1、江蘇建筑職業技術學院畢業設計報告圖書館收藏中圖分類號： 密級：UDC： 編號：畢業設計設計題目名稱：數顯式多功能電源制作設計學 生 姓 名：胡沾沾專業名稱：機電一體化班 級：機電13-3學 制：3年學 號：1350243303學歷層次：專 科指導教師：王端義評 閱 人：論文（設計）提交日期： 2016 年 5 月 28 日論文（設計）答辯日期： 2016 年 6 月 6 日江蘇建筑職業技術學院二一六年 月 日16摘 要本設計以實現直流穩壓電源的模擬、數字雙線控制為主，用STC89C51單片機作為主控制芯片，以ICL7107作為數顯轉換的核心，用來實現電源輸出電壓數字控制以及數字的顯示。需要通過

2、整流、濾波、變壓、穩壓電路將交流電轉換成穩定直流電。考慮電路的簡單性和實用性，在這個設計中，選擇可調輸出電壓集成穩壓器作為穩壓電路，選擇數字控制控制調節輸出電壓，選擇切換開關改變電壓。整個數控穩壓電路具有結構簡單、調節方便、輸出電壓穩定性比較強、電壓小等優點。關鍵詞：穩壓電源，可調，濾波，整流目 錄前言1第1章 系統設計11.1 系統電路11.2 設計特點11.3 系統方框圖1第2章 設計任務及要求22.1 設計任務22.2設計要求2第3章 系統硬件的設計與實現33.1 整流濾波保護電路33.2 穩壓電路53.3 可調電路53.4 數控電路53.5 數字顯示電路7第4章 單片機94.1 單片機

3、介紹94.2 采用單片機目的94.3 單片機的特點9第5章 三極管105.1 三極管的判定105.2如何區別三極管的引腳105.3三極管的工作原理10第6章 軟件設計116.1 系統流程圖116.2程序源代碼11第7章 系統調試147.1 數控輸出電壓測試14第八章 結束語15致謝16參考文獻17前言現在隨著社會的發展，人們越來越離不開電子產品，以至于數字顯示可調直流電源的使用也越來越多。它能很好的控制住電流的輸入輸出，更能讓電子產品的使用壽命增長。電子產品更智能化，人們對它要求也越來越苛刻。大家都知道我們的生活越來越離不開電源，沒有電就像我們的生活沒有了眼睛。所有對電源使用必須嚴格要求，不然

4、隨時會對我們的生活帶來危險。直流穩壓電源不僅需要有良好的輸出也要具有多功能化以及智能化，以精確的控制取代不精確的人為操作，這樣會對各領域的使用和實驗帶來很多便捷和高效的效果。所以直流穩壓電源是以后的發展之一，是應大眾要求的必然條件。它在性能上不僅可以做到噪聲低效率高，也節能環保，又不污染環境，還在功能上實現多功能化、智能化。電源之所以用數字控制方法，因為這樣可以控制更靈活，系統更容易升級，可靠性也可以很大程度上的提高。就算出現狀況也容易修改，它成本低，易組成多模塊電源。第1章 系統設計1.1 系統電路 整流濾波保護電路；+5V穩壓電路；可調穩壓電路；數控電位器；單片機系統。1.2 設計特點采用

5、負反饋節流式過流保護方案，電源使用比較安全；輸出電壓范圍很大，可輸出0V-20V；用分立元件搭建分壓電阻網絡，由單片機控制；基于ICL7107的獨立數字顯示電路，顯示精度比較高。1.3 系統方框圖圖1-1 系統圖第2章 設計任務及要求2.1 設計任務設計并制作出一個有輸出電壓調節范圍和多功能的數控直流穩壓電源。2.2設計要求（1）、輸出的直流電壓調節范圍是012V,紋波小于10mv；（2）、穩壓系數小于0.2；（3）、輸出直流電壓可以連續可調，由“+”、“”兩個鍵分別控制輸出電壓步進增減；（4）、電壓的輸出值由數碼管顯示；第3章 系統硬件的設計與實現3.1 整流濾波保護電路整流電路結構是常用的

6、橋式電路；濾波選用電容濾波。保護電路的設計原理如下圖3-1所示： 圖3-1 保護電路場強效應管 RFP25N06的特性是g極高電平時導通，低電平是截止。要讓電路能在過流有效截斷，就必須讓Q2通，使電平下拉，此時RFP25N06截止。要使Q2導通，則要使其Vbe大于或者等于0.7V（但這條電路實際導通電壓只要0.2V，原因未查出）。由于Vbe=Vr8+Vr4-Vr6,故要調節R8、R6,使得R8的電壓略小于R6,的電壓，此時使Q2能有效的截止，RFP25N06導通，電路正常工作；當電路過流時，R4降壓增大，使得Vbe達到導通要求，故能使得Q2能導通，25N06截止，起到保護電路的作用。S4起到復

7、位功能，在過流保護后，連通三極管的b、e兩端，使其重新截止，使Q1重新導通，從而連通電路。其余部分（C4、D1、R2、R3、R5、R7、DS1、R?、C3的作用）：1.在電路正常工作時，可以點亮DS1，起指示作用；2.D1起減壓作用；3.R2、R3、R5、R7起分壓作用保護元件，R3還起到Q1的G、S極電平差的作用；4.C3的作用：由于之后的濾波電路存在一個470uF的電容，會導致在電路接通瞬間產生大電流從而激發過流保護電路使電路斷路，導致電路無法正常工作，而設置一個C3，可在電路接通瞬間起到一個分流作用電路接通時，電容充電，在大電流流過電路穩定之后，通過R3放電，從而解決瞬間大電流的問題。調

8、試：不斷地改變R6與R8的值，使其正常工作時能保證Q2截止，而且也能保證電流小于700mA時Q2導通，最終調試后的Vr6=5V,Vr8=4.5V,電路起到保護的作用。存在的問題：雖然電路可能正常的保護，但在場強效應管截止時，其輸出端的輸出電壓不為零，而是幾伏w，原因在于R6電阻的存在，使得輸入與輸出構成一個回路。但總的來說影響不大。圖3-2 濾波電路圖中3-2綠色方框部分為濾波電路，對于簡單電路，可通過大中小三種電容基本上濾去大部分紋波，比如本圖中之前的1000uF、10uF、104分別濾去高頻、中頻、低頻三種紋波，但是由于之后的470uF會使電路在接通瞬間啟動過流保護功能，須作調整，解決方法

9、上面已給出，此處不再敘述。 3.2 穩壓電路D6+5電路通過LM7805穩定一路+5V的恒壓輸出，同時為單片機系統和數字顯示電路供電。 圖3-3 穩壓電路3.3 可調電路這部分采用最常用的三端集成穩壓芯片LM317，調壓部分有兩種方法，可直接通過電位器調節，也可利用單片機進行數字控制。在輸出可以發現，有兩個電阻對輸出電壓進行分壓， 這是采樣電壓的1%這是采樣電壓的 1 %提供給數字顯示模塊。圖3-4 可調電路LM317輸出端1腳和2腳的基準電壓是1.25V，我這里選用的基準電阻是120歐，調節電阻選的是2k歐的電位器，故在模擬控制情況下單電壓輸出范圍是（2000+120）*1.25/120=2

10、V3.4 數控電路數控電路的實質是一個以單片機為核心的數字電位器，通過按鍵可以快速準備地調節輸出電壓。步進是2V。單片機系統如下圖3-5：圖3-5 單片機系統單片機接收到案件信號后，通過指令運算，控制對應一個I/O U輸出高電平，其他分壓電阻M絡相連的I/O U1找出低電平，其輸出高電平的I/O U1使對應的三極管導通，相應得分壓電阻接入調壓電路，實現輸出電壓的調節。分壓電阻M絡的原理圖如圖3-6：圖3-6 分壓電阻3.5 數字顯示電路數字顯示電路有兩個方案，一是由單片機控制譯碼芯片4511驅動數碼管顯示相對應電壓數值，這樣做的好處是使系統設計更簡單，輸出電壓顯示值穩定，缺點是無法精確的顯示輸

11、出電壓的實際值。考慮到本系統的電壓調節有模擬和數字調節兩種方法，故放棄此方案，改用基于ICL7107集成芯片的數字電壓表方案，其顯示精度能夠達到0.01V,最大輸出為20V。 由于7107的信號輸入最小是200mV,因此將輸出電壓通過分壓電阻進行電壓采樣，取其1%接入顯示電路。圖3-7 數字顯示電路第4章 單片機4.1單片機介紹單片機是一種集成在電路的芯片，是采用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊硅片上構成的

12、一個小而完善的計算機系統。4.2 采用單片機目的單片機可以完成許多功能，現在很多電子產品都會用的單片機。4.3單片機的特點（1） 增強了流水線/精簡指令集結構（2） 片上集成512字節RAM（3） EEPROM 功能（4） 內部集成MAX810專用復位電路（5） 有2個16位定時器/計數器（6） STC89Cc516AD具有ADC功能，10位精度ADC,共8路（7） SPI同步通信口，主模式/從模式第5章 三極管5.1三極管的判定 通過對三極管外形的觀察，發現不同形狀的三極管都有一定的外形標志，那么就可以通過外形標志就可以判定三極管的三個電極。利用萬用表對三極管進行檢測，既可以判斷極性也可以判

13、斷質量。5.2如何區別三極管的引腳區別引腳：三極管向著自己，引腳從左到右分別為ebc，原理圖中有箭頭的一端為e，與電阻相連的為b，另一個為c。箭頭向里指為PNP(9012或8550)，箭頭向外指為NPN（9013或8050）。5.3三極管的工作原理三極管是電流放大器件，有三個極，分別叫做集電極C，基極B，發射極E。分成NPN和PNP兩種。我們僅以NPN三極管的共發射極放大電路為例來說明一下三極管放大電路的基本原理。第6章 軟件設計6.1 系統流程圖6.2程序源代碼 #include<reg51. h>sbit KEYl=pr; /KEY1步進按鍵，每次增加IVsbit KEY2=P

14、T4; /KEY2步進按鍵，每次減小IV#define uchar unsigned charvoid delay_ms(unsigned int time)/ms 延時子程序uchar tres;for(;time>0;time)tres=150; while (tres);void main ()bit off=l; /標記以防干擾int res_in=4; /res-in輸入電阻Pl=0xff;whileif(!KEYl&&off)delay_ms(10) ; /去抖ifOKEYl)res_in+;off=0;if(!KEY2&&off)delay_

15、ms(10); if(!KEY2)res_in; off=0;switch (res一in)case 1:P0=0x01;P2=0x00;P3=0x00;break;case 2:P0=0x02;P2=0x00;P3=0x00;break;case 3:P0=0x04;P2=0x00;P3=0x00;break;case 4:P0=0x08;P2=0x00;P3=0x00;break;case 5:P0=0x10;P2=0x00;P3=0x00;break;case 6:P0=0x20;P2=0x00;P3=0x00;break;case 7:P0=0x40;P2=0x00;P3=0x00;b

16、reak;case 8:P0=0x80;P2=0x00;P3=0x00;break;case 9:PO=OxOO;P2=0x01;P3=0x00;break;case 10:1)0=0x00; 1)2=0x02; 1)3=0x00; break;case 11:POOxOO;P2=0x04;P3=0x00;break; case 12:P0=0x00;P2=0x08;P3=0x00;break; case 13:P0=0x00;P2=0x10;P3=0x00;break; case 14:P0=0x00;P2=0x20;P3=0x00;break; case 15:P0=0x00;P2=0x4

17、0;P3=0x00;break; case 16:P0=0x00;P2=0x80;P3=0x00;break; case 17:P0=0x00;P2=0x00;P3=0x01;break; case 18:P0=0x00;P2=0x00;P3=0x02;break; case 19:P0二0x00;P2=0x00;P3=0x04;break default:break;if(res一in<l)P0=0x01;P2=0x00;P3=0x00; res_in=l;if(res_in>19)P0=0x00;P2=0x00;P3=0x04; res一in=19;if(KEYl&&a

18、mp;KEY2)off=l;第7章 系統調試 7.1 數控輸出電壓測試表1-1 電壓測試記錄表P0.01.32 VP0.12.27 VP0.23.28 VP0.34.31 VP0.45.59 VP0.56.51 VP0.67.50 V P0.78.24 V P2.09.93 VP2.110.48VP2.211.50VP2.312.45V第八章 結束語對于我來說這是第一次的做電子制作，由于知識的缺乏，及對電子制作的具體流程、資料的不熟悉，以至于電路的具體設計在腦海里都沒有清晰的概況，所以在這次制作中各個方面都表現比較被動。雖然如此， 在同學和學長的幫組下還是學到了許多東西，例如元件性能的分析、電

19、路模塊分析與調試等，為接下來的電子制作中打下基礎。開始時我尋找濾波這塊知識的資料，通過各方面的查找，對各種濾波電路也有了一定的了解。而在這次電源的制作過程中我學到的東西有很多，我耗時最多的是保護電路模塊的選取與凋試。在這次電源制作中，我對規范的電子設計制作的流程有了一定程度的認識，并且了解了電源制作的相關知識。電子產品的設計，主要在于調試。在這次電源制作過程中，由于考慮問題不全面，元器件的參數出現偏差。后來，經過不懈的努力，基本上設計出了一個比較合理、模塊分化較清楚的電源電路。但在調試的時候，我也遇到很多的困難和麻煩。比較嚴重的問題是，由于輸出端的濾波電路和過流保護的功能相沖突，而導致了電路不能正常輸出。在多次調試不成功的時候，一位學長告訴我，讓我在保護電路中多加一個電容。如果早點問一下別人，我也許就不需要走這么多冤枉路了。其次，我發現我在找資料的時候能力還有待提高。由于經驗的不足和所學知識有限，我并沒有為我的設計找到什么創新和特別實用的點子。由于我對使用元器件參數的不熟悉，只能大概知道25N06的特性，不能進行特別詳細的說明。通過這次設計，我也看到我和其他人的差距，以后應該多看一些電子類的基礎書籍，多做一些實踐，將來讓實踐與知識相結合。最后，我覺得要認真學單片機，如果多學一些知識，就會