基于AT89C51智能型稳压电源的设计
本系统研究的直流$稳压电源主要是符合智能化、数字化及模块化的特点:智能化指系统有可编程模块能对系统进行智能控制;数字化指系统输出电压通过7段数码管显示,并可通过按键对输出电压进行连续步进数字化调节;模块化指系统由各个相关模块组成,提高了系统的可靠性。
AT89C51智能型稳压电源设计原理
1 设计系统框图
系统由各模块组成,其模块构成的系统框图如图1所示。
2 组成模块电路设计方案
(1)$电源电路模块设计方案。采用LM7815、LM7915系列$三端稳压器稳压电路(电路如图2)为运放TL082、单片机AT89C51和数模转换DAC08 32器件提供稳定的工作电压,实现系统的工作电压和$系统稳压电源的连续步进可调。
(2)AT89C51主控模块设计方案。AT89C51是系统的控制核心,主要通过控制数摸转换来实现对稳压电源的调节,并控制显示电路,其电路如图3所示。
主控电路中包括AT89C51工作的基本电路:复位电路和晶振电路。另有两个按键:+SW键和-SW键,这两个按键用于控制输出电压的增加与减小。
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(3$)数模转换模块DAC0832设计方案。DAC模块连接着控制部分与稳压部分,具体电路如图4所示。
该$数模转换电路采用的是DAC0832单极性输出方式,输出Vo=-B×Vref/256,其中B值为D0~D7组成的8位二进制,取值范围为0~255,Vref是参考电压,该电压有电阻R2和可变电阻R3分压所得,通过调节可变电阻可改变参考电压Vref。 (4)显示电路模块设计方案。显示电路是对系统输出电压进行显示,使得整个系统更加合理,由于只显示输出电压,所以显示器件采用数码管,电路如图5所示。
(5)$稳压电路模块设计方案。稳压部分是系统的实现核心,DAC模块输出的模拟信号决定最终的输出电压,电路如图6所示。
稳压电路中电阻R7和R8组成取样电路,对输出电压进行取样,运放TL082构成比较电路,对采样电压与数模转换输出的电压进行比较以控制调整电路,三极管Q1和Q2构成调整电路,调整电路通过改变三极管的压降来调整输出电压。
ATB9C51智能型稳压电源
流程图直观描述了如何实现对系统输出电压的调节。首先对系统的输出电压进行初始化,设定为5 V,然后通过判断按键是“+”键或“-”键对系统的输出电压进行相应的调节,并保证输出电压不超出设定范围,具体的调节过程如图7所示。
数据测试与分析
数据测试主要是测试输出电压与设定值间的误差,测试数据如表1所示。
从表1中可看出,第1组和第9组输出电压与设定值偏差较大,设定值在3~11 V时输出电压偏差较小。为减小误差,需将电压的设定值限定在3~11 V之间,系统输出电压的步进可调,步进值为0.1 V。
结束语
该设计采用闭环反馈调整的方法,设计出了实用的直流电压源,其电压输出级数与D/A的位数有紧密关系,设计采用8位的D/A,若采用12 位或16位的D/A转换器进行相应的闭环调整,直流电源的精度将进一步提高。由于该稳压电源在结合了线性电源与$开关电源各自优点的基础上还加入了单片机控制,不仅小巧、轻便、输出特性良好且操作简单,具有控制智能化等特点,因此,适用于各种科学实验与小功率的电子设备中。
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