應(yīng)用電子畢業(yè)設(shè)計（論文）數(shù)控步進穩(wěn)壓電源的設(shè)計與制作

1、河南職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目 數(shù)控步進直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計 系（分院）機械電子工程系 學生姓名 學 號 專業(yè)名稱 應(yīng)用電子 指導教師 2010年11月11日河南職業(yè)技術(shù)學院 機械電子工程 系（分院）畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書姓 名周園元專 業(yè)應(yīng)用電子班 級應(yīng)電084畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目數(shù)控步進直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）選題的目的與意義電源、導線、負載是電路的三大組成部分。而電源是必不可少的，是提供能量的是電路的動力。目的：鞏固所學的基礎(chǔ)知識，會熟練運用所學的各種元器件，了解電路設(shè)計的流程、掌握學習方法。意義：提高自己在電子信息技術(shù)方面的能力，學到一技之長，將來走向社會成為有用的人

2、才。畢業(yè)設(shè)計（論文）的資料收集情況（含指定參考資料）1陳忠.電子制作m.電子制作雜志社，2009，1：1791832楊志忠.數(shù)字電子技術(shù)m.高等教育出版社，2006，4：146150.3胡宴如.模擬電子技術(shù)m.高等教育出版社，2006，11：4556.4王秀珍，姜林.電子技術(shù)基礎(chǔ)m.中國電力出版社，2006：78855韓偉.數(shù)字電子技術(shù)及其應(yīng)用m.國防工業(yè)出版社，2005：215221畢業(yè)設(shè)計（論文）工作進度計劃1、2010年11月11日接到畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。2、2010年12月20日完成初稿。3、2010年11月22日上交進行審閱。4、2010年11月24日修改后再次進行審閱。 5、2010年1

3、1月25日完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。接受任務(wù)日期 ：2010年11 月11日接受任務(wù)日期 ：2010年12 月25日學 生 簽 名：年 月 日指導教師簽名：年 月 日 系（分院）主任（院長）簽名：年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）指導教師評閱意見表姓 名周園元學 號08115587性 別男專 業(yè)應(yīng)用電子班 級084畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目數(shù)控步進直流穩(wěn)壓電源評閱意見成績指導教師簽字年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯意見表姓 名學 號性 別專 業(yè)班 級畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目答辯時間地 點答辯小組成員姓 名職 稱學 歷從事專業(yè)組 長成 員秘 書答辯小組意見 答 辯 成 績：答辯小組組長簽名：年 月 日 數(shù)控步進直流穩(wěn)壓

4、電源的設(shè)計周園元摘要：電源技術(shù)是一門實踐性很強的工程技術(shù)，服務(wù)于各行各業(yè)。當今電源技術(shù)融入了電氣、電子、系統(tǒng)集成、控制理論、材料等諸多學科領(lǐng)域。隨著計算機和通信技術(shù)發(fā)展而來的現(xiàn)代信息技術(shù)革命，給電力電子技術(shù)提供了廣闊的發(fā)展前景，同時也給電源提出了更高的要求。電源可分為交流電源和直流電源，它是任何電子設(shè)備都不可缺少的組成部分。交流電源一般為220v、50hz電源，但許多家用電器設(shè)備的內(nèi)部電路都要采用直流電源作為供電電源，如收音機、電視機、帶微控制處理的家電設(shè)備等都離不開這種電源。直流電源又分為兩種：一類是能直接供給直流電流或直流電壓，如電池、蓄電池、太陽能電池、硅光電池、生物電池等；另一類是將交

5、流電變換成所需的穩(wěn)定的直流電流或電壓，這類變換電路統(tǒng)稱為直流穩(wěn)壓電路?，F(xiàn)在所使用的大多數(shù)電子設(shè)備中，幾乎都必須用到直流穩(wěn)壓電源來使其正常工作。220v、50hz的單向交流電源變壓器降壓后，再經(jīng)過整流濾波可獲得低電壓小功率直流電源。然而，由于電網(wǎng)電壓可以有+10%變化。為此必須將整流濾波后的直流電壓由穩(wěn)壓電路穩(wěn)定后再提供給負載，使負載上直流電源電壓受上述因素的影響程度達到最小。直流電源電壓系統(tǒng)一般有四部分組成，他們分別是電源變壓器、整流電路，濾波電路、穩(wěn)壓電路第一部分 整流濾波穩(wěn)壓設(shè)計1、設(shè)計的目的、任務(wù)和技術(shù)指標1）設(shè)計目的鞏固所學的基礎(chǔ)知識，會熟練運用所學的各種元器件，了解電路設(shè)計的流程、掌

6、握學習方法。2）設(shè)計的任務(wù)通過“+”、“-”鍵進行調(diào)整輸出電壓，可調(diào)范圍012v，幅度0.5v。輸出電壓和電流值通過4位led顯示。通過k實現(xiàn)電壓、電流的切換。開機默認顯示電壓，按k進行電壓，電流的切換，led末位顯示“a”電流或電壓“v”。 3）技術(shù)指標 （1）交流輸入電壓范圍：220v10%（2）輸出電壓范圍：0+12v（3）輸出電流范圍: 01a（4）過流保護動作電流：1.1a2 設(shè)計原理及其方案圖 1）設(shè)計原理（1） 直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器t、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，基本框圖和基本應(yīng)用電路如下圖所示。（2） 電源變壓器t的作用是將電網(wǎng)220v的交流電壓變換成整流濾波電路所需

7、要的交流電壓ui.變壓器副邊與原邊的功率比為p2/p1=式中的為變壓器的效率。一般小型變壓器的效率如下所示：（3） 整流濾波電路將交流電壓ui變換成脈動的直流電壓，在經(jīng)過濾波電路濾除波紋，輸出直流電壓u1，常用的整流濾波電路橋式整流電路。2） 三端集成穩(wěn)壓器常見的集成穩(wěn)壓器有固定式三端穩(wěn)壓器和可調(diào)式三點穩(wěn)壓器(均屬電源串聯(lián)型)，下邊分別介紹其典型的應(yīng)用，固定式集成穩(wěn)壓器。（1）正壓系列：78系列，該系列穩(wěn)壓塊有過流、過熱和調(diào)整管安全工作區(qū)保護，以防過載而損壞。一般不需要外接元件即可工作，有時為改善性能也加少量元件。78xx系列又分三個子系列，即78xx、78mxx和78lxx。其差別只在輸出電

8、流和外形，78xx輸出電壓為1.5a輸出電流為，78xx輸出電流為0.5a，78lxx輸出電流為0.1a。（2）負壓系列：79xx系列與78xx系列相比，除了輸出電壓極性、引腳定義不同外，其他特點都相同。3、78xx系列和79x系列的典型電路如下圖所示。因此電源部分電路如下圖所示由以上知識可得數(shù)控直流穩(wěn)壓電源電路圖如下所示第二部分 信號采集處理設(shè)計對信號常用集成運放處理，它是最早應(yīng)用于信號的運算，它完成信號的加、減、微分、積分、對數(shù)、指數(shù)、以及乘、除等基本運算。1、 運放工作在線性工作區(qū) 線性工作區(qū)是指輸出電壓uo與輸入電壓ui成正比時的輸入電壓范圍。在線性作區(qū)，集成運放uo與ui之間的關(guān)系可

9、表示為：uo=aodui= aod（u+ - u-）式中，aod為集成運放的開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)，u+和u- 分別為同相輸入端和反相輸入端電壓。由于集成運放的開環(huán)差模電壓放倍數(shù)aod很大，而輸出電壓uo為有限制，故輸入信號的變化范圍很小，即集成運放開環(huán)時線性區(qū)很小。2、 運放工作在非線性工作區(qū)運放工作在 非線性工作區(qū)是指輸出電壓uo與輸入電壓ui不成正比時的輸入電壓范圍。在非線性工作區(qū)，運放的輸入信號超出了線性放大的范圍，輸出電壓不在隨輸入電壓線性變化，而是達到飽和，輸出電壓為正向飽和壓降uoh（正向最大輸出電壓）或負向飽和壓降uol（負向最大輸出電壓）。3、信號運算電路 信號的運算是運放的一

10、個重要而基本的應(yīng)用領(lǐng)域。(一) 比例運算電路（1）反相比例運算電路反向比例運算電路也成為反向放大器，電路組成如輸入電壓ui經(jīng)電阻r1加到運放的反相輸入端，同相經(jīng)r2接地。在輸出端和反相端之間有負反饋支路rf該負反饋組態(tài)為電壓并聯(lián)負反饋。因此可認為工作在線性區(qū)。則反相比例運算電路輸出輸入電壓之比（電壓放大倍數(shù)）為：auf=uo/ui=-rf/r1可見，反相比例運算電路的輸出電壓與輸入電壓相位相反，而且幅度成正比例關(guān)系，比例系數(shù)取決于電阻rf與r1阻值之比。 為使運放輸入級的差動放大電路參數(shù)保持一致，要求從運放兩個輸入端向外看的等效電阻相等，因此在同相端接入一個平衡電阻r2，其阻值為r2=rf/r

11、1。（2）同相比例運算電路同相比例運算電路又稱為同相放大器，其電路如圖輸入電壓在同相輸入端，為保證運放工作在線性區(qū)，在輸入端和反相輸入端接反饋電阻rf構(gòu)成深度電壓串聯(lián)負反饋，平衡電阻r2，其阻值為r2=rf/r1。則同相比例運算電路輸出輸入電壓之比（電壓放大倍數(shù)）為：auf=uo/ui=1+rf/r1可見，同相比例運算電路的輸出電壓與輸入電壓相位相同，而且幅度成正比例關(guān)系，比例系數(shù)取決于電阻rf與r1阻值之比。特別的當rf為無窮時特別是當r1為無窮大時uo=ui構(gòu)成電壓跟隨器如圖圖中運放的反相輸入端不接地。根據(jù)以上知識可得到信號處理部分電路如圖下所示第三部分控制電路設(shè)計該部分電路是數(shù)字穩(wěn)壓電源

12、的核心部分，實現(xiàn)電壓輸出的控制，該部分有以下幾部分組成，單片機、ad轉(zhuǎn)換、da轉(zhuǎn)換、和顯示部分。1、 單片機硬件資源 采用at80c51單片機。該單片機是八位的處理器，內(nèi)部4krom存放開發(fā)調(diào)試完的應(yīng)用程序，256b片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器，有p0p3共四個口32條雙向且可以位尋址的i/o口線，五個中斷源（三個內(nèi)部中斷，二個外部中斷）兩個優(yōu)先級的中斷系統(tǒng)，兩個16位可編程的定時器/計數(shù)器，全雙工通用異步接收器、發(fā)送器uart（通用串口）。2、a/d、d/a轉(zhuǎn)換a/d轉(zhuǎn)換器是一種能夠?qū)⒛M量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的功能模塊。而d/a轉(zhuǎn)換器是一種能夠?qū)?shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的功能模塊。a/d、d/a是控制器和被控制對象自

13、建的橋梁，如圖所示：a/d轉(zhuǎn)換傳感器執(zhí)行部件io接口io接口d/a轉(zhuǎn)換放大器放大器 計 算 機 系 統(tǒng)控制對象這里我選用adc0809和dac0832，做a/d和d/a轉(zhuǎn)換芯片。1） adc0809是八位逐次逼近式a/d轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部包括四個功能塊，其中多路開關(guān)可選通8個模擬通道，控制8路模擬量分時輸入，公用一個a/d轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換，地址鎖存與譯碼電路完成對adda、addb、addc這三個地址進行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇：d/a轉(zhuǎn)換器完成d/a轉(zhuǎn)換；輸出鎖存器控制轉(zhuǎn)換以后數(shù)據(jù)的輸出。2） adc0809的引腳功能（1） in7in0：模擬量輸入通道。adc0809對輸入模擬量的要求主

14、要有信號的單極性，電壓范圍05v，若信號過小還需進行放大。另外，在a/d轉(zhuǎn)換過程中，模擬量輸入的值不應(yīng)變化的太快，因此，對變化速度快的模擬量，在輸入前應(yīng)增加采樣保持電路。（2） adda、addb、addc：地址線用于模擬通道選擇。（3） ale：地址鎖存控制信號，在對應(yīng)ale上跳沿時，adda、addb、addc地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。（4） start：轉(zhuǎn)換啟動信號，上跳沿時將所有內(nèi)部寄存器清零；start下跳沿時，開始進行a/d轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，start應(yīng)保持低電平。（5） d7d0：數(shù)據(jù)輸出線，其為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機的數(shù)據(jù)線直接相連。（6） oe：輸出允許信號，其用于控

15、制三態(tài)輸出鎖存器向單片機輸出轉(zhuǎn)換所得到的數(shù)據(jù)。oe=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻態(tài)；oe=1，輸出轉(zhuǎn)換所得的數(shù)據(jù)。（7） clk：時鐘信號（8） eoc：轉(zhuǎn)換結(jié)束標志eoc=0正在轉(zhuǎn)換，eoc=1轉(zhuǎn)換結(jié)束（9） vcc：+5v電源（10） ref：參考電源3）a/d轉(zhuǎn)換器的性能指標是合理選擇芯片的基本依據(jù)，也是衡量a/d轉(zhuǎn)換質(zhì)量的因素，轉(zhuǎn)換指標很多，主要的有三個：分辨率、轉(zhuǎn)換時間、轉(zhuǎn)換精度。電路原理圖如下圖所示：3） dac0832是常用的d/a轉(zhuǎn)換器，dac0832是一個8位d/a轉(zhuǎn)換器，單電源供電，在+5v+15v內(nèi)均可正常工作?；鶞孰妷悍秶鸀?0v；電源建立時間為1us；cmos工藝，低功耗20

16、mw。4） dac0832的引腳功能（1） agnd/dgnd：模擬地/數(shù)字地（2） cs：輸入寄存器選通信號高電平有效（3） di0di7：8位數(shù)據(jù)輸入端（4） ile：數(shù)據(jù)鎖存允許信號，高電平有效（5） iout1、iout2：電流輸出端（6） wr1/wr2：輸入寄存器寫選通信號/dac寄存器寫宣統(tǒng)信號，高電平有效（7） xfer：數(shù)據(jù)傳送信號，高電平有效（8） rfb：反饋信號，內(nèi)部接反饋電阻，外部通過該引腳接運算放大器輸出端（9） vref：基準電壓，范圍-10v+10v（10） vcc：工作電源5） dac0832使電流型d/a轉(zhuǎn)換器，通過運算放大器，可以將電流信號轉(zhuǎn)換為單端電壓信

17、號輸出，電路如下圖所示。第四部分 電路圖整體設(shè)計由以上各部分電路可得如下電路建議添加電路原理說明第五部分 軟件設(shè)計1、程序流程圖2、 程序#include#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define nop _nop_()uint da_ad_data;uint data_v,data_a;sbit s1=p20;sbit s2=p21;sbit s3=p22;sbit s4=p23;sbitled_wk0 =p35;sbitled_wk1 =p36;sbitled_wk2 =p31;sbitled_wk

18、3 =p34;sbit wr=p24;sbit cs=p37;sbit adc_a =p25;sbit adc_start =p33;sbit adc_ale =p26;sbit adc_oe =p27;sbit dac_cs =p37;sbit adc_eoc =p32;uchar table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x3e; /共陰極數(shù)碼管代碼uchar buffer=0,0,0,0; /四位數(shù)碼管所要顯示的值/uchar data010=0; /存放十次ad轉(zhuǎn)換的值bit sign=0; / 電壓電流

19、切換控制void delay(uint z) /延時uint x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-); uchar adc0809() /ad轉(zhuǎn)換 uchar buff; /uchar num0,add,buff; /for(num0=0;num010;num0+) / adc_ale=0; nop; adc_ale=1; nop; adc_ale=0; adc_start=0; nop; adc_start=1; nop; adc_start=0; nop; adc_oe=1; /data0num0=p0; buff=p0; while(!adc_eoc); adc_oe=0; / /*for(num0=0;num010;num0+) add=0; add+=data0num0; add=add/10;/取十次的平均值 buff=add;*/ return buff; void bcd()/分離出各位數(shù)的數(shù)值if(sign=0)data_v=da