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摘要 本文介紹了一種基于A(yíng)T89C51的智能穩壓電源的設計方案，其核心技術(shù)是通過(guò)AT89C51控制數模轉換來(lái)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(jìn)可調，并可實(shí)時(shí)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(diǎn)：智能化指系統有可編程模塊能對系統進(jìn)行智能控制;數字化指系統輸出電壓通過(guò)7段數碼管顯示，并可通過(guò)按鍵對輸出電壓進(jìn)行連續步進(jìn)數字化調節;模塊化指系統由各個(gè)相關(guān)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(shí)現系統的工作電壓和系統穩壓電源的連續步進(jìn)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(guò)控制數摸轉換來(lái)實(shí)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(gè)按鍵：+SW鍵和-SW鍵，這兩個(gè)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(zhù)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(jìn)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(guò)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(jìn)行顯示，使得整個(gè)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(shí)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(jìn)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(jìn)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(guò)改變三極管的壓降來(lái)調整輸出電壓。 ATB9C51智能型穩壓電源 流程圖直觀(guān)描述了如何實(shí)現對系統輸出電壓的調節。首先對系統的輸出電壓進(jìn)行初始化，設定為5 V，然后通過(guò)判斷按鍵是“+”鍵或“-”鍵對系統的輸出電壓進(jìn)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(guò)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(shí)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(jìn)可調，步進(jìn)值為0.1 V. 結束語(yǔ) 該設計采用閉環(huán)反饋調整的方法，設計出了實(shí)用的直流電壓源，其電壓輸出級數與D/A的位數有緊密關(guān)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(jìn)行相應的閉環(huán)調整，直流電源的精度將進(jìn)一步提高。由于該電源在結合了線(xiàn)性電源與開(kāi)關(guān)電源各自?xún)?yōu)點(diǎn)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(jiǎn)單，具有控制智能化等特點(diǎn)，因此，適用于各種科學(xué)實(shí)驗與小功率的電子設備中。 |
