单片机控制的数控电源-中国工控网.docVIP

摘要: 本文介绍的是以AT89S51单片机为核心，设计制作的一种数控电源装置。它是用按键步进的方式来调节输出电压，该装置能实时的显示电压调节过程和输出电压结果，电压调节范围宽，精确度高，调整方便，同时还有电流监控的过流保护功能，是微机技术和数模转换技术相结合的具体应用。 关键词：键盘，步进， 显示， 调整，D/A转换 前言： 直流稳压电源是电子技术中经常用到的，它广泛应用于电子设备的科研，生产和生 活的各领域，传统的直流电源的输出电压的调节要经过粗调（波段开关）和细调（电位器）来调节，当输出电压需要精确输出，或者需要在一个很小的范围，如需±0.1V变化的电压时，困难较大，不容易实现。随着使用时间久了，波段开关及电位器难免出现接触不良，阻值大小发生变化的情况，这对输出电压的调整结果肯定会有影响的。在普通的直流电源中大多使用指针式电压表来指示电压的大小，这种表的误差大，其指示的电压值只能作为参考，不能准确的显示实际电压值，准确度差。从直流稳压电源的结构方面看，多数直流稳压电源采用串联稳压电路对过载进行限流或者是采用截流型保护电路构成的，电路复杂，稳压精度不高。现代的科学技术日新月异，突飞猛进，由数字技术和微机技术相结合的，具有智能化的直流电源开发和应用，不但可以解决传统直流稳压电源的各种问题，而且可实现传统的直流稳压电源无法实现的功能。这是电源技术里程碑式的一大进步，本文介绍的单片机数控电源的设计就是这两种技术的具体应用。 正文 一，方案的选择 数控电源电路要实现步进调整电压，有三种方案 第一种是采用标准逻辑器件，它的集成度低更改设计困难。 第二种是采用可编程逻辑器件如PLC，外围元件少，它可以根据现场工控设备的实际控制要求，通过更改设计程序来满足，编程容易，但是价格成本相对较高， 第三种是采用微处理器如单片机，可方便的通过编程来满足控制要求，容易实现信号的处理，价格成本低，本装置选择用单片机来实现数控电源的设计。 二，设计的要求： 1：输出电压的调整范围是：0.0V～9.9V 2：输出电压的调整方式为步进，每步即每按一下按键，电压有±0.1V的变化。 3：最大输出电流为100mA。 4：电路具有过电流保护功能。 5：用两位数码管来显示电压的调整过程和输出电压的大小。 三，硬件设计方框图如下 如图所示，通过键盘把需要输出的电压用按键的方式，每步0.1V输入给单片机，由单片机驱动数码管显示电压调整的过程，待调整完成以后，把数码管显示的十进制数送数模转换电路DAC0832数据线上，执行D/A转换。此时数码管显示的数据既是送到D/A转换的十进制数，即BCD码（00H～99H），又表示的是数控电源输出的电压值，输出电压范围是（0.0V～9.9V）。经数模转换电路输出的模拟电压是很小的，通过外补偿运放LM301把模拟信号的电压放大，使输出电压大小与数码管显示的值相符，满足负载的实际要求。再经过三极管的电流放大电路，提高了输出电流，降低了负载变化对输出电压的影响，使负载上的电压稳定。 为了防止当负载电阻变得很小，甚至当电源的输出端有短路的情况下，引起输出电流过大而危及电源的安全，在电路中加了一级电流保护回路。当输出电流超出允许值时，过流保护起作用，关闭D/A转换电路，使输出电压为0，同时给出警告信号。这就是这个调压装置整个工作过程的简述。 四，本装置用到的主要硬件简介： 1：单片机AT89S51 是ATMEL公司生产的，采用PDIP-40封装形式，内部有4KB的在系统可编程的FLASH程序存储器ROM，和256B的数据存储器RAM，外部均可扩展至64KB，内外部的程序存储器ROM是统一编址的，内部ROM地址从0000H开始到0FFFH，外部ROM地址接着从1000H开始直到0FFFFH止，ROM总共有64KB。 内外部数据存储器RAM是分开编址的，内部RAM的地址从0000H到00FFH，有256B，外部RAM地址从0000H到0FFFFH，有64KB。 AT89S51单片机具有时钟静态工作方式，降低了本身的功耗，非常适合便携式仪器选用。这种单片机的外部40个引脚和功能，以及应用的指令和时钟频率等均与INTEL公司的8051系列的单片机相同，在此不再缀诉。 2：数字/模拟转换器DAC0832 是一种接口与MCS51系列的单片机完全 兼容匹配的，具有8位分辨率的数字/模拟 转换芯片，它的PDIP-20引脚排列如图所示