DC變換器中用得較少。近兩年來，開關電源的高性能全數字控制芯片已經開發，費用也已降到比較合理的水平，歐美已有多家公司開發并制造出開關變換器的數字控制芯片及軟件。全數字控制的優點是：數字信號與混合模數信號相比可以標定更小的量，芯片價格也更低廉；對電流檢測誤差可以進行精確的數字校正，電壓檢測也更精確；可以實現快速，靈活的控制設計。

參考文獻

直流穩壓電源電路設計范文3

關鍵字：直流電源；低紋波；雙電池；通斷原則

中圖分類號： TN86?34； TP303+.3 文獻標識碼： 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，有時可達幾毫伏，但仍達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，可以得到高質量的直流電源供應，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間內的供電，交流供電時的紋波仍然存在。

為了克服了現有工頻整流穩壓電源和開關電源紋波控制技術的不足，以及電池容量有限不能持續低紋波輸出的問題，本文設計了一種基于STC89C54的低紋波雙電池直流穩壓電源。

1 硬件電路原理

系統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、線性電壓調整電路、可充電電池以及電源適配器，電路結構如圖1所示。

控制主電路包括單片機STC89C54、A/D轉換器PCF8591和LCD12864。PCF8591把模擬型的電壓信號轉換成數字信號，供單片機進行信號處理；單片機根據當前電池的充、供、欠、滿4種狀態和繼電器通斷原則，實現對雙電池充電和供電的最優控制；液晶顯示器顯示各個電池的充、供、欠、滿4種狀態，并且實時顯示各個電池當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，再由運算放大器調整到可采集的電壓范圍，最后傳輸到PCF8591進行A/D轉換，而充電電流采樣電阻的作用是把充電電流信號轉換成電壓信號。

充電選擇電路和供電選擇電路分別是由兩個繼電器開關和兩個二極管組成[3]，控制主電路遵循通斷原則控制繼電器閉合與斷開，在保障持續供電的前提下，盡可能使穩壓電源低紋波輸出。線性電壓調整電路采用線性穩壓模塊、濾波電路和緩沖電路來穩定輸出和降低開關調整產生的諧波，以此實現穩定的低紋波輸出。可充電電池選擇12 V電池，并配備相應的電源適配器。雙電池低紋波直流穩壓電源供電原理圖如圖2所示。

2 硬件電路設計

2.1 控制主電路設計

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

（1）該電池充電開關需要閉合時，必須同時滿足：

① 該電池處于未充滿狀態；

② 該電池的供電開關處于斷開狀態（即該電池不供電）；

③ 另一電池的充電開關處于斷開狀態（即兩個電池不同時充電）。

（2）該電池充電開關需要斷開時，只需滿足其一即可：

① 該電池處于充滿狀態；

②該電池的供電開關即將閉合（即需要該電池供電）；

③另一電池的充電開關即將閉合（即兩個電池不同時充電）。

（3）該電池供電開關需要閉合時，必須同時滿足：

① 該電池處于不欠電狀態；

② 該電池的充電開關處于斷開狀態（即該電池不充電）；

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

（4）該電池供電開關需要斷開時，只需滿足其一即可：

① 該電池處于欠電狀態；

② 該電池的充電開關即將閉合（即該電池需要充電）；

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

如圖2所示，以上四條通斷原則邏輯關系可總結為：

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試，是實現低紋波、穩定、持續供電的核心思路。

2.2 電壓采集電路設計

由于電池充電時，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性電池電壓信號采集，由于所選擇的串行A/D轉換芯片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；而負極性電池電壓信號由于負電壓的特殊性，需先通過分壓電阻分壓為反相運算放大器可識別的電壓范圍內，然后選擇合適的放大倍數，反向放大到合適的電壓區間[7]。負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性充電電流信號采集。采集到信號實際上是電壓信號，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 其他電路設計

除了控制主電路和電壓采集電路，該系統還包括充電選擇電路、供電選擇電路、線性電壓調整電路、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選擇電路分別是由兩個5 V繼電器和兩個二極管組成，由單片機根據通斷原則依次輸出高低電平來控制各個繼電器的導通和斷開，二極管的單向導通性，保證了充電電流或者供電電流的單向性；線性電壓調整電路通過三塊線性穩壓模塊分別可實現一路5 V和兩路可調電壓輸出，穩壓模塊前級輸入和后級輸出分別并聯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，達到穩定輸出和降低開關調整諧波的目的，以此實現穩定的低紋波輸出。

線性穩壓模塊的性能要求輸入電壓比輸出電壓高2～3 V，所以本設計選擇無紋波的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 軟件系統設計

低紋波雙電池穩壓電源開始上電，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，則充滿一個電池，再依次執行A/D轉換子程序、電池狀態掃描子程序、供電子程序、充電子程序以及液晶顯示子程序；若至少一個電池不欠電，則直接執行后級子程序。設計流程圖如圖4所示。

4 電源紋波測試分析

電源制作并調試完畢后，采用同軸電纜測試裝置來對電源進行紋波測試，在被測電源的輸出端接RC電路后經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，在示波器的設置方面，應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，并設置衰減比為1倍[9?10]。

根據以上方法，分別對普通直流電源（興隆NS?3）、可編程直流電源（RIGOL DP832）和本設計的低紋波直流電源進行紋波對比，三種電源輸出電壓均為5 V，測量結果如圖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。

紋波對比試驗結果可知，同環境、同電流以及同負載情況下，本文設計的低紋波直流電源輸出紋波電壓低于500 μV，在輸出紋波方面優于其他直流電源。

5 結語

設計的低紋波直流電源可以準確識別電池電壓和充電電流，并能遵循開關通斷原則實時控制繼電器，控制狀況良好。輸出紋波對比試驗表明：本設計在紋波控制方面具有較大優勢，是實現高精度參數測量的有效途徑。

目前，該低紋波雙電池直流穩壓電源已成功應用到旋轉導向鉆井測斜儀中，電源工作穩定可靠，參數測量精確度明顯提高。

注：本文通訊作者為程為彬。

參考文獻

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直流穩壓電源電路設計范文4

【關鍵詞】MSP430；無線傳輸；聲光報警；異地監控

1.系統方案

1.1 系統總體方案及結構框圖

本系統主要由電源模塊，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成。系統的結構框圖如圖1所示。

圖1 系統方框圖

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單片機價格便宜，應用廣泛，但運算速度較低，內部資源較少，功能單一，且自身功耗相對較高，難以滿足系統要求。

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

因為MSP430的功耗比51的低且其I/O口多，運算速度快，所以我們選擇方案二。

1.2.2 電源模塊

方案一：采用開關直流穩壓電源。開關電源功率大，效率高，但是紋波大，價格相對較高。

方案二：采用線性直流穩壓電源。線性穩壓電源制作簡單，輸出穩定，性價比較高。

因為線性直流穩壓電源比開關電源成本低，輸出穩定，所以我們選擇方案二。

1.2.3 鍵盤模塊

方案一：采用獨立式按鍵。此類鍵盤采用獨立鍵盤掃描方式，電路設計簡單，編程相對容易，但對單片機資源占用較多，不利于系統整體功能的實現。

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，在按鍵較多時可以大大節省I/O接口，控制方便，有利于實現系統的功能要求。

因為4*4矩陣式鍵盤比獨立式按鍵節省單片機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數碼管顯示。數碼管顯示具有亮度高，顏色鮮艷，易于觀察，可實時動態顯示，采用CH451驅動可以大量減少占用的I/O口。但缺點是只能顯示有限的數字和符號，即顯示信息量小，顯示內容單一。

方案二：采用128X64點陣LCD液晶顯示。LCD液晶可輕松實現字母、漢字、圖像等的顯示，控制簡單，可以實現人性化、動態化的顯示，使顯示內容更加豐富，人機交互更加容易。

鑒于LCD強大的顯示功能，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，修改數據靈活，且斷電后數據不會丟失，故得到了廣泛的應用。

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，數據編碼方式單一。

方案二：采用nRF905無線收發器。nRF905無線收發芯片具有功耗低、控制簡單、可自動處理字頭和CRC校驗等優點，其片內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。

因為nRF905無線收發器傳輸速度快，傳輸距離遠，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。聲磁系統的特性是防盜檢測率高、幾乎零誤報、不受金屬錫箔紙屏蔽、抗干擾性好、保護的出口寬（單套系統最寬可保護4米）。且只需在貴重物品上貼張標簽即可，簡單方便可行。

方案二：GPS追蹤器。把主機設備放在宿舍里，把從機固定在貴重物品上，當主從距離超過一定距離時，主從設備均會報警，且主機會把這一信息立即發送到手機卡里。雖然功能夠實現，但成本太高。

方案二成本高，對比來說，方案一優于方案二，所以我們選擇方案一。

1.2.8 聲光報警模塊

為區分人體與煙霧檢測和提示鎖門兩項報警功能，本設計分為兩種報警方式。當檢測到人和煙霧時采用蜂鳴器和LED進行聲光報警，當檢測到宿舍無人時采用語音報警。

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果的不準確，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，一個運算放大器和幾個電阻即可，電路簡單，成本低。

雖然方案一與方案二都能實現設計要求，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：采用集成運算放大器處理熱釋電的輸出信號。電路設計簡單，容易實現，但檢測距離達不到5米。

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

由于題目要求檢測距離需達到5米以上，而方案二滿足要求，所以我們選擇方案二。

2.理論分析與計算

本作品在設計上主要運用負反饋放大原理，其理論計算可歸結為以下：

若以Xi為輸入量，Xf為反饋量，X'i為凈輸入量，Xi0為輸出量。運用負反饋計算公式，以上幾個變量的關系可表示為：X'i=Xi-Xf，因此負反饋的放大倍數為：，則反饋系數為：，放大倍數為：，綜上可得：，AF為負反饋電路的環路放大倍數。

BISS0001為紅外傳感信號處理器，內設延時時間定時器和封鎖時間定時器，結構新穎，穩定可靠，調節范圍寬。其輸出延時時間為Tx=49152×R1×C1（R1、C1為芯片3、4管腳的外接電阻和電容），觸發封鎖時間為Ti=24×R2×C2（R2、C2為芯片5、6管腳的外接電阻和電容）。

根據以上理論分析和計算公式可設計人體紅外檢測靈敏度調節和檢測距離的調節以及煙霧傳感器的靈敏度設計。

3.電路與程序設計

3.1 電路設計

系統總體電路圖見附錄，各模塊電路設計如下。

3.1.1 控制器模塊

采用MSP430單片機，其最小系統原理圖如圖2所示。

圖2 MSP430最小系統原理圖

3.1.2 電源模塊

采用線性直流穩壓電源，其原理圖如圖3所示。

圖3 直流穩壓電源原理圖

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無線收發模塊，其原理圖如圖6所示。

圖6 無線收發原理圖

3.1.6 聲光報警模塊

采用蜂鳴器、LED和ISD4002語音收發芯片，其原理圖如圖7所示。

圖7 聲光報警原理圖

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 程序設計

通過人體檢測模塊和煙霧檢測模塊產生的上升沿電平來觸發單片機的外部中斷，從而達到感應人體和檢測煙霧的功能。通過矩陣鍵盤掃描實現數據的輸入。宿舍與宿舍之間采用異步通信模式實現數據傳輸，宿舍和監控中心采用無線通信模式進行數據傳輸。其他模塊均采用單片機普通的輸入和輸出功能。其程序流程圖如圖10所示。

4.系統測試與結果分析

4.1 測試儀器

測試儀器包括數字萬用表、MSP430開發板、秒表、直流穩壓電源、雙通道數字示波器等。

圖10 程序流程圖

4.2 測試項目

測試項目主要包括以下內容：熱釋電紅外傳感器觸發時間（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 測試數據及測試結果分析

4.3.1 熱釋電紅外傳感器觸發時間（靈敏度）測試

通過調節BISS0001的RR2和RC2的值來確定最佳靈敏度。經過反復測試最終選定RR2和RC2乘積為500時為最佳選擇，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上進行測試，通過調節BISS0001第12管腳負反饋電阻來實現。

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，通過調節紅外發射管的限流電阻來實現。根據測試數據，最終確定限流電阻在4.7KΩ左右為最佳。

5.小結

通過對本產品各項性能的調試與測試，可以通過MSP430單片機、無線傳輸、聲光報警、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，較好地實現了智能、自動監視宿舍的功能。

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基金項目：2013年高校國家級大學生創新創業訓練計劃項目（201310448021）。

作者簡介：

直流穩壓電源電路設計范文5

所謂項目驅動教學法是一種建立在建構主義教學理論基礎之上的教學法，學生綜合素質和各種能力的提高都需要通過項目驅動教學模式來實現。該教學方法要求在教學過程中以項目為主線來展開，把相關的知識點融入到項目的各個環節中去，層層推進項目。通過對問題的深化或功能擴充，來拓寬知識的廣度和深度，直至得到一個完整的項目解決方案，從而達到學習知識、培養能力的目的。項目驅動教學法屬探究式教學法，老師根據學生已有的知識、水平、經驗和興趣，與學生共同擬定、實施一個項目來進行教學活動。在教學實施過程開始，教師引導學生選定“有意義”的項目，所謂“有意義”是指項目能夠將課程中的理論知識融入到項目中并具有開放性;在項目實施過程中，老師在課堂教學中將融于項目的理論知識適當加以講解，學生可以在項目實施過程中用理論指導實踐，同時在實踐過程中強化對理論知識的理解和掌握，兩者有機結合，既能提高學生的興趣，又可以在制定修改設計方案、分工協作中鍛煉學生的自學能力、實踐能力和創新能力，極大地發揮學生的主觀能動性。在項目完成的基礎上，可以引導學生對項目進行總結、交流和討論，強化項目實施過程中學到的知識和技能，不但如此，可以引導學生在已實施項目上提出新問題、優化性能、擴充功能，進一步培養學生的鉆研精神，挖掘學生的創造潛力。

二、項目驅動教學法在模擬電子技術課程中的應用

本文以直流穩壓電源為例，介紹項目驅動法在模擬電子技術課程中的應用，該方法可以推廣到該課程中的其它知識點，如功率放大電路、信號處理和信號產生電路等。

(一)項目的選擇。項目的選擇在項目驅動教學法中起著舉足輕重的作用，項目選擇要遵循以下原則:一是盡可能覆蓋直流穩壓電源涉及的所有知識點，如整流電路、濾波電路、穩壓電路等，項目完成后學生能理解和掌握直流穩壓電源所涉及所有理論知識，掌握運用這些理論知識的技能;二是項目要具有開放性，主要體現在項目的可拓展性，學生能夠在已完成的項目上開展進一步的研究工作，包括性能的優化、功能的擴展等，如穩壓電源轉換效率的提高、穩壓性能的提高等。在項目的實施過程中，學生可以充分發揮其主觀能動性，增強團隊協作能力，培養學生的鉆研精神和協作精神。三是選擇實際的工程項目，可以鍛煉學生從事工程項目開發能力，畢業后無需崗前培訓直接擔任設計開發任務，從而拓寬學生畢業就業渠道。按照以上原則，選擇直流穩壓電源作為項目開展教學活動。在課程中的其它知識點，也可根據以上原則選擇合適的項目，如在功率放大電路中選擇擴音器作為項目、信號處理和信號產生中選擇信號發生器作為項目等。

(二)項目的實施。項目驅動教學法中項目實施遵循層層推進的原則，按“搭積木”的方法，將項目分解成不同層次的小項目，每個小項目包含在不同知識點里，由不同的理論知識進行指導，由淺入深、由小到大，該章節課程結束時項目也就完成了。在整流濾波課程結束后，項目小組可以利用該章節所學的理論知識作為指導，討論如何實現整流濾波環節，以整流電路為例，項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，要進行性能測試，測試的結果與理論計算值進行比較，分析產生差異的原因，尋找改進的措施。在整流電路設計完成后，進行濾波電路的選擇和設計，討論采用電容濾波還是電感濾波，各有什么優勢，如果采用電容濾波，電容的取值應該多大、耐壓性如何，紋波電壓多大等，設計完成后進行測試，將測試結果與理論值比較并進行相應的處理。經過整流濾波后的電壓值還不能夠給精密度較高的電子設備供電，因此需要進一步穩壓，這正是整流濾波后續課程內容，在這部分課程結束后，項目小組就可以討論穩壓電路方案，將所學的理論知識運用到實踐中，確定采用串聯反饋式穩壓電路還是集成穩壓器實現穩壓，或設計兩種方案并進行對比，方案確定后選擇元器件搭建電路并進行測試，以此類推，在課程結束時完成項目。

(三)討論和總結。項目完成后，各項目小組將項目過程中形成的設計方案、圖紙、電路系統整理后，結合項目的心得體會撰寫項目報告，在班級進行成果展示并匯報，其他小組成員可以對該組的項目展開討論，如設計方案是否得當，元器件的選擇是否合理，是否考慮了功能、性能和經濟性要求等，項目小組可根據其他同學的建議對項目進行改進和優化。

(四)項目的拓展。項目的基本功能實現后，學生能夠較好地掌握了直流穩壓電源的基本知識，利用基本知識開展直流穩壓電源設計的基本技能，該章節的教學任務也就基本完成，取得較好的教學效果，在此基礎上可以鼓勵學生進一步對已完成項目進行功能和性能的拓展。老師可引導學生對項目提出新要求，如功能上的擴展:不可調單向電壓輸出擴展為可調雙向電壓輸出;性能上的擴展:電壓穩定性的提高、電源轉換效率的提高等，通過功能和性能的拓展，可進一步開發學生的創新思維，挖掘他們的創造潛力。

三、項目驅動法在模擬電子技術教學中取得的成效和存在的問題及對策

(一)取得的成效。將項目驅動法應用于模擬電子技術課程教學中，取得了以下成效:

1．學生對模擬電子技術課程產生濃厚的興趣，學習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，課堂氣氛變得活躍，與老師的互動明顯增加，因此學生的學習效率提高了，老師的積極性和效率也得到提高，形成了良性循環，使課堂教學效果得到明顯改善;另一方面一改課后作業敷衍了事的狀態，項目組成員分工查閱資料，討論項目方案，加強與老師的交流，課后學習的目的性很強，有效地提高了課后學習的效率。

2．學生的理論知識和實踐技能得到系統訓練。因項目選擇有針對性，涵蓋了模擬電子技術的所有知識點，學生全程參與項目實施的每個環節，所以學生的理論知識和實踐技能能夠得到系統訓練。另外，項目的實施如方案的確定、元器件的選型、電路的設計、制作和調試是在理論指導下完成的，使得學生所學的理論能夠得到實際應用，而在項目實施過程中通過查閱資料、討論、老師的指導，使得學生能夠在實踐中強化對理論知識的理解、掌握和拓展。

3．學生的工程應用和創新能力得到很大提高。因為選擇的項目都是實際工程項目，所以項目的實施完成對于提高學生的工程應用能力起著很大的作用，同時因為項目的開放性特點，可以鍛煉和提高學生的創新能力，學生畢業后無需進行崗前培訓即可直接上崗完成開發任務。另外，通過項目的實施，學生的團隊協作精神、綜合運用知識的能力等都會得到培養。

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

1．項目驅動教學要求老師有豐富的工程實踐經驗，而教師隊伍中具備這種能力人的比例還不高。針對這個狀況，可以從兩方面開展工作，其一是較強校企科研和項目合作，可以派遣在職教師到企業掛職，為企業解決實際問題的同時鍛煉自己的工程經驗;其二是可以聘請企業中的資深工程師到學校擔任兼職教師。

2．項目選擇的問題。任課教師參與開發過的項目數量是有限的，不一定是“有意義”的項目，而且不一定適合教學。針對這個問題，除了要加強校企合作，多培養雙師型人才，還要按項目選擇的原則認真篩選、規范定題，不斷積累，提高項目的數量和質量。

3．組織能力和協作精神的培養問題。項目的實施可以鍛煉項目小組組長的組織能力，培養組員的協作精神，但如果組長在項目實施過程中只由一個人承擔，其他組員的組織能力就得不到鍛煉，有可能引發矛盾，更談不上相互協作了。針對這個問題，可以采用組員輪流值班的方法解決，即在每個模塊的設計和實施過程中由不同組員擔任組長，可有效地解決組織能力和協作精神的培養問題。

四、結語

直流穩壓電源電路設計范文6

論文關鍵詞：直流穩壓電源　單片機　數字控制

論文摘要：本系統以直流電壓源為核心，AT89S52單片機為主控制器，通過鍵盤來設置直流電源的輸出電壓，設置步進等級可達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際輸出電壓值。系統有過流保護電路，當輸出電流過大時功率管自動截至，而且有紅色指示燈發出警報。本系統由單片機程控輸出數字信號，經過D/A轉換器（AD0832）輸出模擬量，再經過運算放大器隔離放大，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。實際測試結果表明，本系統實際應用于需要高穩定度小功率恒壓源的領域。

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

幾乎所有的電子設備都需要穩定的直流電源，因此直流穩壓電源的應用非常的廣泛。直流穩壓電源的電路形式有很多種，有串聯型、開關型、集成電路、穩壓管直流穩壓電源等等。在電子設備中，直流穩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定的。輸出電壓在電網電壓波動或負載電流變化時也會隨之有所改變。電子設備電源電壓的不穩定，將會引起很多問題。設計出質量優良的直流穩壓電源，才能滿足各種電子線路的要求。因此，直流穩壓電源的研究就頗為重要。目前產生直流穩壓電源的方法大致分為兩種:一種是模擬方法，另一種是數字方法。前者的電路均采用模擬電路控制，而后者則是通過數字電路進行自動控制。直流穩壓電源朝著數字化方向發展。因此對于數控恒壓源的研究是必要的。隨著科學技術飛速發展，對電源可靠性、輸出精度和穩定性要求越來越高，利用D/ A 轉換器的高分辨率和單片機的自動檢測技術設計程控電源就顯示出其優越性。程控電源既能方便輸入和選擇預設電壓值又具有較高精度和穩定性，而且可以任意設定輸出電壓或電流，所有功能由面板上的鍵盤控制單片機實現，給電路實驗帶來極大的方便，提高了工作效率。

2 系統方案論證與比較

方案一：采用各類數字電路來組成鍵盤控制系統，進行信號處理，如選用CPLD等可編程邏輯器件。本方案電路復雜，靈活性不高，效率低，不利于系統的擴展，對信號處理比較困難。

方案二：采用AT89S52單片機作為整機的控制單元，通過改變DAC0832的輸入數字量來改變輸出電壓值，從而使輸出功率管的基極電壓發生變化，間接地改變輸出電壓的大小。為了能夠使系統具備檢測實際輸出電壓值的大小，可以將輸出電壓經過ADC0832進行模數轉換，間接用單片機實時對電壓進行采樣，然后進行數據處理及顯示。此系統比較靈活，采用軟件方法來解決數據的預置以及電壓的步進控制，使系統硬件更加簡潔，各類功能易于實現，能很好地滿足題目的要求。

比較以上兩種方案的優缺點，方案二簡潔、靈活、可擴展性好，能達到題目的設計要求，因此采用方案二來實現。

3 總體方案框圖

系統總體方案框圖如圖1所示:

圖1 系統原理框圖

4 系統部分功能設計

4.1 穩壓輸出部分

4.1.1 穩壓輸出原理與電路

這部分將數控部分送來的電壓控制字轉換成穩定電壓輸出。D/A轉換部分的輸出電壓作為穩壓輸出電路的參考電壓。穩壓輸出電路的輸出與參考電壓成比例。穩壓輸出電路采用的是串聯式反饋穩壓電路（如圖2），在電路中，Q1—TIP122為調整管，U6A—LM358 為比較放大器，R19、R22組成反饋網絡。D/A轉換電路的輸出電壓DAOUT接到 U6A 的同向端，穩壓電源的輸出經R19、R22組成的取樣電路分壓后送到運放U6A的反向端，經運放比較放大后，驅動調整管Q1。路平衡時，D/A電路的輸出電壓與取樣后的電壓相等。

穩壓輸出部分的過流保護電路由R21和Q2組成。設為保護動作電流，則當電源輸出電流I增加到時，R21上的壓降 *R21使得Q2管導通，分掉了Q1上的基極電流，使輸出I不再增加，起到了過流保護作用。

圖2 穩壓輸出部分

4.1.2 穩壓輸出部分仿真圖

圖3 穩壓電路仿真圖

一般的直流穩壓電源是用可變電阻來實現輸出電壓的調節，那么要在直流穩壓電源的基礎上實現數字控制的話，實際上很簡單，我們只要將可變電阻換成數字控制部分來代替，就能實現數控恒壓源這一課題。所以，首先要做的，就是選擇合適的穩壓輸出電路并對其可行性進行了仿真。如圖9，很容易就驗證了此穩壓輸出電路的可靠。

4.2數字控制部分

4.2.1 單片機部分

圖4 單片機控制部分

控制部分是系統整機協調工作和智能化管理的核心部分，采用AT89S52單片機實現控制功能是其關鍵，采用單片機不但方便監控，并且大大減少硬件設計。

4.2.2 D/A轉換部分

系統設置D/A轉換接口，采用8位模數轉換器DAC0832。其電路如圖5.

圖5 D/A轉換部分

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

其時序圖如圖6：

圖6　DAC0832數模轉換時序圖

Clk為時鐘端，Data為輸入數據，LOAD為輸入控制信號。

每路電壓輸出值的計算：

REF為參考電壓，data為輸入8位的比特數據；

我們這里用的REF=5v；

4.2.3 A/D轉換部分

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

圖7 A/D轉換部分

ADC0832 是美國國家半導體公司生產的一種8 位分辨率、雙通道A/D轉換芯片。由于它體積小，兼容性，性價比高而深受單片機愛好者及企業歡迎，其目前已經有很高的普及率。學習并使用ADC0832 可是使我們了解A/D轉換器的原理，有助于我們單片機技術水平的提高。

4.2.3.1 ADC0832 具有以下特點：

· 8位分辨率；

· 雙通道A/D轉換；

· 輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容；

· 5V電源供電時輸入電壓在0~5V之間；

· 工作頻率為250KHZ，轉換時間為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 數據信號輸入，選擇通道控制。

· DO 數據信號輸出，轉換數據輸出。

· CLK 芯片時鐘輸入。

· Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復用）。

ADC0832 為8位分辨率A/D轉換芯片，其最高分辨可達256級，可以適應一般的模擬量轉換要求。其內部電源輸入與參考電壓的復用，使得芯片的模擬電壓輸入在0~5V之間。芯片轉換時間僅為32μS，據有雙數據輸出可作為數據校驗，以減少數據誤差，轉換速度快且穩定性能強。獨立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。通過DI 數據輸入端，可以輕易的實現通道功能的選擇。

4.2.3.3 單片機對ADC0832 的控制原理：

正常情況下ADC0832 與單片機的接口應為4條數據線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時并未同時有效并與單片機的接口是雙向的，所以電路設計時可以將DO和DI 并聯在一根數據線上使用。當ADC0832未工作時其CS輸入端應為高電平，此時芯片禁用，CLK 和DO/DI 的電平可任意。當要進行A/D轉換時，須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉換完全結束。此時芯片開始轉換工作，同時由處理器向芯片時鐘輸入端CLK 輸入時鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數據信號。在第1 個時鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平，表示啟始信號。在第2、3個脈沖下沉之前DI端應輸入2 位數據用于選擇通道功能。其時序圖如圖8.

圖8 ADC0832時序表

如圖所示，當此2 位數據為“1”、“0”時，只對CH0 進行單通道轉換。當2位數據為“1”、“1”時，只對CH1進行單通道轉換。當2 位數據為“0”、“0”時，將CH0作為正輸入端IN+，CH1作為負輸入端IN-進行輸入。當2 位數據為“0”、“1”時，將CH0作為負輸入端IN-，CH1 作為正輸入端IN+進行輸入。到第3 個脈沖的下沉之后DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后DO/DI端則開始利用數據輸出DO進行轉換數據的讀取。從第4個脈沖下沉開始由DO端輸出轉換數據最高位DATA7，隨后每一個脈沖下沉DO端輸出下一位數據。直到第11個脈沖時發出最低位數據DATA0，一個字節的數據輸出完成。也正是從此位開始輸出下一個相反字節的數據，即從第11個字節的下沉輸出DATD0。隨后輸出8位數據，到第19個脈沖時數據輸出完成，也標志著一次A/D轉換的結束。最后將CS置高電平禁用芯片，直接將轉換后的數據進行處理就可以了。

4.2.4 鍵盤部分

由于要實現人機對話，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系統控制。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，內部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64，內置8192個16*16點漢字，和128個16*8點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，可構成全中文人機交互圖形界面。可以顯示8×4行16×16點陣的漢字。也可完成圖形顯示。

4.2.5.1 串行接口

*注釋1：如在實際應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：模塊內部接有上電復位電路，因此在不需要經常復位的場合可將該端懸空。

*注釋3：如背光和模塊共用一個電源，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）調整

RS(CS）

RS=“H”，表示DB7——DB0為顯示數據

RS=“L”，表示DB7——DB0為顯示指令數據

R/W(SID)

R/W=“H”，E=“H”，數據被讀到DB7——DB0

R/W=“L”，E=“HL”， DB7——DB0的數據被寫到IR或DR

E(SCLK)

使能信號

DB0

三態數據線

DB1

三態數據線

DB2

三態數據線

DB3

三態數據線

DB4

三態數據線

DB5

三態數據線

DB6

三態數據線

DB7

三態數據線

PSB

H：8位或4位并口方式，L：串口方式（見注釋1）

空腳

/RESET

復位端，低電平有效（見注釋2）

VOUT

LCD驅動電壓輸出端

背光源正端（+5V）（見注釋3）

背光源負端（見注釋3）

*注釋1：如在實際應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：模塊內部接有上電復位電路，因此在不需要經常復位的場合可將該端懸空。

*注釋3：如背光和模塊共用一個電源，可以將模塊上的JA、JK用焊錫短接。

5 總電路軟件實現流程圖

圖10 總流程圖

程序見后面附錄。

6 電源測試結果

6.1電壓測試

預置電壓（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

測量條件

測量結果

測量儀表

全程輸出電壓

0-9.9V

DM-311型數字萬用表

負載電流

=5V， =25

206mA

過流保護

330mA

用單片機控制電源時，輸出直流0-9.9V，液晶屏顯示清晰正確，誤差較小，完美的實現了數控恒壓源這一課題。

但在功能上還不夠強大，沒有顯示預置電壓等等，還可以進一步得到提高。

參考文獻

[1]康華光

電子技術基礎高等教育出版社

[2]串聯型直流穩壓電源的仿真分析

廣西師范學院學報第21卷第2期

[3]用單片機制作的直流穩壓可調電源電子世界 2005年第11期

[4]劉華毅，李霞，徐景德電力電子技術第35卷第六期2001年12月

[5]陳小忠、黃寧、趙小俠單片機接口技術實用子程序人民郵電出版社

附錄

附錄1：系統總體電路圖

附錄2:系統總程序

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

;

項目名稱：數控恒壓源

;

設計者：謝明亮，馬學強，蘇向陽

;本程序是設計的一個數控恒壓源，先用一個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ADC08

;32將電壓讀回單片機，單片機再采用一片LCD串口顯示出來。

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

;以下接口定義根據硬件連線更改

ADCS

BIT P2.5

;使能接口

ADCLK

BIT P2.4

;時鐘接口

ADDO

BIT P2.3

;數據輸出接口（復用）

ADDI

BIT P2.3

;數據輸入接口

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

;顯示數據暫存單元

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據值

SETB IT0

SETB EX0

MOV P1，#0FH

;將P1口低4位設為輸入，高4位清零

SETB EA

MOV KEYBUF，#00H

;起初輸出0V電壓

MOV R2，#01H

;置送數時送數空間不同的標志位。

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

;調顯讀數與示子程序

SJMP LOOP

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

;鍵盤掃描程序

;鍵碼存在KEYBUF單元，格式為數字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

;置有中斷標志

SJMP

FINISH

FINISH:MOV P1，#0FH

;為下一次掃描作準備

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，游標關，反白關

LCALL WCOM

MOV COM，#01H

;清除顯示

LCALL WCOM

MOV COM，#06H

;進入設定點，游標7右移，畫面不移動

LCALL WCOM

RET

W_LINE:

MOV COM，ADDR

LCALL WCOM

MOV R4，40H

;連續寫入N/2個中文或者N個西文字符

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

;連續送入四個0

LCALL W4_D

;送入高四位指令

LCALL W4_0

;連續送入四個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

;連續送入5個"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

;連續送入5個"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

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

DEL_2MS:

MOV R0，#2

D1:

MOV R1，#200

D2:

NOP

DJNZ R1，D2

DJNZ R0，D1

RET

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

;40MS延時

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

DEL_40MS:

MOV

R5，#20

D3:

LCALL DEL_2MS

DJNZ R5，D3

RET

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

;200MS延時

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

DEL_200MS:

MOV

R5，#100

D4:

LCALL DEL_2MS

DJNZ R5，D4

RET

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

;500MS延時

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

DEL_500MS:

MOV

R5，#250

D5:

LCALL DEL_2MS

DJNZ R5，D5

RET

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

;1500MS延時

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

DEL_1500MS:

LCALL DEL_500MS

RET

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

;用adc0832讀數并送數給顯示的子程序，

;并將鍵盤的按鍵數送給dac0832讓其輸出。

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

;==== ADC0832讀數據子程序====

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

;準備送下后8個時鐘脈沖

AD_1:

MOV

C，ADDO

;接收數據

MOV

ACC.0，C

;左移一次

SETB

ADCLK

NOP

CLR

ADCLK

;形成一次時鐘脈沖

NOP

DJNZ

R7，AD_1

;循環8次

MOV

C，ADDO

;接收數據

MOV

ACC.0，C

MOV

B，A

MOV

R7，#8

AD_13:

MOV

C，ADDO

;接收數據

MOV

ACC.0，C

;右移一次

SETB

ADCLK

NOP

CLR

ADCLK

;形成一次時鐘脈沖

NOP

DJNZ

R7，AD_13

;循環8次

MOV

R7，#8

CJNE

A，B，LIGHT ;數據校驗

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

;拉高數據端，回到初始狀態

;========送數給顯示子程序段========

MOV 70H，72H

MOV 71H，73H

MOV ADDR，#95H

MOV DPTR，#WEL_3

LCALL W_LINE1

;=======送數給ADC0832的子程序========

MOV A，33H

;判斷有沒有中斷，

JZ L7

;沒有中斷就轉。

MOV 33H，#00H

;清中斷標志

L2: MOV A，30H

;

CJNE A，#0AH，L3

;判斷是否為點號，不為點號就轉。

JMP L7

;為點好就保持原來送數。

L3:CJNE A，#0BH，L4

;判斷是否為Enter鍵，不為就轉。

MOV 32H，24H

MOV 31H，25H

;

L9:MOV 24H，#00H

;

MOV 25H，#00H

;

MOV R2，#01H

;置送數時送數空間不同的標志位。

L7: MOV A，32H

;將鍵盤的兩數相與，查表，然后送數。

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

;將鍵盤的第一位數送給24H

MOV A，30H

;

MOV 24H，A

;

DEC R2

;清零送數時送數空間不同的標志位。

JMP L7

;

L5:MOV A，30H

;將鍵盤的第二位數送給25H

MOV 25H，A

;

MOV R2，#01H

;置送數時送數空間不同的標志位。

JMP L7

;

L6:RET

;十六進制數轉換成為2進制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