電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽論文-簡(jiǎn)易數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

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1、電子設(shè)計(jì)大賽論文簡(jiǎn)易數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)52題目名稱簡(jiǎn)易數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)學(xué)院專業(yè)指導(dǎo)教師設(shè)計(jì)要求：（1）輸出電壓：范圍0～＋9.9V，步進(jìn)0.1V，紋波不大于10mV；（2）輸出電流：500mA；（3）輸出電壓值由數(shù)碼管顯示；（4）由“＋”、“－”兩鍵分別控制輸出電壓步進(jìn)增減；（5）為實(shí)現(xiàn)上述幾部件工作，自制一穩(wěn)壓直流電源，輸出±10V，＋5V。提高要求：（1）輸出電壓可預(yù)置在0～9.9V之間的任意一個(gè)值；（2）用自動(dòng)掃描代替人工按鍵，實(shí)現(xiàn)輸出電壓變化（步進(jìn)0.1V不變）；（3）擴(kuò)展輸出電壓種類(lèi)（比如三角波等）。比賽工作計(jì)劃：（1）查閱資

2、料，設(shè)計(jì)硬件電路；（4.17-4.20）（2）硬件電路焊接；（4.21-4.23）（3）整機(jī)調(diào)試，編寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告（4.24-4.29）參考書(shū)籍：[1]《單片微機(jī)原理及應(yīng)用》，第二版，機(jī)械工業(yè)出版社，2004年2月。[2]《C8051F系列單片機(jī)原理與應(yīng)用》，張培仁，孫力，清華大學(xué)出版社，2013年1月第一版。[3]C程序設(shè)計(jì)，譚浩強(qiáng)，第三版，清華大學(xué)出版社，2005年7月第二版。參考文獻(xiàn)：[1]何希才，張明莉。新趔穩(wěn)壓電源及應(yīng)用實(shí)例[M]。北京：電子工業(yè)出版社．2004．[2]王小明，盧志強(qiáng)?；赟TC89C52數(shù)控直流電源設(shè)計(jì)。微計(jì)算機(jī)信息，

3、2009，12。[3]何香玲，鄧剛。數(shù)控式步進(jìn)可調(diào)穩(wěn)壓源[J]?，F(xiàn)代電子技術(shù)，2007。[4]劉蘭波。數(shù)控直流電源的研究[J]。河北北方學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009。項(xiàng)目組姓名學(xué)號(hào)專業(yè)/班級(jí)所在學(xué)院項(xiàng)目中的分工52成員52摘要數(shù)控直流穩(wěn)壓電源是電子技術(shù)常用的設(shè)備之一，廣泛的應(yīng)用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域。本課題以單片機(jī)為控制核心，進(jìn)行算法控制和集成運(yùn)放線性負(fù)反饋，并通過(guò)7219驅(qū)動(dòng)四位顯示器進(jìn)行精確顯示，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)高精度、低噪聲的數(shù)控直流電流源。該穩(wěn)壓電源由供電電源、數(shù)控系統(tǒng)、模擬輸出三個(gè)部分組成。供電電源采用MC7815和MC7915穩(wěn)壓器

4、，通過(guò)橋式整流電路，為整機(jī)提供了穩(wěn)定的直流供電；控制系統(tǒng)以單片機(jī)C8051F020為核心，其內(nèi)部的12位DAC轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生控制輸出，實(shí)現(xiàn)了輸出電流的實(shí)時(shí)數(shù)控和精確檢測(cè)。模擬部分利用集成運(yùn)放繼電器等模塊實(shí)現(xiàn)不同波形的輸出；系統(tǒng)還設(shè)置了串口通訊、遙控功能。經(jīng)測(cè)試，輸出電壓范圍達(dá)0—9.9V，輸出紋波及噪聲小于10mV，均達(dá)到題目指標(biāo)。論文闡明了軟硬件設(shè)計(jì)依據(jù)，給出了系統(tǒng)功能和性能測(cè)試結(jié)果，并附錄了詳細(xì)的設(shè)計(jì)資料。關(guān)鍵詞:恒壓源集成運(yùn)放7219驅(qū)動(dòng)器單片機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)控52目錄第1章方案論證與原理設(shè)計(jì)11.1模擬輸出方案11.2供電電源方案11.3控制系統(tǒng)

5、方案21.4整機(jī)方案框圖2第2章電路設(shè)計(jì)與參數(shù)論證32.1供電電源(15V)32.25V供電電源52.3數(shù)控電路52.4模擬輸出電路及A/D校準(zhǔn)72.5驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示電路10第3章系統(tǒng)功能與軟件設(shè)計(jì)113.1系統(tǒng)功能分析113.2軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)12第4章功能及性能測(cè)試164.1測(cè)試條件164.2整機(jī)調(diào)試164.3系統(tǒng)性能測(cè)試164.4性能參數(shù)測(cè)試17第5章設(shè)計(jì)總結(jié)及技術(shù)展望21參考資料23附錄23附錄一測(cè)試儀器清單23附錄二原理電路圖23附錄三元器件清單24附錄四單片機(jī)程序2552數(shù)控直流穩(wěn)壓電源是輸出為穩(wěn)定直流電壓、并可用數(shù)控方式調(diào)節(jié)和穩(wěn)定輸

6、出電壓的電源設(shè)備，在對(duì)工作電壓穩(wěn)定度、紋波電壓大小等有較高要求的領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，如：電鍍、精密加工、激光器等。為此我們選擇了簡(jiǎn)易數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)作為此次競(jìng)賽的課題。第1章方案論證與原理設(shè)計(jì)1.1模擬輸出方案模擬輸出部分是數(shù)控直流穩(wěn)壓電源的重要組成部分，是決定各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)的關(guān)鍵性因素。1.1.1方案選擇模擬部分，通過(guò)給功放供電，功放構(gòu)成反相器、反相相加器、反相發(fā)大器，積分器分別實(shí)現(xiàn)反相、反相相加、放大、積分等功能，結(jié)合繼電器的控制，分別輸出方波、三角波和直流，并反饋給單片機(jī)，用A/D采樣并校準(zhǔn)。同時(shí)，利用OP547輸出穩(wěn)定的500mA直

7、流電流。1.1.2參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)由于本題要求的輸出電壓精度高，紋波小。因此我們必須考慮保證這些質(zhì)量參數(shù)的優(yōu)化方案。紋波與噪聲控制最大紋波電壓是在設(shè)定的直流電壓的情況下，使電壓的紋波(包過(guò)噪聲)的絕對(duì)值大小，通常以峰－峰值或有效值表示。所以在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮這些因素，在電路中必要部分加入多種降噪濾波措施。安全保護(hù)功能安全保護(hù)主要用于輸出電流較大而負(fù)載阻值較小時(shí)。因此在設(shè)計(jì)電路時(shí)考慮了系統(tǒng)的過(guò)熱、過(guò)流、過(guò)壓和反壓保護(hù)。1.2供電電源方案供電電源一般有開(kāi)關(guān)電源、線性電源兩種方案。開(kāi)關(guān)電源這種電源主要提供可靠穩(wěn)定的電壓類(lèi)似開(kāi)關(guān)式恒流源，功率損耗小，效率高

8、，比較經(jīng)濟(jì)，但電壓波紋大，難以濾除，會(huì)對(duì)后續(xù)電路造成影響。52線性電源這種電源也提供可靠穩(wěn)定的電壓，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，紋波電壓?。?0mV以下），易濾除，抗電磁干擾性能和電