课程设计论文设计题目：单片机控制直流稳压电源设计学校：院系：专业：年级：2013级姓名学号：指导教师单片机控制的直流稳压电源设计摘要：本系统以AT89S52单片机作为系统的核心，由D/A数字模拟转换模块、按键、LED串口显示模块等模块组成一个数控电源。

该系统实现了输出电压：范围2～＋15.0V，步进1V，纹波不大于10mV；输出电流：500mA；输出电压值由数码管显示；由“＋”、“－”两键控制输出电压步进增减。

输入模块的按键按下之后，对单片机就有了一个输入，单片机将输入的数字一方面给显示模块，让它们在数码管中显示出来；另一部分输给DAC0832，让它转化为模拟量电流输出，通过运算放大器将这模拟量转化为相应的电压，这电压经过放大后控制LM317的控制端，从而实现输出电压的控制。

关键词：AT89S52 单片机, 数控电源, D/A, 直流电源1目录摘要 (1)目录 (3)目录1 (3)目录2 (3)1 直流稳压电源发展方向 (4)2 系统概述 (4)2.1 方案论证 (5)2.1.1 控制器部分 (6)2.1.2 显示部分 (6)2.2电路特点 (7)3 电路设计 (7)3.1 总体方框图 (9)3.2 工作原理 (10)4各主要电路及部件工作原理 (10)2.7 最小系统电路设计 (17)5 软件流程图 (18)6 原理图设计 (19)26.1 ADC0804原理图 (19)6.2.1 DAC0832原理图 (20)6.2.2 DAC0832PCB板图............................. 错误!未定义书签。

6.3 单片机稳压电源整体原理图 (20)6.3.1 单片机稳压电源整体原理 (21)总结 (19)致谢 .................................................. 错误!未定义书签。

参考文献 .. (21)附录一：系统原程序 (22)31 直流稳压电源的发展方向1智能化目前在研制高精度、高性能、多功能的测量控制仪表时，几乎没有不考虑采用微处理器的。

以微处理器为主体取代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结合在一起，组成新一代的所谓“智能化测量控制仪表”。

智能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，它有可能而且应当智能化。

2 数字化在传统直流稳压电源中，控制部分是按模拟信号来设计和工作的。

在六、七十年代，电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。

但是，现在数字式信号、数字电路显得越来越重要，数字信号处理技术日趋完善成熟，显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调，也便于自诊断、容错等技术的植入。

3 模块化电源的模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化;其二是指电源单元的模块化。

模块化的目的不仅在于使用方便，缩小整机体积，更重要的是取消传统连线，把寄生参数降到最小，从而把器件承受的电应力降至最低，提高系统的可靠性。

大功率的电源，由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑，一般采用多个独立的模块单元并联工作，采用均流技术，所有模块共同分担负载电流，一旦其中某个模块失效，其它模块再平均分担负载电流。

极大的提高系统可靠性，即使万一出现单模块故障，也不会影响系统的正常工作。

4 绿色化电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电，这意味着发电容量的节约，而发电是造成环境污染的重要原因，所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染，国际电工委员会(IEC对此制定了一系列标准，如工EC555, IEC917,IECI000等。

20世纪末，各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生，为21世纪批量生产各种绿色直流稳压电源产品奠定了基础。

2 系统设计2.1 方案论证2.1.1 控制器部分应用STC89C52作为控制器。

51系列优点之一是它从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，称作位处理器，或布尔处理器。

它的处理对象不是字或字节而是位。

它不光能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。

51系列的另一个优点是乘法和除法指令，这给编程也带来了便利。

而且，51系列的I/O脚的设置和使用非常简单，当该脚作输入脚使用时，只须将该脚设置为高电平（复位时，各I/O口均置高电平）。

当该脚作输出脚使用时，则为高电平或低电平均可。

低电平时，吸入电流可达20mA，具有一定的驱动能力；而为高电平时，输出电流仅数十μA甚至更小（电流实际上是由脚的上拉电流形成的），基本上没有驱动能力。

2.1.2 显示部分使用LED显示。

优点：可视角度宽，价格便宜。

缺点：显示的内容少，介面呆板，而且占用较多的IO口资源。

2.2 电路特点本电路使用了最基本数字电子芯片，运用了单片机等可编程芯片，电路原理简单，易于理解。

显示部分用了两个四位一体数码管，这样使得显示更加清晰易懂。

3 电路设计3.1 总体方框图如图1.1所示图1.13.2 工作原理单片机将根据按键锁进行的操作增加或减小A/D转换电路的输入数值，Ｄ／Ａ转换器将数字量按比例转换成模拟电压，然后经过射极跟随器控制调整输出级输出5所需的稳定电压。

4 各主要电路及部件工作原理4.1 AT89C52单片机介绍本设计中采用宏晶科技公司的STC89C52单片机作为控制芯片。

STC89C52是一种带8K字节闪烁可编程可檫除只读存储器的低电压，高性能COMOS8的微处理器。

该器件采用ATMEL搞密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。

下面对设计中使用到的单片机组成部分进行简要介绍。

a. 运算器电路运算器电路包括ALU（算术逻辑单元）、ACC（累加器）、B寄存器、状态寄存器、暂存器1和暂存器2等部件，运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算。

b. 控制器电路控制器电路包括程序计数器PC、PC加1寄存器、指令寄存器、指令译码器、数据指针DPTR、堆栈指针SP、缓冲器以及定时与控制电路等。

控制电路完成指挥控制工作，协调单片机各部分正常工作。

c. 定时器/计数器MCS－52单片机片内有两个16位的定时/计数器，即定时器0和定时器1。

它们可以用于定时控制、延时以及对外部事件的计数和检测等。

d. 存储器MCS－52系列单片机的存储器包括数据存储器和程序存储器，其主要特点是程序存储器和数据存储器的寻址空间是相互独立的，物理结构也不相同。

e. 并行I/O口MCS－52单片机共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2和P3），每一条I/O线都能独立地用作输入或输出。

P0口为三态双向口，能带8个TTL门电路，P1、P2和P3口为准双向口，负载能力为4个TTL门电路。

f. 串行I/O口MCS－521单片机具有一个采用通用异步工作方式的全双工串行通信接口，可以同时发送和接收数据。

g. 中断控制系统8051共有5个中断源，即外中断2个，定时/计数中断2个，串行中断1个。

h. 时钟电路MCS－52芯片内部有时钟电路，但晶体振荡器和微调电容必须外接。

时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列，振荡器的频率范围为1.2MHz～12MHz，典型取值为6MHz。

i. 总线以上所有组成部分都是通过总线连接起来，从而构成一个完整的单片机。

系统的地址信号、数据信号和控制信号都是通过总线传送的，总线结构减少了单片机的连线和引脚，提高了集成度和可靠性。

6选用单片机的结构：1 一个8 位算术逻辑单元2 32 个I/O 口4 组8 位端口可单独寻址3 两个16 位定时计数器4 全双工串行通信5 6 个中断源两个中断优先级6 128 字节内置RAM7 独立的64K 字节可寻址数据和代码区每个8051 处理周期包括12 个振荡周期每12 个振荡周期用来完成一项操作如取指令和计算指令执行时间可把时钟频率除以12 取倒数然后指令执行所须的周期数因此如果你的系统时钟是11.059MHz 除以12 后就得到了每秒执行的指令个数为921583条指令取倒数将得到每条指令所须的时间1.085ms 。

AT89C52的管脚图如图1.2所示。

图1.2 89CS52管脚图4.2 MAX7221芯片简要说明4.2.1 MAX7221功能介绍MAX7221是一种集成化的串行输入/输出共阴极显示驱动器,它连接微处理器与8位数字的7段数字LED显示，也可以连接条线图显示器或者64个独立的LED。

其上包括一个片上的B型BCD 编码器、多路扫描回路，段字驱动器，而且还有一个8*8的静态RAM用来存储每一个数据。

MAX7221是一种集成化的串行输入/输出共阴极显示驱动器,它连接微处理器与8位数字的7段数字LED 显示，也可以连接条线图显示器或者64个独立的LED。

其上包括一个片上的B型BCD编码器、多路扫描回路，段字驱动器，而且还有一个8*8的静态RAM用来存储每一个数据。

一个方便的四7线串行接口可以联接所有通用的微处理器。

每个数据可以寻址在更新时不需要改写所有的显示。

MAX7221同样允许用户对每一个数据选择编码或者不编码。

MAX7221芯片管脚如图1.3所示。

图1.3 MAX7221芯片管脚图4.2.2 MAX7221引脚介绍1.Din脚，串行数据输入端，数据存入内部16位移位寄存器。

2. DIG0-DIG7脚，8位共阴极数码管的控制输入端，显示关闭时输出高电平。

3.GND脚，接地段，4和9脚都要接地。

4.CS脚，片选输入端，当CS=0时，串行数据存入移位寄存器，当CS为上升沿时锁存最后16位数据。

5.CLK脚，串行时钟输入端，最高频率10MHz，在时钟上升沿数据移位存入内部移位寄存器，当时钟下降沿时，数据由Dout输出，CLK输入仅当CS=0是有效。

6.SEGA-SEGG,SEGDP脚，数码管七段驱动和小数点驱动端，关闭显示时各段驱动输出为高电平。

7.Iset 脚，连接到Vdd的电阻连接端，用来模拟设定各段驱动电流。

8.Vdd脚，5v正电压输入端。

9.Dout脚，串行数据输入端，数据由Din输入，经16.5个时钟延迟后由Dout引脚输出，此引脚用来扩展MAX7221。

4.3 DAC0832芯片简要说明4.3.1 引脚及其功能DAC0832是双列直插式8位D/A转换器。

能完成数字量输入到模拟量(电流)输出的转换。

图为DAC0832的引脚图和内部结构图。

其主要参数如下：分辨率为8位，转换时间为1μs，满量程误8差为±1LSB，参考电压为(+10?/span>-10)V，供电电源为(+5～+15)V，逻辑电平输入与TTL 兼容。