單片機(jī)控制的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與制作—畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)課題：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與制作 目錄一、內(nèi)容摘要2二、引言2三、設(shè)計(jì)要求.2四、實(shí)驗(yàn)用到的元器件元器件3五、作品制作過(guò)程41、設(shè)計(jì)的電路圖42、pcb板的腐蝕與打磨、元器件的準(zhǔn)備和用到的設(shè)備5 3、制作過(guò)程中注意的問(wèn)題.7六、總體設(shè)計(jì)思路81直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)思路82直流穩(wěn)壓電源原理81、直流穩(wěn)壓電源82、整流電路93、濾波電路電容濾波電路104、穩(wěn)壓電路11七、程序與調(diào)試121、程序設(shè)計(jì).122、程序編程.13八、心得體會(huì)17九、參考文獻(xiàn)18一、內(nèi)容摘要本系統(tǒng)以 at89c52 單片機(jī)作為系統(tǒng)的顯示核心，由ad模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、控制用可調(diào)電阻、led數(shù)碼管顯示模塊、穩(wěn)壓

2、模塊等模塊組成一個(gè)單片機(jī)控制可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了 輸出電壓范圍 2 15 v，輸出電流可達(dá)1a；輸出電壓值由數(shù)碼管顯示；由一個(gè)可調(diào)電阻控制輸出電壓，實(shí)現(xiàn)平滑增減輸出電壓，輸出電壓口可自由擴(kuò)展。該電源采用一對(duì)集成穩(wěn)壓管實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的控制，單片機(jī)用于控制實(shí)時(shí)電壓的led數(shù)碼管顯示，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)電壓的顯示，關(guān)鍵在ad模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，它將模擬的電壓值轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓值，將數(shù)字電壓值傳輸給單片機(jī)處理，單片機(jī)在此實(shí)現(xiàn)了串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)并口數(shù)據(jù)的功能。并口電壓數(shù)據(jù)由led數(shù)碼管顯示出來(lái)，由此實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)電壓的顯示。二、引言 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的現(xiàn)代電子產(chǎn)品走進(jìn)我們生活，如mp3、mp4、手機(jī)、移

3、動(dòng)電源、數(shù)碼相機(jī)、平板電腦等等，這些電子產(chǎn)品無(wú)一例外要有一個(gè)電源供電，而往往電子產(chǎn)品的功率不同，導(dǎo)致各個(gè)電子產(chǎn)品的供電電壓有所差異，也就使得各種充電器的出現(xiàn)。在現(xiàn)代家庭中，充電器的數(shù)目不斷地增加，給生活帶來(lái)不少的麻煩。單片機(jī)控制可調(diào)直流穩(wěn)壓電源可用于各種不同值的電壓輸出，只需轉(zhuǎn)接usb接口，即可應(yīng)用各種電源充電。單片機(jī)控制可調(diào)直流穩(wěn)壓電源有著直觀，易操作，各種電壓集一身， 輸出精度和穩(wěn)定性都較高等優(yōu)點(diǎn)，而且具有可擴(kuò)展性。另外，該電源還可以用于實(shí)驗(yàn)室，靈活調(diào)節(jié)電壓，進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)。三、設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)并制作有一定輸出電壓調(diào)節(jié)范圍單片機(jī)控制可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。1、設(shè)計(jì)硬件電路（包括直流穩(wěn)壓電源電路、單片機(jī)

4、電路、輸出電壓數(shù)字顯示電路）2、進(jìn)行51單片機(jī)的軟件編寫（采用c語(yǔ)言）4、采用protel進(jìn)行pcb的設(shè)計(jì)5、作出實(shí)際電路系統(tǒng)并進(jìn)行測(cè)試。四、實(shí)驗(yàn)用到的元器件元器件名稱型號(hào)個(gè)數(shù)（個(gè)）單片機(jī)stc89c521數(shù)碼管4位數(shù)碼管1變壓器15w 次邊18v1二極管2dp4c4穩(wěn)壓管2cw7c1電容4700f/50v1三極管lm317t（加散熱片）2三極管l7805cv1電阻15k1電阻10k1電阻200k3電位器10001電容各種小電容若干個(gè)五、作品制作過(guò)程1、設(shè)計(jì)的電路圖 圖1 可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源2、pcb板的腐蝕與打磨、元器件的準(zhǔn)備和用到的設(shè)備圖二：版的打印、腐蝕、與打磨圖三：準(zhǔn)備所需的元器件和設(shè)

5、備圖四：成品3、制作過(guò)程中注意的問(wèn)題1、因?yàn)楹附舆^(guò)程是個(gè)比較漫長(zhǎng)的過(guò)程，所以要確保元器件找齊了。2、電烙鐵處于長(zhǎng)期工作狀態(tài)，比較容易氧化，并且在安放元器件的時(shí)候要擱置一旁的，不要碰掉電烙鐵以免燙傷手。3、剪多余的針腳的時(shí)候要注意擺放的位置，以免濺射入眼睛里4、完工后記得收拾好桌面上的針腳，防止弄傷人。5、焊接時(shí)要對(duì)各個(gè)功能模塊電路進(jìn)行單個(gè)測(cè)試，需要時(shí)可設(shè)計(jì)一些臨時(shí)電路用于調(diào)試。6、測(cè)試電路時(shí)，必須要保證焊接正確，才能打開電源，以防元器件燒壞。7、 按照原理圖焊接時(shí)必須要保證可靠接地。六、總體設(shè)計(jì)思路1直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)思路（1）電網(wǎng)供電電壓交流220v(有效值)50hz，要獲得低壓直流輸出，首先

6、必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要交流電壓。（2）降壓后的交流電壓，通過(guò)整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動(dòng)大）。（3）脈動(dòng)大的直流電壓須經(jīng)過(guò)濾波電路變成平滑，脈動(dòng)小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。（4）濾波后的直流電壓，再通過(guò)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給電壓表。2直流穩(wěn)壓電源原理1、直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源是一種將220v工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個(gè)環(huán)節(jié)才能完成。直流穩(wěn)壓電源方框圖 圖2 直流穩(wěn)壓電源的方框圖其中：（1）電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220v交流電壓變換成符合需要

7、的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。（2）整流電路：利用單向?qū)щ娫?，?0hz的正弦交流電變換成脈動(dòng)的直流電（3）濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。（4）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化。2、整流電路（1）直流電路常采用二極管單相全波整流電路，電路如圖3所示。圖3 單相橋式整流電路（2）工作原理設(shè)變壓器副邊電壓u2=2u2sint，u2為有效值。 在u2的正半周內(nèi)，二極管d1、d2導(dǎo)通，d3、d4截止；u2的負(fù)半周內(nèi)，d3、d4導(dǎo)通，d1、d2截止。正負(fù)半周內(nèi)部

8、都有電流流過(guò)的負(fù)載電阻rl，且方向是一致的。如圖4圖4單相橋式整流電路簡(jiǎn)易畫法及波形圖 在橋式整流電路中，每個(gè)二極管都只在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)電，所以流過(guò)每個(gè)二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半，即 電路中的每只二極管承受的最大反向電壓為 (u2是變壓器副邊電壓有效值)。3、濾波電路電容濾波電路 采用濾波電路可濾除整流電路輸出電壓中的交流成分，使電壓波形變得平滑。常見(jiàn)的濾波電路有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波等。 在整流電路的輸出端，即負(fù)載電阻rl兩端并聯(lián)一個(gè)電容量較大的電解電容c，則構(gòu)成了電容濾波電路，如圖5所示電路，由于濾波電容與負(fù)載并聯(lián)，也稱為并聯(lián)濾波電路。圖5單相橋式整流電容濾波電路從圖4

9、可以看出，當(dāng)u2為正半周時(shí), 電源u2通過(guò)導(dǎo)通的二極管vd1、vd3向負(fù)載rl供電，并同時(shí)向電容c充電（將電能存儲(chǔ)在電容里，如t1t2），輸出電壓uouc u2；uo達(dá)峰值后u2減小，當(dāng)uou2時(shí)，vd1、vd3提前截止，電容c通過(guò)rl放電，輸出電壓緩慢下降（如t2t3），由于放電時(shí)間常數(shù)較大，電容放電速度很慢，當(dāng)uc下降不多時(shí)u2已開始下一個(gè)上升周期，當(dāng)u2uo時(shí)，電源u2又通過(guò)導(dǎo)通的vd2、vd4向負(fù)載rl供電，同時(shí)再給電容c充電（如t3t4），如此周而復(fù)始。電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作后，負(fù)載上得到如圖中實(shí)線所示的近似鋸齒的電壓波形，與整流輸出的脈動(dòng)直流（虛線）相比，濾波后輸出的電壓平滑多了。顯然，

10、放電時(shí)間常數(shù)rlc越大、輸出電壓越平滑。若負(fù)載開路（rl=），電容無(wú)放電回路，輸出電壓將保持為u2的峰值不變。（1）輸出電壓的估算 顯然，電容濾波電路的輸出電壓與電容的放電時(shí)間常數(shù)=rlc有關(guān)，應(yīng)遠(yuǎn)大于u2的周期t，分析及實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng) =rlc（35）t /2時(shí)，濾波電路的輸出電壓可按下式估算，即 uo1.2u2 （2）整流二極管導(dǎo)通時(shí)間縮短了，存在瞬間的浪涌電流，要求二極管允許通過(guò)更大的電流，管子參數(shù)應(yīng)滿足 ifm2iv=io （3）在已知負(fù)載電阻rl的情況下，根據(jù)式子選擇濾波電容c的容量，即 c（35） t /2rl 若容量偏小，輸出電壓uo將下降，一般均選擇大容量的電解電容；電容的耐壓應(yīng)

11、大于u2的峰值，同時(shí)要考慮電網(wǎng)電壓波動(dòng)的因素，留有足夠的余量。電容濾波電路的負(fù)載能力較差，僅適用于負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。4、穩(wěn)壓電路 在設(shè)計(jì)中，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過(guò)電感器的電流不能突變的特點(diǎn)，將電容器和負(fù)載電容并聯(lián)或電容器與負(fù)載電阻串聯(lián)，以達(dá)到使輸出波形基本平滑的目的。 圖6 穩(wěn)壓電路原理圖七、程序與調(diào)試 1、程序設(shè)計(jì) 單片的使用除了硬件，同樣也要軟件的使用，我們寫匯編程序編程cpu可執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，一種是機(jī)器匯編。機(jī)器匯編通過(guò)匯編軟件變?yōu)闄C(jī)器碼，用于msc-51單片機(jī)的匯編軟件有早期的a51，隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從使用普通匯編語(yǔ)言到高級(jí)語(yǔ)言的不

12、斷發(fā)展，keil是目前最流行開發(fā)mcs-51系列單片機(jī)的軟件。keil c51匯編，plm語(yǔ)言和c語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)，界面友好。keil是美國(guó)keil software公司出品的52系列兼容單片機(jī)c語(yǔ)言開發(fā)系統(tǒng)。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用c語(yǔ)言來(lái)開發(fā)，體會(huì)更加深刻。 keil c51軟件提供豐富的庫(kù)，與匯編相比，c語(yǔ)言在功能上，結(jié)構(gòu)上，可讀性，可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生產(chǎn)的匯編代碼，就能體會(huì)到keilc51de 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解，在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高

13、級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)程序框圖:圖10 數(shù)控電源程序流程圖2、程序編程：#include#define uchar unsigned char/管腳定義sbit jia=p16;sbit jian=p17;sbit led1=p10;sbit led2=p11;sbit led3=p12;sbit led4=p13; /函數(shù)聲明 void delay(void);/延時(shí) void key(void); /按鍵void add01(void); /步進(jìn)加0.1void dec01(void);/步進(jìn)減0.1void shuchu(void);/顯示輸出和電壓調(diào)節(jié)void da(void);/模數(shù)轉(zhuǎn)換 uc

14、har a10=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90;uchar bw=0,sw=0,gw=5,dw=0;void main(void) /主程序 while(1)key(); shuchu(); da();void delay(void) /延時(shí)程序 unsigned char i,j; for(i=10;i0;i-) for(j=248;j0;j-); void key(void) /按鍵uchar k;p1=0xff;k=p1;if(k=0xff)return;delay();k=p1;if(k=0xff)return;whi

15、le(p1!=0xff)delay();switch(k)case 0xbf:add01();break;case 0x7f:dec01();break;void add01(void) /步進(jìn)加 0.1 if(dw9&!(sw=1&gw=2) dw+; else if(dw=9) if(sw=1&gw2)| (sw=0&gw0) dw-; else if(dw=0&gw0) gw-; dw=9; else if(dw=0&gw=0&sw0) sw-; gw=9; dw=9; void shuchu(void)/修改顯示數(shù)值及電壓輸出led2=0;led3=0;led4=0;p0=abw;le

16、d1=1;delay();led3=0;led4=0;led1=0;p0=asw;led2=1;delay(); led1=0;led2=0;led4=0;p0=agw+0x80;led3=1;delay(); led1=0;led2=0;led3=0;p0=adw;led4=1;delay();void da(void) /模數(shù)轉(zhuǎn)換unsigned char temp,dianya;temp=sw*100+gw*10+dw;dianya=temp*2.13;p2=dianya;八、心得體會(huì) 我和組員劉由吉一起在電協(xié)泡了差不多3周的時(shí)間，還算把畢業(yè)設(shè)計(jì)弄出來(lái)了。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我們頗為受益，對(duì)專

17、業(yè)有更深一步的認(rèn)識(shí)的同時(shí)也知道團(tuán)隊(duì)精神的重要性。通過(guò)這次設(shè)計(jì)實(shí)踐。我學(xué)會(huì)了直流穩(wěn)壓電源的基本設(shè)計(jì)方法，對(duì)直流穩(wěn)壓電源的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對(duì)理論的運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒(méi)有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我們對(duì)直流穩(wěn)壓電源的撐握都是思想上的，對(duì)一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來(lái)的方案應(yīng)用到實(shí)踐中的時(shí)候，問(wèn)題出現(xiàn)了，不是不能測(cè)試，就是測(cè)試的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。經(jīng)過(guò)解決一個(gè)個(gè)測(cè)試中出現(xiàn)的問(wèn)題，我們對(duì)直流穩(wěn)壓電源的理解得到加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差距。加深了我們對(duì)理論與實(shí)踐聯(lián)系的理解，促進(jìn)了我們運(yùn)用知識(shí)解決具體問(wèn)題的綜合應(yīng)用能力，特別是對(duì)直流穩(wěn)壓電源的應(yīng)用、理解上升到了更深的一

18、個(gè)層次。 過(guò)而能改，善莫大焉。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。最終的檢測(cè)調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過(guò)而能改，善莫大焉”的知行觀。這次設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問(wèn)題，在我們不斷調(diào)試下，終于游逆而解。在今后社會(huì)的發(fā)展和學(xué)習(xí)實(shí)踐過(guò)程中，一定要不懈努力，不能遇到問(wèn)題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，然后一一進(jìn)行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠(yuǎn)不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會(huì)及他人對(duì)你的認(rèn)可！ 畢業(yè)設(shè)計(jì)給我很多專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能上的提升，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時(shí)，設(shè)計(jì)讓我感觸很深。使我對(duì)抽象的理論有了具體的認(rèn)識(shí)。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我掌握了常用元件的識(shí)別和測(cè)試；熟悉了常用儀器、儀表；了解了電路的連線方法；以及如何提高電路的性能等等，掌握了可調(diào)直流穩(wěn)壓電源構(gòu)造及原理。 我認(rèn)為，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，我們學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪