HA17741 的应用。

难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通直流稳压电源品种很多, 但均存在以下二个问题: 1) 输出电压是通过粗调(波段开关) 及细调(电位器)来调节。这样, 当输出电压需要精确输出, 或需要在一个小范围内改变时(如1. 05～ 1. 07V ) ,困难就较大。另外, 随着使用时间的增加, 波段开关及电位器难免接触不良, 对输出会有影响。2) 稳压方式均是采用串联型稳压电路, 对过载进行限流或截流型保护, 电路构成复杂,稳压精度也不高。

在家用电器和其他各类电子设备中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。但在实际生活中，都是由220V 的交流电网供电。这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。滤波器用于滤去整流输出电压中的纹波，一般传统电路由滤波扼流圈和电容器组成，若由晶体管滤波器来替代，则可缩小直流电源的体积，减轻其重量，且晶体管滤波直流电源不需直流稳压器就能用作家用电器的电源，这既降低了家用电器的成本，又缩小了其体积，使家用电器小型化。

传统的直流稳压电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节,并由电压表指示电压值的大小. 因此,电压的调整精度不高,读数欠直观,电位器也易磨损.而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。

随着科学技术的不断发展,特别是计算机技术的突飞猛进,现代工业应用的工控产品均需要有低纹波、宽调整范围的高压电源,特别是在一些高能物理领域,急需电脑或单片机控制的低纹波、宽调整范围的电源。

1.2 国内外研究现状

从上世纪九十年代末起，随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。在80年代的第一代分布式供电系统开始转向到20世纪末更为先进的第四代分布式供电结构以及中间母线结构，直流/直流电源行业正面临着新的挑战，即如何在现有系统加入嵌入式电源智能系统和数字控制。

早在90年代中，半导体生产商们就开发出了数控电源管理技术，而在当时，这种方案的性价比与当时广泛使用的模拟控制方案相比处与劣势，因而无法被广泛采用。

由于板载电源管理的更广泛应用和行业能源节约和运行最优化的关注，电源行业和半导体生产商们便开始共同开发这种名为“数控电源”的新产品。

现今随着直流电源技术的飞跃发展, 整流系统由以前的分立元件和集成电路控制发展为微机控制, 从而使直流电源智能化, 具有遥测、遥信、遥控的三遥功能, 基本实现了直流电源的无人值守

“设计的直流稳压电源主要由单片机系统、键盘、数码管显示器、指示灯及报警电路、检测电路、D/ A 转换电路、直流稳压电路等几部分组成,系统框图如图2 所示。单片机系统选用89C51 型号单片机, 内含4 K 的ROM. 采用8255 作为电压输出的扩展接口,8279作为键盘和显示器的扩展接口。

1.3 课题研究方法

直流稳压电源是最常用的仪器设备, 在科研及实验中都是必不可少的。针对以上问题, 我们设计了一套以单片机为核心的智能化直流电源。该电源采用薄膜轻触键盘, 可对输出电压及报警阈值以快慢两种方式进行设置, 输出由单片机通过D/A , 控制驱动模块输出一个稳定电压。同时稳压方法采用单片机闭环控制, 单片机通过A/D 采样输出电压, 与设定值进行比较, 若有偏差则调整输出, 越限则输出报警信号并截流。工作过程中, 稳压电源的工作状态(输出电压、电流等各种工作状态) 均由单片机输出驱动L ED 显示,多种显示模式间, 由键盘控制进行动态逻辑切换。

本课题研究一种以单片机为核心的智能化高精度简易直流电源的设计, 该电源采用数字调节、闭环实时监控、输出精度高, 且兼备双重过载保护及报警功能, 特别适用于各种有较高精度要求的场合。

2 基础知识

2.1 芯片的原理及应用

2.1.1 AT89C51简介

AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器.具有4K字节可编程闪烁存储器,可擦除的的只读存储器(PEROM), ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器. AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案. 三级程序存储器锁定、128*8位内部RAM、32可编程I/O线、两个16位定时器/计数器、5个中断源、可编程串行通道、低功耗的闲置和掉电模式、片内振荡器和时钟电路：

Pin Configuration

图2.1 AT89C51管脚图

表2.1 T89C51P3口定义

Port Pin

Alternate Functions

P3.0

P3.1

P3.2

P3.3

P3.4

P3.5

P3.6

P3.7

RXD (serial input port )

TXD (serial output port )

/INT0 (external interrupt 0 )

/INT1 (external interrupt 1 )

T0 (timer 0 external input )

T1 (timer 1 external input )

/WR (External data memory write-Link )

/RD ( External data memory read-Link )

P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。

2.1.2 HA17741

内含单个放大器，但是其内部差分放大电路不够理想对称，需要外接电位器调零，调整输入级的对称程度，使电路输入为零时输出为零。由于每次启动都需要调零，且调零需要改变电路，故不采用这个芯片，用TL082CP代替。

图2.2 7741管脚图

2.1.3 TL082

内含两个差分放大器 ，能够自动调零。

图2.3 TL082管脚图

电特性图

图2.4 TL082最大输出尖峰电压与供电电压关系图

2.1.4 74LS1364

8位串行输入并行输转换寄存器,异步清零, 输入端低逻辑时阻止数据输入,在下一个时钟脉冲重起触发器低电平,这样阻止多余的数据。

图2.5 74LS164管脚定义与输入、输出特性

2.1.5.DAC0832

图2.6 DAC0832 管脚图

2.1.6 7805、7812管脚图

图2.7 7805、7812管脚图

2.1.7 7915管脚图

图2.8 7815管脚图

图2.9 7915管脚图

2.2多位LED显示的串口实现原理

2.2.1 实现方式

该实现方式是通过89C51串行输入,再串行输出到74LS164,再经过74LS164并行输出到数码显示管.

单片机89C51的串行口设定工作在方式0状态.在方式0时,89C51的串行口起到一个一位寄存器的作用.RXD引脚输出端,TXD引脚输出移位时钟.一个字节输出完毕AT89C51自动发送中断标志TI置位.这种显示方式的优点是可以显示位数多，显示亮度大，显示程序简单，主程序不必扫描显示接口，因此有更多的时间用于完成其它任务。

2.2.2 引脚功能

74LS164有14条引脚.74LS164为TTL单向8位移位寄存器,可实现串行输入,并行输出其中A、B（第1、2脚）为串行数据输入端，2个引脚按逻辑与运算规律输入信号，共一个输入信号时可并接CLK为时钟输入端，可连接到串行口的TXD端。每一个时钟信号台的上升沿加到CLK端时，移拉寄存器移一位，D0位首先送出，最后是D7位，8位二进制数全部移入74LS164中。MR（第9脚）为复位端，当MR=0时，移位寄存器各位复0，只有当R=1时，时钟脉冲才起作用。Q0…Q7(第3-6和10-13引脚)并行输出端分别接LED显示器的dp—a各段对应的引脚上。

LED的8个段选端通过电阻和74LS164的并行输出口即8根选线相连接。电路中设计了3位LED显示器，其功能为：左首位为十位数，左二位为个位数，左三位为小数点后的十位数。据此，给出如下显示子程序。

3．电路原理和硬件实现

3.1 电路框图

图3.1 系统原理框图

3.2 整体电路图

图3.2整体电路

3.3 内部电路及原理分析

3.3.1电路组成

本电源由模拟电源、显示电路、控制电路、数模转换电路、放大电路四部分组成.准确说就是模拟电源提供各个芯片电源、数码管、放大器所需电压;显示电路用于显示电源输出电压的大小。

1.数码显示电路

显示电路由三个数码管和3个74LS164组成。三个数码管分别组成显示电路的十位、个位、小数点位，由于三个数码管至少需要21根I/O线，为节约资源，采用串行输入并行输出的74LS164进行驱动输出。单片机的两个并行口分别作为信号输出口和时钟控制信号。采用单片机的P3.4、P3.5作为控制加减的控制口。8M晶振为单片机提供时钟信号。电容C3和电阻R25组成复位电路

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