数控直流稳压电源的设计

（陕西理工学院电子信息科学与技术专业1202班,陕西汉中723000）

指导老师：张政才

[摘要]本设计介绍了数控直流稳压电源的设计过程，系统以STCC51为控制核心，包含DAC0808转换器件和LM317三端稳压块，实现了电压的连续可调，并通过LED数码管显示相应的电压值。系统由初步整流稳压部分、单片机控制部分、DAC、稳压部分和显示部分组成。该稳压电源可步进调节、实时显示，弥补了传统稳压电源的不足。[关键词]单片机，稳压电源，连续步进可调，DACDesignOfNumericalControlDCPowerSupply(Grade12,Class2,MajorElectronicInformationScienceandTechnology,ShannxiUniversityof

Technology,Hanzhong,723000，Shaanxi)

Tutor:ZhangZhengcai

Abstract:ThedesignintroducedtheprocessofNCDCpowersupply,systemblockSTCC51isthecoreofcontrol，containingDAC0808conversiondevicesandLM317threeterminalregulatorblocktoachieveacontinuouslyadjustablevoltage,anddisplayedthecorrespondingvoltagevaluebyLEDdigitaltube.Primarysystemconsistsofrectifierregulatorpart,microprocessorcontrolsection,DAC,theregulationportionandadisplayportion.Thepowersupplycanadjuststepbystep,real-timedisplay,whichmakeupfortheshortcomingsoftraditionalregulatedpowersupply.Author：WangLei

Keywords:MCU,RegulatedPowerSupply,Steppingandadjustablerow,DAC陕西理工学院毕业设计目录

1研究目的、意义及发展方向...................................................................12系统设计方案.........................................................................................22.1常用稳压电源设计................................................................................2

2.1.1基本原理......................................................................................22.1.2常用设计的方案..........................................................................22.2基于单片机的稳压电源系统设计.........................................................4

2.2.1按键控制模块.............................................................................42.2.2D/A数字模拟转换模块...............................................................52.2.3输出稳压模块.............................................................................52.2.4显示模块.....................................................................................52.2.5电源模块.....................................................................................5

3主要器件介绍.........................................................................................53.1STCC51简介.....................................................................................53.2

DAC0808工作原理............................................................................7

3.3数码管显示原理...................................................................................7

3.3.1数码管结构.................................................................................73.3.2数码管工作原理..........................................................................73.3.3数码管字形编码..........................................................................83.3.4LED数码管驱动.........................................................................8

4硬件电路分析.........................................................................................8陕西理工学院毕业设计4.1整流滤波、初步稳压............................................................................84.2STCC51主控部分.............................................................................94.3数模转换DAC0808............................................................................104.4输出部分..............................................................................................104.5显示电路..............................................................................................10

5软件设计...............................................................................................115.1开发工具介绍.....................................................................................115.2软件流程图.........................................................................................11

6数据测试与结果分析...........................................................................12结束语.......................................................................................................12致谢...........................................................................................................12参考文献...................................................................................................13附录A系统源程序..................................................................................14附录B系统电路原理图..........................................................................16附录C系统PCB图................................................................................17附录D实物图.........................................................................................18陕西理工学院毕业设计1研究目的、意义及发展方向

在当代科技与经济快速发展的过程中，电源起到了关键的作用。尤其是数控电源技术是门实践性很强的工程技术，它服务于各行各业，电力电子技术是电能的最佳应用技术之一。当今电源技术包含了电气、电子、系统集成、控制理论、等许多学科领域。伴随着计算机与通讯技术发展而来的信息技术，为电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。普通电源工作时所产生的误差，明显地影响了整个系统的精确度，在使用的时候可能造成很多不良后果，随着数控电源在电子领域的普遍使用，由电源引起的故障大大的降低了，因此电源数字化控制将会是人们追求的目标之一，它给人带来的方便也是不可否定的。其中，数控直流电源就是一个典型例子，人们对它的要求也越来越高，要想为现代人的工作、科研、生活提供更好的、更方便的设施就要从数字电子技术入手，一切向数字化、智能化的方向发展。

采用单片机的数字可调稳压电源价格低廉采用普遍使用的元件就能实现其功能，显示清晰直观，传统的模拟可调稳压电源没有读数，在读数过程中很不方便，并且长时间使用会造成输出电压不稳。数字可调稳压电源则采用先进的数显技术，使测量结果一目了然，只要仪表不发生跳数现象，测量结果就是唯一的，不仅保证读数的客观性与准确性，还符合人们的读数习惯，能缩短读数和记录的时间。模拟可调稳压电源大多是通过调节电位器的阻值改变输出直流电压，电位器特别容易磨损，使用一段时间后就会出现接触不良，引起输出电压不稳定。数字可调稳压电源是通过接触按钮以步进方式选取不同的输出电压，再有数码管显示输出电压机器工作状态，工作稳定可靠。采用单片机的数字可调稳压电源，它具有输出电压容易改变、价格低廉、显示清晰直观、准确度高、扩展能力强等特点[1]。

在研制高精度、高性能、多功能的测量控制仪表时，几乎都会考虑到采用微处理器的。以微处理器为主体代替传统仪器仪表的常规电子线路，将计算机技术与测量控制技术相结合在一起，组成新一代的“智能化测量控制仪表”。智能化仪器解决了许多传统仪表不能或不易解决的难题，同时还能简化系统的电路，提高系统的可靠性，加快产品的开发速度。直流稳压电源一方面为仪器仪表提供电能量，是仪器仪表的“动力源”；另一面它本身就是仪器仪表。因此，它很有可能而且应当智能化。具体地说来，智能化的直流稳压电源电源应当具有以下功能特点:

①操作自动化；②具有自检测功能；③具有友好的人机对话能力；④网络管理能力[2]。

电力电子技术已发展成为一门完整的、自成体系的高科技技术。电源技术属于电力电子技术的范围。电源技术主要是为信息产业服务的，信息技术的发展又对电源技术提出了更高的要求，从而促进了电源技术的发展，两者相辅相成才有了如今蓬勃发展的信息产业和电源产业。迄今为止，电源已成为非常重要的基础科技产业，并被广泛的应用于各种行业，从日常的生活到最尖端的科学，都离不开电源技术的参与和支持，它的发展趋势为高频、高效、高密度化；低压、大电流化和多元化。同时，封装结构、外形尺寸越来越接近国际的标准化，以便适应全球的一体化市场的要求。

在我国，以电力电子学为核心技术的电源产业，从二十世纪60年代中期已经开始形成，到了90年代以来，电源产业进入了快速的发展时期。一方面，电源产业规模的发展在加快；另一方面，在国家的自然科学基金的资助下或创新意识的指导下，我们国家的电力电子技术的研究从吸收消化和一般跟踪，发展到前沿跟踪和基础创新，电源产业界涌现了一些技术难度比较大，且具有国际先进水平的产品，而且，还产生了一大批具有代表性的研究成果和产品。目前，国内还开展了跟踪国际多方面的前沿性课题的研究和基础创新的研究。但是，我们国家的电源产业与发达国家相比较，还存在着很大的差距和不足。在电源产品的质量、可靠性、开发投入、生产规模、工艺水平、先进检测设备、智能化、网络化、持续创新能力等方面的差距为10-15年，尤其是在实现直流稳压电源的智能化、网络化方面的研究不是很多。目前，国内在这两方面研究比较多的大学是成都电子科技大学和广州华南理工大学，它主要是利用单片机和可编程系统器件(PSD)来控制开关直流稳压电源或数字化电压单元达到数控的目的，但是和国外的方法比较起来，效果不是那么的理想，还存在着很大的差距。国内厂家生产的直流稳压电源，虽然也在向数字化方向发展，但是大多限于对输出显示

第1页共18页陕西理工学院毕业设计的实现数码显示，或者是实现多组数值的预置。总的来说，国内的直流稳压电源技术在实现智能化等方面相对是比较落后的。面对激烈的国际竞争，数控直流稳压电源技术是个严重的挑战[3]。

本此设计论文总体概括了单片机实现数字化可调稳压电源的原理、着重介绍了单片机实现数字式可调稳压电源的硬件电路设计和软件设计。在各章节中，突出讲述了各功能模块的设计思路，具体设计情况，以及模块之间的联系。

本此设计主要研究的是数字式可调稳压电源如何实现数控、稳压和电压输出显示等，其中包含一些必要的硬件设计和软件设计。

2系统设计方案

本此设计设计的是数控直流稳压电源，它主要是要符合智能化、数字化以及模块化的特点。智能化是指系统有可编程模块可以对系统进行智能控制。数字化是指系统输出电压通过LED数码管显示，并且可以通过按键对输出电压进行连续步进数字化调节。模块化是指系统由各个相关模块的组成，提高了系统的可靠性。

此次毕业设计从开始选题的时候就目的明确，设计课题确定下来以后，通过运用大学四年所学的专业知识和查阅参考了一系列的资料加以完成。针对本次设计的要求，首先，对整个设计思路进行了规划。例如：要用到哪些模块，模块之间应该怎样的分布，怎样去协调好这些模块；然后，针对方案的可行性进行反复的参照与对比，敲定最终的设计方案，在敲定了方案之后，查阅并参考相关资料进行硬件电路的各个模块的设计，软件模块也要同步进行，经过不断地检测、编译，将正确的代码烧写入单片机存储单元中，最后进行一次次的调试系统，通过不断的修改来完善本次的课题设计。

2.1常用稳压电源设计2.1.1基本原理

直流稳压电源是由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四个部分共同组成的，它的原理框图如下图2.1所示。电网供给的交流电压U1(220V,50Hz)经过电源变压器变压后，得到了符合电路的所需要的交流电压U2，然后经由整流电路变换成方向不变、大小随着时间变化的脉动电压U3，再用滤波器滤去其交流分量，这样就可以得到比较平直的直流电压Ui。但是得到的直流输出电压，还是会随着交流电网的电压的波动或负载的变动而改变的。在对要求是用直流电提供电的较高的场合，还是会需要使用有稳压电路的电路，这样一来就能够保证输出的直流电压会更加的稳定。

图2.1直流稳压电源框图2.1.2常用设计的方案

方案一：采用三端稳压器来实现电路的稳压，电路图如下图2.2所示。

第2页共18页陕西理工学院毕业设计图2.2三端稳压器稳压电路78XX系列集成稳压器的典型应用电路如图2.2所示，这是一个输出电压为正5V的直流电压的稳压电源电路。它的工作原理是：假设变压器的输出电压为U2,当变压器副边电压U2处于正半周并且数值大于电容两端电压Uc时，二极管D1、D3导通，电流一路流经负载电阻RL,另一路电容充电。当U2的负半周幅值变化到恰好大于Uc时，D2、D4因加正向电压变为导通状态，U2再次对C充电，Uc上升到U2的峰值后又开始下降；下降到一定数值时D2、D4变为截止，电容C对负载电阻放电，Uc按指数规律下降；放电到一定数值时D1、D3变为导通，重复上述过程。IC采用集成稳压器LM7805，C3、C2分别为输入端和输出端滤波电容，RL负载电阻为RL。当输出电流较大时，LM7805应配上散热板。

方案二：采用LM317系列可调三端稳压器稳压，电路图如下图2.3所示。

图2.3可调三段稳压器稳压电路LM317是常见的可调集成稳压器，最大的输出电流为1.5A，输出的电压范围为1.25V～37V。不过，在使用的时候要注意功耗和散热的问题。LM317有三个引脚，一个是输入，一个是输出，还有一个是电压调节。1、3引脚之间为1.25V电压基准。为了可以保证稳压器的输出的性能，R1应小于或等于240Ω，改变R2的电阻值可以调整稳压电压值。输出电压：Uo=(1+R2/R1)*1.25。

方案三：由运放组成的串联型稳压电源，电路图如下图2.4所示。

图2.4串联型稳压电路第3页共18页陕西理工学院毕业设计串联型的稳压电路是由调整管、基准电压电路、取样电路、比较电路等部分组成的。图2.4中Q1、Q2构成了调整管；控制电压的输入值即为基准电压；R1、R3组成了取样电路；TL082当作比较器。可以通过改变基准电压的电压值来改变输出电压的电压值以达到稳压的作用，该电路引入深度电压负反馈的方式来稳定输出的电压，具有良好的稳压性能，并且可以进行相应的步进调节。

串联型稳压电路的方框图如图2.5示。输入输出电压关系：Uo=(1+R1/R2)Ui。

图2.5串联型稳压电路方框图方案一与方案二都可以实现稳定的电压的输出，而且，电路的结构都是非常的简单，但是，方案一的电压的输出比较稳定；方案二既可以实现稳定的电压的输出，又可以使输出的电压进行连续步进的调节，满足了本次设计的要求。在方案二的设计中用到了运放、单片机、数模转换DAC0808等电子器件。这些电子器件都需要用到稳定的工作电压，因此经过反复的比较，最终选择了方案一与方案二相结合的设计方法。采用方案一的设计可以实现本次设计所需要的稳定的工作电压，采用方案二的设计可以实现本次设计所需要的稳压电源的连续步进可调[4]。2.2基于单片机的稳压电源系统设计

本次设计系统是由各个模块组成的，这些模块组成的系统框图如下图2.6所示。

图2.6系统框架图2.2.1按键控制模块

方案一：采用了矩阵键盘，因为矩阵键盘按键比较多，可以实现输入的电压值的直接输入。方案二：采用了一般的电平判键按钮，实现的方法非常简单，但是，一个端口最多只能实现8个按键。

由于本次设计的数控直流电源，它所需要用到的按键不多，因此，要想实现步进为0.1V的设计

第4页共18页陕西理工学院毕业设计要求，只需要用两个按键就可以了，它们分别是一个按键“+”、一个按键“-”。另外，因为电压范围相对于步进调节的步长来说有点大，所以我另外添加了一个复位按键。3个按键就可以实现本次的设计要求，因此本次设计采用的方案是方案二。2.2.2D/A数字模拟转换模块

方案一：采用MX7541，MX7541是高速高精度的12位数字/模拟转换器芯片，它的功耗低，而且它的线性失真可以低达0.012%，特别适合用于精密模拟数据的获得和控制。

方案二：采用DAC0808，DAC0808是一种常用的8位的数字/模拟转换芯片。

DAC0808是具有16个引脚的双列直插式8位D/A转换器件。它的引脚功能分别为：1脚为空；2脚为GND；3脚为VEE；4脚为DAC的输出引脚；5－12脚为数据的输入引脚；13脚为VCC；14脚为基准电压（VREF＋）；15脚为基准电压（VREF－）；16脚为COMPENSATION。当数据的输入量全部都为0时，它的4脚的输出的电压值最低，几乎接近零；当数据的输入量全部都为1时，它的4脚的输出的电压值最高，电压值是由基准电压VREF决定。因此，基准电压的精确度决定了D/A转换的精确度。

本文所用的基准电压为15V，而数据的输入量在00H－FFH之间变化，即D/A输出的电压值共有256种。从而不难算出本电源的精确度＝15V÷256＝0.05859V≈0.06V。假设，如果我们想要得到6V的直流电压，数据的输入量＝6V÷0.06V＝100，注意，这里的数据100是十进制的，但是，单片机不能够识别出十进制的数据，所以要把十进制的数据转换成为二进制的数据或十六进制的数据（但转换的时候可以用WINDOWS自带的科学计算器进行）。十进制100转换成十六进制后为H。只要给芯片DAC0808输入H，它就可以输出6V的电压值（注意：理论值和实践值有所出入，当具体运用时要适当的调节数据的输入量），该电压经运放TL082之后，再去推动LM317，由LM317输出我们所需要的电压值，去实现电压数控调节。本次设计是基于51单片机的数控直流电源的设计，8位的单片机，而且由于MX7541是12位的数字输入的，因此，比须用到锁存器。因为此数控电源要求单步0.1V、稳压输出0V～9.9V，DAC0808完全可以达到，所以选择常用的芯片DAC0808。2.2.3输出稳压模块

采用串联型稳压电路，基本过程：采样电路从输出端采样电压；与DAC模块的输出电压进行比较，DAC模块的输出电压由单片机所控制，用来作为参考电压较为稳定；进而改变调整管的压降来改变输出的电压值，以稳定输出电压的电压值。2.2.4显示模块

方案一：选用数码管来显示输出电压，用普通的数码管显示较为简单的数字、符号、字母。方案二：选用液晶来显示输出电压,显示的内容更加的丰富。

因为设计的要求，本次设计显示的只是最终的电源输出值的十位、个位以及小数点后一位电压值，所以，只需要显示出3个数字，因此数码管更加的实惠，所以本次设计选择了方案一的数码管作为显示模块。2.2.5电源模块

采用2.1.2常用设计方案中的方案一，使220V交流电经过降压、整流以后，然后经过LM7805C、LM7815C芯片进行稳压,分别为本次设计系统提供5V、+15V的工作电压，使单片机芯片、显示模块、稳压模块、DAC模块等能够进行正常的工作。

3主要器件介绍

3.1STCC51简介

本次毕业设计设计的是数控直流稳压电源，它的核心的控制器件选用了STCC51[1]。STCC51是一种自带4K字节闪烁的可编程、可擦除、只读存储器（FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能的CMOS8位微处理器，俗称其为单片机。该控制器件采用了ATMEL高密度非易失存储器的制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，宏晶公司的STCC51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性较高并且价廉的方案。它的引脚图如图3.1。

第5页共18页陕西理工学院毕业设计图3.1STCC51芯片引脚图STCC51的主要特性

·与MCS-51兼容

·4K字节可编程闪烁存储器·寿命：1000写/擦循环·数据保留时间：10年·全静态工作：0Hz-24Hz·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主要特性的概述:

STCC51提供了以下标准功能：4k字节的Flash闪速存储；128字节的内部RAM；32个I/O端口的口线；两个16位的定时/计数器；一个5向量的两级中断结构；一个全双工的串行通信口；片内振荡器以及时钟电路。与此同时，STCC51还可以降至0HZ的静态逻辑操作，并且，支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但是，允许RAM、定时/计数器、串行通信口以及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但是，振荡器停止工作并且禁止其它的所有部件工作直到下一个硬件的复位。

图3.2DAC0808原理框图第6页共18页陕西理工学院毕业设计3.2

DAC0808工作原理

数控直流稳压电源的数模转换采用了通用的芯片DAC0808。DAC0808的原理框图如图3.2所示。芯片DAC0808主要由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器以及输入控制电路四部分组成。8位的输入寄存器用于存放主机送来的数字量，使输入的数字量能够得到缓冲和锁存，由此加以控制；8位的DAC寄存器用于存放等待转换的数字量，由此加以控制；8位的D/A转换器输出与数字量成正比的模拟电流；由与门、非与门组成的输入控制电路来控制2个寄存器的选通或锁存状态。

Vcc芯片电源电压,+5V～+15VVREF参考电压,-10V～+10VRFB反馈电阻引出端,此端可接运算放大器输出端AGND模拟信号地DGND数字信号地

DI7~DI0数字量输入信号其中:DI0为最低位，DI7为最高位。

当WR2和XFER同时有效时，8位的DAC寄存器端为高电平“1”，于此同时DAC寄存器的输出端Q跟随输入端D也就是输入寄存器的Q端的电平变化；反之，当DAC寄存器端为低电平“0”时，第一级的8位输入寄存器Q端的状态则锁存到第二级的8位DAC寄存器中，以便于第三级的8位DAC转换器进行D/A的转换。一般的情况下为了能够简化接口电路，使第二级的8位DAC寄存器的输入端到输出端直通，只有把第一级的8位输入寄存器置成可选通的、可锁存的单缓冲的输入方式。当然，在特殊的情况下可以采用双缓冲输入的方式，即把两个寄存器都分别接成受控方式。3.3数码管显示原理3.3.1数码管结构

输出的电压值采用了7段数码馆进行显示。数码管是由8个发光的二极管构成的，通过不同的组合可以用来显示数字0~9、字符A~F、H、L、P、R、U、Y、符号“-”以及小数点“.”。该7段数码管的外型结构如下图3.4（a）所示。数码管又可以分为共阴极和共阳极两种结构，分别如下图3.4（b）和下图3.4（c）所示。

（a)外型结构（b）共阴极图3.4数码管结构(c)共阳极3.3.2数码管工作原理

共阳极的数码管的8个发光的二极管的阳极（二极管正端）连接在一起，通常公共阳极接高电平，其它的管脚接段驱动电路的输出端。当某段驱动电路的输出端为低电平时，则该端所连接的字段导通并且点亮，根据发光的字段的不同组合可以显示出各种的数字，字符或字母。此时，就要求段驱动电路能够吸收额定的段导通电流，并且，还需要根据外接的电源以及额定的段导通电流来确定相应的限流电阻。

共阴极的数码管的8个发光的二极管的阴极（二极管负端）连接在一起，通常公共阴极接低电平（一般是接地的），其它的管脚接段驱动电路的输出端，当某段驱动电路的输出端为高电平时，则该端所连接的字段导通并且点亮，根据发光的字段的不同组合可以显示出各种的数字、字符或字母。

第7页共18页陕西理工学院毕业设计此时，就要求段驱动电路能够提供额定的段导通电流，并且，还需要根据外接的电源以及额定的段导通电流来确定相应的限流电阻。3.3.3数码管字形编码

要使数码管能够显示出相应的数字、字符或字母，就必须使段数据口输出相应的字形编码。对照图3.4（a），字型码得各位定义如下：

数据线D0与a字段相对应，D1字段与b字段相对应，依此进行类推。如果使用共阳极的数码管，数据为0时表示相对应的字段亮，数据为1时表示相对应的字段暗；如果使用共阴极的数码管，数据为0时表示相对应的字段暗，数据为1时表示相对应的字段亮。如果要显示出“0”，共阳极数码管的字型的编码应该为：11000000B（即C0H）；共阴极数码管的字型的编码应为：00111111B（即3FH）。依此进行类推就可以求得数码管的字形编码。3.3.4LED数码管驱动

设计使用4个PNP8550三极管驱动四位一体共阳极LED数码管，电路如下图3.5所示：

图3.5LED数码管4硬件电路分析

4.1整流滤波、初步稳压

整流的作用就是把交流电变成脉动的直流电的过程，整流的基本器件是二极管，利用二极管的单向导电性就可以把交流电转换成脉动的直流电，桥式整流电路图如下图4.1所示[5]。

图4.1滤波电路图滤波的作用就是为了降低输出电压的脉动成分，以便得到较为平滑的直流电源，常用的滤波电路有电容滤波、RC（LC）∏型滤波等滤波形式。电容是一个能储存电荷的元件。有了电荷，电容的两极板之间就有了电压Uc=Q/C。在电容量保持不变的时候，要想改变电容两端的电压，就必须改变电容两端的电荷，而电荷的改变速度，由充放电的时间常数来决定。时间常数越大，电荷改变得就

第8页共18页陕西理工学院毕业设计越慢，那么，电压变化的也越慢，也就是说交流分量就越小，因此就“滤除”了交流分量，经过滤波以后，输出电压的纹波减小，直流成分就会得到提高。

固定三端稳压器稳压电路图如下图4.2所示，在输入端与公共端之间、输出端与公共端之间分别接了电容,以便来防止产生自激振荡。

图4.2三端稳压电路4.2STCC51主控部分

本次设计系统的控制核心是单片机STCC51，其主要的作用是通过控制数摸转换的方式来实现对数控直流电源的调节，并且达到控制显示电路的效果，电路图如下图4.3所示[6]。

图4.3STCC51主控电路主控电路中包括了STCC51工作的基本电路，他们分别是复位电路和晶振电路。当然除此之外还有两个按键，分别是S1键和S2键。这两个按键的作用是控制输出电压的增加与减小，进而进行数控直流电源的步进调节。

第9页共18页陕西理工学院毕业设计4.3数模转换DAC0808

本次设计的整个系统的纽带是DAC模块，它连接着控制和稳压两个部分，电路图如下图4.4所示。

图4.4数模转换电路该数模转换电路的输出方式是采用了DAC0808单极性输出方式，输出Vo=-B*Vref/256，其中B的值为D0~D7组成的8位的二进制数据，它的取值范围为0-255。Vref是参考电压，该电压V由电阻分压所得到，通过调节可变电阻后就可以得到改变的参考电压Vref。4.4输出部分

本次设计的系统的实现核心是输出部分，LM317模块输出的信号决定了最终的输出电压，电路图如下图4.5所示[7]。

图4.5输出电路4.5显示电路

显示电路是对本次设计系统输出电压进行的实时显示，显示电路使得整个系统更加的合理化，由于只是显示出输出的电压，所以显示器件采用了数码管，数码管使用三极管驱动，如下图4.6示。

第10页共18页陕西理工学院毕业设计图4.6数码管显示电路5软件设计

5.1开发工具介绍

单片机的用途除了使用硬件以外，同样也要有软件的使用。在写汇编程序编程CPU可执行的机器码有两种方法：一种是通过手工汇编，另一种是通过机器汇编。机器汇编通过汇编软件变为机器码，用于MCS-51单片机的汇编软件有早期的A51，伴随着单片机的开发技术的不断发展，从使用普通汇编语言到使用高级语言的不断发展过程中，Keil是目前最流行的开发MCS-51系列单片机的软件。KeilC51可编译汇编语言和C语言两种编程语言，界面友好。Keil是美国keilsoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言开发系统。

KeilC51软件提供了丰富的库，与汇编语言相比，C语言在功能上、结构上、可读性、可维护性上有着明显的优势，因而容易学习和应用，是函数功能强大的集成开发的调试工具，全Windows界面。另外重要的一点是只要看一下编译后产生的汇编代码，就能体会到KeilC51生成的目标代码效率是非常之高的，多数语句生成的汇编代码都很紧凑，容易理解，在开发大型软件的时候更能体现出高级语言的优势。5.2软件流程图

图5.1（a）图5.1图5.1（b）系统软件流程图第11页共18页陕西理工学院毕业设计系统软件的流程图直观地描述了如何去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，然后通过判断按键是“+”键或是按键“-”键对系统的输出电压进行相应的调节，并且保证输出电压不超出设定的范围，具体的调节过程如图5.1（a）与5.1（b）所示[8-10]。

6数据测试与结果分析

数据测试主要是测试输出电压值与设定值之间的误差。测试数据如表6.1。

表6.1测试数据从表6.1中的数据可以看出第7组以后输出电压值与显示值之间误差较大，显示电压在0V—4.5V时输出电压误差不大。但是随着电压的增加输出电压与显示电压的误差逐渐的增加，可能是随着时间的增加电阻的阻值因发热变大，导致了输出电压的变小。

结束语

此次毕业设计，从一开始接到任务书到最后完成整个系统的设计，总体上按要求完成了毕业设计的工作。尽管设计的过程是十分繁琐的、枯燥的，但是当领悟到一个个知识点，将所发现的问题一一解决的时候，就会有无比的成就感，让自己更加有信心的坚持下去。在这一方面，我也认识到要想做成一件事是不容易的，当中必定有很多的阻力，但是我们一定要有恒心，细心地认真地找出问题的所在，再一点一点去解决它，这样就会到达成功的彼岸。

该设计采用的是闭环反馈调整的方法，设计出了实用的数控直流电源，其电压输出的级数与D/A的位数有着紧密的关系，本次毕业设计采用了8位的D/A，如果采用12位或16位的D/A转换器进行相应的闭环调整，数控直流电源的精度将会进一步得到提高。由于该数控直流电源在结合了串联型稳压电源优点的基础上还加入了单片机的控制，不仅小巧、轻便、输出特性良好而且还操作简单，具有控制智能化等许多特点。因此，该电源十分适用于各种科学实验与小功率的电子设备中，相信会有很好的应用前景。

致谢

本文是在老师的指导下完成的，在设计完成之际，首先向我的指导老师表示衷心的感谢，同时也要对几位同学表示诚挚的感谢，他们在我的毕业设计过程中各个方面都给予了我悉心帮助，例如原理图设计、电路仿真、PCB设计、论文编写等方面都给予了我不少帮助。在整个毕设过程中几位师傅渊博的知识、创新思维的方式、缜密的逻辑推理、认真的工作态度给我留下了深刻的印象，必将在我的人生道路上产生深远的影响，值得我一生去学习。

同样要感谢学院领导和电子系各位老师，感谢您们在这次毕业设计课题研究中给与我课题上的许多帮助，使我的设计思路渐渐清晰，能顺利的完成。

最后对各位老师仔细审阅我的设计论文表示感谢，期盼给予批评指正。

第12页共18页陕西理工学院毕业设计参考文献

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#include//通用52单片机头文件#defineucharunsignedcharsbitRESET=P3^3;//DA转换数值复位端口位定义sbitkeyup=P3^4;//步进加端口位定义sbitkeydown=P3^5;//步进减端口位定义sbitLEDwei1=P2^7;//低位数码管位选sbitLEDwei2=P2^6;//高位数码管位选#defineduanP0//段选宏定义voiddelay(int);//延时函数声明voiddisplay(uchar);//显示函数声明ucharcodeLEDcode[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x8e};ucharcodebyte[]={0x00,0x02,0x04,0x06,0x08,0x0a,0x0c,0x0e,//共阳数码管0-9和F（为段选所用）0x10,0x12,0x14,0x16,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,0x30,0x32,0x34,0x36,0x38,0x3a,0x3c,0x3e,0x50,0x52,0x54,0x56,0x58,0x5a,0x5c,0x5e,0x70,0x72,0x74,0x76,0x78,0x7a,0x7c,0x7e,0x90,0x92,0x94,0x96,0x98,0x9a,0x9c,0x9e,0xb0,0xb2,0xb4,0xb6,0xb8,0xba,0xbc,0xbe,0xd0,0xd2,0xd4,0xd6,0xd8,0xda,0xdc,0xde,0xf0,0xf2,0xf4,0xf6,0xf8,0xfa,0xfc,0xfe,0x20,0x22,0x24,0x26,0x28,0x2a,0x2c,0x2e,0x40,0x42,0x44,0x46,0x48,0x4a,0x4c,0x4e,0x60,0x62,0x,0x66,0x68,0x6a,0x6c,0x6e,0x80,0x82,0x84,0x86,0x88,0x8a,0x8c,0x8e,0xa0,0xa2,0xa4,0xa6,0xa8,0xaa,0xac,0xae,0xc0,0xc2,0xc4,0xc6,0xc8,0xca,0xcc,0xce,0xe0,0xe2,0xe4,0xe6,0xe8,0xea,0xec,0xee,};//DA转换数据ucharcodetable[]={0x11,0x12,15,16,17,18,20,21,22,23,24,25,27,28,29,30,31,32,34,35,36,37,38,39,41,42,43,44,45,47,48,49,50,51,52,53,55,56,57,58,59,61,62,63,,65,66,68,69,70,71,72,73,75,76,77,78,79,80,82,83,84,85,86,87,,90,91,92,93,94,96,97,98,99};//用于显示电压值的数组voidmain(){ucharnum=0;while(1){if(keyup==0)//步进加端口为低电平，{delay(10);//稍作延时，消抖，if(keyup==0)//步进加端口依然为低电平，说明的确是被按下，{if(num==128)//执行电压DA转换数值步进增加一num=0;elsenum++;}while(keyup==0);//防止按死语句}if(keydown==0)//步进减端口为低电平，{delay(10);//稍作延时，消抖，if(keydown==0)//步进减端口依然为低电平，说明的确是被按下，{if(num==0)//执行电压DA转换数值步进减一num=128;elsenum--;}while(keydown==0);//防止按死语句}if(RESET==0)//复位端口为低电平{delay(10);//稍作延时，消抖，第14页共18页陕西理工学院毕业设计if(RESET==0){num=0;}while(RESET==0);//复位端口依然为低电平，说明的确是被按下，//执行复位操作//防止按死语句}}}P1=byte[num];delay(10);display(num);//给DA一个数值，转化成相应的电压值//调用显示函数显示电压值voiddelay(intx)//12M晶振，约1ms延时函数{inti;for(;x>0;x--)for(i=0;i<123;i++);}voiddisplay(ucharnum)//显示函数{uchartemp;temp=table[num];if(num<75)//电压值小于10V的可以直接在数码管上显示出来{duan=LEDcode[temp/10]&0x7f;//显示个位,并加显小数点LEDwei1=1;delay(5);LEDwei1=0;duan=LEDcode[temp%10];;//显示小数点后一位LEDwei2=1;delay(5);LEDwei2=0;}else//电压值大于10V的在数码管上显示字母\"FF\"{duan=LEDcode[10];//显示高位LEDwei1=1;delay(5);LEDwei1=0;duan=LEDcode[10];//显示低位LEDwei2=1;delay(5);LEDwei2=0;}}第15页共18页陕西理工学院毕业设计附录B系统电路原理图

第16页共18页陕西理工学院毕业设计附录C系统PCB图

第17页共18页陕西理工学院毕业设计附录D实物图

第18页共18页