数控直流电源设计
数控直流稳压电源1)输出电压：范围0~+9.9V，步进0.1V，纹波不大于8mV。2）输出电流：500mA。
3）输出电压值用数码管LED显示。
4）用+、—两键分别控制输出电压的步进增减。
5）为实现上述几个部件工作，自制一台稳压直流电源，输出+ 、-15V、+5V。
发挥部分：1）输出电压可预置在0~9.9V之间的任何一个值。
2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）。
3）扩展输出电压种类（如三角波等）。
#include
#include
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define DataPort P2
sbit LCM_RS=P1^5;
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sbit K2=P3^2;
sbit K3=P3^0;
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sfr ADC_RESL= 0xbe;
void GET_AD_Result();
void AD_init( );
extern void WriteCommandLCM(uchar CMD,uchar Attribc);
extern void InitLcd();
extern void DisplayoneChar(unsigned char X,unsigned char Y,unsigned char DData);
extern void DisplayListChar(uchar X,uchar Y,uchar code *DData);
unsigned char code
dispcode[]={0x30,0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x39}; unsigned char dispbuf[8]={0,0,16,0,0,16,0,0};
uchar AD_value,key,Vd=60;
unsigned char i,j,temp8,temp9,temp10,temp11;
float tt=0.0;
uchar tt1=0,tt2=0,tt3=0,m=0;
uchar code str0[]={"by 20111018"};
//uchar code str1[]={"beyond"};
void delay5ms()
{
unsigned int i=5552;
while(i--);
}
void delay400ms()
{
unsigned char jj=5;
unsigned int jjj;
while(jj--);
{jjj=7269;while(jjj--);};
}
void delay(unsigned int k)
{
unsigned int i,j;
for(i=0;i { for(j=0;j<121;j++) {;} } } //------------AD convert---------------------------------------- void AD_init( )//void AD_init(uchar AD_port_sel ) //ADC初始化{ ADC_CONTR|=0x80; //开ADC电源 P1ASF=0x01; //设置P1.0高阻输入方式 ADC_CONTR|=0x08; //启动AD转换START=1 } void GET_AD_Result()//启动AD转换并返回转换值 { uchar temp; temp=0x10; //判转换结束标志ADC_FLAG temp&=ADC_CONTR; if ( temp ) { AD_value=ADC_RES; //读取AD数据 ADC_CONTR&=0xe4; //清转换结束标志ADC_FLAG } else { ADC_RES=0; //清转换数据高8位 ADC_RESL=0; //清转换数据低2位 ADC_CONTR|=0xe8; //启动AD转换ADC_START } } /////////////////LCD display/////////////////////////////// void WaitForEnable(void) { DataPort=0xff; LCM_RS=0; LCM_RW=1; _nop_(); LCM_EN=1; _nop_(); _nop_(); while(DataPort&0x80); LCM_EN=0; } void WriteCommandLCM(uchar CMD,uchar Attribc) { if(Attribc)WaitForEnable(); LCM_RS=0;LCM_RW=0; _nop_(); DataPort=CMD; _nop_(); LCM_EN=1; _nop_();_nop_(); LCM_EN=0; } void WriteDataLCM(uchar dataW) { WaitForEnable(); LCM_RS=1;LCM_RW=0; _nop_(); DataPort=dataW; _nop_(); LCM_EN=1; _nop_();_nop_(); LCM_EN=0; } void InitLcd() { P2=0; WriteCommandLCM(0x38,0); delay5ms(); WriteCommandLCM(0x08,0); delay5ms(); WriteCommandLCM(0x08,0); delay5ms(); WriteCommandLCM(0x38,1); WriteCommandLCM(0x08,1); WriteCommandLCM(0x01,1); WriteCommandLCM(0x06,1); WriteCommandLCM(0x0C,1); } void DisplayoneChar(unsigned char X,unsigned char Y,unsigned char DData) { Y&=1; X&=15; if(Y)X|=0x40; X|=0x80; WriteCommandLCM(X,0); WriteDataLCM(DData); } void DisplayListChar(uchar X,uchar Y,uchar code *DData) { uchar ListLength=0; Y&=0x1; X&=0xf; while(X<=15) { DisplayoneChar(X,Y,DData[ListLength]); ListLength++; X++; } } unsigned char scan_key() { GET_AD_Result(); if( AD_value>=186&&AD_value<=196) return(3); else if( AD_value>=165&&AD_value<=175) return(2); else if( AD_value>=122&&AD_value<=132) return(1); } /////////////////////////////////////////////////////// void key1() { if(K1==0) { delay5ms(); if(K1==0) {Vd=Vd+1; if(Vd>=120) Vd=60; P0=Vd;} while(K1==0); } else if(K2==0) { delay5ms(); if(K2==0) {Vd=Vd-1; if(Vd==0) Vd=60; P0=Vd;} while(K2==0); } else if(K3==0) { delay5ms(); if(K3==0) {Vd=60; //if(Vd==0) //Vd=60; P0=Vd;} while(K3==0); } } void main(void) { InitLcd(); while(1) { key1(); P0=Vd; tt=(Vd*12.0)/120.0; m=Vd*12/120; tt1=m/10; tt2=m%10; dispbuf[8]=tt1; dispbuf[10]=tt2; tt3=(tt-m)*10; dispbuf[11]=tt3%10; temp8=dispcode[dispbuf[8]]; temp10=dispcode[dispbuf[10]]; temp11=dispcode[dispbuf[11]]; DisplayListChar(0,0,str0); delay5ms(); DisplayoneChar(0,1,0x55); delay5ms(); DisplayoneChar(1,1,0x3d); delay5ms(); DisplayoneChar(2,1,temp8); delay5ms(); DisplayoneChar(3,1,temp10); delay5ms(); DisplayoneChar(4,1,0x2e); delay5ms(); DisplayoneChar(5,1,temp11); delay5ms(); delay(5000); delay5ms(); delay400ms(); } } 电子技术课程设计报告 简易数控直流电源 目录 一、设计任务书 (1) 二、设计框图及电路系统概述 (2) 三、各单元电路的设计方案及原理说明 (2) 四、调试过程及结果分析 (9) 五、芯片介绍 (9) 六、设计安装及调试中的体会 (16) 七、收获和建议 (17) 参考文献 (17) 一、设计任务书 1. 设计任务 设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。其原理示意图如图1所示。 图1 数控电源原理示意图 2. 设计要求 1) 基本要求 （1）输出电压：范围0～＋9.9V，步进0.1V，纹波不大于10mV； （2）输出电流：500mA； （3）输出电压值由数码管显示； （4）由“＋”、“－”两键分别控制输出电压步进增减； （5）为实现上述几部件工作，自制一稳压直流电源，输出±15V，＋5V。 2) 发挥部分 （1）输出电压可预置在0～9.9V之间的任意一个值； （2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）；（3）扩展输出电压种类（比如三角波等）。 二、设计框图及电路系统概述 图2 简易数控直流电源总体电路框图 经分析可知，本设计需要两组外部数据表达部分：一个是直流电压的输出部分；另一个是数码显示部分。由此推得整个电路设计中需要一个稳压电路模块作为直流电源的输出部分，另外还需要一个译码显示电路部分模块作为显示部分。继续向前分析显然得知显示部分需要与数字量的输入相对应，而要求中有“由…＋?、…－?两键分别控制输出电压步进增减”，则在预置按键与译码器之间需要有一个计数器作为桥梁，将二者紧密的连接起来以实现功能。但前面的电路均属于数字电路 部分，而整个电路的输出部分为模拟量，所以很明显需要一个数模转换模块将计数器模块中输出的数字量转化为模拟量。经过上述分析，整个设计要求的功能便可以完美的实现了。 另外，实验要求设计自制一个稳压直流电源，输出±15V，＋5V，整个设计部分只可使用220V的交流电源，而大部分芯片的工作要求为在直流5伏下，LM324要在15V的条件下工作，所以在电路设计中还需要加入一个直流电源模块以实现功能。 三、各单元电路的设计方案及原理说明 本实验设计电路分为五块部分，分别为：计数器输入模块、译码显示模块、D/A转换模块、直流电压输出模块和直流稳压电源模块。下面，将分别介绍各单元电路的设计方案及原理说明。 1．计数器输入模块 两按钮开关作为电压调整键与可逆计数器的加计数和减计数输入端相连，可逆计数器采用两片四位十进制同步加／减计数集成块74LS192级联而成，把第一块的进位和借位输出端分别接到下一组的加计数端和减计数端。两级计数器总计数范围从00000000至01100011（即0～99）。并将每一个输入端与按键相连，从而实现预制功能，将低片的74LS192的加记数、减记数各自再连一个按键来达到由“＋”、“－”两键分别控制输出电压步进增减的效果。但由于74LS192的计数在高电平时，在上升沿时计数一次，所以要使74LS192的和在空闲时为高电平，我们用下面电路来实现这个要求。此部分原理图请见图3所示。 图3 计数器输入模块式原理图 2．译码显示模块 此模块主要是根据芯片74LS248的译码原理及共阴数码管的管脚特点进行电路搭配。数字显示译码驱动采用两块74LS248集成块，74LS248为四线－七段译码器／驱动器，内部输出带上拉电阻，它把从计数器传送来的二进制的8421BCD 码转换成十进制码，并驱动数码管显示数码。输出后接入两个共阴数码管显示，分别显示的是高位和低位，并使高位数码管的点持续保持显示状态。连接电路如图4所示。 图4 译码显示模块原理图 3．D/A转换模块 从74LS192输出的二进制数通过两片74LS83实现把两个四位二进制数转化成一个八位二进制数。例如，将9.9的1001、1001转化成10011001。通过两片74LS83经过级联可以实现此项任务。 数模转换电路采用一块DAC0832集成块，它是一个8位数／模转换器。由于DAC0832不包含运算放大器，所以需要外接一个运算放大器相配，才构成完整的D/A转换。把DAC0832的两个输出端和分别接到运算放大器LM324的两个输入端上，经过一级运放得到单极性输出电压为，（D为输入的二进制数 转化成十进制数，为基准电压）。即可实现数字到模拟的转换过程。连接电路如图5所示。 图5 D/A转换模块原理图 4．直流电压输出模块 再将经过运算放大器反向放大合适倍数即可达到实验要求中的0～9.9V。通过在实验室的实际搭接，测出反向放大的比例约为15K/76.8K。输出的电压再经过LM317实现直流稳压输出。其连接电路图如图6所示。 图6 直流电压输出模块原理图 5．直流稳压电源模块 要完成D/A转换及可调稳压器的正常工作，运算放大器LM324必须要求15V 双电源供电,数字控制电路要求5V电源。因此我们要设计一个直流稳压电源。其连接电路图请见图7所示。 图7 直流稳压电源模块原理图 1）直流稳压电源的基本原理 直流稳压电源一般由电源变压器T、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如图8所示下。 图8 直流稳压电源的基本原理 下面将就各部分的作用作简单陈述。 ①电源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=η，式中η是变压器的效率。 ②整流滤波电路：整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。原理图如图9所示。 图9 整流滤波电路原理图 各滤波电容C满足RL-C＝（3~5）T/2，其中T为输入交流信号周期，RL为整流滤波电路的等效负载电阻。 ③三端集成稳压器：常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。其中固定式稳压器有7800和7900系列。7800输出正电压，7900输出负电压，根据本设计要求，我们选用7805，7815和7915。 2）稳压电流的性能指标及测试方法 稳压电源的技术指标分为两种：一种是特性指标，包括允许输入电压、输出电压、输出 电流及输出电压调节范围等；另一种是质量指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数（或电压调整率）、输出电阻（或电流调整率）、纹波电压（纹波系数）及温度系数。测试电路如下图图10所示。 图10 稳压电源性能指标测试电路 ①纹波电压：叠加在输出电压上的交流电压分量。用示波器观测其峰峰值一般为毫伏量级。也可用交流毫伏表测量其有效值，但因纹波不是正弦波，所以有一定的误差。 ②稳压系数：在负载电流、环境温度不变的情况下，输入电压的相对变化引起输出电压的相对变化。 ③电压调整率：输入电压相对变化为±10%时的输出电压相对变化量，稳压系数和电压调整率均说明输入电压变化对输出电压的影响，因此只需测试其中之一即可。 ④输出电阻及电流调整率：输出电阻与放大器的输出电阻相同，其值为当输入电压不变时，输出电压变化量与输出电流变化量之比的绝对值.电流调整率：输出电流从0变到最大值时所产生的输出电压相对变化值。输出电阻和电流调整率均说明负载电流变化对输出电压的影响，因此也只需测试其中之一即可。 综上所述，简易数控直流电源的总电路图如下页图11所示。 图11 总设计电路图 四、调试过程及结果分析 1. 电路调试 调节步骤如下所示。 1）输入数字00000000，用数字万用表检测，输出电压为＝0±1mV。然后按加减计数按钮，可以实现以0.1步进加减计数。两位数码管上显示的即为输出电压值，输出部分电压可用万用表测出。 2）通过对两个74LS192进行预置，可以任意预置0～9.9之间的一个数，测量输出电压，与预置相符。 3）对74LS192预置数字1001、1001，输出电压达到预定的满量程值9.9V。 2．主要技术指标 本实验所设计出的数控直流电源的电压输出范围为0～9.9V，步进值为 0.1V，输出纹波电压不大于10mV，输出电流为500mA。 3. 结果分析 通过调试，我们的电路板完全符合实验要求，实现了一切基本功能，并进行了发挥，即输出电压可预置在0～+9.9V之间的任意一个数。但同时也存在一点瑕疵，用按键控制加、减步进时不太稳定，原因是我们在购买按键时没有考虑到要使用防抖动开关。 五、芯片介绍 1. 74LS192 74LS192管脚图如图12所示，功能表如图13所示。 图12 74LS192管脚图 图13 74LS192功能表 其中0、D1、D2、D3——置数并行数据输入；Q0、Q1、Q2、Q3——计数数据输出；CR??——清零端；LD——置数端；——加法计数CP输入；——减法计数CP输入；CO——进位输出端；BO——借位输出端。 可逆计数： 加减控制方式：控制信号为1时加计数，为0时减计数。 双时钟方式：外部时钟从CP+端输入时加计数，从CP-端输入时减计数。 预置功能：所谓预置，就是控制端=0时，使计数器的状态变成设定的外部输入常数，即QDQCQBQA=DCBA（输入数据）。 同步预置方式：=0且下一个时钟有效边沿到来时完成预置。 异步预置方式：=0后立即预置数据送入各触发器，与CP无关。 复位功能：所谓复位，就是从复位端输入有效信号后，计数器恢复成初始状态（全0或某个常数）。同步复位方式：用复位信号与时钟信号CP配合完成。异步复位方式：用复位信号直接完成，与CP无关。 时钟边沿选择：同步计数器一般用上升沿触发，异步计数器一般用下降沿触发。有的同步计数器有两个时钟输入端，既可用上升沿触发，也可用下降沿触发。其它功能：计数器满模值时，产生一个进位输出CO信号或借位输出BO信号，作为标志信号或进位功能扩展。计数控制输入端（P、T），用来控制计数器是否计数。多片计数器级联时，可控制各级计数器的工作。 2. 74LS248 74LS248管脚图如图14所示。 图14 74LS248管脚图 74LS248译码器是典型的组合数字电路，译码器是将一种编码转换为另一种编码的逻辑电路。显示译码器是一种和显示器件结合的译码器，目前用于电子电路系统中的显示器件主要有发光二极管组成的各种显示器件和液晶显示器件。这二种显示器件都有笔划段和点阵型两大类，笔划段型的由一些特定的笔划段组成，以显示一些特定的字型和符号；点阵型的由许多成行成列的发光元素点组成，由不同行和列上的发光点组成一定的字型、符号和图形。 它的译码器逻辑图如图15所示。 图15 三变量最小向译码器逻辑图 74LS248逻辑功能如下所示。 1) 显示功能 DCBA是二进制码输入，要正确的执行显示功能，有关的功能端必须接合适的逻辑电平，这些功能端的作用随后介绍。对于0～9输入，DCBA相当BCD8421码。当超过9以后，译码器仍然有字型输出，具体见图16所示。当DCBA=1111时，数码管熄灭。实验时要在笔划段电极串联电阻，以保护LED数码管。 图16 74LS248显示字型与输入的对应关系 2）灭灯输入 BI（Blaking input）为灭灯输入，低电平有效，整个数码管熄灭，而且灭灯输入的优先级最高，灭灯时，其它功能都无法执行。 3）试灯输入 LT（Lamp Test Input）为试灯输入，低电平有效，整个数码管点亮，显示8。用于检查数码管和译码器是否有缺欠。优先级次于灭灯输入。 4）动态灭“0”输入 RBI（Rpiile Blanking Input ）为动态灭灯输入，低电平有效，当RBI=0时，且DCBA=LLLL时，数码管熄灭；若DCBA1LLLL时，译码器照常显示，显示字型取决于输入。动态灭灯输入用于多个译码器级联时，消隐无用的前零和尾零，具体电路如图17所示。 图17 动态灭“0”输入电路 3. LM324 LM324管脚图如图18所示。 图18 LM324管脚图 LM324是四运放集成电路，它采用14脚双列直插塑料封装，外形如图所示。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图19所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324的引脚排列见图19。 图19 LM324的符号及引脚排列 4. 74LS83 74LS83管脚图如图20所示，功能表如图21所示。 图20 74LS83管脚图 74LS83是加法器，其输出为两个输入A、B的二进制之和。通过简单的级联，可以实现乘法。 图21 74LS83功能表 5. DAC0832 DAC0832管脚图如图22所示。 图22 DAC0832管脚图 DAC0832的原理框图如图23所示。 由图可知数字量是通过两级寄存器送至D/A转换器的输入端。两级锁存器可做到当后一级锁存器正输出给D/A转换时，前一级又可接收新的数据，从而提高了转换速度，WR1和WR2是用来分别控制两级锁存器的。 图23 DAC0832的原理框图 6. LM7805 LM7805为简单的三端稳压元件，它由于可以输出稳定的+5V电压而受到广泛应用。 图24 LM7805电路图 本实验要求自制稳压电源以提供芯片工作所需电压。为了使输出的5V电压不受电路其他元件的影响，我们选用了7805。它的工作范围广泛，输入电压在5-24V 时均可以保证输出为稳定的+5V。 其稳压过程是：根据电网线路输入电压的变化，通过电压检测单元采样，将变化电压的模拟信号转换数字信号；通过微电脑，经预先编制的程序及预置数据进行处理。由单片机智能控制系统发出的指令传导给光电隔离耦合器，驱动既无触点快速的电子开关电路，对输出电压进行适量、精确无误的补偿，从而使输出电压调整在精度允许误差的范围内，以达到完成自动稳压的目的。 7.LM7815 其原理和应用电路同7800系列，输入要求大于15V,输出为稳定的15V。 8. LM7915 LM7915原理电路图如图25所示。其输出为稳定的-15V。 图25 LM7915原理电路图 9. LM317 CW317（LM317）系列是常用可调式正压集成稳压器，它们的输出电压从1.25V －37伏可调，最简的电路外接元件只需一个固定电阻和一只电位器。其芯片内有过渡、过热和安全工作区保护，最大输出电流为1.5A。其典型电路如图2，其中电阻R1与电位器R2组成输出电压调节器，输出电压Uo的表达式为：Uo ＝1.25（1＋R2/R1）式中R1一般取120－240欧姆，输出端与调整端的压差为稳压器的基准电压（典型值为1.25V）。其连接电路图如图26所示。 图26 LM317稳压连接电路图 其中，1、2脚之间为1.25V电压基准。为保证稳压器的输出性能，R1应小于240欧姆。改变R2阻值即可调整稳压电压值。D1，D2用于保护LM317。 Uo=(1+R2/R1)*1.25 六、设计、安装及调试中的体会 虽然在上学期做过数字电路板的设计，对整个电路设计流程有了一定的了解，然而本次课程设计还是让我们有了更多、更新的收获。 首先在电路设计过程中明显感受到一种学有所用的感觉，电路分析、模拟电路、数字电路甚至于本学期刚学的电子测量的知识在此刻都成了“克敌制胜”的宝贝。在此设计中，数字电路的知识体现的更为明显，计数器、译码器、加法器、D/A 转换等等，可以说是应有尽有。在设计的过程中我们深刻体会到了平时基础知识的重要性。另外在设计输出的过程中，如何稳压成了困住我们的一大难题。不过通过多方查资料、询问及不断的尝试，最终利用LM317完成了功能。最让我们头疼的就是直流5V及15V的输出问题。在中发电子市场走了个遍也没有找到符合要求的变压器，最终还是通过一本书的介绍找到了如何利用7805、7815、7915实现变压转换。由此我们体会到，不但要学会用自己已有的知识去创造，更要学会利用现有的成果为己所用。 其次，做电路板的过程可谓道路艰辛。我们的最初计划是用PCB来完成，但当实验品完成后，发现设计软件中的一些走线规定在功能实现上总存有一些隐患，经三人协商，为稳妥起见，决定自己手焊！经过上学期的洗礼，我们的焊接技术可谓炉火纯青，但是疏忽及危险还是不容忽视的。因为厂家的原因，所买的板子某些本该分开的焊点连到了一起，这给我们带来了极大的不便，在我们发现这一问题并将其改正后，曙光重现！另外因为在设计中涉及到变压器的使用，而它又与220V连接，所以经常有放电现象，所以可见焊接过程不但是对技术的考验，更是对勇气的考验。 因为在设计及焊接的过程中，我们的要求是每焊一步就确保一步，所以随着焊接工作的完成，我们的产品——数控直流稳压源也平安、健康的来到了这个美好的世界，实现了它的价值。 本次课程设计的意义决不仅仅是几个月的付出一个板子的完成这么简单，它带给我们的还有运用所学知识的自豪感，在电子市场上与社会的接触，三个人互相理解、默契配合、分工合作的感觉……总之在本次设计中我们学到了很多。 七、收获和建议 通过这次课程设计，我们不仅对直流稳压电源这部分知识有了深刻的理解。更重要的是我们充分了解了小组合作的重要性，一个人是不可能完成所有任务的。而且，还有了做课程设计的经验，知道了做一个成品出来的一个大概流程，这对我们以后的学习和工作都大有好处。另外，课程设计所给的时间差不多是一个学期，比较宽松。但我们在学期的前半段时间里都没怎么抓紧时间，以至在之后的时间做得比较紧张。 最后，我们希望以后实验室能开放时间更长一些，这学期开放时间明显比上学期少，有时候感觉很不方便。 首先做一AC/DC电源，可以做成线性电源只需要一变压器加上LM317外加两个电阻储能用的电容，或者做成开关电源，芯片很多，现在依然常用的芯片为UC3842、3。 输出采用PWM形式，驱动管采用MOSFET，单片机通过外部采样传回输出电压数据调整PWM脉宽实现输出电压步进可调。 基于单片机的数控直流稳压电源 一、引言 （1）题目要求： 利用LM317三端稳压器，设计制作一个数控稳压电源，要求： 1、输出电压：2-15V，步进0.1V，纹波≤10mV； 2、输出电流0.5A； 3、输出电压值由数码管显示，由“+”、“-”键分别控制输出电压的步进 （2）概况：直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域。传统的多功能直流稳压电源功能简单、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．但均存在以下问题：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 1.02~1．03V)，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。常常通过硬件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。本文设计了一种以单片机为核心的智能化高精度简易直流电源，克服了传统直流电压源的缺点，具有很高的应用价值。 二、系统设计 （1）方案论证： 方案：采用单片机控制此方案采用 AT89C51单片机作为整机的控制单元，通过改变输入数字量来改变输出电压值。这里主要利用单片机程控输出数字信号，经过 D /A 转换器( DA0832)输出模拟量，然后使用运算放大器把电 流转换成电压，在通过三段稳压器LM317使得输出电压和输出电流达到稳压的目的。 方案论证： 1、输出模块：使用运算放大器做前级的运算放大器，由于运算放大 器具有很大的电源电压抑制比，可以减少输出端的纹波电压。使用LM317做电流稳压器，把电流稳定到0.5A。 2、数控模块：采用AT89C51单片机完成整个数控部分的功能，同 时,AT89C51作为一个智能化的可编程器件，便于系统功能的扩展。 3、显示模块：本来准备使用液晶显示，可是想想我们的层次不够， 液晶现实的额程序不会写，只能退而其次，选择使用单片机通过锁存器控制8段LED数码管直接显示，这样可以精确的显示输出电压。 （2）系统结构： 系统结构设计图如上图所示。该系统主要由单片机最小控制系统、显示电路、独立按键、D/A转换电路、放大电路和稳压电路组成。单片机设定预输出值，并可以通过独立键盘改变单片机的预设值。然后通过DAC0832转化为模拟量，再经过运算放大和稳压稳流电路最后输出预设电压值，通过LED显示能够直观的看到预设值。因为器材原因，我们设计的稳压电源采用的是外部稳压器提供的电源。这样虽然算不上是一个完整的数控直流稳压电源，但是，除了这点，我们设计的电源基本已经复合要求。 简易数控机床控制系统设计 学号：0601302009 专业：机械电子工程姓名：浦汉军 2007，9，10 南宁任务： 设计以单片机为控制核心的简易数控机床的数字程序控制器。要求 1、能用键盘控制工作台沿+X、-X、+Y、-Y向运动，以校正工作台位置。 2、可用于加工直线和圆弧。 3、在运行过程中可人工干预而紧急停车。 4、能实现越界报警。 5、可与PC机通讯。 总体方案设计 一、数控系统硬件电路设计 选用MCS-51系列的8031CPU作为数控系统的中央处理机。外接一片EPROM用于存放控制程序、固定批量生产的工件加工程序和数据，再选用一片8kb的6264RAM作为存放试制工件或小批量生产的工件加工程序和数据。由于系统扩展，为使编程地址统一，采用74LS138译码器完成译码法对扩展芯片进行寻址的功能。还要考虑机床与单片机之间的光电隔离、功率放大电路。其设计框图如下图所示： 图1.1 总体设计框图 工作原理：单片机系统是机床数控系统的核心，通过键盘输入命令，数控装置送来的一系列连续脉冲通过环形分配器、光电耦合器和功率放大器，按一定的顺序分配给步进电动机各相绕组，使各相绕组按照预先规定的控制方式通电或断电，这样控制步进电动机带动工作台按照指令运动。1．各单元电路设计 CE ：片选信号，低电平有效，输入 ：读信号，低电平有效，输入 PGM ：编程脉冲输入端，输入 Vpp ：编程电压(典型值为12.5V) Vcc ：电源(+5V) GND ：接地(0V) D 011 D 112D 213D 315D 416D 517D 618D 719A 010A 19A 28A 37A 46A 55A 64A 73A 825A 924A 1021A 1123A 12 2 G N D 14C E 20 PG M 27V c c 28V p p 1 N C 26 O E 22 2764 输出允 许编程 逻辑 译 码 输出缓冲 256 256存储矩阵 A12 A11 ``` A0 OE PGM CE D0 ``` D7 数控直流电源设计报告 模拟电路部分 第一部分系统设计 1.1 设计题目及要求 1)当输入交流电压为220v±10%时，输出电压在3-13v可调； 2)额定电流为0.5A，且纹波不大于10mV； 3)使用按键设定电压，同时具有常用电平快速切换功能（3v、5v、6v、 9v、12v），设定后按键可锁定，防止误触； 4)显示设定电压和测量电压，显示精度为0.01v。 1.2 总体设计方案 1.2.1设计思路 题目要求制作一个简易的可编程直流稳压电源，而我负责的是基础部分，即是电源。而要使得家用交流220v电压变成v、5v、6v、9v、12v的直流电压必然要先经过变压器将电压变小，再经过整流电路、滤波电路和稳压电路才能得到稳定的之路电压。于是基本功能部分全部电路由四部分组成：整流电路、滤波电路、稳压电路、稳压值选择电路、芯片供电电源。 1.2.2设计方案及论证比较 一、整流电路 方案： 1. 半波整流电路，用一支二极管就能构成，简单易行。所用元件数量极少，但是它只利用了交流电压的半个周期，所以输出电压低，交流分量大，效率低。因此这种电路只适合用于整流电流较小，对纹波电压（脉动）要求不高的场合。 2.全波整流，采用单线桥式整流电路。由四只二极管构成，具有输出电压高、纹波电压小、变压器利用率高等优点。 综上所述，虽然单线桥式整流电路所用到的元件较多，但由于元件成本并不高，加之性能大大优于半波整流电路，故选择后者。 二、滤波电路 方案： 1. 电容滤波。在电路中，当有电压加到电容器两端的时候，便对电容器充电，把电能储存在电容器中；当外加电压失去（或降低）之后，电容器将把储存的电能再放出来。充电的时候，电容器两端的电压逐渐升高，直到接近充电电压；放电的时候，电容器两端的电压逐渐降低，直到完全消失。电容器的容量越大，负载电阻值越大，充电和放电所需要的时间越长。这种电容带两端电压不能突变的特性，正好可以用来承担滤波的任务。 2.电感滤波。利用电感对交流阻抗大而对直流用抗小的特点，可以用带铁芯的线圈做成滤波器。电磁滤波输出电压较低，相输出电压波动小，随负载变化也很小，适用于负载电流较大的场合。 3复式滤波。把电容按在负载并联支路，把电感或电阻接在串联支路，可以组成复式滤波器，又叫π型滤波器。由电磁与电容组成的LC滤波器，其滤波效能很高，几乎没有直流电压损失，适用于负载电流较大、要求纹波很小的场合。但是，这种滤波器由于电感体积和重量大（高频时可减小），比较笨重，成本也较高，一般情况下使用得不多。由电阻与电容组成的RC滤波器结构简单，能兼起降压、限流作用，滤波效能也较高，是最后用的一种滤波器。 综合考虑，由于实验室没有提供电感元件，而且电容滤波完全可以得到较好的 一、项目参加人员、负责内容以及技术特长： 二、项目背景 数控直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域。传统的多功能直流稳压电源功能简单、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, 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。 电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，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。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给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。随着数控电源在电子装置中的普遍使用，普通电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。电源在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。只有满足产品标准，才能够进入市场。 随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。数控电源是从80年代才真正的发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展。但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件的研制应用，到90年代，己出现了数控精度达到0.05V的数控电源，功率密度达到每立方英寸50W的数控电源。目前在电力电子器件方面，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而且经常跳变，使用麻烦。随着人们生活水平的不断提高,数字化控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中数控制直流稳压电源就是一个很好的典型例子。但人们对它的要求也越来越高,要为现代人工作、科研、生活提供更好的更方便的设施，就需要从数字电子技术入手，一切向数字化和智能化方向发展。 数控直流稳压电源 摘要: 本系统以实现直流稳压电源的模拟、数字双线控制为目的,用AT89S52单片机作为主控制芯片,以ICL7107作为数显转换核心，实现对电源输出电压的数字控制及数字显示。 关键词：直流稳压，数字电位器，数控 一、作品介绍 本系统电路主要包括五大部分: ●整流滤波保护电路 ●+5V稳压电路 ●可调稳压电路 ●数控电位器 ●单片机系统 ●数字显示电路 本系统主要特点： ●采用负反馈截流式过流保护方案，电源使用更安全。 ●输出电压范围大，可输出1.25-22V ●采用分立元件搭建分压电阻网络，由单片机控制 ●基于ICL7107的独立数字显示电路，显示精度高达0.01V 二、系统方框图 三、各模块的设计 1、整流滤波保护电路 整流电路采用最常用的全桥整流方案。保护电路的设计原理如下： 场强效应管RFP25n06的特性是g极高电平时导通，低电平是截止。要使电路能在过流有效地截断，就必须使Q2导通，使电平下拉，此时25n06截止。要使Q2导通，则要使其Vbe大于或等于0.7V（但此电路实际导通电压只要0.2V，原因未查出）。由于Vbe=Vr8+Vr4-Vr6,故要调节R8、R6，使得R8的电压略小于R6的电压，此时使Q2能有效的截止，25n6导通，电路正常工作；当电路过流时，R4压降增大，使得Vbe达到导通要求，故能使得Q2能导通，25n06截止，起到保护电路的作用。S4起到复位功能，在过流保护后，连通三极管的b、e两端，使其重新截止，使Q1重新导通，从而连通电路， 其余部分（C4、D1、R2、R3、R5、R7、DS1、R？、C3的作用）： 课程设计任务书 2015—2016学年第二学期 专业：电子信息工程（电子技术应用方向）学号：1401020023姓名：钮豪 课程设计名称：电子技术课程设计 设计题目：简易数控直流电源设计 完成期限：自2016 年6月13 日至2016 年 6 月26 日共 2 周 一、设计依据 本课题要求利用电子技术知识设计出一定输出电压范围和功能的数控电源。电路由数字控制部分、D/A转换部分、可调稳压部分组成。数字控制部分采用“+”“-”按键来分别调整控制输出电压步进增减，信号经过D/A转换后控制调整步进为0.1V，可输出0～+9.9V的稳定直流电压，并采用LED显示输出电压，同时预设一个复位按键来进行复位。通过本课题的练习，学生的综合知识应用能力、设计能力将有较大提高，对今后从事电子产品的研制、生产、经营维修等打下基础。 二、主要内容及要求 主要内容： 1、要求输出电压范围0～+9.9V、步进0.1V、波纹不大于10mv；输出电流500mA；输出电压值由数码管显示；由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增减；同时预设一个复位按键来进行复位；可自制一个稳定直流电源（输出±15V.+5V）。 2、设计要求画出电路原理图（或仿真电路图）；元器件及参数选择；电路仿真与调试；PCB文件生成与打印输出。 3、制作要求自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。 4、撰写设计报告，写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 设计要求： 1、给出详细的总体设计方案； 2、完成各部分具体功能电路设计，包括“+”、“-”键控制的可逆计数器的设计、D/A 转换电路设计、可调输出设计、LED显示电路设计、自制稳压电源设计； 3、仿真、调试验证各部分设计的正确性； 4、整理设计成果，完成设计说明书的撰写。 目录 一、设计目的 二、设计要求 三、设计的内容和步骤 （一）总体设计方案 （二）机械部分改装设计 ①设计机构的性能要求 ②待改装钻床型号的确定 ③控制方式的确定 ④伺服系统的确定 ⑤工作台参数的初步选定 ⑥导轨的选型思路 ⑦滚珠丝杠选型思路 ⑧丝杠和电机连接零件的选取思路 ⑨支承座材料的选取 ⑩轴承类型的选取思路 （三）计算部分 ①确定工作台的尺寸及其重量 ②支承座参数设计 ③滚珠丝杠参数设计 ④滚动导轨参数设计 ⑤电机参数设计 ⑥联轴器的选着 （四）设计总结 （五）参考文献 一、设计的目的 通过本次设计，使我们全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本内容和基本知识，初步掌握数控机床的设计方法，并学会运用手册标准等技术资料。同时培养我们学生的创新意识、工程意识和动手能力。 二、设计要求 1、改造后的钻床能够加工最大面积为200×2102 mm，最大工件重量为150kg。 2、数控XY工作台要求孔的定位精度在±0.02mm内，工作台快进速度为2.4m/min，加速时间为：0.2秒。 三、设计的内容和步骤 题目：钻床数控改装——数控XY工作台的设计 设计一套简易数控XY工作台，固定在某一钻床的工作台上。XY工作台的位置控制采用步进电机数控系统，通过上述方案将该普通钻床改装成简易的经济型数控钻床。 （一）、总体设计方案 1、机电一体化机械系统应具备良好的伺服性能（即高精度、 快速响应性和稳定性好）从而要求本次设计传动机构满足以 下几方面： （1）转动惯量小在不影响机械系统刚度的前提下，传动机构的质量和转动惯量应尽量减小。否则，转动惯量大 会对系统造成不良影响，机械负载增大；系统响应速度 降低，灵敏度下降；系统固有频率减小，容易产生谐振。 所以在设计传动机构时应尽量减小转动惯量。 （2）刚度大刚度是使弹性体产生单位变形量所需的作用力。大刚度对机械系统而言是有利的：①伺服系统动力 损失随之减小。②机构固有频率高，超出机构的频带宽 度，使之不易产生共振。③增加闭环伺服系统的稳定性。 所以在设计时应选用大的刚度的机构。 （3）阻尼合适机械系统产生共振时，系统的阻尼增大，其最大振幅就越小且衰减也快，但大阻尼也会使系统的 稳态误差增大，精度降低，所以设计时，传动机构的阻 尼要选着适当。 此外还要求摩擦小（提高机构的灵敏度）、共振性好（提 高机构的稳定性）、间隙小（保证机构的传动精度），特 别是其动态特性应与伺服电动机等其它环节的动态特 性相匹配。 2、将普通钻床改装成数控钻床，是一项技术性很强的工作。必 须根据加工对象的要求和加工数量的大小实际情况，确定切 实可行的技术改造方案，搞好机床的改造设计。进行改造的 可行性分析，针对某台钻床或钻床的某一部分的现况确定改 1 引言 随着对系统更高效率与更低功耗的需求,电信与通信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与智能化方向发展。整流系统由以前的分立元件与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,直流稳压电源就是最常用的仪器设备。 2 简易数控直流稳压电源设计 2、1 设计任务与要求 设计并制作有一定输出电压调节范围与功能的数控直流稳压电源。基本要求如下: 1．输出直流电压调节范围3~15V,纹波小于10mV 2．输出电流为止500m A、 3．稳压系数小于0、2。 4．直流电源内阻小于0、5Ω。 5．输出直流电压能步进调节,步进值为1V。 6．由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增的减。 2、2 设计方案 根据设计任务要求,数控直流稳压电源的工作原理框图如图1所示。主要包括三大部分:数字控制部分、D/A变换器及可调稳压电源。数字控制部分用+、-按键控制一可逆二进制计数器,二进制计数器的输出输入到D/A变换器,经D/A变换器转换成相应的电压,此电压经过放大到合适的电压值后,去控制稳压电源的输出,使稳压电源的输出电压以1V的步进值增或减。 图1简易数控直流稳压电源框图 2、3 电路设计 2.3.1 整流、滤波电路设计 首先确定整流电路结构为桥式电路;滤波选用电容滤波。电路如图2所示。 图2 整流滤波电路 电路的输出电压U I 应满足下式:U ≥U omax +(U I -U O )min+△U I 式中,U omax 为稳压电源输出最大值;(U I -U O )min 为集成稳压器输入输出最小电压差;U RIP 为滤波器输出电压的纹波电压值(一般取U O 、(U I -U O )min 之与的确良10%);△U I 为电网波动引起的输入电压的变化(一般取U O 、(U I -U O )min 、U RIP 之与的10%)。 对于集成三端稳压器,当(U I -U O )min=2~10V 时,具有较好的稳压特性。故滤波器输出电压值:U I ≥15+3+1、8+1、98≥22(V),取UI=22V 、根据UI 可确定变压器次级电压 U 2。 U 2=U I / 1、1～1、2≈(20V) 在桥式整流电路中,变压器,变压器次级电流与滤波器输出 电流的关系为:Ｉ2=(1、5～2)I I ≈(1、5～2)I O =1、5×0、5=0、75(A)、取变压器的效率η＝0、8,则变压器的容量为 P=U 2I 2/η=20×0、75/0、8=18、75(W) 选择容量为20W 的变压器。 因为流过桥式电路中每只整流三极管的电流为 I D =1∕2I max =1/2I Omax =1/2×0、5=0、25(A) 每只整流二极管承受的最大反向电压为 )(31%)101(202max 2V U U RM ≈+??== 选用三极管IN4001,其参数为:I D =1A,U RM =100V 。可见能满足要求。 一般滤波电容的设计原则就是,取其放电时间常数R L C 就是其充电周期的确2～5倍。对于桥式整流电路,滤波电容C 的充电周期等于交流周期的一半,即 山西大学工程学院 毕业设计（论文） 题目数控直流稳压电源 系别电子信息工程系 专业电子信息工程 下达日期2012 年2 月20 日 设计时间自2012年2月20日至2012年6月1日 毕业设计（论文）任务书 一、设计题目：1、题目名称数控直流稳压电源 2、题目来源自拟 二、目的和意义 基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决传统稳压电源的不足。具有操作方便、电压稳定度高的特点。它纹波电压低，电压调节精确，输出电压大小采用数字显示，直观易读。其结构简单、制作方便、成本低。直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛的应用于教学、科研等领域。传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。 三、原始资料 1．输出电压：范围0~+9.9V，步进0.1V，纹波不大于0.1mV 2．输出电流500mA 3．输出电压值由数码管显示。 4．由+、-两键分别控制输出电压步进增减。 四、设计说明书应包括的内容 1．设计任务书 2．摘要及其英文翻译 3．各单元电路工作原理及参数计算 4．相关英文翻译资料 5．相关程序 五、设计应完成的图纸 1．系统原理框图 2．系统完整电路原理图 六、主要参考资料 1．邹红.数字电路与逻辑设计[M].北京:人民邮电出版社,2008.3 2．李祥臣.模拟电子技术基础教程[M].北京:清华大学出版社,2005.3 3．童诗白,华成英. 模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2006.1 4. 邱关源.电路(第四版) [M].北京:高等教育出版社,2006.4 七、进度要求 1、实习阶段第16 周（6 月4 日）至第18 周（6月17 日）共2周 2、设计阶段第1周（2月20日）至第15周（6月1日）共15 周 3、答辩日期第15 周（2012 年5 月28 日） 八、其它要求 基本做出实物，能够实现基本的要求，尽量自我发挥，不断的完善电路，使其能够实现更多的功能，顺利的完成毕业设计。 C题：简易数控直流电源 一、任务 设计并制作具有一定输出电压范围和功能的数控直流电源。 二、要求 1.基本要求 1)输出电压：范围－5V～＋5V，步进0.1V，纹波≤10mV。 2)输出电压可预置在－5V～＋5V之间的任意一个值。 3)输出电流≥500mA。 4)数字显示输出电压值和电流值。 5)为实现上述几部件工作，自制稳压直流电源，输出±15V，＋5V。 2.发挥部分 1)用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）。 2)增加输出电流至1.5A。 3)输出电压调整率≤0.5%（输入电压220V变化范围＋15%～－20%下，空载到 满载）。 4)输出电流10mA～100mA可调。 5)其他 三、评分意见 数据分析 单位：V 负载电阻：50Ω/2W 简易数控直流电源（C题） 作者：胡泽志、黄晓岚、严军摘要： 该电源系统以ATMEGA8单片机为核心控制芯片，实现数控直流稳压电源功能的方案。设计采用8位精度的DA转换器DAC0832、精密基准源LM336-5.0、7805和两个CA3140运算放大器构成稳压源，实现了输出电压范围为－5V～+5V，电压步进0.1V的数控稳压电源，最大纹波只有6mV，具有较高的精度与稳定性。另外该方案只采用了3按键实现输出电压的方便设定，显示部分我们采用了诺基亚3310手机夜晶显示器来显示输出电压值和电流值。 关键词：数控直流稳压源 DAC0832 运算放大器CA3140 精密基准源LM336-5.0 诺基亚3310手机液晶A VR单片机Atmega8 1．系统方案选择和论证 1．1 题目要求 1．1．1 基本要求 6)输出电压：范围－5V～＋5V，步进0.1V，纹波≤10mV。 7)输出电压可预置在－5V～＋5V之间的任意一个值。 8)输出电流≤500mA。 9)数字显示输出电压值和电流值。 10)为实现上述几部件工作，自制稳压直流电源，输出±15V，＋5V。 1．1．2 发挥部分 1）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V不变）。 2）增加输出电流至1.5A。 3）输出电压调整率≤0.5%（输入电压220V变化范围＋15%～－20%下，空载到满载）。 4）输出电流10mA～100mA可调。 5）其他 1．1．3 说明 红字的意思是没找到答案，蓝字的意思是不确定；有错别字不负责啊。。。学渣整理，此资料仅供参考╮(╯▽╰)╭ 一 ⒈数控机床通常由哪几部分组成？各部分的作用和特点是什么？ 控制介质 作用：在数控机床加工时，携带和传输所需的各种控制信息。 特点：是存储数控加工所要的全部动作和刀具相对于工件位置信息的媒介物，它记载着零件的加工程序。 数控装置 作用：是数控机床的核心，它根据输入的程序和数据，经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、 运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床的各个部分，进行规定的、有序的动作。 特点：可分为普通数控系统NC 和计算机数控系统CNC 两类。 伺服机构 作用：根据数控装置发来的速度和位移指令控制执行部件的进给速度、方向和位移。 特点：由伺服驱动电路和伺服驱动装置组成，与机床上的执行部件和机械部件组成数控机床的进给系统。 机械部件 作用：包含有主运动部件、进给运动执行部件、拖板和传动部件等。 特点：传动结构要求更为简单，精度、刚度、抗震性等方面要求更高，且其传动和变速系统要便于实现 自动化控制。 ⒉简述数控机床的分类 按运动方式分 点位控制系统：需要从一点准确的移动到另一点，移动过程不需要切削； 点位直线控制系统：需要从一点准确的移动到另一点，且运动轨迹为直线，移动部件在移动过程中 进行切削； 轮廓控制系统：需要从一点准确的移动到另一点，并能控制将零件加工成一定的轮廓形状。 按控制方式分 开环控制系统：不具有反馈装置，系统精度较低； 半闭环控制系统：具有角位移检测装置，定位精度较高，调试方便，稳定性好； 闭环控制系统：具有直线位置检测装置，具有检测、比较和反馈装置，定位精度高，但结构复杂。 按数控系统的功能水平分：低、中、高档次 ⒊什么是开环、半闭环和闭环控制系统？其特点是什么？适用于什么场合？ ①开环控制系统是指不带反馈装置的控制系统；特点是不能进行误差校正，因此系统精度较低；适用于低精度要求 的数控机床。 ②半闭环控制系统是在开环控制系统的伺服机构中装有角位移检测装置的控制系统；特点是调试方便，稳定性好精 度较高；目前应用较为广泛。 ③闭环控制系统是在机床移动部件位置上直接装有直线位置检测装置的控制系统；特点是定位精度高，调试维修较 为困难；适用于精度要求高的数控机床。 ⒋脉冲当量、定位精度和重复定位精度的含义是什么？ 脉冲当量：数控装置每发出一个脉冲信号，反映到机床位移部件上的移动量。 定位精度：数控机床工作台等移动部件在确定的终点所到达的实际位置的精度。 重复定位精度：在同一台数控机床上，应用相同程序、相同代码加工一批零件，所得到的连续结果的一致程度。⒌数控轴数与联动轴数的区别。 控制轴即机床数控装置能够控制轴的数目，而联动轴即同时控制多个轴的运动。数控轴数越多，功能就越强，机床 的复杂程度和技术含量也越高；联动轴数越多，机床控制和编程难度越大。 ⒎数控车床床身和导轨有几种布局形式？每种布局形式的特点是什么？ 有四种布局形式 ①平床身：工艺性好，便于导轨面的加工； ②斜床身：排屑方便，便于安装自动排屑器，操作方便，易于实现单机自动化和封闭式防护； ③平床身斜滑板：工艺性好，排屑方便； ④立床身：排屑最为方便。二⒈数控机床设计方案的特点是什么？ 设计手段计算机化；设计方法综合化；设计对象系统化；设计问题模型化；设计过程程式化与并行化。 、管路敷设技术通过管线敷设技术不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。 、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。 信息科学与技术学院 电子工程系 2014届毕业论文设计 题目基于51单片机的数控直流稳压电源专业电子工程 学生姓名黄丽 学号 1058402106 指导教师张芳铭 论文字数 完成日期 数控直流稳压电源就是能用数字来控制电源输出电压的大小，而且能使输出的直流电压能保持稳定、精确的直流电压源。本文介绍了利用D/A转换电路、辅助电源电路、去抖电路等组成的数控稳压电源电路，详述了电源的基本电路结构和控制策略。它与传统的稳压电源相比，具有操作方便，电压稳定度高的特点，其结构简单、制作方便、成本低，输出电压在1-10V之间连续可调，其输出电压大小以0.5V步进，输出电压的大小调节是通过“ ”、“-”两个键操作的，而且可以根据实际要求组成具有不同的输出电压值的稳压源电路。该电源控制电路选用89C51单片机控制主电路采用串联调整稳压技术具有线路简单、响应迅速、稳定性好、效率高等特点。 关键词：稳压电源、单片微型机；数控直流、D/A转换； 第一章绪论 (4) 1.1数控直流稳压电源的产生背景 (4) 1.2系统开发的意义 (5) 1.3系统主要功能 (6) 1.4研究中拟解决的主要问题 ........................................... 错误！未定义书签。第二章系统总体方案设计 ....................................................... 错误！未定义书签。 2.1系统概述........................................................................ 错误！未定义书签。 2.2系统整体概述................................................................ 错误！未定义书签。 2.2.1控制部分.............................................................. 错误！未定义书签。 2.2.2显示部分.............................................................. 错误！未定义书签。 2.2.3 键盘接口部分..................................................... 错误！未定义书签。 2.2.4 电源部分............................................................. 错误！未定义书签。 2.2.5 其它电路部分..................................................... 错误！未定义书签。第三章系统硬件电路设计 ....................................................... 错误！未定义书签。 3.1单片机主控电路设计 ................................................... 错误！未定义书签。 3.2显示电路 ....................................................................... 错误！未定义书签。 3.3按键电路 ....................................................................... 错误！未定义书签。 3.4电源电路 ....................................................................... 错误！未定义书签。 3.5系统时钟及复位电路 ................................................... 错误！未定义书签。 3.6系统总电路 ................................................................... 错误！未定义书签。第四章系统软件设计 ............................................................... 错误！未定义书签。 4.1主程序 ........................................................................... 错误！未定义书签。第五章组装与调试 ................................................................... 错误！未定义书签。 5.1硬件电路的布线与焊接................................................ 错误！未定义书签。 5.2电路组装和调试............................................................ 错误！未定义书签。结束语 ......................................................................................... 错误！未定义书签。参考文献 ..................................................................................... 错误！未定义书签。致谢 ........................................................................................... 错误！未定义书签。附录 ........................................................................................... 错误！未定义书签。 1引言 随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与通信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。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，直流稳压电源是最常用的仪器设备。 2简易数控直流稳压电源设计 2.1设计任务和要求 设计并制作有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源。基本要 求如下： 1. 输出直流电压调节范围3~15V,纹波小于10mV 2. 输出电流为止500m A. 3 .稳压系数小于0.2。 4. 直流电源内阻小于0.5 Q 。 5. 输出直流电压能步进调节，步进值为 6. 由“ +”、“- ”两键分别控制输出电压步 进增的减。 2.2设计方案 根据设计任务要求，数控直流稳压电源的工作原理框图如图 要包括三大部分：数字控制部分、 D/A 变换器及可调稳压电源。数字 控制部 分用+、-按键控制一可逆二进制计数器，二进制计数器的输出输入到 D/A 变 换器，经D/A 变换器转换成相应的电压，此电压经过放大到合适的电压值后， 去控制稳压电源的输出，使稳压电源的输出电压以 1V 的步进值增或减。 1V 。 1所示。主 命压调￡电蜡 图1简易数控直流稳压电源框图 2.3电路设计 2.3.1整流、滤波电路设计 首先确定整流电路结构为桥式电路；滤波选用电容滤波。电路如图所示。 式中，U max为稳压电源输出最大值；(U-U o) min为集成稳压器输入输出最小电压差； U Rip为滤波器输出电压的纹波电压值(一般取U O、( U-U o) min 之和的确良10% ；△ U为电网波动引起的输入电压的变化(一般取U O (U-U o) min、U Rip之和的10%。 对于集成三端稳压器，当(U-U o) min=2~10V时，具有较好的稳压特性。故滤波器输出电压值：U > 15+3+1.8+1.98 >22(V),取UI=22V.根据UI可确定变压器次级电压U2。U 2=U/ 1.1 ?1.2 ~(20V) 在桥式整流电路中，变压器，变压器次级电流与滤波器输出电流的关系为：1 2=(1.5 ?2)I I~ (1.5 ?2)I O=1.5 X 0.5=0.75(A).取变压器的效率耳= 0.8,则变压器的容量为 P=U 2I2/ n =20X 0.75/0.8=18.75(W) 选择容量为20W的变压器。 因为流过桥式电路中每只整流三极管的电流为 I D=1 / 2I maX=1/2I OmaX=1/2 X 0.5=0.25(A) 每只整流二极管承受的最大反向电压为 U RM max 42 20 (1 10%) 31(V) 选用三极管IN4001，其参数为：I D=1A,U=100\A可见能满足要求。 一般滤波电容的设计原则是，取其放电时间常数RC是其充电周期的确2?5倍。对于桥式整流电路，滤波电容C的充电周期等于交流周期的一半，即 数控直流稳压电源设计 [摘要]本文介绍了以8051单片机为控制单元，以数模转换器DAC0832输出参考电压，以该参考电压控制电压转换模块LM317的输出电压大小。该电路设计简单，应用广泛，精度较高等特点。LM317系列三端可调式集成稳压器的方法。 [关键词] 单片机（AT89C51），数模转换器（D/A），液晶，键盘 一、设计任务 设计出有一定输出电压范围和功能的数控电源。 二、设计要求 1.基本部分 （1）输出电压：范围0～＋15V，步进0.1V，纹波不大于40mV；（2）输入电压值由液晶显示； （3）自制键盘，可以由键盘输入电压值； （4）输出电压值在输出端用万用表测得。 2．发挥部分 （1）输出电压可预置在0～15V之间的任意一个值； （2）用自动扫描代替人工按键，实现输出电压变化（步进0.1V 不变）； （3）扩展输出电压种类（比如三角波等）。 图1设计示意图 目录 引言 (1) 1、设计原理与总体方案 (2) 2、硬件电路设计 (3) 2.1 DAC电路 (3) 2.2 AGC控制电路 (4) 2.3 键盘部分 (6) 2.4 显示部分 (7) 2.5 稳压输出 (8) 3、软件设计流程 (9) 4、总体设计电路 (10) 5、调试过程与结果分析 (11) 5.1调试过程 (11) 5.2结果分析 (11) 总结 (13) 参考文献 (14) 附录1 元件清单 (14) 附录 2 参考源程序…………………………………………… 15 引言 电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源来供电。而整个稳压过程是由电源变压器、整流、滤波、稳压等四部分组成。然而这种传统的直流稳压电源功能简单、不好控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通的直流稳压电源品种有很多, 但均存在以下二个问题: 输出电压是通过粗(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,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。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。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。利用数控直流电源，可以达到每步0.04 V的精度，输出电压范围0-15V。。 简易数控直流稳压电源设计 一、设计任务和要求 设计并制作有一定输出电压调节范围和功能的数控直流稳压电源。基本要求如下：1．输出直流电压调节范围5~15V，纹波小于10mV 2．输出电流为止500m A. 3．稳压系数小于。 4．直流电源内阻小于Ω。 5．输出直流电压能步进调节，步进值为1V。 6．由“+”、“-”两键分别控制输出电压步进增的减。 二、设计方案 根据设计任务要求，数控直流稳压电源的工作原理框图如图1所示。主要包括三大部分：数字控制部分、D/A变换器及可调稳压电源。数字控制部分用+、-按键控制一可逆二进制计数器，二进制计数器的输出输入到D/A变换器，经D/A变换器转换成相应的电压，此电压经过放大到合适的电压值后，去控制稳压电源的输出，使稳压电源的输出电压以1V的步进值增或减。 图1简易数控直流稳压电源框图 三、电路设计 1．整流、滤波电路设计 首先确定整流电路结构为桥式电路；滤波选用电容滤波。电路如图2所示。 图2 整流滤波电路 电路的输出电压U I 应满足下式：U ≥U omax +（U I -U O ）min+△U I 式中，U omax 为稳压电源输出最大值；（U I -U O ）min 为集成稳压器输入输出最小电压差；U RIP 为滤波器输出电压的纹波电压值（一般取U O 、（U I -U O ）min 之和的确良10%）；△U I 为电网波动引起的输入电压的变化（一般取U O 、（U I -U O ）min 、U RIP 之和的10%）。 对于集成三端稳压器，当（U I -U O ）min=2~10V 时，具有较好的稳压特性。故滤波器输出电压值：U I ≥15+3++≥22(V),取UI=22V.根据UI 可确定变压器次级电压 U 2。 U 2=U I / ～≈(20V) 在桥式整流电路中，变压器，变压器次级电流与滤波器输出 电流的关系为：Ｉ2=～ 2)I I ≈～2)I O =×=(A).取变压器的效率η＝,则变压器的容量为 P=U 2I 2/η=20×=(W) 选择容量为20W 的变压器。 因为流过桥式电路中每只整流三极管的电流为 I D =1∕2I max =1/2I Omax =1/2×=(A) 每只整流二极管承受的最大反向电压为 )(31%)101(202max 2V U U RM ≈+??== 选用三极管IN4001，其参数为：I D =1A ，U RM =100V 。可见能满足要求。 一般滤波电容的设计原则是，取其放电时间常数R L C 是其充电周期的确2～5倍。对于桥式整流电路，滤波电容C 的充电周期等于交流周期的一半，即 R L C ≥（2～5）T/2=2～5/2f, 由于ω＝2πf,故ωR L C ≥(2～5)π,取ωR L C ＝3π则 C=3π/ωR L 其中R L =U I /I I ，所以滤波电容容量为C ＝3πI I /2πfU I ＝(3π×/ 2π×50×22＝×103 (μF) 取C=1000μF 。电容耐压值应考虑电网电压最高、负载电流最小时的情况。 U Cmax =×2U 2max =×2×20≈(V) 综合考虑波电容可选择C=1000μF ，50V 的电解电容。另外为了滤除高频干扰和改善电源的动态特性，一般在滤波电容两端并联一个～μF 的高频瓷片电容。 2．可调稳压电路设计 为了满足稳压电源最大输出电流500mA 的要求，可调稳压电路选用三端集成稳压器CW7805，该稳压器的最大输出电流可达 1.5A ，稳压系数、输出电阻、纹波大小等性能指标均能满足设计要求。要使稳压电源能在5～15V 之间调节，可采用图3所示电路。基于单片机的数控直流稳压电源
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