1、河南職業技術學院畢業設計論文題 目 數控步進直流穩壓電源的設計 系分院機械電子工程系 學生姓名 學 號 專業名稱 應用電子 指導教師 2010年11月11日河南職業技術學院 機械電子工程 系分院畢業設計論文任務書姓 名周園元專 業應用電子班 級應電084畢業設計論文題 目數控步進直流穩壓電源的設計畢業設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局部。而電源是必不可少的，是提供能量的是電路的動力。目的：穩固所學的根底知識，會熟練運用所學的各種元器件，了解電路設計的流程、掌握學習方法。意義：提高自己在電子信息技術方面的能力，學到一技之長，將來走向社會成為有用的人才。畢業設計論文的資料收

2、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，2021，1：1791832楊志忠.數字電子技術M.高等教育出版社，2006，4：146150.3胡宴如.模擬電子技術M.高等教育出版社，2006，11：4556.4王秀珍，姜林.電子技術根底M.中國電力出版社，2006：78855韓偉.數字電子技術及其應用M.國防工業出版社，2005：215221畢業設計論文工作進度方案1、2010年11月11日接到畢業設計任務。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11月25日完成畢業設計任務。接受任務

3、日期 ：2021年11 月11日接受任務日期 ：2021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 日畢業設計論文指導教師評閱意見表姓 名周園元學 號08115587性 別男專 業應用電子班 級084畢業設計論文題 目數控步進直流穩壓電源評閱意見成績指導教師簽字年 月 日畢業設計論文辯論意見表姓 名學 號性 別專 業班 級畢業設計論文題 目辯論時間地 點辯論小組成員姓 名職 稱學 歷從事專業組 長成 員秘 書答辯小組意見 答 辯 成 績：辯論小組組長簽名：年 月 日 數控步進直流穩壓電源的設計周園元摘要：電源技術是一門實踐性很強的工程技術，效

4、勞于各行各業。當今電源技術融入了電氣、電子、系統集成、控制理論、材料等諸多學科領域。隨著計算機和通信技術開展而來的現代信息技術革命，給電力電子技術提供了廣闊的開展前景，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，它是任何電子設備都不可缺少的組成局部。交流電源一般為220V、50HZ電源，但許多家用電器設備的內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：一類是能直接供應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；另一類是將交流電變換成所需的穩定的直流電流或電壓，這類變換電路統稱為直流

5、穩壓電路。現在所使用的大多數電子設備中，幾乎都必須用到直流穩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，再經過整流濾波可獲得低電壓小功率直流電源。然而，由于電網電壓可以有+10%變化。為此必須將整流濾波后的直流電壓由穩壓電路穩定后再提供應負載，使負載上直流電源電壓受上述因素的影響程度到達最小。直流電源電壓系統一般有四局部組成，他們分別是電源變壓器、整流電路，濾波電路、穩壓電路第一局部 整流濾波穩壓設計1、設計的目的、任務和技術指標1設計目的穩固所學的根底知識，會熟練運用所學的各種元器件，了解電路設計的流程、掌握學習方法。2設計的任務通過“+、“-鍵進行調整輸出電壓，可調

6、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技術指標 1交流輸入電壓范圍：220V±10%2輸出電壓范圍：0+12V3輸出電流范圍: 01A4過流保護動作電流：2 設計原理及其方案圖 1設計原理1 直流穩壓電源一般由電源變壓器T、整流濾波電路及穩壓電路所組成，根本框圖和根本應用電路如下列圖所示。2 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，在經過濾波電路濾除波紋，輸出直流電壓U1，常用的整流濾波

7、電路橋式整流電路。2 三端集成穩壓器常見的集成穩壓器有固定式三端穩壓器和可調式三點穩壓器(均屬電源串聯型)，下邊分別介紹其典型的應用，固定式集成穩壓器。1正壓系列：78系列，該系列穩壓塊有過流、過熱和調整管平安工作區保護，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。其差異只在輸出電流和外形，78XX輸出電壓為輸出電流為，78XX輸出電流為，78LXX輸出電流為。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列圖所示

8、。因此電源局部電路如下列圖所示由以上知識可得數控直流穩壓電源電路圖如下所示第二局部 信號采集處理設計對信號常用集成運放處理，它是最早應用于信號的運算，它完成信號的加、減、微分、積分、對數、指數、以及乘、除等根本運算。1、 運放工作在線性工作區 線性工作區是指輸出電壓Uo與輸入電壓Ui成正比時的輸入電壓范圍。在線性作區，集成運放Uo與Ui之間的關系可表示為：Uo=AodUi= AodU+ - U-式中，Aod為集成運放的開環差模電壓放大倍數，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差模電壓放倍數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，即集成運放開環時

9、線性區很小。2、 運放工作在非線性工作區運放工作在 非線性工作區是指輸出電壓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，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，而是到達飽和，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個重要而根本的應用領域。(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經電阻R1加到運放的反相輸入端，同相經R2接地。在輸出端和反相端之間有負反應支路RF該負反應組態為電壓并聯負反應。因此可認為工作在線性區。那么反

10、相比例運算電路輸出輸入電壓之比電壓放大倍數為：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系，比例系數取決于電阻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/R1。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，在輸入端和反相輸入端接反應電阻RF構成深度電壓串聯負反應，平衡電阻R2，其阻值為R2=RF/R1。那么同相比例運算電路輸出輸入電壓之比電壓放大倍數為：Auf

11、=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系，比例系數取決于電阻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構成電壓跟隨器如圖圖中運放的反相輸入端不接地。根據以上知識可得到信號處理局部電路如圖下所示第三局部控制電路設計該局部電路是數字穩壓電源的核心局部，實現電壓輸出的控制，該局部有以下幾局部組成，單片機、AD轉換、DA轉換、和顯示局部。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，內部4KROM存放開發調試完的應用程序，256B片內數據存儲器，有P0P3共四個口32條雙向且可以位尋址的

12、I/O口線，五個中斷源三個內部中斷，二個外部中斷兩個優先級的中斷系統，兩個16位可編程的定時器/計數器，全雙工通用異步接收器、發送器UART通用串口。2、A/D、D/A轉換A/D轉換器是一種能夠將模擬量轉換成數字量的功能模塊。而D/A轉換器是一種能夠將數字量轉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建的橋梁，如下圖：A/D轉換傳感器執行部件IO接口IO接口D/A轉換放大器放大器 計 算 機 系 統控制對象這里我選用ADC0809和DAC0832，做A/D和D/A轉換芯片。1） ADC0809是八位逐次逼近式A/D轉換器，內部包括四個功能塊，其中多路開關可選通8個模擬通道，控制

13、8路模擬量分時輸入，公用一個A/D轉換器進行轉換，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轉換器完成D/A轉換；輸出鎖存器控制轉換以后數據的輸出。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要有信號的單極性，電壓范圍05V，假設信號過小還需進行放大。另外，在A/D轉換過程中，模擬量輸入的值不應變化的太快，因此，對變化速度快的模擬量，在輸入前應增加采樣保持電路。（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ALE上跳

14、沿時，ADDA、ADDB、ADDC地址狀態送入地址鎖存器中。（4） START：轉換啟動信號，上跳沿時將所有內部存放器清零；START下跳沿時，開始進行A/D轉換；在轉換期間，START應保持低電平。（5） D7D0：數據輸出線，其為三態緩沖輸出形式，可以和單片機的數據線直接相連。（6） OE：輸出允許信號，其用于控制三態輸出鎖存器向單片機輸出轉換所得到的數據。OE=0，輸出數據線呈高阻態；OE=1，輸出轉換所得的數據。（7） CLK：時鐘信號（8） EOC：轉換結束標志EOC=0正在轉換，EOC=1轉換結束（9） VCC：+5V電源（10） REF：參考電源3A/D轉換器的性能指標是合理選擇

15、芯片的根本依據，也是衡量A/D轉換質量的因素，轉換指標很多，主要的有三個：分辨率、轉換時間、轉換精度。電路原理圖如下列圖所示：3） DAC0832是常用的D/A轉換器，DAC0832是一個8位D/A轉換器，單電源供電，在+5V+15V內均可正常工作。基準電壓范圍為±10V；電源建立時間為1US；CMOS工藝，低功耗20mW。4） DAC0832的引腳功能（1） AGND/DGND：模擬地/數字地（2） CS：輸入存放器選通信號高電平有效（3） DI0DI7：8位數據輸入端（4） ILE：數據鎖存允許信號，高電平有效（5） IOUT1、IOUT2：電流輸出端（6） WR1/WR2：輸入

16、存放器寫選通信號/DAC存放器寫宣統信號，高電平有效（7） XFER：數據傳送信號，高電平有效（8） RFB：反應信號，內部接反應電阻，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轉換器，通過運算放大器，可以將電流信號轉換為單端電壓信號輸出，電路如下列圖所示。第四局部 電路圖整體設計由以上各局部電路可得如下電路建議添加電路原理說明第五局部 軟件設計1、程序流程圖2、 程序#include<reg52.h>#include<intrins.h>#define uchar uns

17、igned 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_WK3 =P34;sbit wr=P24;sbit cs=P37;sbit ADC_A =P25;sbit ADC_START =P33;sbit ADC_ALE =P26;sbit ADC_OE =P27;

18、sbit DAC_CS =P37;sbit ADC_EOC =P32;uchar table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x3e; /共陰極數碼管代碼uchar buffer=0,0,0,0; /四位數碼管所要顯示的值/uchar data010=0; /存放十次ad轉換的值bit sign=0; / 電壓電流切換控制void delay(uint z) /延時uint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-); uchar adc0809() /ad轉換 uchar

19、 buff; /uchar num0,add,buff; /for(num0=0;num0<10;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;num0<10;num0+) add=0; add+=data0num0; add=add/10;/取十次的平均值 buff=

20、add;*/ return buff; void bcd()/別離出各位數的數值if(sign=0)data_v=data_v*0.48;buffer0=(data_v/100)%10;buffer1=(data_v/10)%10;buffer2=data_v%10;buffer3=11;if(sign=1)data_a=data_a*0.4;buffer0=(data_a/100)%10;buffer1=(data_a/10)%10;buffer2=data_a%10;buffer3=10;void display() /顯示函數uchar temp,num;for(num=0;num<4;num+)temp=tablebuffernum;if(sign=0)&(num=1)temp|=0x80;if(sign=1)&(num=0)temp|=0x80;P1=temp;switch(num) case 0: LED_WK3=0;LED_WK2=1;LED_WK1=1;LED_W